Elektrotermia, Szkoła, Politechnika 1- 5 sem, SEM IV, Podstawy Elektrotermii. Wykład


  1. Ziemskie energie pierwotne, promienista energia elektromagnetyczna. (str. 2)

Można wyróżnić energie:

- odnawialne, które są energiami pozaziemskimi, dostarczonymi do Ziemi w sposób ciągły,

- nieodnawialne, zakumulowane na Ziemi.

Do najważniejszych energii nieodnawialnych oprócz energii: ruchu obrotowego Ziemi (prądy morskie), ziemskiej energii grawitacyjnej i energii cieplnej zakumulowanej w Ziemi, należą:

- energia wiązań chemicznych - zawarta w kopalnych paliwach organicznych (węgle, torf, gaz ziemny),

- energia jądrowa zawarta w atomach głównie takich pierwiastków jak : 235uran, 238uran i tor.

Źródłem wszystkich postaci energii odnawialnych jest Słońce i w minimalnej ilości Księżyc. Zalicza się tu:

- energie grawitacyjne Słońca i Księżyca (pływy morskie),

- energię elektromagnetyczną temperaturowego (głównie) promieniowania elektromagnetycznego Słońca.

Energia ta jest źródłem energii chemicznej tworzonej biomasy (ok. 0,03%) i energii mechanicznej. Przepływ wód śródlądowych (cykl wody 33) ruch powietrza i falowania mórz (0,3) ładowanie i rozładowanie ciepła (66)

Słońce to olbrzymi reaktor termojądrowy. Zgodnie z wzorem Plancka 99% mocy promieniowania termicznego Słońca wysyłane jest w zakresie długości fal elektromagnetycznych od 280 [nm] do 5000 [nm], a więc w zakresie promieniowań: nadfioletowego, widzialnego i podczerwonego. Maksimum promieniowania, zgodnie z prawem przesunięciowym Wiena, przypada na długość fali 560 [nm].

Do Ziemi (kula ziemska wraz z atmosferą) dociera ze Słońca moc promienista 0x01 graphic
[kW] (0x01 graphic
[kW/m2]), a do kuli ziemskiej (powierzchnia Ziemi): 0x01 graphic
[kW] (0x01 graphic
[kW/m2]). Ziemia wysyła w kosmos moc0x01 graphic
[kW] w zakresie długofalowego promieniowania optycznego.

Ziemskie energie pierwotne docierające do odbiorników nazywa się energiami bezpośrednimi. W odbiornikach energie bezpośrednie przetwarzane są na energie użyteczne.

Wśród energii użytecznych zużywanych bezpośrednio przez ludzi wyróżniamy:

- energię mechaniczną,

- energię chemiczną,

- energię cieplną,

- energię świetlną.

Rozróżnia się cztery podstawowe formy energii użytecznej, wykorzystywanej bezpośrednio przez człowieka. Są to: energie chemiczne (żywność ,materiały i produkty niekonsumpcyjne), energia mechaniczna, ciepło i światło. Do źródeł energii pierwotnych zaliczyć można :źródła konwencjonalne ( paliwa organiczne, , biomasa) oraz niekonwencjonalne (paliwa nuklearne, promieniowanie słoneczne, ruch powietrza, pływy, biogaz, i in.) Źródłem

energii odnawialnej są też siły grawitacyjne Księżyca, powodujące przypływy i odpływy mórz. Energia ta zostaje zamieniona na energię cieplną.. Formy energii pierwotnych, wykorzystywane przez człowieka, podlegają. akumulacjom, zagęszczeniom i dalszym przemianom. Jedną z pośrednich form energii jest energia elektryczna.

Pod tym pojęciem rozumie się energię elektromagnetyczną wytwarzaną metodami przemysłowymi w elektrowniach, a przesyłaną i rozdzielaną za pośrednictwem systemu elektroenergetycznego. Energia elektryczna może być łatwo przetwarzana na inne użytkowe formy energii. Energia elektryczna jest prawie nieszkodliwa dla środowiska naturalnego. Jedyną jej wadą jest brak możliwości jej magazynowania. Do jej wytwarzania służą generatory elektromechaniczne. Energie pierwotne są albo bezpośrednio zamieniane na energię elektryczną (np. energia mechaniczna), albo przetwarzane na nią za pośrednictwem energii mechanicznej (np. ciepło).Podstawowe formy energii, na które przetwarza się energię elektryczną to: energia mechaniczna, chemiczna, ciepło i światło.

