द्रव माध्यमांचे इलेक्ट्रोड हीटिंग

गरम करण्यासाठी वापरलेले इलेक्ट्रोड गरम करण्याची पद्धत II mil: पाणी, दूध, फळे आणि बेरी रस, माती, काँक्रीट इ. इलेक्ट्रोड हीटिंग इलेक्ट्रोड बॉयलर, गरम पाणी आणि वाफेसाठी बॉयलर, तसेच द्रव आणि ओले माध्यमांचे पाश्चरायझेशन आणि निर्जंतुकीकरण, फीडचे उष्णता उपचार या प्रक्रियेत व्यापक आहे.

सामग्री इलेक्ट्रोडच्या दरम्यान ठेवली जाते आणि एका इलेक्ट्रोडमधून दुसर्‍या इलेक्ट्रोडमध्ये जाणाऱ्या विद्युत प्रवाहाद्वारे गरम केली जाते. इलेक्ट्रोड हीटिंग डायरेक्ट हीटिंग मानले जाते—येथे, सामग्री एक माध्यम म्हणून काम करते ज्यामध्ये विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते.

इलेक्ट्रोड हीटिंग ही सामग्री गरम करण्याचा सर्वात सोपा आणि आर्थिक मार्ग आहे; त्याला विशेष वीज पुरवठा किंवा महाग मिश्रधातूपासून बनवलेल्या हीटर्सची आवश्यकता नाही.

इलेक्ट्रोड गरम होण्यासाठी माध्यमाला विद्युत प्रवाह पुरवतात आणि ते स्वतःच प्रत्यक्ष प्रवाहाने गरम होत नाहीत. इलेक्ट्रोड्स गैर-उणिवायुक्त सामग्रीचे बनलेले असतात, बहुतेकदा धातू, परंतु ते अधातू (ग्रेफाइट, कार्बन) देखील असू शकतात. इलेक्ट्रोलिसिस टाळण्यासाठी, फक्त वापरा पर्यायी प्रवाह.

ओल्या सामग्रीची चालकता पाण्याच्या सामग्रीद्वारे निर्धारित केली जाते, म्हणून, खालीलमध्ये, मुख्यतः पाणी गरम करण्यासाठी इलेक्ट्रोड हीटिंगचा विचार केला जाईल, परंतु इतर ओले माध्यम गरम करण्यासाठी दिलेली अवलंबित्व देखील लागू आहे.

इलेक्ट्रोलाइटमध्ये गरम करणे

यांत्रिक अभियांत्रिकी आणि दुरुस्तीच्या उत्पादनामध्ये, ते इलेक्ट्रोलाइटमध्ये गरम करण्याचा वापर करतात... धातूचे उत्पादन (भाग) इलेक्ट्रोलाइट बाथमध्ये (5-10% सोल्यूशन Na2CO3 आणि इतर) ठेवलेले असते आणि थेट विद्युत् प्रवाह स्त्रोताच्या नकारात्मक ध्रुवाशी जोडलेले असते. इलेक्ट्रोलिसिसच्या परिणामी, हायड्रोजन कॅथोडवर आणि ऑक्सिजन एनोडवर सोडला जातो. हायड्रोजनच्या बुडबुड्यांचा हा भाग झाकून टाकणारा थर उच्च विद्युत् प्रवाहाचा प्रतिकार दर्शवतो. बहुतेक उष्णता त्यात सोडली जाते, भाग गरम करते. एनोडवर, ज्याचे पृष्ठभाग खूप मोठे आहे, वर्तमान घनता कमी आहे. काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, हा भाग हायड्रोजनच्या थरात होणाऱ्या विद्युत स्त्रावांनी गरम केला जातो. त्याच वेळी गॅस थर थर्मल इन्सुलेशन म्हणून काम करते, भागाच्या इलेक्ट्रोलाइटला थंड होण्यापासून प्रतिबंधित करते.

इलेक्ट्रोलाइटमध्ये गरम होण्याचा फायदा म्हणजे महत्त्वपूर्ण ऊर्जा घनता (1 किलोवॅट / सेमी 2 पर्यंत), जे उच्च गरम दर प्रदान करते. तथापि, हे वाढीव वीज वापराद्वारे प्राप्त केले जाते.

वायर्सचा विद्युत प्रतिकार II मिल

कंडक्टर II प्रकार ज्याला इलेक्ट्रोलाइट्स म्हणतात... त्यात ऍसिड, बेस, क्षार, तसेच विविध द्रव आणि ओलावा-युक्त पदार्थ (दूध, ओले खाद्य, माती) यांचे जलीय द्रावण समाविष्ट असतात.

