Urządzenia elektrotermiczne – rodzaje, zastosowanie, regulacja temperatury w elektrycznych urządzeniach grzewczych.

Urządzenia elektrotermiczne

–

rodzaje, zastosowanie i regulacja

temperatury w elektrycznych

urządzeniach grzewczych.

1. Rodzaje urządzeń grzejnych.

2. Zjawisko w rezystancyjnych urządzeniach grzejnych.

3. Porównanie pieca pośredniego i bezpośredniego.

4. Budowa i zasada komorowego pieca

rezystancyjnego.

5. Zasada działania pieca łukowego.

6. Zastosowanie nagrzewania pojemnościowego.

7. Zasada działania indukcyjnego pieca rdzeniowego

8. Pomiar i regulacja temperatury w urządzeniach

grzejnych.



1.Rodzaje urządzeń grzejnych:



Rezystancyjne (oporowe)



Elektrodowe



Łukowe



Indukcyjne



Pojemnościowe



Promiennikowe



Mikrofalowe



2.Zjawisko występujące w rezystancyjnych

urządzeniach grzejnych.

Jest to nagrzewanie elektryczne wykorzystujące efekt

Joule'a w ośrodku przewodzącym stałym, połączonym

galwanicznie ze źródłem energii.

Moc cieplna wywołana efektem Joule'a-Lenza jest

proporcjonalna do

kwadratu prądu w torze:

P = RI2

przy czym R jest rezystancja toru wykonanego z materiału

konduktywności bądź rezystywności .

Zjawisko to ma miejsce we wszystkich urządzeniach

wyposażonych w grzałki elektryczne np. czajniki

elektryczne, pralki, zmywarki, promienniki.



3,4.Porównanie komorowego

pieca rezystancyjnego

(oporowego) o nagrzewaniu

bezpośrednim i o

nagrzewaniu pośrednim:



Komorowy piec rezystancyjny:

Jest ogrzewany za pomocą ciepła

powstającego podczas przepływu prądu

elektrycznego przez elementy grzejne,

które jest gromadzone w komorze grzejnej.



Nagrzewanie bezpośrednie:

Polega na umieszczeniu danego materiału (wsadu)

pomiędzy dwoma elektrodami. Prąd przepływający

przed dany materiał powoduje nagrzanie go.



Nagrzewanie pośrednie:

Polega na nagrzaniu spirali grzejnej która oddaje ciepło do

komory. Wsad umieszczony w tej komorze nagrzewa

się.



5.Zasada działania pieca łukowego:

Piec łukowy to piec elektryczny, w którym wsad nagrzewany

jest łukiem elektrycznym osiągającym temperaturę do

kilkunastu tysięcy stopni Celsjusza, co umożliwia

nagrzewanie roztapianego wsadu do temperatur od 1400 °C

do 2000 °C.

Rozróżnia się:

-Piece łukowe pośrednie – w których łuk płonie ponad wsadem

między

elektrodami, ciepło zaś przenosi się do wsadu przez

promieniowanie (bezpośrednio lub odbite od ścian komory).

-Piece łukowe bezpośrednie – w których łuk płonie między

elektrodami,

a wsadem.

Piece łukowe stosuje się do produkcji karbidu, w hutnictwie

do wytwarzania między innymi dodatków stopowych

trudnotopliwych i wymagających wysokiej temperatury do

redukcji rudy metali.



6.Zasada i zastosowanie nagrzewania

pojemnościowego.



Urządzenia pojemnościowe (dielektryczne):

Wykorzystują nagrzewanie oparte na efekcie polaryzacji w ośrodkach

dielektrycznych lub półprzewodnikowych, do których energia wielkiej

częstotliwości doprowadzana jest za pośrednictwem elektrod.

Źle przewodzący wsad, umieszczony między elektrodami, tworzy

pojemnościowy układ grzejny. Do zasilania pojemnościowych układów

grzejnych dobiera się częstotliwości rzędu kilku do kilkudziesięciu

MHz. Urządzenia grzejne pojemnościowe są wykorzystywane jako

komorowe i bezkomorowe. Moc urządzeń pojemnościowych zawiera

się w przedziale 0,5÷1000 kW.



Metoda nagrzewania pojemnościowego ma zastosowanie do:



zgrzewania i obróbki cieplnej tworzyw termoplastycznych,



suszenia rdzeni formierskich,



wyrobu sklejki i płyt wiórowych,



suszenia drewna i tekstyliów.



7. Zasada działania indukcyjnego pieca

rdzeniowego:

Urządzenia (nagrzewnice i piece) indukcyjne wykorzystują

ciepło wytwarzane przy przepływie indukowanego prądu

przewodzenia (prądów wirowych) o częstotliwości od

kilkunastu Hz do kilkudziesięciu MHz. Metodę tę stosuje

się do nagrzewania bezpośredniego oraz pośredniego.

Możliwe jest nagrzewanie powierzchniowe, skrośne oraz

topienie. Nagrzewanie indukcyjne stosuje się w obróbce

plastycznej do hartowania i wyżarzania, gdyż daje

możliwość wyrównania temperatury wsadu np. rur,

kotłów. Nagrzewanie indukcyjne wykorzystywane jest

ponadto do hartowania, zgrzewania i topienia metali. Do

topienia metali używa się pieców indukcyjnych

kanałowych lub tyglowych, w których metal jest

odpowiednikiem uzwojenia wtórnego transformatora. Na

rys. 7 pokazana jest zasada działania pieca indukcyjnego

rdzeniowego, w którym wsad umieszczony w

pierścieniowym korycie z materiału ogniotrwałego spełnia

rolę uzwojenia wtórnego.



8. Pomiar i regulacja temperatury.

Pomiary i regulacja temperatury w urządzeniach

elektrotermicznych.

Bardzo istotne znaczenie w urządzeniach elektrotermicznych

odgrywa kwestia pomiaru i regulacji temperatury. Pomiaru

temperatury dokonuje się termometrami:

- nieelektrycznymi (Np. rtęciowymi),

- termoelektrycznymi (termoelement-czujnik),

- rezystancyjnymi (rezystor termometryczny),

- termistorowymi (przetwornik półprzewodnikowy),

- pirometrycznymi (detektor promieniowania cieplnego).

Do regulacji temperatury w urządzeniach przemysłowych

najczęściej stosuje się układy automatyczne wykorzystujące

ujemne sprzężenie zwrotne. Może być to regulacja ciągła lub

skokowa.

W urządzeniach elektrotermicznych o mniejszej mocy

(głównie rezystancyjnych) do regulacji temperatury

stosowane są regulatory, które w oparciu o sygnały

przekazywane z urządzeń termometrycznych dokonują

załączenia lub wyłączenia elementów grzejnych

Document Outline