06 pytanka PE opracowane


1.Ziemskie energie pierwotne i użyteczne, promienista energia el-magn.

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, el-magn kanał przepływu energii.

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.

3.

Elektrotermia- dział wiedzy zajmujący się przemianą energii el. na en. cieplną elektr.

Tech świetlna - wytwarzanie,rozsył , wytw swiatła do celów użytkowych, luminancyjnych i sygnalizacyjnych

Elektrotechnika- dział wiedzy zajmujący się zast zjawisk elektr i el-magn w sposób praktyczny

-wytwarzanie energii

-przesyłanie

-amplitudowo- f-ciowe przemienianie

-przemiana na a/c układy i sygnały

4. Zakres widma fal elektromagnetycznych wykorzystywanych elektrotermii

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 c3108 m/s.

0x01 graphic

Widmo fal elektromagnetycznych :

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

5.Elektrotermiczne straty cieplne a elektryczna generacja ciepła uzytecznego.

Rozpływ monochromatycznych energii elektromagnetycznych

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 El-term i wsad.

Elektrotermia jest działem wiedzy zajmującym się przemianami energii elektrycznej na energię cieplną użytkową. Elektrotermia jest powiązana z elektryką, z termo techniką, z energetyką, a w szczególności z elektroenergetyką. oraz z technologią Integralną częścią elektrotermii jest termokinetyka, czyli nauka o ruchu ciepła i formach jego przepływu.Elektrotermię dzieli się na elektrotermię przemysłową i elektrotermię bytową.

- Elektrotermia przemysłowa obejmuje zagadnienia elektrotermiczne występujące w hutnictwie i metalurgii, w obróbkach cieplnych, cieplno-chemicznych, suszarnictwie, łączeniu, itd.oraz. w budownictwie, rolnictwie, transporcie czy medycynie.

- Elektrotermia bytowa zajmuje się zagadnieniami związanymi z konstruowa­niem i eksploatowaniem grzejników popularnych stosowanych w gospodarstwie domowym.

Wszelkie ciała stanowiące obiekt zastosowania przemian elektrotermicznych określa się jako wsad. Natomiast każde ciało, w którym następuje przemiana elektrotermiczna to przetwornik elektrotermiczny (elektroenergotermiczny).

7.Ciepło wtechnice.Płomieniowy a elektrotermiczny sposób wytwarzania ciepła

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 i kryteria

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 urządzenia elektrotermicznego

Podstawą bilansowania energii w urządzeniach elektrotermicznych jest zasada zachowania energii. Zgodnie z nią suma energii urządzenia i otoczenia pozostaje stała. Moce i energie te są mocami i energiami czynnymi. W każdym urządzeniu elektrotermicznym występują 2 rodzaje energii

- Monochromatyczna energia elektryczna

- Energia cieplna

W bilansie tym poszczególne wielkości P oznaczają:

0x08 graphic
Pce całkowita moc elektryczna dopływająca do urządzenia

Pw - moc elektromagnetyczna - zużywana poza głównym torem elektrotermicznym

Pe - moc elektromagnetyczna dostarczana do głównego toru elektrycznego urządzenia

Pse - moc strat elektromagnetycznych w głównym torze elektrycznym

Pde=Pg - moc elektromagnetyczna doprowadzona do przetwornika elektrotermicznego i

zamieniona na moc cieplną,

Psc - moc strat cieplnych - będąca częścią mocy cieplnej Pg - oddawana do otoczenia

Pa - moc cieplna akumulacyjna - będąca częścią mocy cieplnej Pg - zakumulowana w

różnych częściach urządzenia

Pu - moc cieplna użyteczna powodująca wzrost energii wewnętrznej wsadu. Moc Psc może mieć charakter mocy traconej lub wraz z mocą Psc, charakter mocy użytecznej .Równanie bilansu mocy urządzenia elektrotermicznego przedstawionego na rysunku ma postać:

(P1) + (P2) = (Pa) + (-Pce+Pw+Pse+Psc+Pu) = O a po przekształceniach

Pce=Pw+Pse+Psc+Pa+Pu

Na sprawność elektrotermiczną 0x01 graphic

będą składały się następujące sprawności cząstkowe występujące w głównym torze elektrotermicznym urządzenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

czyli0x01 graphic

Sprawność całkowitą urządzenia elektrotermicznego opisuje wzór0x01 graphic

10.Materiały ogniotrwałe i izolujące stosowane w urządzeniach elektrotermicznych

Niektóre części urządzeń elektrotermicznych muszą być wykonane z:

- Materiałów, które w wysokich temp charakteryzują się sztywnością , dużą wytrzymałościa mechaniczną i odpornościa na działanie czynników chemicznych

- Materiałów, które ograniczają odpływ ciepła do otoczenia lub odizolują cieplnie
Ponadto wśród różnych materiałów pracujących w wysokich temperaturach, wyróżnić można materiały elektroizolacyjne.

Najbliższymi spełnienia wyżej wymienionych wymagań są tworzywa wykonane z materiałów ceramicznych. Materiały te charakteryzują się występowaniem w nich związków będących w różnych fazach krystalicznych (polikrystalicznych) lub w fazach szklistych. Większość tych materiałów odznacza się nieciągłą budową wewnętrzną wskutek występo­wania w nich tak zwanych porów.

a)Materiały ogniotrwałe

Cechą materiałów ogniotrwałych jest ich odporność na działanie wysokich temperatur. Miarą ich odporności jest ogniotrwałość zwykła, którą należy traktować jako przybliżoną temperaturę topnienia.

Materiały ogniotrwałe powinny posiadać dostateczną wytrzymałość mechaniczną w wysokich temperaturach. Miarą ich maksymalnego poziomu temperatury pracy może być ogniotrwałość pod obciążeniem.

Różnica między wartościami ogniotrwałości zwykłej i ogniotrwałości pod ob­ciążeniem zależna jest od składu fazowego poszczególnych materiałów ogniotrwałych i może wahać się od kilkudziesięciu do kilkuset stopni.

Do właściwo­ści materiałów ogniotrwałych należą m.in.:

- Duża odporność na temperaturę

- Duża odporność na gwałtowne zmiany temperatur,

- mała przewodność cieplna,

- Małe ciepło właściwe i mały ciężar właściwy

- Mały współczynnik rozszerzalności cieplnej,

- Duża wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie,

- Duża twardość a mała ścieralność i łamliwość,

- Mała porowatość

- Duża odporność na korozję chemiczną stałych, ciekłych i gazowych czynników

Wyroby ogniotrwałe dzieli się na: formowane z mas o różnych konsystencjach, formowane na gorąco, topione i odlewane do form. Wśród nieformowanych materiałów ogniotrwałych wyróżnić można:

-betony ogniotrwałe i żaroodporne

Według tego kryterium składu chemiczno-mineralnego materiały ogniotrwałe dzieli się na:

I. Materiały kwaśne

II. Materiały zasadowe (MgO>35%)

III. Materiały obojętne

b)Materiały termoizolacyjne

Najistotniejszą własnością materiałów termoizolacyjnych jest ich możliwie mała wartość przewodności cieplnej właściwej. Osiągnięcie małej wartości przewodności cieplnej materiałów ceramicznych, jest nadanie im maksymalnie porowatej struktury.

Materiały termoizolacyjne stosowane w urządzeniach elektrotermicznych mają postać prostek, kształtek, zasypek, papierów, tektur, mat czy sznurów.

W oparciu o kryterium składu chemicznego ogniotrwałe wyroby termoizolacyjne dzieli się na krzemionkowe, szamotowe, kaolinowe, czy korundowe

c)Materiały elektroizolacyjne

Materiały elektroizolacyjne powinny posiadać w podwyższonych temperaturach: możliwie małą konduktywność i wytrzymałość na przebicia oraz odporność mechaniczną. Ogniotrwałymi materiałami elektroizolacyjnymi mogą być różne materiały ogniotrwałe z wyjątkiem materiałów w skład których wchodzi węgiel (C) czy karborund (SiC).