डिस्टिल्ड वॉटर उपलब्ध आहे विद्युत प्रतिकार सुमारे 104 ohm x m आणि व्यावहारिकरित्या वीज चालवत नाही आणि रासायनिकदृष्ट्या शुद्ध पाणी हे एक चांगले डायलेक्ट्रिक आहे. "सामान्य" पाण्यात विरघळलेले क्षार आणि इतर रासायनिक संयुगे असतात ज्यांचे रेणू पाण्यात विरघळतात आणि आयनिक (इलेक्ट्रोलाइट) चालकता देतात.पाण्याचा विशिष्ट विद्युत प्रतिकार क्षारांच्या एकाग्रतेवर अवलंबून असतो आणि अंदाजे प्रायोगिक सूत्राद्वारे निर्धारित केला जाऊ शकतो.

p20 = 8 x 10 / C,

जेथे p20 — 200 C वर पाण्याचा विशिष्ट प्रतिकार, Ohm x m, C — क्षारांची एकूण एकाग्रता, mg/g

वातावरणातील पाण्यात 50 mg/l पेक्षा जास्त विरघळलेले क्षार, नदीचे पाणी — 500 — 600 mg/l, भूजल — 100 mg/l ते अनेक ग्रॅम प्रति लिटर पर्यंत नसते. पाण्यासाठी प्रभावी विद्युत प्रतिकार p20 साठी सर्वात सामान्य मूल्ये 10 - 30 Ohm x m या श्रेणीतील आहेत.

प्रकार II कंडक्टरचे विद्युत प्रतिरोध तापमानावर लक्षणीय अवलंबून असते. जसजसे ते वाढते, मीठ रेणूंचे आयनमध्ये विघटन आणि त्यांची गतिशीलता वाढते, परिणामी चालकता वाढते आणि प्रतिकार कमी होतो. लक्षात येण्याजोगे बाष्पीभवन सुरू होण्यापूर्वी कोणत्याही तापमान T साठी, पाण्याची विशिष्ट विद्युत चालकता, ओहम x m -1, रेखीय अवलंबनाद्वारे निर्धारित केली जाते.

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

जेथे y20 — 20 o C तपमानावर पाण्याची विशिष्ट चालकता, a — 0.025 — 0.035 o° C-1 च्या बरोबरीचे चालकतेचे तापमान गुणांक.

अभियांत्रिकी गणनेमध्ये, ते सहसा चालकता ऐवजी प्रतिकार वापरतात.

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

आणि त्याचे सरलीकृत अवलंबन p (t), a = 0.025 o° C-1 घेऊन.

मग पाण्याचा प्रतिकार सूत्राद्वारे निर्धारित केला जातो

pt = 40 p20 / (t +20)

तापमान श्रेणी 20 - 100 OS मध्ये, पाण्याचा प्रतिकार 3 - 5 वेळा वाढतो, त्याच वेळी नेटवर्कद्वारे वापरण्यात येणारी शक्ती बदलते.हे इलेक्ट्रोड हीटिंगच्या महत्त्वपूर्ण तोटेंपैकी एक आहे, ज्यामुळे पुरवठा तारांच्या क्रॉस-सेक्शनचा अतिरेक होतो आणि इलेक्ट्रोड हीटिंग इंस्टॉलेशन्सची गणना गुंतागुंतीची होते.

पाण्याचा विशिष्ट प्रतिकार अवलंबित्वाचे पालन करतो (1) केवळ लक्षात येण्याजोगे बाष्पीभवन सुरू होण्यापूर्वी, ज्याची तीव्रता इलेक्ट्रोडमधील दाब आणि वर्तमान घनतेवर अवलंबून असते. वाफ हा विद्युत् प्रवाहाचा वाहक नसतो आणि त्यामुळे बाष्पीभवनादरम्यान पाण्याचा प्रतिकार वाढतो. गणनेमध्ये, हे दाब आणि वर्तमान घनतेनुसार गुणांक bv द्वारे विचारात घेतले जाते:

डेस्कटॉप pcm = strv b = pv a e k J

जेथे डेस्कटॉप m — मिश्रणाच्या पाण्याचा विशिष्ट प्रतिकार — स्टीम, strc — लक्षात येण्याजोग्या बाष्पीभवनाशिवाय पाण्याचा विशिष्ट प्रतिकार, a — पाण्यासाठी 0.925 च्या बरोबरीचे स्थिर, k — बॉयलरमधील दाबानुसार मूल्य (तुम्ही k = 1.5 घेऊ शकता. ), J — इलेक्ट्रोडवरील वर्तमान घनता, A / cm2.