2. Bilans mocowy Ziemi, elektromagnetyczny kanał przepływu energii. (str. 2-3)

Ziemia wypromieniowuje prawie tyle samo energii elektromagnetycznej ile jej otrzymuje z zewnątrz Słońce można traktować jako reaktor termojądrowy o mocy 37O-1021 kW. Około 99% mocy słonecznego promieniowania temperaturowego wysyłanego w przestrzeń przypada na fale o długościach od 280 do 5000nm, a więc na fale optyczne z zakresu promienio­wania nadfioletowego (10÷380nm), widzialnego (380÷760nm) i podczerwonego (760H÷106nm)). Przyjmuje się, że temperatura powierzchni Słońca wynosi 6000K. W kierunku Ziemi wysyłany jest strumień promienisty o wartości P=1781012 kW. Część strumienia P zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną. Górne warstwy atmosfery ziemskiej pochłaniają następną część strumienia P, nagrzewają się i na powrót wysyłają w przestrzeń strumień promienisty . Na powierzchnię kuli ziemskiej dociera moc o wartości około 1211012 kW. Moc ta jest prawie w całości wypromieniowywana w przestrzeń kosmiczną.

0x01 graphic

0x01 graphic

Obecne zapotrzebowanie świata na moc pierwotną (Pp) i moc bezpośrednią (PB) wynosi:0x01 graphic
[kW], 0x01 graphic
[kW]. (moc elektrowni: 0x01 graphic
[kW])

3. Elektrotermia, Technika Świetlna i ich miejsce w elektrotechnice. (str. 3/4)

Elektrotermia- dział wiedzy zajmujący się przemianą energii elektrycznej na energię cieplną elektryczną

Technika świetlna - dział wiedzy zajmujący się wytwarzaniem, rozsyłanie, światła do celów użytkowych, luminancyjnych i sygnalizacyjnych

Elektrotechnika jest działem wiedzy zajmującej się zastosowaniem zjawisk elektrycznych i magnetycznych do celów praktycznych. Elektrotechnika traktuje o sposobach i urządzeniach służących:

- wytwarzaniu energii elektrycznej (energii elektromagnetycznej o częstotliwości 50/60Hz i 0Hz) z ziemskich energii pierwotnych,

- jej przesyłaniu i amplitudowo - częstotliwościowym przemienianiu oraz przetwarzaniu na energie użyteczne,

- jej przemienianiu na analogowe lub cyfrowe sygnały elektromagnetyczne.

4. Zakres widma fal elektromagnetycznych stosowanych w elektrotechnice.

W urządzeniach elektrotermicznych nośnikiem energii jest energia fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach Źródłem przemiennego pola elektromagnetycznego mogą być: rozkład ładunku elektrycznego i gęstość prądu elektrycznego. Fale elektromagnetyczne mogą być wytwarzane w sposób naturalny lub sztuczny. Fale te różnią się między sobą m.in. częstotliwościami, ale mają ten sam charakter elektromagnetyczny oraz rozchodzą się w próżni z jednakową prędkością c≈3⋅108 m/s.

0x01 graphic

A - fale częstotliwości akustycznych; B - fale radiowe; C - mikrofale; D - promieniowanie podczerwone; E - promieniowanie widzialne; F - promieniowanie ultrafioletowe;

G - promieniowanie rentgenowskie; H - promieniowanie gamma i kosmiczne

0x01 graphic

1 - urządzenia prądu stałego: oporowe, elektrodowe, łukowe, plazmowe, jonowe, elektronowe, 2 - urządzenia częstotliwości sieciowej: oporowe, elektrodowe, łukowe, plazmowe, indukcyjne, 3 - urządzenia indukcyjne małej i średniej częstotliwości, 4 -urządzenia ultradźwiękowe, 5 - urządzenia indukcyjne i płazmowe wielkiej częstotli­wości, 6 - urządzenia pojemnościowe i plazmowe, 7 - urządzenia mikrofalowe i plazmowe, 8 - urządzenia fotonowe oraz urządzenia: oporowe, łukowe, plazmowe i jonowe o pośrednim i radiacyjnym sposobie nagrzewania wsadów.

