Folyékony közeg elektróda melegítése

II mil huzalok melegítésére használt elektróda melegítésének módja: víz, tej, gyümölcs- és bogyólevek, talaj, beton stb. Az elektródafűtés széles körben elterjedt az elektródákban, melegvíz- és gőzkazánokban, valamint a folyékony és nedves közegek pasztőrözési és sterilizálási folyamataiban, valamint a takarmány hőkezelésében.

Az anyagot az elektródák közé helyezik, és az egyik elektródától a másikig áthaladó elektromos áram által melegítik. Az elektróda fűtése közvetlen fűtésnek minősül – itt az anyag olyan közegként szolgál, amelyben az elektromos energia hővé alakul.

Az elektródafűtés az anyagok melegítésének legegyszerűbb és leggazdaságosabb módja; nem igényel speciális tápegységeket vagy drága ötvözetekből készült fűtőtesteket.

Az elektródák árammal látják el a fűtendő közeget, és maguk az áram gyakorlatilag nem melegszik fel. Az elektródák nem hiányos anyagokból készülnek, leggyakrabban fémből, de lehetnek nem fémesek is (grafit, szén). Az elektrolízis elkerülése érdekében csak használja váltakozó áram.

A nedves anyagok vezetőképességét a víztartalom határozza meg, ezért a következőkben az elektródák melegítését elsősorban vízmelegítésnél fogjuk figyelembe venni, de a megadott függőségek más nedves közegek melegítésére is vonatkoznak.

Fűtés elektrolitban

A gépgyártásnál és a javítási gyártásnál elektrolitban melegítést alkalmaznak... A fémterméket (alkatrészt) elektrolitfürdőbe helyezik (5-10%-os Na2CO3 és egyebek oldata) és rákötik az egyenáramú forrás negatív pólusára. Az elektrolízis eredményeként a katódon hidrogén, az anódon pedig oxigén szabadul fel. Az alkatrészt borító hidrogénbuborék-réteg nagy áramellenállást képvisel. A hő nagy része felszabadul benne, felmelegítve az alkatrészt. A jóval nagyobb felületű anódnál alacsony az áramsűrűség. Bizonyos körülmények között az alkatrészt a hidrogénrétegben fellépő elektromos kisülések melegítik fel. A gázréteg egyúttal hőszigetelésként is szolgál, meggátolva az alkatrész elektrolitjának lehűlését.

Az elektrolitban történő fűtés előnye a jelentős energiasűrűség (akár 1 kW / cm2), amely magas fűtési sebességet biztosít. Ez azonban a megnövekedett energiafogyasztás révén érhető el.

Vezetékek elektromos ellenállása II mil

A II típusú vezetők elektrolitoknak nevezett... Ide tartoznak savak, bázisok, sók vizes oldatai, valamint különféle folyékony és nedvességtartalmú anyagok (tej, nedves takarmány, talaj).

Desztillált víz áll rendelkezésre elektromos ellenállás kb 104 ohm x m és gyakorlatilag nem vezet áramot, a vegytiszta víz pedig jó dielektrikum. A "közönséges" víz oldott sókat és egyéb kémiai vegyületeket tartalmaz, amelyek molekulái vízben ionokká disszociálnak, így ionos (elektrolit) vezetőképességet adnak.A víz fajlagos elektromos ellenállása a sók koncentrációjától függ, és megközelítőleg a tapasztalati képlettel határozható meg

p20 = 8 x 10/C,

ahol p20 – a víz fajlagos ellenállása 200 C-on, Ohm x m, C – a sók összkoncentrációja, mg/g

A légköri víz legfeljebb 50 mg/l oldott sót tartalmaz, a folyóvíz 500-600 mg/l, a talajvíz 100 mg/l-től több gramm/literig. A vízre vonatkozó p20 effektív elektromos ellenállás leggyakoribb értékei a 10-30 Ohm x m tartományban vannak.

