Загряване с електроди на течна среда

метод отопление електрод с помощта на нагревателни проводници II род: вода, мляко, плодови сокове и ягодоплодни, пръст, бетон и т.н. Електрод отопление vserasprostranen широко в бойлери електродните, гореща вода и парни котли, като в пастьоризация и стерилизация процеси и mokrovatyh воднисти среди, термична обработка на фуражи.

Материалът се поставя между електродите и се загрява от електронен ток, протичащ през материала от първия електрод към другия. Електрическото отопление се счита за директно отопление - тук материалът служи като среда, в която електронната енергия се превръща в топлинна енергия.

Електрическото отопление е по-общ и икономичен метод за нагряване на материали, не изисква специални захранвания или нагреватели от скъпи сплави.

Електродите подават ток към загрятата среда и всъщност не се загряват. Електродите се получават от nedifitsitnyh материали, в повечето случаи от метал, и могат да бъдат неметални (графит, въглерод), избягват електролиза електрод за използване нагряване само променлив ток.

Проводимост mokrovatyh материали обусловени съдържание на вода, тъй като идва отопление електрод ще разгледа priemuschestvenno, за затопляне на вода, но в зависимост неснижаем за другите отопление mokrovatyh медии.

Отопление в електролит

При производството на машини и ремонти се използва отопление в електролита. Желязният продукт (част) се поставя в електролитна вана (5-10% разтвор на Na2CO3 и т.н.) и се свързва с отрицателния полюс на източника на постоянен ток. В резултат на електролизата, водородът се отделя при катода и кислородът в анода. Слоят от водородни мехурчета, покриващи частта, представлява най-високата устойчивост на тока. В нея се разпределя основната част от топлината, отоплителната част. На анода, който все още има огромна повърхност, плътността на тока е малка. При определени условия, частта се загрява от електронните заряди, които се появяват в слоя водород. Газовият слой веднага служи като топлоизолация, предотвратявайки охлаждането на частта с електролит.

Предимството на нагряването в електролита е значителна енергийна плътност (до 1 kW / cm2), която осигурява по-висока скорост на нагряване. Но това се постига чрез надценени разходи за енергия.

Електронното съпротивление на проводниците от втория вид

Водопроводците от втория вид се наричат ​​електролити. Те включват водни смеси от киселини, основи, соли, както и различни материали, съдържащи вода и влага (мляко, влажна храна, почва).

Дестилирана вода има специфично електронно съпротивление от порядъка на 104 ohm x m и всъщност не провежда електронен ток, а химически чистата вода е добър диелектрик. "Обикновената" вода съдържа разтворени соли и други химични съединения, молекулите на които се дисоциират във вода в йони, като я информират за йонна (електролитна проводимост). Специфичното електронно съпротивление на водата зависи от концентрацията на солите и може да се определи приблизително чрез емпиричната формула

р20 = 8 х 10 / С,

където p20 е специфичното съпротивление на водата при 200 ° C, Om x m, C е общата концентрация на солите, mg / g

Атмосферната вода съдържа разтворими соли по-малки от 50 mg / l, вода от реки - 500-600 mg / l, подземни води - от 100 mg / l до няколко грама на литър. По-често срещаните стойности на специфичното електронно съпротивление p20 за вода са в спектъра от 10-30 ohm x m.

Електронното съпротивление на проводниците от втория вид значително зависи от температурата. С увеличаването му степента на дисоциация на солевите молекули в йони и тяхната мобилност се увеличава, в резултат на което проводимостта се увеличава и съпротивлението намалява. За всяка температура t преди началото на забележимата изпаряване специфичната електропроводимост на водата, Om x m -1, се определя от линейната зависимост

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

където y20 е специфичната проводимост на вода при температура 20 ° C и коефициент на температурата на проводимост 0,025-0,035 ° C-1.

При техническите изчисления проводимостта обикновено не се използва, а съпротивлението

pt = 1 / yt = р20 / [1 + а (t-20)] (1)

и зависимостта му от леката тежест p (t), като се приема, че а = 0.025 oC-1.

Тогава специфичното съпротивление на водата се определя от формулата

pt = 40 р20 / (t + 20)

В температурния обхват 20-100 оС съпротивлението на водата се увеличава от 3 до 5 пъти и консумираната от мрежата енергия се променя с еднаква сума. Това е един от значителните недостатъци на нагряването на електрода, което води до надценяване на напречното сечение на захранващите проводници и усложняване на изчисляването на отоплителните системи с електрод.

Специфичното съпротивление на водата зависи от зависимостта (1) само преди появата на забележима изпаряване, чиято интензивност зависи от налягането и плътността на тока в електродите. Парата не е проводник на тока и следователно, когато пара се образува, съпротивлението на водата се увеличава. При изчисленията това се взема предвид от коефициента b, който зависи от налягането и плътността на тока:

pcm = pv b = pv a e k J

където PCM - съпротивление последователност вода - пара PB - специфично съпротивление вода без значително изпаряване, а - константа, равна вода 0925, к - стойността в зависимост от налягането в котела (може да се к = 1,5), J - плътност ток към електроди, A / cm2.