सामान्य दाबावर, बाष्पीभवन प्रभाव 75 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात प्रभावी असतो. स्टीम बॉयलरसाठी, गुणांक b 1.5 च्या मूल्यापर्यंत पोहोचतो.

इलेक्ट्रोड सिस्टम आणि त्यांचे पॅरामीटर्स

इलेक्ट्रोड सिस्टम - इलेक्ट्रोड्सचा एक संच, एकमेकांशी आणि वीज पुरवठा नेटवर्कशी विशिष्ट प्रकारे जोडलेला, गरम वातावरणास विद्युत प्रवाह पुरवण्यासाठी डिझाइन केलेले.

इलेक्ट्रोड सिस्टमचे मापदंड आहेत: टप्प्यांची संख्या, आकार, आकार, इलेक्ट्रोडची संख्या आणि सामग्री, त्यांच्यामधील अंतर, इलेक्ट्रिकल सर्किट कनेक्शन (“स्टार”, “डेल्टा”, मिश्र कनेक्शन इ.).

इलेक्ट्रोड सिस्टम्सची गणना करताना, त्यांचे भौमितीय मापदंड निर्धारित केले जातात, जे गरम वातावरणात दिलेल्या शक्तीचे प्रकाशन सुनिश्चित करतात आणि असामान्य मोडची शक्यता वगळतात.

स्टार कनेक्शनमध्ये तीन-फेज इलेक्ट्रोड प्रणाली पुरवणे:

P = U2l / Rf = 3Uf / Re

डेल्टा कनेक्शनसह थ्री-फेज इलेक्ट्रोड सिस्टम पुरवणे:

P = 3U2l / Re

दिलेल्या व्होल्टेजवर Ul पॉवर इलेक्ट्रोड सिस्टम P फेज रेझिस्टन्स Rf द्वारे निर्धारित केले जाते, जे फेज तयार करणार्‍या इलेक्ट्रोड्सच्या दरम्यान बंद केलेल्या हीटिंग बॉडीचा प्रतिकार आहे. शरीराचा आकार आणि आकार इलेक्ट्रोडमधील आकार, आकार आणि अंतर यावर अवलंबून असतो. सपाट इलेक्ट्रोड असलेल्या सर्वात सोप्या इलेक्ट्रोड सिस्टमसाठी प्रत्येक b, उंची h आणि त्यांच्यामधील अंतर:

Rf = pl / S = pl / (bh)

जेथे, l, b, h — समतल-समांतर प्रणालीचे भौमितिक मापदंड.

जटिल प्रणालींसाठी, भौमितिक मापदंडांवर Re चे अवलंबित्व व्यक्त करणे इतके सोपे वाटत नाही. सामान्य बाबतीत, हे Rf = s x ρ म्हणून दर्शविले जाऊ शकते, जेथे c हा इलेक्ट्रोड प्रणालीच्या भौमितिक मापदंडांद्वारे निर्धारित केलेला गुणांक आहे (संदर्भ पुस्तकांमधून निर्धारित केले जाऊ शकते).

आवश्यक मूल्य Rf सुनिश्चित करण्यासाठी इलेक्ट्रोडचे परिमाण, इलेक्ट्रोड्समधील विद्युत क्षेत्राचे विश्लेषणात्मक वर्णन तसेच ते निर्धारित करणार्‍या घटकांवर p अवलंबित्व (तापमान, दाब इ.) ज्ञात असल्यास गणना केली जाऊ शकते.

इलेक्ट्रोड प्रणालीचा भौमितिक गुणांक k = Re h / ρ असे आढळतो

कोणत्याही तीन-फेज इलेक्ट्रोड प्रणालीची शक्ती P = 3U2h / (ρ k) म्हणून दर्शविली जाऊ शकते.

याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोड सिस्टमची विश्वासार्हता सुनिश्चित करणे, उत्पादनांचे नुकसान आणि इलेक्ट्रोड्समधील इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन वगळणे महत्वाचे आहे. इंटरइलेक्ट्रोड स्पेसमधील फील्ड ताकद, इलेक्ट्रोड्सवरील वर्तमान घनता आणि इलेक्ट्रोड सामग्रीची योग्य निवड मर्यादित करून या अटी पूर्ण केल्या जातात.

