Urządzenia elektrotermiczne

Urządzenia elektrotermiczne

–

–

rodzaje, zastosowanie i regulacja

rodzaje, zastosowanie i regulacja

temperatury w elektrycznych

temperatury w elektrycznych

urządzeniach grzewczych.

urządzeniach grzewczych.

1. Rodzaje urządzeń grzejnych.

1. Rodzaje urządzeń grzejnych.

2. Zjawisko w rezystancyjnych urządzeniach grzejnych.

2. Zjawisko w rezystancyjnych urządzeniach grzejnych.

3. Porównanie pieca pośredniego i bezpośredniego.

3. Porównanie pieca pośredniego i bezpośredniego.

4. Budowa i zasada komorowego pieca

4. Budowa i zasada komorowego pieca

rezystancyjnego.

rezystancyjnego.

5. Zasada działania pieca łukowego.

5. Zasada działania pieca łukowego.

6. Zastosowanie nagrzewania pojemnościowego.

6. Zastosowanie nagrzewania pojemnościowego.

7. Zasada działania indukcyjnego pieca rdzeniowego

7. Zasada działania indukcyjnego pieca rdzeniowego

8. Pomiar i regulacja temperatury w urządzeniach

8. Pomiar i regulacja temperatury w urządzeniach

grzejnych.

grzejnych.



1.Rodzaje urządzeń grzejnych:

1.Rodzaje urządzeń grzejnych:



Rezystancyjne (oporowe)

Rezystancyjne (oporowe)



Elektrodowe

Elektrodowe



Łukowe

Łukowe



Indukcyjne

Indukcyjne



Pojemnościowe

Pojemnościowe



Promiennikowe

Promiennikowe



Mikrofalowe

Mikrofalowe



2.Zjawisko występujące w rezystancyjnych

2.Zjawisko występujące w rezystancyjnych

urządzeniach grzejnych.

urządzeniach grzejnych.

Jest to nagrzewanie elektryczne wykorzystujące efekt

Jest to nagrzewanie elektryczne wykorzystujące efekt

Joule'a w ośrodku przewodzącym stałym, połączonym

Joule'a w ośrodku przewodzącym stałym, połączonym

galwanicznie ze źródłem energii.

galwanicznie ze źródłem energii.

Moc cieplna wywołana efektem Joule'a-Lenza jest

Moc cieplna wywołana efektem Joule'a-Lenza jest

proporcjonalna do

proporcjonalna do

kwadratu prądu w torze:

kwadratu prądu w torze:

P = RI2

P = RI2

przy czym R jest rezystancja toru wykonanego z materiału

przy czym R jest rezystancja toru wykonanego z materiału

o

o

konduktywności bądź rezystywności .

konduktywności bądź rezystywności .

Zjawisko to ma miejsce we wszystkich urządzeniach

Zjawisko to ma miejsce we wszystkich urządzeniach

wyposażonych w grzałki elektryczne np. czajniki

wyposażonych w grzałki elektryczne np. czajniki

elektryczne, pralki, zmywarki, promienniki.

elektryczne, pralki, zmywarki, promienniki.



3,4.Porównanie komorowego

3,4.Porównanie komorowego

pieca rezystancyjnego

pieca rezystancyjnego

(oporowego) o nagrzewaniu

(oporowego) o nagrzewaniu

bezpośrednim i o

bezpośrednim i o

nagrzewaniu pośrednim:

nagrzewaniu pośrednim:



Komorowy piec rezystancyjny:

Komorowy piec rezystancyjny:

Jest ogrzewany za pomocą ciepła

Jest ogrzewany za pomocą ciepła

powstającego podczas przepływu prądu

powstającego podczas przepływu prądu

elektrycznego przez elementy grzejne,

elektrycznego przez elementy grzejne,

które jest gromadzone w komorze grzejnej.

które jest gromadzone w komorze grzejnej.



Nagrzewanie bezpośrednie:

Nagrzewanie bezpośrednie:

Polega na umieszczeniu danego materiału (wsadu)

Polega na umieszczeniu danego materiału (wsadu)

pomiędzy dwoma elektrodami. Prąd przepływający

pomiędzy dwoma elektrodami. Prąd przepływający

przed dany materiał powoduje nagrzanie go.

przed dany materiał powoduje nagrzanie go.



Nagrzewanie pośrednie:

Nagrzewanie pośrednie:

Polega na nagrzaniu spirali grzejnej która oddaje ciepło do

Polega na nagrzaniu spirali grzejnej która oddaje ciepło do

komory. Wsad umieszczony w tej komorze nagrzewa

komory. Wsad umieszczony w tej komorze nagrzewa

się.

się.