11.Procesy cieplne elektrotermicznych fazowe w układach elektrotermicznych

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

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.

13.Konwekcyjne przejmowanie ciepła

Unoszeniu ciepła w płynie zawsze towarzyszy kondukcja. Dzieje się tak prawie zawsze podczas przepływu płynu lepkiego wzdłuż powierzchni ciała stałego. Przepływ ciepła między płynem a powierzchnią ciała stałego odbywa się przez konwekcję i przez przewodzenie. Taką formę ruchu ciepła nazywa się przejmowa­niem ciepła przez konwekcję.

Na podstawie teorii podobieństwa można otrzymać dla zjawisk przejmowania ciepła przez konwekcję m.in. następujące liczby kryterialne

liczbę Nusselta łączącą ruch ciepła w strumieniu płynu z wnikaniem ciepła do ściany 0x01 graphic

liczbę Grashofa charakter. stosunek sił wyporu do sił tarcia wewnętrznego płynu 0x01 graphic

liczbę Prandtla charakteryzującą podobieństwo rodzaju płynu 0x01 graphic

liczbę Fouriera charakteryzujący nieustalony ruch ciepła w płynie 0x01 graphic

liczby Strouhala (s) i A obrazujący nieustalony charakter przepływu płynu 0x01 graphic
, 0x01 graphic

14.Radiacyjna wymiana ciepła

Promienista wymiana energii pomiędzy ciałami może być zależna od temperatur bezwzględnych ciał, ich własności promienistych i wzajemnych usytuowań w przestrzeni. Większość ciał promieniuje i odbija promieniowanie selektywnie oraz posiada nieizotermiczne powierzchnie czy objętości. Ciała te mogą być częściowo przeźroczyste dla promieniowania, mogą posiadać nieregularne kształty i być nieregularnie rozmieszczone w przestrzeni. Procesy radiacyjnej wymiany ciepła są skomplikowane i praktycznie nierozwiązywalne bez przyjęcia pewnych założeń upraszczających..

W przypadku, gdy jedna z trzech powierzchni będzie posiadać okr.temp. . i absorpcyjność , powstanie wymiana między dwoma powierzchniami w układzie otwartym. Moce wymieniane między nimi będą równe 0x01 graphic
i 0x01 graphic
, przy czym zastępcze współczynniki konfiguracji 0x01 graphic
i 0x01 graphic
opisują wzory w zależności od rodzajów układów (otwarty lub zamknięty), własności promieniowych powierzchni i kształtu powierzchni (wklęsła, wypukła lub płaska)

0x01 graphic
0x01 graphic

np. gdy powierzchnie wklęsłe tworzą układ zamknięty, tzn. gdy obowiązuje prawo zamkniętości

0x01 graphic

0x01 graphic
, a 0x01 graphic

15. Pole temperatury i przewodzenie ciepła

Polem temperatury nazywa się przestrzeń, w której każdemu punktowi przy­porządkowana jest temperatura Każdemu punktowi pola temperatury można przyporządkować wektor gradientu temperatury, który w układzie współrzędnych prostokątnych równy jest

0x01 graphic

W przypadku, gdy temperatura w jakims punkcie pola zależy nie tylko od współrzędnych geometrycznych tego punktu, ale także od czasu τ, tzn. t=f(x,y,z,τ), to pole nazywa się niestacjonarnym. Dla pola stacjonarnego t=f(x,y,z). Jeżeli w polu temperatury znajdują się źródła ciepła, to pole jest nazywane źródłowym. Pole nie zawierające źródeł ciepła nazywa się bezźródłowym.

