Расчет электрической печи сопротивления: Расчет печи сопротивления | reshebniki-online.com

«Расчет электрической печи сопротивления периодического действия»

Санкт-Петербургский государственный институт

(Технический университет)

Кафедра технологии электротермических Факультет V

и плазмохимических производств Курс V

Группа 566

Студент /__________/ Блинова Марина Владимировна

Руководитель /__________ / Лавров Борис Александрович

Оценка за курсовую работу ____________

СПб

2010 г.

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1 Тепловой расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.4

1.1 Расчет полезной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.2 Определение установленной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Расчет тепловых потерь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 Расчет и конструирование нагревательных элементов . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.1 Материал нагревателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2 Рекомендации по конструированию металлических нагревателей . . .11

2.3 Определение допустимой удельной поверхности мощности нагревателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

2.4 Расчет размеров нагревателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . 15

2.5 Определение ориентировочного срока службы нагревателя . . . . . . . . 16

Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Введение

Электрические печи сопротивления (ЭПС) – это самый распространенный тип электрического аппарата в химической технологии. В них электрическая энергия преобразуется в тепловую в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Наиболее распространенный тип печей сопротивления – печи косвенного нагрева, в которых электрический ток протекает по специальному элементу – нагревателю. Передача тепла от нагревателя к загрузке печи может осуществляться теплопроводностью, конвекцией, излучением. При температурах выше 600 °С преобладает теплопередача излучением, при этом другими видами теплопередачи можно пренебречь. Такие печи относят к средне- и высокотемпературным, а их расчет осуществляют на основании законов физики и ряда эмпирических закономерностей, обнаруженных на опыте.

В последнее время в связи с бурным развитием металлургии большое значение приобретает термическая обработка металлов. Так термическая обработка сталей требует очень точной выдержки заданного температурного режима и высокой степени равномерности нагрева изделий, регулировать же этот режим и обеспечивать его равномерность в электрической печи можно намного легче и точнее, чем в топливной. Также электрическую печь легко герметизировать и создать в ней нужную газовую атмосферу, при помощи электронагревательных устройств можно получить избирательный нагрев отдельных участков изделия или его поверхности. Поэтому в металлургии все больше применяются электрические печи и индукционные установки для термической обработки самых разнообразных конструкций.

Для проведения режима термообработки, требующего равномерного прогрева детали и поддержание температуры с высокой точностью отлично подходят электропечи муфельного типа. Главной особенностью таких печей является наличие так называемого муфеля, защищающего обрабатываемый материал и являющегося главным рабочим пространством муфельной печи (то есть, муфель предохраняет материал от контакта с топливом и продуктами его сгорания, в том числе газами).

В данной курсовой работе проведем расчет муфельной электропечи для отпуска изделия.

Печи сопротивления — Нагревательная печь сопротивления — Электрические печи сопротивления

ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ — это оборудование, предназначенное для термической обработки изделий путем нагрева теплом, выделяемым электрическим током при прохождении через проводники с активным сопротивлением. Нагревательная печь сопротивления работает в температурном режиме от 600 до 1250 градусов. РОСИНДУКТОР — это электрические печи сопротивления от профессионалов, подберем электропечи различной модификаций, объемом и температурным режимом. Электрическая печь сопротивления для термообработки металла имеет отличное качество, низкую цену и гарантию 2 года.

Содержание

Электрические печи сопротивления — Электропечь сопротивления

Электрические печи сопротивления используются при нагреве металлов в термических и литейных производствах. Электропечь сопротивления в основном производится с косвенным нагревом. Важно иметь определенные технические навыки и знания техники безопасности при работе с электрическими печами. Правильный расчет электрической печи сопротивления позволит определить сечение и длину нагревателей для обеспечения нужной мощности, выделяемой сопротивлением, и в соответствии с условиями теплообмена между нагреваемыми элементами и нагревателями.

Печь сопротивления с выдвижным подом

Печь сопротивления с выдвижным подом предназначена для любых видов термической обработки металлических, керамических и других изделий. Такие печи отличаются малыми потерями тепла, высококачественной футеровкой и низкой температурой кожуха. Конструкция печи представляет собой выдвижной под и рабочую камеру, образованную огнеупорной кирпичной футеровкой, отделенной от кожуха теплоизоляционным слоем. Печи сопротивления с выкатным подом просты в эксплуатации, долговечны и занимают минимальную площадь.

Нагревательные элементы печей сопротивления

Нагревательные элементы в печах сопротивления должны обладать жаростойкостью, чтобы не окисляться под действием воздуха и высоких температур. Для того чтобы сократить пусковые толчки, нагреватели должны обладать малым температурным коэффициентом сопротивления. Нагревательные элементы электрических печей сопротивления изготавливаются из разных материалов, применение которых зависит от температуры нагрева печи. Так, до 1100 градусов используются сплавы железа, хрома и никеля, до 1400 градусов — из карбида кремния и дисилицид молибдена, до 3000 градусов — из молибдена, вольфрама, тантала, угля и графита. Для того чтобы правильно вычислить длину и сечение проводника, необходимо определить сопротивление нагревательного элемента электрической печи. Для того чтобы обмотка в печах сопротивления была долговечной, лучше выбирать материалы с максимальным удельным электрическим сопротивлением.

Вакуумная печь сопротивления

Вакуумные электрические печи сопротивления подходят для нагрева изделия перед обработкой давлением, для дегазации и спекания, для отжига, закалки и пайки, для химикотехнологических процессов. Вакуумные печи имеют следующее устройство: теплоизолированная герметичная камера, внутри которой расположены нагревательные элементы. Воздух из камеры отсасывается диффузионными насосами. Вакуумные печи бывают как садочными, так и методическими.

Печь сопротивления для плавки

Плавильные печи сопротивления чаще всего применяются при производстве изделий из легкоплавких металлов и сплавов. При использовании оборудования такого типа себестоимость плавления получается сравнительно низкой.

Печи сопротивления для алюминия

Электрические печи сопротивления идеально подходят для плавки сплавов алюминия. Процесс плавления металла происходит в тигле из чугуна при температуре 850-1000 градусов. Нагрев металла осуществляется за счет нихромовых элементов, размещенных на выступах футеровки.

Печи сопротивления — назначение

Печи сопротивления могут иметь разное технологическое назначение. Существуют печи для изготовления отливок из разных металлов и сплавов, печи для термической обработки цветных и черных металлов, керамики, металлокерамики, стекла и других материалов, печи, предназначенные для сушки литейных форм, лакокрасочных покрытий, эмалей и т.

п. Электрические печи сопротивления широко используются во многих отраслях промышленности, благодаря ряду достоинств: возможности равномерного нагрева изделия путем циркуляции печной атмосферы или правильного размещения нагревателей по стенкам камеры, достижения в камере печи любых температур вплоть до 3000 градусов, легкости управления температурным режимом и мощностью печи.

Печи сопротивления принцип работы

Принцип работы печей сопротивления основан на выделении тепла в проводнике с активным сопротивлением, при прохождении по нему тока. В качестве элемента сопротивления может использоваться как сама нагреваемая деталь, так и специальный проводник. Таким образом, печи сопротивления можно разделить на печи прямого и косвенного нагрева. Для нагрева металла используются печи косвенного нагрева, т.к. сопротивление металлов недостаточно для выделения в нем достаточной мощности.

Выделяют нагревательные печи сопротивления периодического и непрерывного действия. В печах периодического действия положение нагреваемого тела остается неизменным в течение всего времени обработки в печи.

