11. elektrickÉteplofei1.vsb.cz/kat420/vyuka/bakalarske_fmmi/prednasky/...elektrick ééé obloukov...
TRANSCRIPT
-
2. 2. 2009, Ostrava
Doc. Ing. Stanislav Kocman, Doc. Ing. Stanislav Kocman, PhPh.D..D.
Stýskala, 2002
11. ELEKTRICK11. ELEKTRICKÉÉ TEPLOTEPLO
-
Osnova pOsnova pOsnova pOsnova pOsnova pOsnova pOsnova pOsnova přřednednednednednednednednášášášášášášášáškykykykykykykyky
• Úvod, výhody, zdroje
• Elektrické odporové a obloukovépece
• Indukční a dielektrický ohřev
• Elektrický ohřev v domácnostech
-
ÚÚÚÚÚÚÚÚvodvodvodvodvodvodvodvod
Šíření tepla:• proud ěním (konvekcí)• vedením (kondukcí)• zářením (sáláním, radiací)
Elektrický oh řev:• tepelná energie se získá z energie
elektrické
-
Výhody elektrického oh řevu:• poměrně vysoká ú činnost• malá investi ční náro čnost (oproti plynu, naft ě)• malé náklady na údržbu (robustnost topných
systém ů)• malé rozm ěry a tím i nároky na prostor• ekologické hledisko (špína, prach ...)• dobrá regulovatelnost (p řepínáním, pulzním
spínáním, řízením nap ětí)• bezpečnost provozu (nep řítomnost plynu, ohn ě)
Nevýhody elektrického oh řevu:• poměrně vysoká cena elektrické energie
-
Zdroje elektrickZdroje elektrick éého teplaho tepla
• Elektrický odpor• Elektrický oblouk• Elektromagnetická indukce• Elektromagnetické zá ření
-
ElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickéééééééé odporovodporovodporovodporovodporovodporovodporovodporovéééééééé pecepecepecepecepecepecepecepece
• S přímým oh řevem: teplo vzniká p římo v předmětu (vsázce)
• S nepřímým oh řevem: teplo vzniká v topných článcích odkud se ší ří do vsázky
tIRQ ⋅⋅= 2
-
El. odpor. pece s pEl. odpor. pece s p řříímým ohmým oh řřevemevem
• Podmínky:– ohřívané těleso z vodivého materiálu– ohřívané těleso musí mít velkou rezistivitu– přívodní vodi če musí mít co nejmenší odpor– zdroj musí být schopen dodat velký proud
-
El. odpor. pece s nepEl. odpor. pece s nep řříímým ohmým oh řřevemevem
• Podmínky:– ohřívané těleso z nevodivého materiálu– Požadavky na topné články (rezistory):
• velká rezistivita• malý teplotní sou činitel odporu• stálost rozm ěrů• vysoký bod tavení• odolnost proti oxidaci• dobrá zpracovatelnost
-
• Použití odporových pecí:– sušení vinutí elektrických stroj ů a celých elektrických
stroj ů (asi do teploty 250 oC)– tepelnému zpracování kov ů, např. žíhání, kalení,
popoušt ění (asi do teploty 1050 oC)– tavení kov ů s nižším bodem tání– smaltování– sterilizace ve zdravotnictví
-
ElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickElektrickéééééééé obloukovobloukovobloukovobloukovobloukovobloukovobloukovobloukovéééééééé pecepecepecepecepecepecepecepece
• Stejnosm ěrné• Střídavé
– S přímým oh řevem (a, b): pro tavení železných kov ů– S nepřímým oh řevem (c): pro tavení neželezných kov ů
-
• Požadavky na elektrody:– Dobrá elektrická vodivost– Vysoká mechanická pevnost– Vysoká oxida ční teplota– Malý obsah popela a síry
• Používané typy elektrod:– Uhlíkové– Grafitové– Násypné
Další využití elektrického oblouku:• Obloukové sva řování• Obloukové lampy
-
IndukIndukIndukIndukIndukIndukIndukIndukččnnnnnnnníííííííí ohohohohohohohohřřevevevevevevevev
• Pro oh řev kovových p ředmětů nebo vsázky• Výroba vysoce kvalitních ocelí• Pro povrchovou úpravu (kalení) p ředmětů• Princip oh řevu:
– Indukovanými proudy do vsázky tvo řící závit nakrátko transformátoru (a)
– Vířivými proudy pop ř. i hysterézními ztrátami indukovanými do kovového p ředmětu (b,c)
• Hloubka oh řevu je nep římo úm ěrná kmito čtu napájecího proudu
-
PPřřííklady indukklady induk ččnníího ohho oh řřevuevu
-
Dielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohDielektrický ohřřevevevevevevevev• Pro oh řev nekovových p ředmětů nebo látek• Pro sušení materiál ů• Pro sterilizaci a pasterizaci potravin• Princip oh řevu
– Rychlým p řepolarizováním částic látky v nívznikají dielektrické ztráty
• Velikost oh řevu závisí na intenzit ě el. pole, kmito čtu, parametrech oh řívané látky
-
Elektrický ohElektrický ohElektrický ohElektrický ohElektrický ohElektrický ohElektrický ohElektrický ohřřev v ev v ev v ev v ev v ev v ev v ev v domdomdomdomdomdomdomdomáááááááácnostechcnostechcnostechcnostechcnostechcnostechcnostechcnostech
Ohřev užitkové vody• Druhy oh řívačů
– velkoobjemové akumula ční (bojlery)• výhody: relativn ě malý p říkon • nevýhody: nízká ú činnost (ztráty 1 W/1 l vody)
– maloobjemové pr ůtokové (st řední pr ůtok)– průtokové (bez zásobníku)
-
PPřřííklad ohklad oh řřevu topnými tevu topnými t ěělesylesy
-
PPřřííklad ohklad oh řřevu solevu sol áárnrn íím m kolektoremkolektorem
-
Elektrické vytáp ění prostor ů• Náhrada za:
– ztráty vzniklé prostupem tepla: cca 80 %%%% (zdmi 25 %%%%, okny 20 %%%%, stropem 20 %%%% , podlahou 15 %%%%)
– ztráty v ětráním: cca 20 %%%% (netěsností spár oken a dveří, cílené v ětrání za ú čelem odvodu vlhkosti).
• Druhy elektrického vytáp ění:– Přímé vytáp ění– Nepřímé vytáp ění
-
• Přímé vytáp ění:– Přímotopné (holé odporové vodi če)– Radiátory (pln ěné vodou nebo olejem)– Topné pláš ťové vodi če (do podlah atd.)– Teplomety (s parabolickým reflektorem)– Topné ventilátory (s topným rezistorem)
• Nepřímé vytáp ění:– Akumulace tepla v keramickém jádru či vod ě
(v nočních hodinách)– Výdej tepla samovoln ě či ventilátorem
(v denních hodinách)
-
DalDalšíší vyuvyu žžitit íí elektrotepelných elektrotepelných spotspot řřebiebičůčů v domv dom áácnostechcnostech
• Odporový oh řev:– žehličky, elektrické sporáky, rychlovarné
konvice, fény
• Dielektrický oh řev:– mikrovlnné trouby
• Infračervený oh řev:– infrazá řiče
-
Konec pKonec pKonec pKonec pKonec pKonec pKonec pKonec přřednednednednednednednednášášášášášášášáškykykykykykykyky