5. Elektryczne straty cieplne, a elektryczna generacja ciepła użytecznego. (str. 4)

0x01 graphic

Rozpływ energii w torze elektromagnetycznym urządzeń elektrycznych:

0x01 graphic
- całkowita energia ( mechaniczna, chemiczna, elektryczna) na wejściu toru elektromagnetycznego urządzenia,

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna występująca poza głównym torem przepływu energii, pobierana (tracona) przez urządzenie na zasilanie układów niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania urządzenia, np. układów: regulacyjnych, sygnalizacyjnych, sterujących, chłodzących, itp.

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna występująca w głównym torze przepływu energii przez urządzenie elektryczne,

0x01 graphic
- część energii elektromagnetycznej głównego toru elektromagnetycznego urządzenia, która jest bezpowrotnie i w sposób nieunikniony tracona,

0x01 graphic
- monochromatyczna energia elektromagnetyczna wypromieniowywana poza urządzenie elektryczne, zakłócająca pracę innych urządzeń lub bytowanie organizmów żywych,

0x01 graphic
- energia strat cieplnych generowana w urządzeniu elektrycznym do otoczenia na różnych drogach termokinetycznych,

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna na wyjściu toru elektromagnetycznego

A1 - całkowita energia

A2 - energia elektromagnetyczna tracona przez urządzenia

A3 - energia elektromagnetyczna w głównym torze przepływu energii przez urządzenie

A4 - energia elektromagnetyczna gł. toru urządzenia która jest bezpowrotnie tracona

A0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna wypromieniowana poza urządzenie

A0x01 graphic
- energia elektromagnetycznych strat cieplnych

A5 - energia elektromagnetyczna na wyjściu urządzenia przeznaczona do dalszego przesyłu

Generacja elektromagnetycznych strat cieplnych

w strukturze ciał materialnych występują ładunki elektryczne dwojakiego rodzaju:

- ładunki swobodne (elektrony i jony) -odległości mikroskopowe

- związane (elektrony związane- odległości makroskopowych

Ładunki te poddane są działaniu sił pola elektrycznego Fe i magnetycznego Fm zgodnie ze wzorem Lorentza 0x01 graphic
=0x01 graphic

- Siły Fe są przyczyną ruchu ładunków ,wzrost Ek jest równoznaczny ze wzrostem temperaturowym. Elektryczne straty cieplne w różnych urządzeniach elektrycznych powoduje wzrost ich temperatury .

6. Elektrotermia i jej podział. Przetwornik elektrotermiczny i wsad. (str. 4/33)

Elektrotermia jest działem wiedzy zajmującym się przemianami energii elektrycznej ( energii elektromagnetycznej wytwarzanej metodami przemysłowymi w elektrowniach) na energię cieplną użytkową (użyteczną), urządzeniami do wywoływania tych przemian i ich zastosowaniami technicznymi.

Podział elektrotermii:

- przemysłowa - obejmuje zagadnienia związane z przemysłowymi obróbkami cieplnymi, cieplno-chemicznymi i cieplno-fizycznymi różnych materiałów i wyrobów produkcyjnych,

- bytowa - związana jest z elektrycznymi urządzeniami i przyrządami grzejnymi powszechnego użytku.

Ranga niezwykle rozbudowanej elektrotermii przemysłowej jest o wiele wyższa niż elektrotermii bytowej, zredukowanej do dwóch (oporowa pośrednia i mikrofalowa) z 11 metod elektrotermicznych.

Każde ciało stanowiące obiekt zastosowania przemian elektrotermicznych przyjęło się określać jako wsad. Każde ciało, w którym następuje przemiana elektrotermiczna nazywane jest przetwornikiem elektrotermicznym. Wsad nie zawsze jest przetwornikiem elektrotermicznym, podobnie jak przetwornik elektrotermiczny nie zawsze jest wsadem.