5.Zasada działania pieca łukowego:

5.Zasada działania pieca łukowego:

Piec łukowy to piec elektryczny, w którym wsad nagrzewany

Piec łukowy to piec elektryczny, w którym wsad nagrzewany

jest łukiem elektrycznym osiągającym temperaturę do

jest łukiem elektrycznym osiągającym temperaturę do

kilkunastu tysięcy stopni Celsjusza, co umożliwia

kilkunastu tysięcy stopni Celsjusza, co umożliwia

nagrzewanie roztapianego wsadu do temperatur od 1400 °C

nagrzewanie roztapianego wsadu do temperatur od 1400 °C

do 2000 °C.

do 2000 °C.

Rozróżnia się:

Rozróżnia się:

-Piece łukowe pośrednie – w których łuk płonie ponad wsadem

-Piece łukowe pośrednie – w których łuk płonie ponad wsadem

między

między

elektrodami, ciepło zaś przenosi się do wsadu przez

elektrodami, ciepło zaś przenosi się do wsadu przez

promieniowanie (bezpośrednio lub odbite od ścian komory).

promieniowanie (bezpośrednio lub odbite od ścian komory).

-Piece łukowe bezpośrednie – w których łuk płonie między

-Piece łukowe bezpośrednie – w których łuk płonie między

elektrodami,

elektrodami,

a wsadem.

a wsadem.

Piece łukowe stosuje się do produkcji karbidu, w hutnictwie

Piece łukowe stosuje się do produkcji karbidu, w hutnictwie

do wytwarzania między innymi dodatków stopowych

do wytwarzania między innymi dodatków stopowych

trudnotopliwych i wymagających wysokiej temperatury do

trudnotopliwych i wymagających wysokiej temperatury do

redukcji rudy metali.

redukcji rudy metali.



Budowa:

Budowa:



6.Zasada i zastosowanie nagrzewania

6.Zasada i zastosowanie nagrzewania

pojemnościowego.

pojemnościowego.



Urządzenia pojemnościowe (dielektryczne):

Urządzenia pojemnościowe (dielektryczne):

Wykorzystują nagrzewanie oparte na efekcie polaryzacji w ośrodkach

Wykorzystują nagrzewanie oparte na efekcie polaryzacji w ośrodkach

dielektrycznych lub półprzewodnikowych, do których energia wielkiej

dielektrycznych lub półprzewodnikowych, do których energia wielkiej

częstotliwości doprowadzana jest za pośrednictwem elektrod.

częstotliwości doprowadzana jest za pośrednictwem elektrod.

Źle przewodzący wsad, umieszczony między elektrodami, tworzy

Źle przewodzący wsad, umieszczony między elektrodami, tworzy

pojemnościowy układ grzejny. Do zasilania pojemnościowych układów

pojemnościowy układ grzejny. Do zasilania pojemnościowych układów

grzejnych dobiera się częstotliwości rzędu kilku do kilkudziesięciu

grzejnych dobiera się częstotliwości rzędu kilku do kilkudziesięciu

MHz. Urządzenia grzejne pojemnościowe są wykorzystywane jako

MHz. Urządzenia grzejne pojemnościowe są wykorzystywane jako

komorowe i bezkomorowe. Moc urządzeń pojemnościowych zawiera

komorowe i bezkomorowe. Moc urządzeń pojemnościowych zawiera

się w przedziale 0,5÷1000 kW.

się w przedziale 0,5÷1000 kW.



Metoda nagrzewania pojemnościowego ma zastosowanie do:

Metoda nagrzewania pojemnościowego ma zastosowanie do:



zgrzewania i obróbki cieplnej tworzyw termoplastycznych,

zgrzewania i obróbki cieplnej tworzyw termoplastycznych,



suszenia rdzeni formierskich,

suszenia rdzeni formierskich,



wyrobu sklejki i płyt wiórowych,

wyrobu sklejki i płyt wiórowych,



suszenia drewna i tekstyliów.

suszenia drewna i tekstyliów.