В методических печах (непрерывного действия) возможно создание нескольких температурных зон. Обрабатываемые детали непрерывно перемещаются в соответствии с графиком обработки. Широкий выбор стандартных печей представлен на сайте. Так же возможен подбор оборудования по индивидуальным размерам заказчика.

Проектирование и расчет камерной электрической печи сопротивления

Фрагмент работы Введение Содержание Список литературы

пояснительная записка к курсовой работе, защита в УрФУ. оценка 5

Электрическую энергию в тепловую можно превращать несколькими способами:
1. Пропуская электрический ток через специальные элементы, называемые нагревателями, такие печи называют печами сопротивления. Они бывают прямого действия и косвенного нагрева ( колориферные ).
2. Пропуская переменный электрический ток через соленоид, создающий переменное электрическое магнитное поле, под воздействием которого в нагреваемом теле возникают токи Фуко, нагревающие это изделие. Такой способ нагрева называют индукционным.
3. Пропуская электрический ток через нагреваемое изделие это так называемый контактный ток.
В данной работе рассмотрим расчет электрической печи сопротивления для нагрева титановых прутков марки ВТ1-0.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………..3
1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ…………………………………………………………………………..4
1.1. Порядок расчета времени нагрева………………………………………………………6
1.2. Расчет теплового баланса……………………………………………… …………………12
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КАМЕРНОЙ ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ……………………………………………………………………………….14
2.1. Расчет продолжительности второго периода нагрева……………………….15
2.2. Определение основных показателей работы печи………………………… Показать все …..20
2.3. Расчет теплового баланса печи…………………………………………………………22
2.4. Расчет нагревателей…………………………………………………………………………24
2.5. Расчет размеров нагревателей………………………………………………………….27
ВЫВОД…………………………………………………………………………………………………28 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………………..29
Скрыть

1. Кацевич Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчёты электрических печей. / Л.С. Кацевич. М.: Энергия, 1977 — 304 с.
2. Свенчанский А.Д. Электрические печи сопротивления. Часть первая/ А.Д. Свенчанский. М.: Энергия, 1975.384 с.
3. Глазунов С.Г. Применение титана в народном хозяйстве./ С.Г. Глазунов, С.В. Важенин, Г.Д. Зюков- Батырев, Я.Л. Ратнер.Л.: Техника, 1975.200с.
4. Китаев Б.И. Теплотехнические расчёты металлургических печей./ Б.И.Китаев, Б.Ф. Зобнин, В.Ф.Ратников и др. М.: Металлургия, 1970.528с.(глава 12- Электрические печи сопротивления, с.267)
5. Гусовский В.Л. Методика расчёта нагревательных и термических печей: Учебно-справочное издание./ В.Л. Гусовский, А.Е.Лившиц. М.: Теплотехник, 2004.400с.

Погребисский, Михаил Яковлевич — Расчет электрических печей сопротивления [Текст] : учебное пособие по курсу «Электрические печи сопротивления» для студентов, обучающихся по специальности «Электротехнологические установки и системы»

---

Поиск по определенным полям

---

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы

---

По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска

---

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак «доллар»:

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

«исследование и разработка«

Поиск по синонимам

---

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку «#» перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка

---

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова

---

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду «~» в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как «бром», «ром», «пром» и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. 4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения — положительное вещественное число.

Поиск в интервале

---

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

Футеровка — электрическая печь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Футеровка — электрическая печь

Cтраница 1

Футеровка электрических печей делается кислой или основной, как и при выплавке стали. При кислой футеровке шлак наводят путем введения в печь кварцевого песка и отработанной формовочной смеси. При плавке в основных печах после заливки чугуна в электропечь следует удалять ваграночный шлак и наводить специальный, так называемый карбидный шлак. Плавка под карбидным шлаком в основных печах позволит уменьшать содержание серы в чугуне. Время плавки в основных печах на 30 — 40 мин.  [1]

Футеровка электрических печей сопротивления обычно состоит из двух частей: огнеупорной кладки и теплоизоляции. Огнеупорная кладка, выполняемая из нормальных кирпичей, фасонного огнеупора и специальной керамики, образует заданную по форме и размерам печную камеру, в которой размещаются нагреваемая загрузка со вспомогательными поддерживающими и транспортными устройствами, а также нагревательные элементы.  [2]

Футеровка электрических печей сопротивления выполняется такой толщины ( табл. 26), которая обеспечивает минимальный расход электроэнергии на компенсацию тепловых потерь и в то же время не слишком повышает ее стоимость и потери тепла на аккумуляцию при разогреве.  [3]

Предназначены для футеровки высокотемпературных пламенных и электрических печей, в качестве подставок для обжига изделий и различного вида изоляторов при температурах эксплуатации до 1850 С.  [4]

Как правило, футеровка электрической печи состоит из двух элементов: огнеупорной части и тепловой изоляции. В различных типах печей роль этих двух элементов футеровки различна. В индукционных плавильных печах без железного сердечника футеровка обычно ограничивается огнеупорной набивкой тигля без тепловой изоляции. В дуговых печах футеровка состоит в основном из огнеупорной кладки и набивки с небольшой прослойкой тепловой изоляции. В печах сопротивления косвенного действия ввиду особых условий работы ( сравнительно невысокая концентрация мощности в печной камере) тепловая изоляция играет весьма существенную роль. В огнеупорной кладке печей сопротивления наиболее ответственными являются детали, непосредственно соприкасающиеся с нагревательными элементами, особенно в высокотемпературных печах.  [5]

В зависимости от рода футеровки электрических печей ( основная и кислая) применениз их на практике различно: основные печи применяются главным образом для получения слитков и фасонного литья из высококачественной и легированной стали, а кислые для фасонного литья из углеродистой и низколегированной стали.  [6]

Имеются сведения об изготовлении футеровки электрических печей из корунда. Эта футеровка работает в среде водорода или крекинг-аммиака.  [7]

Теплообмен в рабочем объеме футеровки электрических печей сопротивления непрямого нагрева осуществляется излучением активной поверхности нагревательных элементов, поверхностью футеровки и исходных материалов и конвекцией печной среды.  [8]

При расчете тепловых потерь через футеровку электрических печей сопротивления с контролируемыми атмосферами, содержащими значительное количество водорода, следует учитывать существенное увеличение коэффициентов теплопроводности огнеупорных и теплоизоляционных материалов футеровки за счет высокой теплопроводности водорода. С ориентировочно на 30 — 70 % в атмосфере из чистого водорода и на 20 — 40 % в атмосфере, содержащей 50 % водорода, а также в атмосфере из диссоциированного аммиака.  [9]

Порошки, полученные помолом шамотных легковесных изделий марок ШЛА-13 и ШЛБ-13 ( ГОСТ 5040 — 68), предназначены для футеровки электрических печей и реакторов гидроочистки нефти.  [10]

Силунд и силит, твердые массы, состоящие в основном из карбида кремния, находят применение в качестве огнеупорных материалов и масс для футеровки электрических печей.  [11]

В эту группу входят собственно электроды круглого и квадратного сечения, аноды для электролиза расплавленных электролитов и водных растворов, блоки для кладки проводящих подов ( поверхности, на которые помещаются термообрабатываемые изделия) и футеровки электрических печей и электролизных ванн.  [12]

Нитрид бора ( BN) — легкий белый порошок, очень жаропрочный. Тепло-и электроизолятор; используется для футеровки электрических печей или для производства тиглей.  [13]

Корундовые огнеупоры состоят в основном из окиси алюминия, которая плавится при 2050 С. Они не чувствительны к резким температурным колебаниям; применяются для изготовления тиглей и для устройства стекловаренных печей. Карборундовые материалы, состоящие из карбида кремния SiC, характеризуются высокой термостойкостью и устойчивостью к кислым шлакам. Они применяются для изготовления литейных форм, реторт, для футеровки электрических печей.  [14]

Получают обработкой углерода и кремния в электрической печи. Черные кристаллы, кускообразная или бесформенная масса, раздробленная или в зернах. Плавится с большим трудом; химически стойкий реагент; обладает некоторой степенью рефракции, твердый почти как алмаз, но гораздо более хрупкий. Широко используется как абразив и как огнеупорный продукт; в смеси с графитом используется для футеровки электрических печей или высокотемпературных топок. Также используется для производства кремния.  [15]

Страницы:      1

Расчет печи сопротивления

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования

 

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю. А.