7. Ciepło w technice. Płomieniowy, a elektrotermiczny sposób wytwarzania ciepła. (plus doczytać str. 5)

Elektrotermiczny sposób wytwarzania ciepła jest konkurencyjny w stosunku do płomieniowego (paliwowego) sposobu wytwarzania ciepła. Bezpośrednie spalanie w określonym miejscu paliw organicznych( biomasa, węgiel, gaz , ropa) nazywa się grzaniem płomieniowym (paliwowym). Elektrotermiczny sposób wytwarzania ciepła w dużej części zastąpił sposób płomieniowy. Zastąpienie to było potrzebne do przeprowadzenia pewnych procesów technologicznych, niemożliwych do zrealizowania z zastosowaniem metod płomieniowych. Do takich procesów należą np. te, w których występuje konieczność: nagrzewania objętościowego, selektywnego, nagrzewania w próżni i in.

Maksymalne gęstości powierzchniowe mocy uzyskiwane z różnych źródeł

Źródło promieniowania

Gęstość powierzchniowa mocy[W/cm2l

Promieniowanie słoneczne na powierzchni kuli ziemskiej

0,1

Promieniowanie słoneczne skupione w ognisku soczewki

102

Palnik spawalniczy

104

Nagrzewnica indukcyjna powierzchniowa

2104

Łuk elektryczny

105

Plazmotron

5105

Laser o pracy ciągłej

108

Wyrzutnia elektronów

109

Laser o pracy impulsowej

1015

8. Podziały stosowane w elektrotermii. Kryteria: (str. 6)

a. metody elektrotermicznej,

b. konstrukcji urządzenia,

c. rodzaju energii docierającej do wsadu,

d. drogi termo kinetycznej nagrzewania pośredniego,

e. rozkładu gęstości objętościowej mocy,

f. końcowego rozkładu temperatury we wsadzie,

g. częstotliwości pola elektromagnetycznego,

h. technologii,

i. kinetyki i środowiska wsadu.

Podziały stosowane w elektrotermii dotyczące rodzaju nagrzewań i rodzaju urządzeń elektrotermicznych przeprowadzane są w oparciu o różne kryterium klasyfikacji:

1.Według kryterium konstrukcji urządzenia. Elektryczne urządzenia grzejne można podzielić na komorowe i bezkomorowe.

a)Wśród urządzeń bezkomorowych wyróżnia się:

- elektryczne narzędzia grzejne (wymagają poruszania nimi przy użytkowaniu np. lutownica, żelazko, lokówka),

- elektryczne przyrządy grzejne, które są urządzeniami przenośnymi i nie wymagają poruszania nimi przy użytkowaniu (np. ogrzewacze wnętrzowe, grzałki),

- nagrzewnice elektryczne, które są urządzeniami grzejnymi nieprzenośnymi (np.
hartownice indukcyjne, nagrzewnice oporowe bezpośrednie, nagrzewnice fotonowe czy elektronowe).

b)Do urządzeń komorowych zalicza się:

- piece elektryczne

- suszarki elektryczne

- cieplarki elektryczne

2.Kryterium metody elektrotermicznej, wyróżnia się tu 11 metod nagrzewania: oporowe ,elektrodowe, łukowe, indukcyjne, pojemnościowe, mikrofalowe, elektronowe, plazmowe, jarzeniowe (jonowe), ultradźwiękowe, fotonowe (laserowe)

3.Kryterium rodzaju energii docierającej do wsadu, z której wynika podział na

-nagrzewanie bezpośrednie - wsad jest przetwornikiem energotermicznym. ,eliminuje się zewnętrzne źródła ciepła, które występują przy grzaniu pośrednim.

-nagrzewanie pośrednie polega na wytworzeniu ciepła w przetworniku elektro­termicznym, skąd ciepło może przenosić się do wsadu następującymi drogami: radiacyjną, konwekcyjną lub kondukcyjną

4.Kryterium rozkładu gęstości objętościowej mocy wydzielanej we wsadzie podczas procesu nagrzewania:.

