इलेक्ट्रिक हीटिंग पद्धती

विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर करण्याच्या मूलभूत पद्धती आणि पद्धती खालीलप्रमाणे वर्गीकृत केल्या आहेत. प्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रिक हीटिंगमध्ये फरक केला जातो.

डायरेक्ट इलेक्ट्रिक हीटिंगमध्ये, विद्युत ऊर्जेचे थर्मल एनर्जीमध्ये रूपांतर तापलेल्या शरीरातून किंवा माध्यमाद्वारे (धातू, पाणी, दूध, माती इ.) थेट विद्युत प्रवाहाच्या उत्तीर्णतेमुळे होते. अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रिक हीटिंगमध्ये, विद्युत प्रवाह एका विशेष गरम यंत्रातून (हीटिंग घटक) जातो, ज्यामधून उष्णता वहन, संवहन किंवा रेडिएशनद्वारे गरम शरीरात किंवा माध्यमात हस्तांतरित केली जाते.

विद्युत ऊर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर करण्याचे अनेक प्रकार आहेत, जे इलेक्ट्रिकल हीटिंगच्या पद्धती परिभाषित करतात.

प्रतिरोधक हीटिंग

विद्युतीय प्रवाहकीय घन पदार्थ किंवा द्रव माध्यमांद्वारे विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह उष्णतेच्या उत्क्रांतीसह असतो. जौल-लेन्झ कायद्यानुसार, उष्णतेचे प्रमाण Q = I2Rt, जेथे Q ही उष्णतेचे प्रमाण आहे, J; मी - सिलाटोक, ए; आर हा शरीराचा किंवा माध्यमाचा प्रतिकार आहे, ओम; t — प्रवाह वेळ, s.

संपर्क आणि इलेक्ट्रोड पद्धतींद्वारे प्रतिरोधक हीटिंग केले जाऊ शकते.

संपर्क पद्धत थेट इलेक्ट्रिक हीटिंगच्या तत्त्वानुसार धातू गरम करण्यासाठी वापरली जाते, उदाहरणार्थ इलेक्ट्रिक संपर्क वेल्डिंग उपकरणांमध्ये आणि अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रिक हीटिंगच्या तत्त्वानुसार - हीटिंग घटकांमध्ये.

इलेक्ट्रोड पद्धत याचा वापर धातू नसलेल्या प्रवाहकीय साहित्य आणि माध्यमांना गरम करण्यासाठी केला जातो: पाणी, दूध, रसदार चारा, माती इ. तापलेली सामग्री किंवा माध्यम इलेक्ट्रोड्सच्या दरम्यान ठेवलेले असते ज्यावर पर्यायी व्होल्टेज लागू केला जातो.

इलेक्ट्रोड्समधील सामग्रीमधून जाणारा विद्युत प्रवाह ते गरम करतो. सामान्य (नॉन-डिस्टिल्ड) पाणी विद्युत प्रवाह चालवते, कारण त्यात नेहमी ठराविक प्रमाणात क्षार, बेस किंवा ऍसिड असतात, जे विद्युत शुल्क वाहून नेणाऱ्या आयनमध्ये विलग होतात, म्हणजेच विद्युत प्रवाह. दूध आणि इतर द्रव, माती, रसदार चारा इत्यादींच्या विद्युत चालकतेचे वैशिष्ट्य. समान आहे.

डायरेक्ट इलेक्ट्रोड हीटिंग केवळ वैकल्पिक करंटवर केले जाते, कारण थेट विद्युत् प्रवाहामुळे गरम झालेल्या सामग्रीचे इलेक्ट्रोलिसिस होते आणि ते खराब होते.

साधेपणा, विश्वासार्हता, लवचिकता आणि हीटिंग उपकरणांच्या कमी किमतीमुळे इलेक्ट्रिक रेझिस्टन्स हीटिंगला उत्पादनात विस्तृत अनुप्रयोग आढळला आहे.

इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग

वायू माध्यमातील दोन इलेक्ट्रोड्समध्ये उद्भवणाऱ्या विद्युत चापमध्ये, विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते.

चाप प्रज्वलित करण्यासाठी, उर्जा स्त्रोताशी जोडलेले इलेक्ट्रोड थोडक्यात स्पर्श केले जातात आणि नंतर हळूहळू वेगळे केले जातात. इलेक्ट्रोडच्या विभक्त होण्याच्या क्षणी संपर्काचा प्रतिकार त्यामधून जात असलेल्या विद्युत् प्रवाहाने जोरदारपणे गरम होतो.मुक्त इलेक्ट्रॉन, सतत धातूमध्ये फिरत असतात, इलेक्ट्रोडच्या संपर्काच्या ठिकाणी वाढत्या तापमानासह त्यांच्या हालचालींना गती देतात.

जसजसे तापमान वाढते तसतसे मुक्त इलेक्ट्रॉन्सचा वेग इतका वाढतो की ते इलेक्ट्रोडच्या धातूपासून दूर जातात आणि हवेत उडतात. जसजसे ते हलतात, ते हवेच्या रेणूंशी आदळतात आणि त्यांना सकारात्मक आणि नकारात्मक चार्ज केलेल्या आयनांमध्ये वेगळे करतात. इलेक्ट्रोड्समधील हवेची जागा आयनीकृत आहे आणि विद्युत प्रवाहक बनते.

स्त्रोत व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली, सकारात्मक आयन नकारात्मक ध्रुवावर (कॅथोड) आणि नकारात्मक आयन सकारात्मक ध्रुवावर (एनोड) जातात, अशा प्रकारे दीर्घ डिस्चार्ज तयार होतो - उष्णता सोडण्याबरोबर एक विद्युत चाप. कमानीचे तापमान त्याच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये सारखे नसते आणि ते धातूच्या इलेक्ट्रोडवर असते: कॅथोडवर — सुमारे २४०० ° से, एनोडवर — सुमारे २६०० ° से, चापच्या मध्यभागी — सुमारे ६००० — ७००० ° से. .