 

Кафедра «Автоматизированные электротехнологические установки 
и системы»

 

Печи сопротивления

 

Курсовая работа

 

Расчет печи сопротивления

 

№ 100794

 

 

 

Выполнил

студент гр. ЭТС-41

Карташов Р.С.

Проверил

д.т.н., проф. каф. АЭУ

Архангельский Ю.С.

 

 

 

 

Саратов 2014

Содержание

 

1. Ведение 3
2. Расчет печи 5
3. Заключение 17
4. Список литературы 18

 

Введение

 

Электрические печи сопротивления и электронагревательные приборы получили широкое распространение в промышленности, транспорте, строительстве, сельском хозяйстве, медицине и быту благодаря таким достоинствам, как простота, надёжность, относительно высокий КПД, экологичность. В промышленности электрические печи сопротивления (ЭПС) применяют  для плавления цветных металлов, нагрева металлических изделий перед пластической деформацией, термообработки, сушки. ЭПС обеспечивают сравнительно точный и равномерный нагрев при высоком КПД и скорости нагрева, могут работать с защитной атмосферой и вакуумом, что позволяет применять их для широкого круга технологических процессов.

Принцип действия ЭПС основан на выделении тепла в проводнике, по которому протекает электрический ток. Количественно преобразование электрической энергии в тепловую энергию Q в проводнике с активным сопротивлением R при протекании тока I за время t описывается законом Джоуля – Ленца в интегральной форме:

Q = I2×R×t.

По способу выделения тепла различают ЭПС косвенного и прямого действия. В ЭПС косвенного действия преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется в специальном проводнике – нагревателе, а нагрев изделия происходит благодаря теплопередаче теплопроводностью, конвекцией или излучением.

В ЭПС прямого действия ток пропускается непосредственно через нагреваемое изделие, которое в этом случае должно быть проводящим, причём преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется благодаря активному сопротивлению изделия.

По конечной температуре нагрева ЭПС подразделяют: на низкотемпературные (до 700 °С), среднетемпературные (от 700 до 1250°С) и высокотемпературные (свыше 1250 °С).

По назначению ЭПС бывают плавильные, в которых осуществляется расплавление материалов, и термические – для нагрева материалов в твердом состоянии.

По режиму работы различают ЭПС периодического действия или садочные, в которых цикл работы последовательно включает загрузку, нагрев, технологическую выдержку, выгрузку, и ЭПС непрерывного действия или методические, в которых процессы загрузки, нагрева, выдержки и разгрузки идут одновременно в процессе перемещения изделия через печь. Известно большое разнообразие конструкций ЭПС. Электропечи периодического действия бывают камерные, шахтные, камерные с выдвижным подом, колпаковые, элеваторные. ЭПС непрерывного действия отличаются в основном механизмом перемещения изделия в печи и бывают туннельные, толкательные, с шагающим подом, конвейерные, рольганговые, карусельные, протяжные.

Среди ЭПС периодического действия наиболее распространены камерные и шахтные печи благодаря их простой конструкции.

В металлообрабатывающей промышленности часто применяются средне-температурные печи, поэтому для учебного электрического расчета ЭПС выбрана электропечь косвенного нагрева, среднетемпературная, термическая, периодического действия шахтной конструкции.

 

 

Расчет печи

 

Провести тепловой расчет печи сопротивления для нагрева под термическую обработку валов из стали диаметром 400 мм и длиной 2100 мм, температурный режим обработки состоит из нагрева до 990±100С и медленного остывания в печи до 6500С со скоростью остывания не выше 200С/ч, после чего вал вынимается из печи.

В период нагрева температурный перепад должен составлять не более 300С. Коэффициент теплопроводности λ = 44 Вт/(м×0С), удельная теплоемкость  
с = 590 Дж/(кг×0С).

Нагрев валов должен вестись в вертикальном положении. В сутки нагревается шесть валов.

Так как по заданию нагрев должен проводиться в вертикальном положении валов и так как производительность установки невелика, то наиболее подходящим типом печи является шахтная цилиндрическая электрическая печь, рассчитанная на нагрев одного вала.

Определяем время нагрева вала.

Температура печи принимается 10100С или 1283 К. Полезный тепловой поток

Здесь приняли в первом приближении, что 0,5, а температура изделий в конце первого периода равна 0,85 конечной температуры

8420С или 1115 К,

с другой стороны, определяем максимальный допустимый удельный тепловой поток qП из условий Δtмакс = 300С

Температура поверхности изделия к концу этапа нагрева при qП = const

,

здесь приведенный коэффициент лучеиспускания

.

Время нагрева вала до 9460С

где коэффициент температуропроводности изделия

.

Считая, что начальная температура изделия составляла 100С, получаем, что температура поверхности изделий к моменту начала регулярного режима достигнет значения

1,27×30 + 10 = 48,10С,

температура на его оси

0,27×30 + 10 = 18,10С,

температура на его оси к моменту окончания регулярного режима

973 – 30 = 9430С,

а средняя температура по сечению вала к этому моменту

973 – 0,6×30 = 9550С.

Через 5,29 ч в печи будет достигнута температура 10100С, сработает терморегулятор и начнется второй этап нагрева печи при tпечи = const.

Определяем время нагрева вала при tпечи = const до достижения его поверхностью максимальной допустимой температуры

tпов.макс = 990 + 10 = 10000С,

cчитая его бесконечным цилиндром.

Коэффициент теплоотдачи в начале нагрева при tпечи = 10100С, tпов = 9730С

 Вт/(м2×0С).

Коэффициент теплоотдачи в конце нагрева при tпечи = 10100С, tпов = 10000С

 Вт/(м2×0С).

Среднее значение коэффициента теплоотдачи

αср = 363 Вт/(м2×0С),

, (массивное изделие).

С учетом этих данных по графикам нагрева поверхности цилиндра

Fo = 0,85,

откуда

.

Для Fo = 0,85 по графику нагрева центра цилиндра находим Θцентр = 0,2, откуда

tцентр = 1010 – (1010 – 955)×0,2 = 9990С.

Перепад по сечению изделия достигнет 1000 – 999 = 10С, т.е. в пределах допустимого (±100С).

Полное время нагрева изделия

tнагр = tI + tII = 9,25 + 0,99 ≈ 10,25 ч.

Для определения тепловых потерь печи конструируем ее футеровку. Внутренний диаметр печи берем, учитывая тяжесть загрузки и необходимость в специальной для нее подвеске, равным 800 мм, диаметр горловины печи равным 600 мм, ее полезную высоту 2500 мм. Стены выкладываем из слоя легковесного кирпича с r = 1000 кг/м3 толщиной 200 мм и слоя диатомитового кирпича с r = 650 кг/м3 толщиной 250 мм. Днище печи выкладываем из легковеса толщиной тоже 200 мм. Крышка печи набирается из шамотовых плит толщиной 200 мм и из слоя шлаковой ваты с r = 300 кг/м3 толщиной 300 мм.