- nagrzewanie objętościowe - niemożliwe do zrealizowania przy wykorzystaniu płomie­niowego sposobu wytwarzania ciepła - moc cieplna wydziela się w całej objętości wsadu.

- nagrzewanie selektywne -źródła mocy cieplnej wsadu są rozłożone na jego powierzchniach, w określonych jego warstwach

5.Kryterium końcowego rozkładu temperatury w nagrzewanym wsadzie :nagrzewanie skrośne i selektywne wsadu. O nagrzaniu skrośnym - celem grzania jest uzyskanie jednakowej temperatu­ry w całej objętości wsadu. Nagrzanie skrośne wsadu można osiągnąć stosując grzanie objętościowe bądź selektywne.

6.Kryterium wartości częstotliwości pola elektromagnetycz­nego, którego energia zamieniana jest we wsadzie na ciepło, Częstotliwości:

- zerową (f=0Hz, tzn. prądem stałym),

- zmniejszoną (małą) (0Hz<f<50Hz),

- sieciową (f=50(60)Hz),

- średnią (zwiększoną) (50Hz<f<104Hz),

- wielką (104Hz<f<3-1011Hz)

- bardzo wielką (3-1011Hz<f<3-1020Hz).

7.Kryterium technologii grzania wykorzystywane przy: obróbce cieplnej, cieplno-chemicznej i cieplno-fizycznej, topieniu, drążeniu, rozdzielaniu , łączeniu , suszeniu czy ogrzewaniu.

8.Kryterium kinetyki wsadu grzania: nieprzelotowe i przelotowe,

9.Kryterium środowiska wsadu - nagrzewanie próżniowe, cieczowe, fluidalne w atmosferze naturalnej lub sztucznej (technologicznej)

10 Kryterium prowadzenia cyklu nagrzewania - nagrzewanie przerywane, okresowe i ciągłe lub nagrzewanie impulsowe i ciągłe

11 Kryterium szybkości obciążenia temperatury wsadu

- stygnięcie (spadek temp. )

--stygnięcie spowolnione (obniżenie temp. wsadu )

- studzenie - przyspieszone obniżenie temp. wsadu

9. Bilans energetyczny urządzeń elektrotermicznych. (str. 9)

0x01 graphic

0x01 graphic
- całkowita energia elektromagnetyczna doprowadzona do urządzenia,

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna występująca poza głównym torem elektrotermicznym urządzenia, zużywana do zasilania podających czy dosuwających układów napędowych oraz układów: regulacji, sterowania i sygnalizacji,

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna dopływająca do głównego toru elektrycznego urządzenia a przeznaczona - po ewentualnych dalszych przemianach - na procesy grzejne,

0x01 graphic
- energia strat elektromagnetycznych (wypromieniowanych i cieplnych) w głównym torze elektrycznym urządzenia (straty np. w przewodach, transformatorach, półprzewodnikach, lampach),

0x01 graphic
- energia elektromagnetyczna doprowadzona do przetwornika elektrotermicznego i zamieniona w nim na energię cieplną,

0x01 graphic
- energia strat cieplnych - będąca częścią energii cieplnej 0x01 graphic
- oddawana do otoczenia z różnych części toru grzejnego urządzenia i ze wsadu,

0x01 graphic
- energia cieplna akumulacyjna - będąca częścią energii cieplnej 0x01 graphic
- zakumulowana w różnych częściach toru grzejnego urządzenia z wyjątkiem wsadu,

0x01 graphic
- energia cieplna użyteczna powodująca wzrost energii wewnętrznej wsadu (np. nagrzewanie, topienie, parowanie wsadu).

W każdym urządzeniu elektrotermicznym występują dwa rodzaje energii: monochromatyczna energia elektromagnetyczna i energia cieplna.

Uwaga

Energia 0x01 graphic
może mieć charakter energii traconej (np. akumulowanie ciepła w ogniotrwałych i termoizolacyjnych obudowach komór grzejnych) lub - wraz z energią 0x01 graphic
- charakter energii użytecznej (np. ogrzewanie pomieszczenia przy pomocy pieca akumulacyjnego).