प्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंगमध्ये फरक करा. इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग इंस्टॉलेशन्समध्ये मुख्य व्यावहारिक अनुप्रयोग थेट आर्क हीटिंगमध्ये आढळतो. अप्रत्यक्ष हीटिंग इंस्टॉलेशन्समध्ये, कंस अवरक्त किरणांचा शक्तिशाली स्त्रोत म्हणून वापरला जातो.

इंडक्शन हीटिंग

जर धातूचा तुकडा पर्यायी चुंबकीय क्षेत्रात ठेवला असेल तर त्यामध्ये एक पर्यायी ई प्रेरित होतो. d s, ज्याच्या प्रभावाखाली धातूमध्ये एडी प्रवाह निर्माण होतील. हे प्रवाह धातूमध्ये गेल्याने ते गरम होईल. धातू गरम करण्याच्या या पद्धतीला इंडक्शन म्हणतात. काही इंडक्शन हीटर्सची रचना पृष्ठभागाच्या प्रभावाच्या घटनेच्या वापरावर आणि समीपतेच्या प्रभावावर आधारित आहे.

इंडक्शन हीटिंगसाठी औद्योगिक (50 Hz) आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी (8-10 kHz, 70-500 kHz) प्रवाह वापरले जातात. मेटल बॉडीजचे इंडक्शन हीटिंग (भाग, तपशील) मशीन बिल्डिंग आणि उपकरणे दुरुस्ती तसेच धातूचे भाग कडक करण्यासाठी सर्वात व्यापक आहे. इंडक्शन पद्धतीचा वापर पाणी, माती, कॉंक्रिट आणि दूध पाश्चराइज करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.

डायलेक्ट्रिक हीटिंग

डायलेक्ट्रिक हीटिंगचे भौतिक सार खालीलप्रमाणे आहे. वेगाने बदलणार्‍या विद्युत क्षेत्रामध्ये खराब विद्युत चालकता (डायलेक्ट्रिक्स) असलेल्या घन आणि द्रव माध्यमांमध्ये, विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते.

प्रत्येक डायलेक्ट्रिकमध्ये आंतरआण्विक शक्तींनी एकत्र बांधलेले विद्युत शुल्क असतात. या शुल्कांना कंडक्टिंग मटेरियलमधील मोफत शुल्काच्या विरूद्ध, बंधन शुल्क असे म्हणतात. विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, संबंधित शुल्क क्षेत्राच्या दिशेने ओरिएंटेड किंवा विस्थापित केले जातात. बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत संबंधित शुल्काच्या विस्थापनास ध्रुवीकरण म्हणतात.

पर्यायी विद्युत क्षेत्रात, शुल्काची सतत हालचाल असते आणि त्यामुळे त्यांच्याशी संबंधित रेणूंच्या आंतरआण्विक शक्ती असतात. नॉन-वाहक पदार्थांच्या रेणूंचे ध्रुवीकरण करण्यासाठी स्त्रोताद्वारे खर्च केलेली ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात सोडली जाते. काही नॉन-कंडक्टिंग मटेरियलमध्ये कमी प्रमाणात फ्री चार्जेस असतात जे इलेक्ट्रिक फील्डच्या प्रभावाखाली, एक लहान कंडक्शन करंट तयार करतात जे सामग्रीमध्ये अतिरिक्त उष्णता सोडण्यास हातभार लावतात.

डायलेक्ट्रिकसह गरम करताना, गरम करावयाची सामग्री मेटल इलेक्ट्रोड - कॅपेसिटर प्लेट्समध्ये ठेवली जाते, ज्यामध्ये विशेष उच्च-फ्रिक्वेंसी जनरेटरमधून उच्च-फ्रिक्वेंसी व्होल्टेज (0.5 - 20 मेगाहर्ट्झ आणि उच्च). डायलेक्ट्रिक हीटिंग बॉडीमध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी दिवा जनरेटर, पॉवर ट्रान्सफॉर्मर आणि इलेक्ट्रोडसह कोरडे उपकरण असते.

उच्च-फ्रिक्वेंसी डायलेक्ट्रिक हीटिंग ही एक आशादायक गरम पद्धत आहे आणि मुख्यतः लाकूड, कागद, अन्न आणि खाद्य (धान्य, भाज्या आणि फळे कोरडे करणे), पाश्चरायझेशन आणि दुधाचे निर्जंतुकीकरण इ.

इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग (इलेक्ट्रॉनिक)

जेव्हा विद्युत क्षेत्रामध्ये प्रवेगित इलेक्ट्रॉन्सचा प्रवाह (इलेक्ट्रॉन बीम) तापलेल्या शरीराचा सामना करतो तेव्हा विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते. इलेक्ट्रॉनिक हीटिंगचे वैशिष्ट्य म्हणजे 5×108 kW/cm2 ची उच्च ऊर्जा एकाग्रता घनता, जी इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंगच्या तुलनेत हजारो पटीने जास्त आहे. इलेक्ट्रॉनिक हीटिंगचा वापर उद्योगात अतिशय लहान भाग वेल्डिंग करण्यासाठी आणि अल्ट्राप्युअर धातू वितळण्यासाठी केला जातो.

इलेक्ट्रिक हीटिंगच्या विचारात घेतलेल्या पद्धतींव्यतिरिक्त, इन्फ्रारेड हीटिंग (विकिरण) उत्पादन आणि दैनंदिन जीवनात वापरली जाते.