Для температуры внутри печи в 10100С (считаем температуру внутренних поверхностей стен равной 10100С) принимаем, что температура на границе легковес – диатомит в стенках печи составляет 6500С и в днище 5000С, а температура кожуха 500С.

Для стен печи

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

αнар = 11,6 Вт/(м2×0С).

Тепловые потери в стенах

здесь 2,9 м – средняя высота стен шахты печи.

Проверяем температуры

Совпадение достаточно хорошее.

Для днища печи

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

αнар = 11,6 Вт/(м2×0С).

Определяем площади поверхностей

 м2,  м2,  м2,  м2,  м2,

(расчетные площади поверхностей  здесь определяются по выражениям  для шара, так как F3/F2 и F2/F1 > 2).

Тепловые потери в днище

Проверяем температуры

Совпадение приемлемое.

Задаемся температурой в крышке на границе шамота со шлаковой ватой в 8000С и температурой на кожухе 300С, тогда

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности

αнар = 10,6 Вт/(м2×0С).

Определяем площади поверхностей

 м2,  м2,  м2,  м2,  м2.

Тепловые потери в крышке

Проверяем температуры

Совпадение хорошее.

Таким образом, суммарные тепловые потери печи при температуре ее стенок в 10100С равны

,

здесь 1,2 – коэффициент запаса, так как мы не учитывали потери через тепловые короткие замыкания. Кроме того, коэффициент 1,2 учитывает возможное старение теплоизоляции печи в эксплуатации.

Для расчета времени остывания печи определяем аккумулированное ее кладкой тепло.

Масса легковеса стен печи

 кг.

Аккумулированное им тепло

Дж,

здесь 1068 Дж/(кг×0С) – удельная теплоемкость легковеса, 8430С – средняя температура слоя легковеса, взятая из расчета тепловых потерь.

Масса легковеса днища

 кг.

Аккумулированное им тепло

Дж.

Масса шамота крышки

 кг.

Аккумулированное им тепло

Дж.

Масса диатомита стен

 кг.

Аккумулированное им тепло

Дж.

Масса диатомита днища

 кг.

Аккумулированное им тепло

Дж.

Масса шлаковой ваты крышки

 кг.

Аккумулированное ей тепло

Дж.

Суммарное аккумулированное кладкой тепло при температуре печи 10100С равно

Количество тепла, аккумулированное изделием

Количество тепла, аккумулированного жароупорной подвеской

здесь 200 кг – примерная масса подвески (10% массы изделия) и 500 Дж/(кг×0С) – удельная теплоемкость жароупорной хромоникелевой стали.

Полное количество тепла, аккумулированного загруженной печью, равно

Так как расчеты приближенные, то аккумулированное кладкой и изделием тепло, а также тепловые потери печи можно принять пропорциональными ее температуре. Для 6500С будем иметь

Количество тепла, которое печь должна потерять за время остывания, равно

Средние тепловые потери за время остывания

Время остывания печи

что дает

Как видим, скорость остывания получилась меньше допустимой. Следовательно, для увеличения производительности печи можно путем увеличения скорости ее остывания можно было бы пойти на облегчение кладки и некоторое увеличение тепловых потерь.

Полное время цикла

Здесь время простоя печи принимается равным 1 ч.

Следовательно, для получения заданной производительности в шесть валов в сутки придется установить восемнадцать шахтных печей. На заданную производительность в этом случае можно выйти за трое суток.

Нагревательные элементы | Агентство Литьё++

ООО «Инженерная компания САС» разрабатывает, проектирует и изготавливает нагревательные элементы к электропечам сопротивления (плавильные и термические печи, сушильные камеры, другое электротермическое оборудование) и к нагревательным устройствам различного назначения, по техническому заданию заказчика. При этом, компания выполняет весь комплекс ниже перечисленных работ или их часть, в соответствии с требованием заказчика:

1. Расчет нагревательных элементов печей электросопротивления и других различных электрических нагревателей (теплотехнический и электрический расчеты).
2. Проектирование нагревательных элементов в привязке к конструкции существующей или новой (проектной) футеровке печи и керамическим элементам поддержки.
3. Разработка электрических схем коммутации нагревательных элементов в привязке к новой или существующей системе управления печью сопротивления.
4. Изготовление нагревательных элементов по разработанным чертежам или чертежам «заказчика».
5. Изготовление токовводов для нагревательных элементов по разработанным чертежам или чертежам «заказчика».
6. Выполнение приварки токовводов к нагревательным элементам (если требуется).
7. Шеф-монтаж нагревательных элементов.

 

При изготовлении нагревательных элементов ООО «Инженерная компания САС» в основном применяет сплавы сопротивления марки Резистом Р145 (Resistohm P145) фирмы Rescal (Франция).

Примеры выполненных работ

Первый

Изготовление нагревательных элементов (спирали нагрева с токовводами) для термической печи электросопротивления на замену вышедшим из строя нагревательным элементам печи.

Второй

Расчет, проектирование и изготовление нагревательных элементов на поддерживающей элементы керамики электрической установки сушки и разогрева литейных ковшей для разливки алюминиевых сплавов, мощностью 12 кВт. Максимальная температура нагрева 1100ºС.

Разогрев ковшей

Третий

Расчет, проектирование и изготовление нагревательных элементов (полный комплект) для плавильной тигельной электропечи сопротивления для плавки алюминиевых сплавов, мощностью 63 кВт. Максимальная температура нагрева 1100ºС.

Печь сопротивления

Четвертый

Расчет, проектирование и изготовление нагревательных элементов (полный комплект) для модернизации термической муфельной вакуумной электрической печи сопротивления, мощностью 360 кВт. (главный подрядчик — «Инвентум Украина»). Максимальная температура нагрева 1150ºС.

Муфельная печь

Пятый

Расчет, проектирование и изготовление нагревательных элементов для подогревателя упаковочной линии на замену вышедшим из строя нагревательным элементам.

Контакты

ООО «Инженерная компания САС»

Украина, 03142, г. Киев, ул. Семашко 13, оф.105, 106
Телефон/факс: +38 (044) 424-25-03, +38 (044) 423-82-99
Телефон (моб.): +38 (067) 518-60-02
E-mail: [email protected]
http:// sasua.com.ua

Директор: к.ф-м.н. СЕЗОНЕНКО Антон Юрьевич

СПРАВКА

ООО «Инженерная компания САС» (г. Киев, Украина) предлагает литейным заводам Украины технологические решения, поставляет современные материалы и передовое литейное оборудование для производства цветного литья, разрабатывает и производит энергоэффективные печи сопротивления для плавки и выдержки цветных сплавов, системы контроля и управления температурным режимом печей, инструменты.

Обзор

— Проектирование и расчет нагревательного элемента

Для работы в качестве нагревательного элемента лента или проволока должны противостоять току электричества. Это сопротивление преобразует электрическую энергию в тепло, которое связано с удельным электрическим сопротивлением металла и определяется как сопротивление единицы длины единицы площади поперечного сечения. Линейное сопротивление отрезка ленты или провода можно рассчитать по его удельному электрическому сопротивлению.