Dla kondukcyjnego pola izotropowego relację pomiędzy q i grad t opisuje prawo Fouriera q=-λgrad t, gdzie λ - przewodność cieplna właściwa, a miarą wektora q jest skalar 0x01 graphic

Dla układu współrzędnych prostokątnych i w przypadku ośrodków jednorodnych 0x01 graphic
tak więc

0x01 graphic
(**), gdzie a dyfuzyjność cieplna

Równanie przekształca się w przypadków

- stanów stacjonarnych w równanie Poissona0x01 graphic

- w przypadku ośrodków bezźródłowych w tzw. równanie Fouriera dla ośrodków bezźródłowych 0x01 graphic

- w przypadku ośrodków bezźródłowych znajdujących się w stanach stacjonarnych w równanie Laplace'a 0x01 graphic

Po to, aby spośród wielu rozwiązań spełniających równanie (**) otrzymać rozwiązanie należy określić warunki jednoznaczności rozwiązania, do których można zaliczyć

- warunki geometryczne określające kształt i wymiary ciała,

- warunki fizyczne określające własności fizyczne substancji, z której zbudowane jest ciało,

- rozkład w czasie i przestrzeni gęstości objętościowych strumieni cieplnych,

- warunki początkowe określające rozkład temperatury w chwili początkowej,

- warunki brzegowe określające warunki wymiany ciepła na powierzchniach zewnę­trznych ciała

Warunki początkowe i brzegowe zwane są łącznie warunkami granicznymi.

Szczególne znaczenie mają następujące cztery warunki brzegowe:

20.Metody elektrotermiczne i sposoby pośredniego grzania wsadów

  1. Metoda oporowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu elektronowego prądu przewodzenia przez ciało stałe lub ciecz, połączone galwanicznie z obwodem, W metodzie tej realizowany jest pośredni i bezpośredni sposób nagrzewania. (energia pola -50Hz)

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie oporowej:

  1. nagrzewanie bezpośrednie;

  2. nagrzewanie pośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 1 - energia elektromagnetyczna, 2 - energia elektryczna, 3 - ciepło

  1. Metoda elektrodowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu jonowego lub jonowo-elektronowego prądu przewodzenia przez ciecz, połączoną przy pomocy elektrod z obwodem (energia pola -50Hz)

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie elektrodowej:

  1. nagrzewanie bezpośrednie;

  2. nagrzewanie pośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 1 - energia elektromagnetyczna, 2 - energia elektryczna, 3 - ciepło

  1. Metoda indukcyjna polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu indukowane­go prądu przewodzenia przez ciało stałe lub ciecz, sprzężone indukcyjnie z obwodem (energia pola od kilku (kilkunastu) Hz do kilkudziesięciu MHz.)

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie indukcyjnej:

  1. nagrzewanie bezpośrednie;

  2. nagrzewanie pośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 1 - energia elektromagnetyczną 3 - ciepło

d)Metoda pojemnościowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu prądu przesunięcia przez ciało stałe lub ciecz, sprzężone pojemnościowo z obwodem przez umieszczenie ich w kondensatorze(energia pola kilku do kilkudziesięciu MHz)

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie pojemnościowej: a) nagrzewanie bezpośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 1 - energia elektromagnetyczna

e)Metoda łukowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu prądu przewo­dzenia w obszarze wyładowania łukowego zachodzącego w próżni lub w środowisku gazowym o ciśnieniu atmosferycznym, przy czym obszar wyładowania łukowego jest połączony przy pomocy elektrod z obwodem(energia pola -50Hz)

0x01 graphic

Rys.3.8. Przemiany energii w metodzie łukowej:

  1. nagrzewanie bezpośrednie;

  2. nagrzewanie pośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, III - przetwornik elektrokinetyczny,

IV - przetwornik kinetycznotermiczny,

1 - energia elektromagnetyczna, 2 - energia elektryczna, 3 - ciepło, 4 - energia kinetyczna cząstek naładowanych, 5 - energia dysocjacji termicznej cząsteczek i jonizacji cząstek

f)Metoda plazmowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu:

prądu przewodzenia w plazmie o ciśnieniu wyższym niż atmosferyczne, spowodowanym wymuszonym przepływem gazu, przy czym obszar plazmy jest sprzężony elek­tromagnetycznie z obwodem lub falowodem (energia pola -kilku do kilku tysięcy MHz) ­

g)Metoda mikrofalowa polega na wytworzeniu ciepła na skutek przepływu prądu przesunięcia przez ciało stałe lub ciecz, poddane działaniu promieniowania mikrofalowego o częstotliwości od kilkuset MHz do kilkuset

GHz, do których energia elektromagnetyczna przenosi się dzięki umieszczeniu ich we wnęce rezonansowej, falowodzie czy naprzeciw otwartego końca falowodu.