Wykres bilansu energii urządzenia elektrotermicznego pozwala wyznaczyć jego sprawność. I tak:

- sprawność elektryczna (0x01 graphic
) urządzenia:

0x01 graphic

- sprawność cieplna (0x01 graphic
) urządzenia:

0x01 graphic

- sprawność elektrotermiczna (0x01 graphic
) urządzenia:

0x01 graphic

- sprawność całkowita (0x01 graphic
) urządzenia:

0x01 graphic

Szczegółowa analiza pracy urządzenia elektrotermicznego o skomplikowanej budowie, realizującego skomplikowane przemiany elektrotermiczne, wymaga rozłożenia sprawności elektrycznej i cieplnej na poszczególne sprawności cząstkowe.

10. Materiały ogniotrwałe, termoizolacyjne i elektroizolacyjne w urządzeniach elektrotermicznych.

(str. 10)

Miarą odporności mechanicznej wyrobów ogniotrwałych są:

- ogniotrwałość zwykła tzw (w ºC) - temperatura mięknięcia wyrobu ogniotrwałego o kształcie stożka (pirometrycznego) o odpowiednich wymiarach, pod wpływem własnego ciężaru,

- ogniotrwałość pod obciążeniem tob (w ºC) - temperatura odkształcenia się wyrobu o kształcie walca o wysokości i średnicy równej 50mm, poddanego obciążeniu mechanicznemu równemu 2 kG/cm2.

Materiałami ogniotrwałymi nazywa się takie materiały ceramiczne, których ogniotrwałość zwykła (tzw) jest większa od 1500 ºC. Wśród nich wyróżnia się:

- materiały ogniotrwałe (1500< tzw<1770 ºC)

- materiały wysokoogniotrwałe (1770< tzw<2000 ºC)

- materiały o najwyższej ogniotrwałości (tzw>2000 ºC)

Materiały ogniotrwałe dzieli się na:

- wyroby ogniotrwałe

- materiały ogniotrwałe nieformowalne.

Podział przeprowadza się z wykorzystaniem:

- kryterium odporności chemicznej na działanie czynników kwaśnych, zasadowych i kwaśno-zasadowych,

- kryterium składu chemiczno - mineralnego.

1.) Materiały kwaśne:

- krzemionkowe - powyżej 85% krzemionki SiO2

- glinokrzemianowe - zawierają oprócz SiO2 około 15% Al2O3

- cyrkonowe - zawierają 0x01 graphic
ZrO3

2.) Materiały zasadowe - zawierają powyżej 35% MgO: magnezjowe (>85% 3MgO), magnezytowo-wapienne i magnezytowo-krzemianowe

3.) Materiały obojętne (kwaśno- zasadowe)

B. Materiały termoizolacyjne

Najistotniejszą ich własnością jest możliwie mała wartość ich przewodności cieplnej właściwej λ [W/mK].

Materiałami ceramicznymi wyjściowymi, z których wykonuje się wyroby termoizolacyjne są:

- rozdrobnione materiały ceramiczne o strukturze zwartej lub strukturze mikroporowatej,

- materiały ceramiczne włókniste.

C. Materiały elektroizolacyjne powinny posiadać:

- możliwie małą konduktywność γ (możliwie dużą rezystywność ρ), ograniczającą wartość prądu upływu,

- dostateczną wytrzymałość na elektryczne przebicia,

- wystarczającą odporność mechaniczną,

- wystarczająca odporność na reagowanie chemiczne ze stykającymi się z nimi przetwornikami elektrotermicznymi.

Materiały elektroizolacyjne są specjalnie oczyszczonymi materiałami ogniotrwałymi.