Где:

рэнд

ρ	Удельное электрическое сопротивление (мкОм.см)
	Сопротивление элемента при 20 ° C (Ом)
д	Диаметр проволоки (мм)
т	Толщина ленты (мм)
б	Ширина ленты (мм)
л	Длина ленты или провода (м)
а	Площадь поперечного сечения ленты или проволоки (мм 2 )

для круглой проволоки

для ленты

В качестве нагревательного элемента лента имеет большую площадь поверхности и, следовательно, более эффективное тепловое излучение в предпочтительном направлении, что делает ее идеальной для многих промышленных применений, таких как ленточные нагреватели литьевых форм.

Важной характеристикой этих сплавов с электрическим сопротивлением является их устойчивость к нагреванию и коррозии, что связано с образованием поверхностных слоев оксида, которые замедляют дальнейшую реакцию с кислородом воздуха. При выборе рабочей температуры сплава необходимо учитывать материал и атмосферу, с которой он контактирует. Поскольку существует так много типов приложений, переменных в конструкции элемента и различных условий эксплуатации, следующие уравнения для конструкции элемента даны только в качестве руководства.

Электрическое сопротивление при рабочей температуре

За очень немногими исключениями сопротивление металла будет изменяться в зависимости от температуры, что необходимо учитывать при проектировании элемента. Поскольку сопротивление элемента рассчитывается при рабочей температуре, необходимо определить сопротивление элемента при комнатной температуре. Чтобы получить сопротивление элементов при комнатной температуре, разделите сопротивление при рабочей температуре на коэффициент температурного сопротивления, указанный ниже:

Где:

F = Температурный коэффициент сопротивления
R _t = Сопротивление элемента при рабочей температуре (Ом)
R = Сопротивление элемента при 20 ° C (Ом)

RW45 мало меняет сопротивление при повышении температуры, имея коэффициент термостойкости +0.00003 / ° C в диапазоне 20-100 ° C.

Скачать Руководство по проектированию

Щелкните здесь, чтобы загрузить электронную таблицу для быстрых вычислений

Как рассчитать термостойкость проволоки при известной мощности

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Полин Гилл

Сопротивление металлических проводников из металлических прутков, жил и нитей зависит от состава материала, площади поперечного сечения , и рабочая температура при установившемся режиме протекания тока.Сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры, что позволяет поддерживать максимальную температуру по отношению к мощности никель-хромовых проводов, используемых в элементах электроплит. Знание потока мощности позволяет рассчитать сопротивление провода при заданном рабочем напряжении или приблизительное значение температуры на основе сравнительных значений сопротивления, если известен тип металла, из которого изготовлен провод.

Расчет рабочего сопротивления электроплиты при температуре

••• Изображение электрической свечи от Рэя Каспрзака из Fotolia.com

Определите номинальную мощность материала. В этом примере никель-хромовая (нихромовая) проволока в большом спиральном элементе электрической плиты рассчитана на 2400 Вт при полной рабочей мощности при свечении вишнево-красного цвета (около 1600 ° F). Рабочее напряжение печи — 230 вольт переменного тока. Имея эту информацию, вы можете рассчитать сопротивление провода при определенной температуре.

••• горячий пистолет в руке изображение Гинтаутаса Великиса с Fotolia.com

Уравнение электрической мощности дает нам мощность, производимую электрическим током I , проходящим через разность потенциалов В

P = VI

Мы можем рассчитать установившийся ток I цепи печи на полной мощности, разделив мощность P на напряжение В , чтобы получить ток.

I = \ frac {P} {V}

Поскольку электрическая нагрузка полностью резистивная и нереактивная (немагнитная), коэффициент мощности составляет 1: 1

I = \ frac {2400} { 230} = 10,435 \ text {A}

Ток через нагрузку составляет 10,435 А.

Рассчитайте установившееся сопротивление провода при рабочей температуре. Применимая формула:

R = \ frac {V} {I}

, где R — сопротивление. Следовательно,

R = \ frac {230} {10.435} = 22,04 \ Omega

Сопротивление нихромовой проволоки при температуре 1600 ° F составляет 22,04 Ом.

Расчет изменения сопротивления провода при понижении температуры

••• Изображение сгоревшего дома от Павла Сиамионова с Fotolia.com

Тот же элемент печи при более низких настройках управления потребляет мощность 1200 Вт. На этом уровне регулировка температуры печи снижает напряжение на элементе до 130 В. Имея эту информацию, вы можете рассчитать сопротивление при этой настройке и приблизительно определить более низкую температуру элемента.

Рассчитайте электрический ток в амперах, разделив мощность на напряжение.

I = \ frac {1200} {130} = 9,23 \ text {A}

Рассчитайте сопротивление провода элемента, разделив напряжение В по току I

R = \ frac {V} {I} = \ frac {130} {9.23} = 14.08 \ Omega

Рассчитайте изменение температуры, приводящее к более низкому сопротивлению элемента. Если начальное состояние составляет 1600 ° F (вишнево-красный), то температуру можно рассчитать по температурному коэффициенту формулы сопротивления

R = R_ {ref} (1+ \ alpha (T-T_ {ref}))

где R — сопротивление при температуре, T , R _ref — сопротивление при эталонной температуре, T _ref и α — температурный коэффициент сопротивления материала.

Решая для T , получаем

T = T_ {ref} + \ frac {1} {\ alpha} \ bigg (\ frac {R} {R_ {ref}} — 1 \ bigg)

Для нихромовой проволоки α = 0,00017 Ом / ° C. Умножив это на 1,8, мы получим изменение сопротивления на ° F. Для нихромовой проволоки это становится равным α = 0,00094 Ом / ° F. Это говорит нам, насколько изменяется сопротивление при увеличении на градус. Подставляя эти значения, мы получаем

T = 1600 + \ frac {1} {0.00094} \ bigg (\ frac {14.08} {22.04} -1 \ bigg) = 1215.{\ text {o}} \ text {F}

Установка пониженной мощности приводит к снижению температуры нихромовой проволоки до 1215,8 ° F. Змеевики печи при нормальном дневном свете будут казаться тускло-красными, по сравнению со светящимися вишнево-красными при максимальной настройке. Хотя температура ниже на сотни градусов, она все еще достаточно горячая, чтобы вызвать серьезные ожоги.

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Введение

Когда ток течет по проводнику, в проводнике генерируется тепловая энергия.Нагревательный эффект электрического тока зависит от трех факторов:

• Сопротивление R проводника. Чем выше сопротивление, тем больше тепла.
• Время t, в течение которого течет ток. Чем больше время, тем больше выделяется тепла
• Величина тока I. Чем выше сила тока, тем больше выделяется тепла.

Следовательно, эффект нагрева, создаваемый электрическим током I через проводник сопротивления R в течение некоторого времени, t определяется как H = I ² Rt.Это уравнение называется уравнением Джоуля электрического нагрева.

Электроэнергия и мощность

Работа, выполняемая при проталкивании заряда по электрической цепи, определяется выражением w.d = VIt

.

Таким образом, мощность, P = w.d / t = VI

Электроэнергия, потребляемая электроприбором, определяется как P = VI = I ² R = V ² / R

Пример

1. Электрическая лампочка имеет маркировку 100 Вт, 240 В.Вычислить:

а) Ток через нить накала при нормальной работе лампочки
б) Сопротивление нити накала лампы.

Решение

1. I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
2. R = P / I ² = 100 / 0,4167 ² = 576,04 Ом или R = V ² / P = 240 ² /100 = 576 Ом

1. Найдите энергию, рассеиваемую за 5 минут электрической лампочкой с нитью накала 500 Ом, подключенной к источнику питания 240 В.{ ANS. 34,560J }

Решение

E = Pt = V2 / R * t = (240 ² * 5 * 60) / 500 = 34,560 Дж

1. Для нагрева воды используется погружной нагреватель мощностью 2,5 кВт. Вычислить:

1. Рабочее напряжение нагревателя при сопротивлении 24 Ом
2. Электрическая энергия, преобразованная в тепловую за 2 часа.