Przykłady pojemnościowych układów

Przykłady pojemnościowych układów

grzejnych:

grzejnych:



7. Zasada działania indukcyjnego pieca

7. Zasada działania indukcyjnego pieca

rdzeniowego:

rdzeniowego:

Urządzenia (nagrzewnice i piece) indukcyjne wykorzystują

Urządzenia (nagrzewnice i piece) indukcyjne wykorzystują

ciepło wytwarzane przy przepływie indukowanego prądu

ciepło wytwarzane przy przepływie indukowanego prądu

przewodzenia (prądów wirowych) o częstotliwości od

przewodzenia (prądów wirowych) o częstotliwości od

kilkunastu Hz do kilkudziesięciu MHz. Metodę tę stosuje

kilkunastu Hz do kilkudziesięciu MHz. Metodę tę stosuje

się do nagrzewania bezpośredniego oraz pośredniego.

się do nagrzewania bezpośredniego oraz pośredniego.

Możliwe jest nagrzewanie powierzchniowe, skrośne oraz

Możliwe jest nagrzewanie powierzchniowe, skrośne oraz

topienie. Nagrzewanie indukcyjne stosuje się w obróbce

topienie. Nagrzewanie indukcyjne stosuje się w obróbce

plastycznej do hartowania i wyżarzania, gdyż daje

plastycznej do hartowania i wyżarzania, gdyż daje

możliwość wyrównania temperatury wsadu np. rur,

możliwość wyrównania temperatury wsadu np. rur,

kotłów. Nagrzewanie indukcyjne wykorzystywane jest

kotłów. Nagrzewanie indukcyjne wykorzystywane jest

ponadto do hartowania, zgrzewania i topienia metali. Do

ponadto do hartowania, zgrzewania i topienia metali. Do

topienia metali używa się pieców indukcyjnych

topienia metali używa się pieców indukcyjnych

kanałowych lub tyglowych, w których metal jest

kanałowych lub tyglowych, w których metal jest

odpowiednikiem uzwojenia wtórnego transformatora. Na

odpowiednikiem uzwojenia wtórnego transformatora. Na

rys. 7 pokazana jest zasada działania pieca indukcyjnego

rys. 7 pokazana jest zasada działania pieca indukcyjnego

rdzeniowego, w którym wsad umieszczony w

rdzeniowego, w którym wsad umieszczony w

pierścieniowym korycie z materiału ogniotrwałego spełnia

pierścieniowym korycie z materiału ogniotrwałego spełnia

rolę uzwojenia wtórnego.

rolę uzwojenia wtórnego.



Zasada działania pieca indukcyjnego

Zasada działania pieca indukcyjnego

rdzeniowego:

rdzeniowego:



8. Pomiar i regulacja temperatury.

8. Pomiar i regulacja temperatury.

Pomiary i regulacja temperatury w urządzeniach

Pomiary i regulacja temperatury w urządzeniach

elektrotermicznych.

elektrotermicznych.

Bardzo istotne znaczenie w urządzeniach elektrotermicznych

Bardzo istotne znaczenie w urządzeniach elektrotermicznych

odgrywa kwestia pomiaru i regulacji temperatury. Pomiaru

odgrywa kwestia pomiaru i regulacji temperatury. Pomiaru

temperatury dokonuje się termometrami:

temperatury dokonuje się termometrami:

- nieelektrycznymi (Np. rtęciowymi),

- nieelektrycznymi (Np. rtęciowymi),

- termoelektrycznymi (termoelement-czujnik),

- termoelektrycznymi (termoelement-czujnik),

- rezystancyjnymi (rezystor termometryczny),

- rezystancyjnymi (rezystor termometryczny),

- termistorowymi (przetwornik półprzewodnikowy),

- termistorowymi (przetwornik półprzewodnikowy),

- pirometrycznymi (detektor promieniowania cieplnego).

- pirometrycznymi (detektor promieniowania cieplnego).

Do regulacji temperatury w urządzeniach przemysłowych

Do regulacji temperatury w urządzeniach przemysłowych

najczęściej stosuje się układy automatyczne wykorzystujące

najczęściej stosuje się układy automatyczne wykorzystujące

ujemne sprzężenie zwrotne. Może być to regulacja ciągła lub

ujemne sprzężenie zwrotne. Może być to regulacja ciągła lub

skokowa.

skokowa.

W urządzeniach elektrotermicznych o mniejszej mocy

W urządzeniach elektrotermicznych o mniejszej mocy

(głównie rezystancyjnych) do regulacji temperatury

(głównie rezystancyjnych) do regulacji temperatury

stosowane są regulatory, które w oparciu o sygnały

stosowane są regulatory, które w oparciu o sygnały

przekazywane z urządzeń termometrycznych dokonują

przekazywane z urządzeń termometrycznych dokonują

załączenia lub wyłączenia elementów grzejnych

załączenia lub wyłączenia elementów grzejnych