11. Procesy termo akumulacyjne i procesy (przemiany) fazowe.

W układach można wyróżnić:

-procesy termogeneracyjne polegające na wytwarzaniu ciepła kosztem energii dopro­wadzonej do układu

-procesy termodynamiczne polegające na zmianach termodynamicznych parametrów stanu układu Wśród tych procesów wyróżnia się procesy termokinetyczne, polegające na wymianie ciepła wewnątrz układów lub pomiędzy nimi

Zmiany energii cieplnej układów

Procesom termokinetycznym towarzyszą zjawiska związane z przyrostem lub ubytkiem energii cieplnej układów. Przyrost ten polegać może na pobieraniu lub oddawaniu ciepła w powiązaniu:

-ze wzrostem lub maleniem temperatury układu (procesy termoakumulacyjne),

-z przemianami fazowymi zachodzącymi w układzie

W procesach termoakumulacyjnych przyrosty lub ubytki ilości ciepła zawartego w elementach układu, zdeterminowane są przez różnice temperatur każdego z elementów. Wielkością charakteryzującą zdolność materii do akumulowania ciepła jest pojemność cieplna 0x01 graphic
, gdzie : dQa - elementarna ilość ciepła pochłoniętego lub oddanego przez element układu, dt - zmiana temperatury elementu.Pojemność cieplna odniesiona do elementarnej objętości tworzy wielkość k zwaną akumulacyjnością cieplną, tzn 0x01 graphic
, Natomiast akumulacyjność ciepła odniesienia do gęstości ρ elementu. Ciepło ciała można obliczyć 0x01 graphic
.

Jeżeli ciało jest jednorodne, a temperatura wszystkich jego elementów zmieniła się o 0x01 graphic
, to wzór przybierze postać0x01 graphic

Wśród przemian fazowych można wyróznić: przemiany fazowe pierwszego rodzaju(ciała stałego w ciecz, cieczy w gaz lub w i gazu w plazmę). Przemianom ciało stałe ciecz gaz towarzyszy pochłanianie lub wydzielanie tzw. ciepła utajonego Qf .Ilość ciepła wymienianego podczas tych przemian odnosi się do jednostki masy substancji tzn. 0x01 graphic
0x01 graphic

W zależności od rodzaju procesu, wielkość cu nazywana jest ciepłem topnienia,

krzepnięcia, parowania, skraplania czy dysocjacji.

Przemiany fazowe pierwszego rodzaju występują w różnych urządzeniach elektrotermicznych, realizujących różne technologie..

Przemianami fazowymi drugiego rodzaju nazywa się te przemiany, podczas których nie jest wymieniane ciepło ani nie zachodzą zmiany objętości.

12. Termokinetyka i formy ruchu ciepła. (str. 14)

Termokinetyka - nauka o ruchu ciepła i o formach jego przepływu. Zadania z dziedziny termokinetyki polegają głównie na poszukiwaniu rozkładu temperatur w poszczególnych częściach układu termokinetycznego, jak i wyznaczaniu ilości ciepła przekazywanego między tymi częściami.

Formy ruchu ciepła:

- wypadkowy przepływ od ciała o wyższej temp. do ciała o niższej

- każde ciało nagrzane powyżej zera bezwzględnego wypromieniowuje energie

Wymiana ciepła w procesach termokinetycznych może być realizowana za pomocą trzech sposobów, obejmujących:

- Przewodzenie ciepła (kondukcja) jest to wymiana ciepła między stykającymi się częściami jednego ciała lub różnych ciał, polegająca na przekazywaniu energii kinetycznej (występuje cieczach i gazach).

- Unoszenie ciepła (konwekcja) polega na przekazywaniu energii w wyniku makroskopowego ruchu substancji .Unoszeniu ciepła zawsze towarzyszy kondukcja, i radiacja.

- Promieniowaniem ciepła (radiacja) nazywa się przekazywanie energii pomiędzy ciałami lub częściami tego samego ciała, za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego temperaturowego.

Inaczej: - przewodzenie ciepła, - konwekcyjne przejmowanie ciepła, - radiacyjna wymiana ciepła (radiacyjne przejmowanie ciepła).

13. Temperatura i jej pomiary. Przyrządy do pomiaru temperatury i ich podział.

14. Prądy przewodzenia, prądy polaryzacji (przesunięcia) i przemiany elektrocieplne w sinusoidalnym pole elektrycznym. (str. 28)



Wyszukiwarka