При нормално налягане ефектът на изпаряване влияе на температурата над 75 ° С. За парните котли коефициентът b достига стойност 1,5.

Електроди системи и техните характеристики

Електродна система - набор от електроди, специално свързани и захранващи с мрежата, създадени да доставят ток на отопляемата среда.

Електродни системи параметри са: брой фази, формата, размера, броя и материала на електродите, разстоянието между тях, електронната схема на съединението ( "звезда", "триъгълник", смесен съединение и др ...).

При изчисляване на електродните системи се определят техните геометрични характеристики, които осигуряват освобождаването на дадена мощност в загрятата среда и изключват възможността за ненормални режими.

Силата на трифазната система от електроди с звезда:

P = U2n / Rf = 3Uf / Rf

Силата на трифазната електродна система с триъгълна връзка:

P = 3U2n / Rf

При дадено напрежение U, мощността на системата на електрода Р се определя от фазовото съпротивление Rf, което е съпротивлението на нагревателното тяло, заградено между електродите, образуващи фазата. Конфигурацията и размерите на тялото зависят от формата, размера и разстоянието между електродите. За най-простата система от електроди с плоски електроди ширината на всеки b, височината h и разстоянието между тях:

Rf = pl / S = pl / (bh)

където, l, b, h - геометричните характеристики на равнината-паралелна система.

За сложни системи, зависимостта на Rf от геометричните характеристики не може да бъде изразена толкова просто. В общия случай, той може да бъде представен във формата Rφ = с x ρ, където с е коефициентът, определен от геометричните параметри на електродната система (може да се намери от директорите).

Размерите на електродите, осигуряващи желаната стойност на Rp, могат да бъдат изчислени, ако аналитичното описание на електронното поле между електродите е разбираемо, както и зависимостта на p от причините (температура, налягане и т.н.), които го определят.

Геометричният коефициент на електродната система се намира като k = Rf h / ρ

Силата на всяка трифазна електродна система може да бъде представена под формата P = 3U2h / (ρk)

В допълнение, по принцип се гарантира надеждността на електродите система, изключване на щетите на продукта и електронни разлом между електродите. Тези условия се получават чрез ограничаване на силата на полето в пространството на интерелектродеса, плътността на тока при електродите и правилния избор на материала на електрода.

Допустимият интензитет на електронното поле в пространството на интерелекторите е ограничен от изискването за предотвратяване на електронен разпад между електродите и нарушаване на работата на инсталациите. Допустимото якост на полето се избира според електронната сила на полето. Полетата се избират според електронната якост на материала, като се отчита факторът на захранване: End = Epr / (1.5 ... 2)

Стойността на Едон определя разстоянието между електродите:

l = U / Edon = U / (Jopp ρт),

където Jdn е допустимата плътност на тока при електродите и pm е съпротивлението на водата при работната температура.

В опита на конструкцията и функционирането на електрода бойлери ценят Edop получено в границите (125 ... 250) х 102 W / m, малка стойност съответства на съпротивлението на водата при 20 ° С по-малко от 20 ома х m, най-големият - съпротивлението на водата при 20 ° С в продължение на 100 ома х m.

Допустимата плътност на тока е ограничена поради способността за заразяване на загрятата среда от вредни електролизни продукти върху електродите и разграждането на водата във водород и кислород, които в консистенция образуват експлозивен газ.

Допустимата плътност на тока се определя от формулата:

Jon = Endon / pm,

където ρm е специфичното съпротивление на водата при крайна температура.

Най-висока плътност на тока:

Jmax = kn Iт / S,

където KH = 1.1 ... 1.4 - коефициент, отразяващ неравностите на повърхността на електрод плътност на тока, той - работен ток, протичащ от електрода в крайната температура, S - повърхност електрод областта на активното.

Във всички случаи трябва да бъде изпълнено следното условие:

Jmax допълнително

Материалите за електродите трябва да са електрохимично неутрални (инертни) по отношение на загрятата среда. Недопустимо е да се произвеждат електроди от алуминий или поцинкована стомана. Най-добрите материали за електродите са титан, неръждаеми стомани, електрически графит, графитизирани стомани. Когато затопляте вода за технологични нужди, използвайте обикновена (черна) въглеродна стомана. Да се ​​пие този вид вода не е приложимо.

Мощност регулиране на електродната система може да се променя стойности на U и R. В повечето случаи, системите за управление на мощността на електрода прибягват до промяна на височината на работните електроди (активна повърхност електрод) чрез въвеждане между електродите на диелектрични екрани или геометрична конфигурация на коефициента на електродната система (независимо определена при директории на електродни системи вериги).