{ ANS. 244,9488 В, 1,8 * 10 ⁷ Дж }

Решение

1. P = VI = I ² R

I = (2500/24) ^1/2 = 10.2062A

В = ИК = 10,2062 * 24 = 244,9488 В

1. E = VIt = Pt = 2500 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ Дж

ИЛИ E = VIt = 244,9488 * 10,2062 * 2 * 60 * 60 = 1,8 * 10 ⁷ Дж

Электрическая лампочка имеет маркировку 100W, 240V. Вычислить:
Ток через нить накала
Сопротивление нити накала лампы.

Решение

P = VI I = P / V = ​​100/240 = 0,4167A
Согласно закону Ома, V = IR R = V / I = 240 / 0,4167 = 575,95 Ом

Применение нагревающего эффекта электрического тока

Большинство бытовых электроприборов таким образом преобразуют электрическую энергию в тепло.К ним относятся лампы накаливания, электрический обогреватель, электрический утюг, электрический чайник и т. Д.

В осветительных приборах

1. Лампы накаливания — изготовлены из вольфрамовой проволоки, заключенной в стеклянную колбу, из которой удален воздух. Это потому, что воздух окисляет нить. Нить нагревается до высокой температуры и становится раскаленной добела. Вольфрам используется из-за его высокой температуры плавления; 3400 ⁰ Колба заполнена неактивным газом, например. аргон или азот при низком давлении, что снижает испарение вольфрамовой проволоки.Однако одним из недостатков инертного газа является то, что он вызывает конвекционные токи, которые охлаждают нить накала. Эта проблема сводится к минимуму за счет наматывания проволоки таким образом, чтобы она занимала меньшую площадь, что снижает потери тепла за счет конвекции.
2. Люминесцентные лампы — эти лампы более эффективны по сравнению с лампами накаливания и служат намного дольше. У них есть пары ртути в стеклянной трубке, которая при включении испускает ультрафиолетовое излучение. Это излучение заставляет порошок в трубке светиться (флуоресцировать) i.е. излучает видимый свет. Из разных порошков получаются разные цвета. Обратите внимание, что люминесцентные лампы дороги в установке, но их эксплуатационные расходы намного меньше.

В электрическом обогреве

1. Электрические плиты — электрические плиты раскалены докрасна, и произведенная тепловая энергия поглощается кастрюлей посредством теплопроводности.
2. Электрические обогреватели — лучистые обогреватели становятся красными при температуре около 900 ⁰ C, а испускаемое излучение направляется в комнату с помощью полированных отражателей.
3. Электрические чайники — нагревательный элемент размещается внизу чайника так, чтобы нагреваемая жидкость покрывала его. Затем тепло поглощается водой и распределяется по всей жидкости за счет конвекции.
4. Электрические утюги — когда через нагревательный элемент протекает ток, выделяемая тепловая энергия передается на основание из тяжелого металла, повышая его температуру. Затем эта энергия используется для прессования одежды. Температуру утюга можно контролировать с помощью термостата (биметаллической планки).

Электроэнергия и энергия | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитайте мощность, рассеиваемую резистором, и мощность, подаваемую источником питания.
• Рассчитайте стоимость электроэнергии при различных обстоятельствах.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. Зная, что мощность — это коэффициент использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии ? На ум могут прийти линии электропередач.Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт. (См. Рис. 1 (а).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает.Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Рис. 1. (a) Какая из этих лампочек, лампа мощностью 25 Вт (вверху слева) или лампа мощностью 60 Вт (вверху справа), имеет более высокое сопротивление? Что потребляет больше тока? Что потребляет больше всего энергии? Можно ли по цвету сказать, что нить накаливания мощностью 25 Вт круче? Является ли более яркая лампочка другого цвета, и если да, то почему? (кредиты: Дикбаух, Wikimedia Commons; Грег Вестфолл, Flickr) (б) Этот компактный люминесцентный светильник (КЛЛ) излучает такую ​​же интенсивность света, как и лампа мощностью 60 Вт, но при входной мощности от 1/4 до 1/10.(кредит: dbgg1979, Flickr)

Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q — это перемещенный заряд, а V — это напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность — это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность равна

.

[латекс] P = \ frac {PE} {t} = \ frac {qV} {t} \\ [/ latex].

Учитывая, что ток равен I = q / t (обратите внимание, что Δ t = t здесь), выражение для мощности принимает вид

P = IV

Электрическая мощность ( P ) — это просто произведение тока на напряжение.Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность выражается в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A ⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. {2} R \\ [/ latex].

Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.) Из трех различных выражений для электрической мощности можно получить различное понимание. Например, P = V ² / R подразумевает, что чем меньше сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше подаваемая мощность.Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат в P = V ² / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампочки мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет около 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Пример 1. Расчет рассеиваемой мощности и тока: горячая и холодная мощность

(a) Рассмотрим примеры, приведенные в Законе Ома: сопротивление и простые цепи и сопротивление и удельное сопротивление.Затем найдите мощность, рассеиваемую автомобильной фарой в этих примерах, как в горячую, так и в холодную погоду. б) Какой ток он потребляет в холодном состоянии?

Стратегия для (а)

Для горячей фары нам известны напряжение и ток, поэтому мы можем использовать P = IV , чтобы найти мощность. Для холодной фары нам известны напряжение и сопротивление, поэтому мы можем использовать P = V ² / R , чтобы найти мощность.

Решение для (a)

Вводя известные значения тока и напряжения для горячей фары, получаем

P = IV = (2.{2}} {0,350 \ text {} \ Omega} = 411 \ text {W} \\ [/ latex].

Обсуждение для (а)

30 Вт, рассеиваемые горячей фарой, являются типичными. Но 411 Вт в холодную погоду на удивление выше. Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.

Стратегия и решение для (b)

Ток при холодной лампочке можно найти несколькими способами. Переставляем одно из уравнений мощности, P = I ² R , и вводим известные значения, получая

[латекс] I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} = \ sqrt {\ frac {411 \ text {W}} {{0.350} \ text {} \ Omega}} = 34,3 \ text {A} \\ [/ latex].

Обсуждение для (б)

Холодный ток значительно выше, чем установившееся значение 2,50 А, но ток будет быстро снижаться до этого значения по мере увеличения температуры лампы. Большинство предохранителей и автоматических выключателей (используемых для ограничения тока в цепи) спроектированы так, чтобы выдерживать очень высокие токи на короткое время при включении устройства. В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует использования специальных плавких предохранителей с замедленным срабатыванием.

Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию. Поскольку P = E / t , мы видим, что

E = Pt

— это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение временного интервала t . Например, чем больше горит лампочек, тем больше используется P ; чем дольше они работают, тем больше т .Единицей измерения энергии в счетах за электричество является киловатт-час (кВт ч), что соответствует соотношению E = Pt . Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если у вас есть некоторое представление об их потребляемой мощности в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости киловатт-часа для вашей электросети. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, можно преобразовать в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт ⋅ ч = 3.6 × 10 ⁶ Дж.

Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снизит стоимость, но и снизит воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии в доме расходуется на освещение, в то время как в коммерческих учреждениях эта цифра приближается к 40%.Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза эффективнее ламп накаливания — это верно как для длинных ламп, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. Рис. 1 (b).) Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить на КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они подключены к стандартному привинчиваемому основанию, которое подходит для стандартных патронов лампы накаливания. (В последние годы были решены исходные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными инвестициями для КЛЛ.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные фонари (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.

