ELEKTRYCZNE ŹRÓDŁA CIEPŁA. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Transkrypt

1 ELEKTRYCZNE ŹRÓDŁA CIEPŁA Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 Elektryczne źródła ciepła Zachodzi w nich przemiana energii elektrycznej na ciepło do celów użytkowych. Sposoby przekazywania ciepła przewodzenie konwekcja promieniowanie ciepło jest przesyłane z cieplejszych do chłodniejszych części tego samego ciała poszczególne cząstki ciała, w którym przenosi się ciepło, zmieniają swoje położenie; ruch ten może być wywołany sztucznie albo naturalnie w wyniku różnicy gęstości przenoszenie energii przez kwanty promieniowania elektromagnetycznego o pewnym zakresie długości fali; nie wymaga ośrodka materialnego 2

3 Przewaga ogrzewania elektrycznego nad innymi technikami ogrzewania, np. wykorzystującymi spalanie węgla lub gazu, polega na: prostej konstrukcji urządzeń grzejnych, łatwość rozbudowy systemu grzewczego, szybkim uzyskaniu energii cieplnej, czystości procesu uzyskania energii, uniezależnieniu od układów kominowych i wentylacyjnych, prostej obsłudze, łatwej regulacji ilości dostarczanego ciepła, nie wymaga składowania paliwa. Główna wada: wyższy koszt użytkowania w porównaniu z innymi technikami ogrzewania. 3

4 Podstawowy podział urządzeń grzejnych ze względu na metody przetworzenia energii i metodę ogrzewania 1. Rezystancyjne Wykorzystanie ciepła wydzielającego się przy przepływie prądu elektrycznego przez specjalne elementy grzejne lub bezpośrednio przez nagrzewany materiał. Przenoszenie ciepła może następować poprzez przewodzenie, konwekcję lub promieniowanie (występują najczęściej równocześnie). Podstawowa część - element grzejny z drutu oporowego (np. stop żelazo-chrom-aluminium, stop niklowo-chromowy) o rezystywności 0,4 1, m, temp. topnienia o C. Przykłady: żelazko, kuchenka elektryczna, czajnik elektryczny, prodiż, termowentylator, piec akumulacyjny, kaloryfer olejowy, ogrzewanie podłogowe, suszarka do włosów, grzałki pralek, zmywarek itd. itp. 4

5 W urządzeniach gospodarstwa domowego stosuje się 2 typy grzejników: z elementami grzejnymi otwartymi Cechy: szybkie nagrzewanie po włączeniu prądu (do ok. 900 o C), szybkie stygnięcie po wyłączeniu. Niebezpieczeństwo pożarowe i porażenia prądem. z elementami grzejnymi krytymi Wolniej się nagrzewają, ale są bezpieczniejsze. Materiały powszechnie używane do produkcji rurek i koralików służących do izolowania skrętek grzejnych: tlenek magnezu, szkło kwarcowe. 5

6 W grzałkach wody - skrętka grzejna we wnętrzu metalowej (miedzianej) rurki, zabezpieczonej z zewnątrz powłokami przeciwkorozyjnymi. 6

7 Żeliwna płyta grzejna kuchenki. Ceramiczna płyta grzejna. 7

8 2. Promiennikowe Oparte na zasadzie pochłaniania promieniowania podczerwonego przez ogrzewany obiekt. Promieniowanie emitowane jest przez specjalnie do tego celu zbudowane źródła promieniowania (promienniki podczerwieni) o konstrukcji podobnej do żarówki lub konstrukcji rurkowej. Zaopatrzone są w odbłyślniki. Zaleta - promienniki mogą być oddalone od ogrzewanego obiektu. Najczęstsze wykorzystanie w przemyśle - suszenie powłok lakierniczych, tkanin, skór, ogrzewanie pomieszczeń. 8

9 Przykład zastosowania: ogrzewanie sufitowe przy pomocy folii grzewczych. Prąd elektryczny przepływa przez zatopiony pomiędzy dwoma płatami folii płaski element ze stopu rezystancyjnego. Układ rozgrzewa się i emituje energię cieplną w postaci promieniowania podczerwonego. Folie wysyłają we wszystkich kierunkach promieniowanie podczerwone, które nie ogrzewa bezpośrednio powietrza tylko elementy stałe otoczenia, czyli ściany, meble, podłogę oraz osoby znajdujące się w pomieszczeniu. Dzięki tej właściwości uzyskuje się efekt ciepłej podłogi. 9

10 3. Indukcyjne Nagrzewanie polegające na generacji ciepła przy przepływie prądów wirowych wywołanych zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej w elementach sprzężonych magnetycznie. Np. w kuchenkach indukcyjnych pole magnetyczne wytwarzane jest pod blatem przez prąd przemienny 20 khz o dużym natężeniu. Ciepło wytwarzane jest bezpośrednio w naczyniu wykonanym z materiału ferromagnetycznego. Zalety: oszczędność energii (w porównaniu ze standardowymi płytami ceramicznymi do 25%), skrócony czas gotowania (do 30%). 10

11 11

12 4. Pojemnościowe Nagrzewanie związane z efektami polaryzacji i przewodnictwa w ośrodkach dielektrycznych oraz półprzewodnikowych, do których za pośrednictwem elektrod (okładek) doprowadzone jest pole elektryczne o dużej częstotliwości. Np. produkcja wyrobów z tworzyw termoutwardzalnych, termoplastycznych, produkcja sklejek i płyt wiórowych, suszenie drewna, wulkanizacja kauczuku, suszenie tytoniu, pasteryzacja mleka, sterylizacja mąki, odmrażanie owoców. 12

13 5. Mikrofalowe Nagrzewanie elektryczne związane z efektem polaryzacji w ośrodkach dielektrycznych i półprzewodnikowych, do których energia elektromagnetyczna wielkiej częstotliwości doprowadzana jest falowodem. 6. Ultradźwiękowe Nagrzewanie polegające na wykorzystaniu zamienianych w ciepło drgań mechanicznych powstających w wyniku absorpcji energii ultradźwiękowej. 13