A II-es típusú vezetékek elektromos ellenállása jelentősen függ a hőmérséklettől. Ennek növekedésével nő a sómolekulák ionokká való disszociációjának mértéke és mobilitása, aminek következtében nő a vezetőképesség és csökken az ellenállás. Az észrevehető párolgás kezdete előtti bármely T hőmérsékletre a víz fajlagos elektromos vezetőképességét Ohm x m -1 a lineáris függés határozza meg.

yt = y20 [1 + a (t-20)],

ahol y20 – a víz fajlagos vezetőképessége 20 o C hőmérsékleten, a – hőmérsékleti vezetőképességi együttható 0,025 – 0,035 o C-1.

A mérnöki számításokban általában ellenállást használnak, nem pedig vezetőképességet.

pt = 1/yt = p20 / [1 + a (t-20)] (1)

és egyszerűsített függése p (t), a = 0,025 o° C-1-et véve.

Ezután a vízállóságot a képlet határozza meg

pt = 40 p20 / (t +20)

A 20-100 OS hőmérséklet-tartományban a vízállóság 3-5-szörösére nő, ugyanakkor a hálózat által fogyasztott teljesítmény is megváltozik.Ez az elektródafűtés egyik jelentős hátránya, ami a tápvezetékek keresztmetszetének túlbecsléséhez vezet, és megnehezíti az elektródafűtés számítását.

A víz fajlagos ellenállása csak az észrevehető párolgás kezdete előtt engedelmeskedik az (1) függőségnek, amelynek intenzitása az elektródák nyomásától és áramsűrűségétől függ. A gőz nem áramvezető, ezért a párolgás során a víz ellenállása megnő. A számításoknál ezt a bv együtthatóval veszik figyelembe a nyomástól és az áramsűrűségtől függően:

asztali pcm = strv b = pv a e k J

ahol desktop m — a keverék fajlagos ellenállása víz — gőz, strc — víz fajlagos ellenállása észrevehető párolgás nélkül, a — víz állandó értéke 0,925, k — a kazánban uralkodó nyomástól függő érték (k = 1,5 ), J — áramsűrűség az elektródákon, A / cm2.

Normál nyomáson a párolgási hatás 75 °C feletti hőmérsékleten érvényesül. Gőzkazánoknál a b együttható eléri az 1,5 értéket.

Elektródarendszerek és paramétereik

Elektródarendszer - elektródakészlet, amely bizonyos módon kapcsolódik egymáshoz és a táphálózathoz, és a fűtött környezet áramellátására szolgál.

Az elektródarendszerek paraméterei: fázisok száma, alakja, mérete, elektródák száma és anyaga, távolságuk, elektromos áramkör kapcsolatok («csillag», «delta», vegyes kapcsolat stb.).

Az elektródarendszerek kiszámításakor meghatározzák azok geometriai paramétereit, amelyek biztosítják az adott teljesítmény felszabadulását a fűtött környezetben, és kizárják a kóros üzemmódok lehetőségét.

Háromfázisú elektródarendszer táplálása csillagcsatlakozásban:

P = U2l / Rf = 3Uf / Re

Háromfázisú elektródarendszer ellátása delta csatlakozással:

P = 3U2l / Re

Adott feszültségnél Ul teljesítményelektródarendszer P az Rf fázisellenállással van meghatározva, amely a fázist alkotó elektródák közé zárt fűtőtest ellenállása. A test alakja és mérete az elektródák alakjától, méretétől és távolságától függ. A legegyszerűbb, lapos elektródákkal ellátott elektródarendszer esetén, mindegyik b, h magasság és a köztük lévő távolság:

Rf = pl / S = pl / (bh)

ahol l, b, h — a síkpárhuzamos rendszer geometriai paraméterei.