Установление соединений: энергия, мощность и время

Отношение E = Pt может оказаться полезным во многих различных контекстах.Энергия, которую ваше тело использует во время упражнений, зависит, например, от уровня мощности и продолжительности вашей активности. Степень нагрева от источника питания зависит от уровня мощности и времени ее применения. Даже доза облучения рентгеновского изображения зависит от мощности и времени воздействия.

Пример 2. Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)

Если стоимость электроэнергии в вашем районе составляет 12 центов за кВтч, какова общая стоимость (капитальные плюс эксплуатация) использования лампы накаливания мощностью 60 Вт в течение 1000 часов (срок службы этой лампы), если стоимость лампы составляет 25 центов? (б) Если мы заменим эту лампочку компактной люминесцентной лампой, которая дает такой же световой поток, но на четверть мощности и стоит 1 доллар.50, но длится в 10 раз дольше (10 000 часов), какова будет общая стоимость?

Стратегия

Чтобы найти эксплуатационные расходы, мы сначала находим используемую энергию в киловатт-часах, а затем умножаем ее на стоимость киловатт-часа.

Решение для (a)

Энергия, используемая в киловатт-часах, определяется путем ввода мощности и времени в выражение для энергии:

E = Pt = (60 Вт) (1000 ч) = 60,000 Вт ⋅ ч

В киловатт-часах это

E = 60.0 кВт ⋅ ч.

Сейчас стоимость электроэнергии

Стоимость

= (60,0 кВт ч) (0,12 долл. США / кВт час) = 7,20 долл. США.

Общая стоимость составит 7,20 доллара за 1000 часов (около полугода при 5 часах в день).

Решение для (b)

Поскольку CFL использует только 15 Вт, а не 60 Вт, стоимость электроэнергии составит 7,20 доллара США / 4 = 1,80 доллара США. КЛЛ прослужит в 10 раз дольше, чем лампа накаливания, так что инвестиционные затраты составят 1/10 стоимости лампы за этот период использования, или 0.1 (1,50 доллара США) = 0,15 доллара США. Таким образом, общая стоимость 1000 часов составит 1,95 доллара США.

Обсуждение

Следовательно, использование КЛЛ намного дешевле, даже несмотря на то, что первоначальные вложения выше. Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывается.

Подключение: Эксперимент на вынос — Инвентаризация использования электроэнергии

1) Составьте список номинальной мощности для ряда приборов в вашем доме или комнате.Объясните, почему что-то вроде тостера имеет более высокий рейтинг, чем цифровые часы. Оцените энергию, потребляемую этими приборами в среднем за день (оценивая время их использования). Некоторые приборы могут указывать только рабочий ток. Если бытовое напряжение 120 В, то используйте P = IV . 2) Проверьте общую мощность, используемую в туалетах на этаже или в здании вашей школы. (Возможно, вам придется предположить, что используемые длинные люминесцентные лампы рассчитаны на 32 Вт.) Предположим, что здание было закрыто все выходные, и что эти огни были включены с 6 часов вечера.{2} R \\ [/ латекс].

• Энергия, используемая устройством с мощностью P за время t , составляет E = Pt .

Концептуальные вопросы

1. Почему лампы накаливания тускнеют в конце своей жизни, особенно незадолго до того, как их нити оборвутся?

Мощность, рассеиваемая в резисторе, равна P = V ² / R , что означает, что мощность уменьшается при увеличении сопротивления. Тем не менее, эта мощность также определяется соотношением P = I ² R , что означает, что мощность увеличивается при увеличении сопротивления.Объясните, почему здесь нет противоречия.

Задачи и упражнения

1. Какова мощность разряда молнии 1,00 × 10 ² МВ при токе 2,00 × 10 ⁴ A ?

2. Какая мощность подается на стартер большого грузовика, который потребляет 250 А тока от аккумуляторной батареи 24,0 В?

3. Заряд в 4,00 Кл проходит через солнечные элементы карманного калькулятора за 4 часа. Какова выходная мощность, если выходное напряжение вычислителя равно 3.00 В? (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Полоса солнечных элементов прямо над клавишами этого калькулятора преобразует свет в электричество для удовлетворения своих потребностей в энергии. (Источник: Эван-Амос, Wikimedia Commons)

4. Сколько ватт проходит через фонарик с 6,00 × 10 ² за 0,500 ч использования, если его напряжение составляет 3,00 В?

5. Найдите мощность, рассеиваемую в каждом из этих удлинителей: (a) удлинительный шнур с сопротивлением 0,0600 Ом, через который 5.00 А течет; (б) более дешевый шнур с более тонким проводом и сопротивлением 0,300 Ом.

6. Убедитесь, что единицами измерения вольт-ампер являются ватты, как следует из уравнения P = IV .

7. Покажите, что единицы 1V ² / Ω = 1W, как подразумевается уравнением P = V ² / R .

8. Покажите, что единицы 1 A ² Ω = 1 Вт, как следует из уравнения P = I ² R .

9. Проверьте эквивалент единиц энергии: 1 кВт ч = 3,60 × 10 ⁶ Дж.

10. Электроны в рентгеновской трубке ускоряются до 1,00 × 10 ² кВ и направляются к цели для получения рентгеновских лучей. Вычислите мощность электронного луча в этой трубке, если она имеет ток 15,0 мА.

11. Электрический водонагреватель потребляет 5,00 кВт за 2,00 часа в сутки. Какова стоимость его эксплуатации в течение одного года, если электроэнергия стоит 12,0 центов / кВт · ч? См. Рисунок 3.

Рисунок 3. Водонагреватель электрический по запросу. Тепло в воду подается только при необходимости. (кредит: aviddavid, Flickr)

12. Сколько электроэнергии необходимо для тостера с тостером мощностью 1200 Вт (время приготовления = 1 минута)? Сколько это стоит при 9,0 цента / кВт · ч?

13. Какова будет максимальная стоимость КЛЛ, если общая стоимость (капиталовложения плюс эксплуатация) будет одинаковой как для КЛЛ, так и для ламп накаливания мощностью 60 Вт? Предположим, что стоимость лампы накаливания составляет 25 центов, а электричество стоит 10 центов / кВтч.Рассчитайте стоимость 1000 часов, как в примере с КЛЛ по рентабельности.

14. Некоторые модели старых автомобилей имеют электрическую систему напряжением 6,00 В. а) Каково сопротивление горячему свету у фары мощностью 30,0 Вт в такой машине? б) Какой ток течет через него?

15. Щелочные батареи имеют то преимущество, что они выдают постоянное напряжение почти до конца своего срока службы. Как долго щелочная батарея с номиналом 1,00 А · ч и 1,58 В будет поддерживать горящую лампочку фонарика мощностью 1,00 Вт?

16.Прижигатель, используемый для остановки кровотечения в хирургии, выдает 2,00 мА при 15,0 кВ. а) Какова его выходная мощность? б) Какое сопротивление пути?

17. В среднем телевизор работает 6 часов в день. Оцените годовые затраты на электроэнергию для работы 100 миллионов телевизоров, предполагая, что их потребляемая мощность составляет в среднем 150 Вт, а стоимость электроэнергии составляет в среднем 12,0 центов / кВт · ч.

18. Старая лампочка потребляет всего 50,0 Вт, а не 60,0 Вт из-за истончения ее нити за счет испарения.Во сколько раз уменьшается его диаметр при условии равномерного утонения по длине? Не обращайте внимания на любые эффекты, вызванные перепадами температур.