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie mikrofalowej: a) nagrzewanie bezpośrednie I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 1 - energia elektromagnetyczna

h)Metoda elektronowa polega na wytworzeniu ciepła w ciele stałym lub cieczy pod wpływem uderzających o nie rozpędzonych w próżni elektronów tworzących prąd konwekcyjny, których źródłem jest nagrzana katoda

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie elektronowej: a) nagrzewanie bezpośrednie

II - wsad, III - przetwornik elektrokinetyczny, IV - przetwornik kinetycznotermiczny,

2 - energia elektryczna, 4 - energia kinetyczna elektronów

i)Metoda fotonowa polega na wytworzeniu ciepła w ciele stałym lub cieczy poddanych działaniu spójnego, monochromatycznego i mało rozbieżnego fluorescencyjnego promieniowania elektromagnetycznego: mikrofalowego, podczerwonego, świetlnego czy ultrafioletowego , wytworzonego przez kwantowe wzmacniacze promieniowania

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie fotonowej:

a) nagrzewanie bezpośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, 7 - energia elektromagnetyczna wymuszonej emisji atomów i cząsteczek

j)Metoda ultradźwiękowa polega na wytworzeniu ciepła w ciele starym poddanym działaniu energii fal mechanicznych o częstotliwościach akustycznych, wytwarzanych w przetwornikach elektromechanicznych (elektroultradźwiękowych), które połączone są z

obwodem (energia pola -f-sci akustyczne)

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie ultradźwiękowej: a) nagrzewanie bezpośrednie

II - wsad, Ul - przetwornik elektromechaniczny, IV - przetwornik mechanicznotermiczny,

1 - energia elektromagnetyczna, 6 - energia kinetyczna ciała makroskopowego, F - siła

k)Metoda jarzeniowa (jonowa) polega na wytworzeniu ciepła w obszarze wyładowania jarzeniowego na skutek przepływu prądu przewodzenia oraz we wsadzie pod wpływem uderzających o nie rozpędzonych jonów dodatnich tworzących prąd konwek­cyjny

0x01 graphic

Przemiany energii w metodzie jarzeniowej: a), b) nagrzewanie pośrednie i bezpośrednie

I - przetwornik elektrotermiczny, II - wsad, III - przetwornik elektrokinetyczny,

IV - przetwornik kinetycznotermiczny, 2 - energia elektryczna, 3 - ciepło,

4 - energia kinetyczna jonów

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
06 pytanka PE opracowaneid 6379 Nieznany (2)
06.pytanka PE opracowane, elektrotechnika PP, studfyja
06.pytanka PE opracowanes pomoc naukowa, Polibuda, IV semestr, PE
06 pytanka PE opracowaneid 6379 Nieznany (2)
PE opracowanie id 353179 Nieznany
pe opracowanie, studia, 4 sem, sprawka
PE Nr 06 94
PE Nr 06 93
Opracowane pytanka z patomorfologii
Mechanika Techniczna I Opracowanie 06
cennik system woda pe 100 01 06 2013
Opracowanie ekofizjograficzne, Studia - IŚ - materiały, Semestr 06, Systemy informacji przestrzennej
Kolosik pytanka opracowanko gimby
OPRACOWANE PYTANIA Z i 06 prawo cywilne
Opracowanie ekologia29 06(2)
zagadnienia zmoo, Pytanka na Borkowskiego, Metody opracowania geodanych
Opracowanie PE KOSA

więcej podobnych podstron