Összetett rendszerek esetén az Re geometriai paraméterektől való függése nem tűnik olyan könnyen kifejezhetőnek. Általános esetben az Rf = s x ρ alakban ábrázolható, ahol c az elektródarendszer geometriai paraméterei által meghatározott együttható (hivatkozási könyvekből meghatározható).

Az elektródák méretei a kívánt Rf érték biztosításához, ha ismertek az elektródák közötti elektromos tér analitikai leírása, valamint az azt meghatározó tényezők (hőmérséklet, nyomás stb.) p függése.

Az elektródarendszer geometriai együtthatója k = Re h / ρ

Bármely háromfázisú elektródarendszer teljesítménye a következőképpen ábrázolható: P = 3U2h / (ρ k)

Ezenkívül fontos az elektródarendszer megbízhatóságának biztosítása, a termékkárosodás és az elektródák közötti elektromos meghibásodás kizárása. Ezeket a feltételeket az elektródák közötti térben a térerősség korlátozása, az elektródák áramsűrűsége és az elektródaanyag helyes megválasztása teljesíti.

Az elektródák közötti térben az elektromos tér megengedett erősségét korlátozza az a követelmény, hogy meg kell akadályozni az elektródák közötti elektromos meghibásodást és megzavarni a berendezések működését. Megengedett feszültség Eadd A mezőket az Epr dielektromos szilárdság szerint választjuk ki a mezőket az anyag Epr dielektromos szilárdságának megfelelően választjuk ki, figyelembe véve a biztonsági tényezőt: Edop = Epr / (1,5 … 2)

Az Edon érték határozza meg az elektródák közötti távolságot:

l = U / Edop = U / (Jadd ρT),

ahol Jadd – az elektródák megengedett áramsűrűsége, ρt a víz ellenállása üzemi hőmérsékleten.

Az elektródás vízmelegítők tervezésének és üzemeltetésének tapasztalatai szerint az Edon értékét a (125 ... 250) x 102 W / m tartományban veszik, a minimális érték a 20 °C hőmérsékletű víz ellenállásának felel meg. О. Kisebb, mint 20 Ohm x m, a maximum a víz ellenállása 20 OC hőmérsékleten több mint 100 Ohm x m.

A megengedett áramsűrűség korlátozott, mivel a fűtött környezet káros elektrolízistermékekkel szennyeződik az elektródákon, és a víz hidrogénné és oxigénné bomlik, amelyek robbanásveszélyes gázt képeznek a keverékben.

A megengedett áramsűrűséget a következő képlet határozza meg:

Jadd = Edop / ρT,

ahol ρt a vízállóság a végső hőmérsékleten.

Maximális áramsűrűség:

Jmax = kn AzT / C,

ahol, kn = 1,1 ... 1,4 — az áramsűrűség egyenetlenségét az elektróda felületén figyelembe vevő együttható, Azt az elektródából kifolyó munkaáram erőssége a végső hőmérsékleten, C az az elektróda aktív felülete.

Minden esetben a következő feltételnek kell teljesülnie:

ДжаNS hozzáteszi

Az elektródák anyagának elektrokémiailag semlegesnek (inertnek) kell lennie a fűtött környezethez képest. Elfogadhatatlan, hogy elektródákat készítsenek alumíniumból vagy horganyzott acélból. Az elektródákhoz a legjobb anyagok a titán, rozsdamentes acél, elektromos grafit, grafitizált acélok. A víz technológiai igényekhez való melegítésekor közönséges (fekete) szénacélt használnak. Az ilyen víz nem alkalmas ivásra.

Az elektródarendszer teljesítményének beállítása az U és R értékek változtatásával lehetséges... Az elektródarendszerek teljesítményének beállításakor leggyakrabban az elektródák munkamagasságának (az aktív területe) változtatásához folyamodnak az elektródák felülete) dielektromos ernyők beiktatásával az elektródák közé vagy az elektródarendszer geometriai együtthatójának megváltoztatásával (az elektródarendszerek diagramjaitól függően referenciakönyvek határozzák meg).