इलेक्ट्रोड्समधील विद्युत बिघाड टाळण्यासाठी आणि इंस्टॉलेशन्सच्या ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय आणण्यासाठी आवश्यकतेनुसार इंटरइलेक्ट्रोड स्पेसमधील इलेक्ट्रिक फील्डची परवानगीयोग्य ताकद मर्यादित आहे. अनुज्ञेय ताण Eadd फील्ड डाईलेक्ट्रिक सामर्थ्यानुसार निवडले जातात Epr फील्ड सामग्रीच्या डायलेक्ट्रिक सामर्थ्यानुसार Epr नुसार निवडले जातात, सुरक्षा घटक लक्षात घेऊन: Edop = Epr / (1.5 … 2)

इडॉन मूल्य इलेक्ट्रोडमधील अंतर निर्धारित करते:

l = U / Edop = U / (Jadd ρT),

जेथे जड — इलेक्ट्रोड्सवरील अनुज्ञेय वर्तमान घनता, ρt म्हणजे कार्य तापमानावर पाण्याचा प्रतिकार.

इलेक्ट्रोड वॉटर हीटर्सच्या डिझाइन आणि ऑपरेशनच्या अनुभवानुसार, इडॉनचे मूल्य (125 ... 250) x 102 डब्ल्यू / मीटर श्रेणीमध्ये घेतले जाते, किमान मूल्य 20 तापमानात पाण्याच्या प्रतिकाराशी संबंधित आहे. О. 20 Ohm x m पेक्षा कमी, 100 Ohm x m पेक्षा जास्त 20 OC तपमानावर पाण्याचा प्रतिकार कमाल आहे.

इलेक्ट्रोडवर इलेक्ट्रोलिसिसच्या हानिकारक उत्पादनांसह गरम वातावरण दूषित होण्याच्या शक्यतेमुळे आणि पाण्याचे हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये विघटन होण्याच्या शक्यतेमुळे परवानगीयोग्य वर्तमान घनता मर्यादित आहे, ज्यामुळे मिश्रणात स्फोटक वायू तयार होतो.

परवानगीयोग्य वर्तमान घनता सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

Jadd = Edop / ρT,

जेथे ρt हा अंतिम तापमानाला पाण्याचा प्रतिकार असतो.

कमाल वर्तमान घनता:

Jmax = kn AzT/C,

जेथे, kn = 1.1 ... 1.4 — इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावरील वर्तमान घनतेची असमानता लक्षात घेऊन एक गुणांक, Azt हे अंतिम तापमानात इलेक्ट्रोडमधून वाहणाऱ्या कार्यरत विद्युत् प्रवाहाची ताकद आहे, C चे क्षेत्रफळ आहे इलेक्ट्रोडची सक्रिय पृष्ठभाग.

सर्व प्रकरणांमध्ये, खालील अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत:

जॉन्स जोडा

तापलेल्या वातावरणाच्या संदर्भात इलेक्ट्रोड सामग्री इलेक्ट्रोकेमिकली तटस्थ (जड) असणे आवश्यक आहे. अॅल्युमिनियम किंवा गॅल्वनाइज्ड स्टीलपासून इलेक्ट्रोड तयार करणे अस्वीकार्य आहे. इलेक्ट्रोडसाठी सर्वोत्तम साहित्य म्हणजे टायटॅनियम, स्टेनलेस स्टील, इलेक्ट्रिक ग्रेफाइट, ग्रेफाइटाइज्ड स्टील्स. तांत्रिक गरजांसाठी पाणी गरम करताना, सामान्य (काळा) कार्बन स्टील वापरला जातो. असे पाणी पिण्यास योग्य नाही.

U आणि R मूल्ये बदलून इलेक्ट्रोड सिस्टमची शक्ती समायोजित करणे शक्य आहे... बहुतेकदा, इलेक्ट्रोड सिस्टमची शक्ती समायोजित करताना, ते इलेक्ट्रोडची कार्यरत उंची (सक्रियचे क्षेत्र) बदलण्याचा अवलंब करतात. इलेक्ट्रोड्सच्या पृष्ठभागावर) इलेक्ट्रोड्सच्या दरम्यान डायलेक्ट्रिक स्क्रीन सादर करून किंवा इलेक्ट्रोड सिस्टमच्या भौमितिक गुणांकात बदल करून (इलेक्ट्रोड सिस्टमच्या आकृत्यांच्या आधारावर संदर्भ पुस्तकांद्वारे निर्धारित केले जाते).