Медная проволока калибра 19. 00 имеет диаметр 9,266 мм. Вычислите потери мощности в километре такого провода, когда он пропускает 1,00 × 10 ² A.

Холодные испарители пропускают ток через воду, испаряя ее при небольшом повышении температуры. Одно такое домашнее устройство рассчитано на 3,50 А и использует 120 В переменного тока с эффективностью 95,0%.а) Какова скорость испарения в граммах в минуту? (b) Сколько воды нужно налить в испаритель за 8 часов работы в ночное время? (См. Рисунок 4.)

Рис. 4. Этот холодный испаритель пропускает ток непосредственно через воду, испаряя ее напрямую с относительно небольшим повышением температуры.

21. Integrated Concepts (a) Какая энергия рассеивается разрядом молнии с током 20 000 А, напряжением 1,00 × 10 ² МВ и длиной 1.00 мс? (б) Какую массу древесного сока можно было бы поднять с 18ºC до точки кипения, а затем испарить за счет этой энергии, если предположить, что сок имеет те же тепловые характеристики, что и вода?

22. Integrated Concepts Какой ток должен вырабатывать подогреватель бутылочек на 12,0 В, чтобы нагреть 75,0 г стекла, 250 г детской смеси и 3,00 × 10 ² алюминия от 20 ° C до 90º за 5,00 мин?

23. Integrated Concepts Сколько времени требуется хирургическому прижигателю, чтобы поднять температуру на 1.00 г ткани от 37º до 100, а затем закипятите 0,500 г воды, если она выдает 2,00 мА при 15,0 кВ? Не обращайте внимания на передачу тепла в окружающую среду.

24. Integrated Concepts Гидроэлектрические генераторы (см. Рисунок 5) на плотине Гувера вырабатывают максимальный ток 8,00 × 10 ³ A при 250 кВ. а) Какая выходная мощность? (b) Вода, питающая генераторы, входит и покидает систему с низкой скоростью (таким образом, ее кинетическая энергия не изменяется), но теряет 160 м в высоте.Сколько кубических метров в секунду необходимо при КПД 85,0%?

Рис. 5. Гидроэлектрические генераторы на плотине Гувера. (кредит: Джон Салливан)

25. Integrated Concepts (a) Исходя из 95,0% эффективности преобразования электроэнергии двигателем, какой ток должны обеспечивать аккумуляторные батареи на 12,0 В 750-килограммового электромобиля: отдых до 25,0 м / с за 1,00 мин? (b) Подняться на холм высотой 2,00 × 10 ² м за 2,00 мин при постоянной 25.Скорость 0 м / с при приложении силы 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? (c) Двигаться с постоянной скоростью 25,0 м / с, прилагая силу 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? См. Рисунок 6.

Рис. 6. Электромобиль REVAi заряжается на одной из улиц Лондона. (кредит: Фрэнк Хебберт)

26. Integrated Concepts Пригородный легкорельсовый поезд потребляет 630 А постоянного тока напряжением 650 В при ускорении.а) Какова его мощность в киловаттах? (b) Сколько времени нужно, чтобы достичь скорости 20,0 м / с, начиная с состояния покоя, если его загруженная масса составляет 5,30 × 10 ⁴ кг, предполагая эффективность 95,0% и постоянную мощность? (c) Найдите его среднее ускорение. (г) Обсудите, как ускорение, которое вы обнаружили для легкорельсового поезда, сравнивается с тем, что может быть типичным для автомобиля.

27. Integrated Concepts (a) Линия электропередачи из алюминия имеет сопротивление 0,0580 Ом / км. Какова его масса на километр? б) Какова масса на километр медной линии с таким же сопротивлением? Более низкое сопротивление сократит время нагрева.Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

28. Integrated Concepts (a) Погружной нагреватель, работающий на 120 В, может повысить температуру 1,00 × 10 ² -граммовых алюминиевых стаканов, содержащих 350 г воды, с 20 ° C до 95 ° C за 2,00 мин. Найдите его сопротивление, предполагая, что оно постоянно в процессе. (b) Более низкое сопротивление сократит время нагрева. Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

29. Integrated Concepts (a) Какова стоимость нагрева гидромассажной ванны, содержащей 1500 кг воды, от 10 ° C до 40 ° C, исходя из эффективности 75,0% с учетом передачи тепла в окружающую среду? Стоимость электроэнергии 9 центов / кВт kWч. (b) Какой ток потреблял электрический нагреватель переменного тока 220 В, если на это потребовалось 4 часа?

30 . Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 ² МВт мощности при 480 В? (b) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если они имеют коэффициент 1.00 — сопротивление Ом? (c) Что неразумного в этом результате? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

31. Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 ² МВт мощности при 10,0 кВ? (b) Найдите сопротивление 1,00 км провода, которое вызовет потерю мощности 0,0100%. (c) Каков диаметр медного провода длиной 1,00 км, имеющего такое сопротивление? (г) Что необоснованного в этих результатах? (e) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

32.Создайте свою проблему Представьте себе электрический погружной нагреватель, используемый для нагрева чашки воды для приготовления чая. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете необходимое сопротивление нагревателя, чтобы он увеличивал температуру воды и чашки за разумный промежуток времени. Также рассчитайте стоимость электроэнергии, используемой в вашем технологическом процессе. Среди факторов, которые необходимо учитывать, — это используемое напряжение, задействованные массы и теплоемкость, тепловые потери и время, в течение которого происходит нагрев.Ваш инструктор может пожелать, чтобы вы рассмотрели тепловой предохранительный выключатель (возможно, биметаллический), который остановит процесс до того, как в погружном блоке будут достигнуты опасные температуры.

Глоссарий

электрическая мощность:

скорость, с которой электрическая энергия подается источником или рассеивается устройством; это произведение тока на напряжение

Избранные решения проблем и упражнения

1. 2,00 × 10 ¹² Вт

5.{6} \ text {J} \\ [/ latex]

11. 438 $ / год

13. $ 6.25

15. 1.58 ч

17. 3,94 миллиарда долларов в год

19. 25,5 Вт

21. (а) 2,00 × 10 ⁹ Дж (б) 769 кг

23. 45.0 с

25. (а) 343 A (б) 2,17 × 10 ³ A (в) 1,10 × 10 ³ A

27. (а) 1,23 × 10 ³ кг (б) 2,64 × 10 ³ кг

29. (a) 2,08 × 10 ⁵ A
(b) 4,33 × 10 ⁴ МВт
(c) Линии передачи рассеивают больше мощности, чем они должны передавать.
(d) Напряжение 480 В неоправданно низкое для напряжения передачи. В линиях передачи на большие расстояния поддерживается гораздо более высокое напряжение (часто сотни киловольт), чтобы уменьшить потери мощности.

Как работает нагреватель PTC?

Нагреватели PTC работают по сопротивлению

Сопротивление нагревательных устройств PTC значительно отличается от традиционного резистивного нагрева. Сопротивление изменяется обратно пропорционально температуре устройства, но нелинейным образом.

Традиционный резистор

Резистивное устройство в цепи препятствует прохождению тока и выделяет тепло, но в фиксированном количестве. Сопротивление устройства не меняется. Ток и мощность цепи остаются постоянными согласно закону Ома.

E = IR, напряжение равно току X сопротивление

Для электронных устройств это уравнение является фундаментальной основой всей конструкции.

Как рассчитать ток в цепи

I = E / R, ток равен напряжению, деленному на сопротивление

Ток = A (амперы), E = V (напряжение), R = Омега (Ом)

Этот график поможет тем, кто не является электронщиком или математиком, решить для каждой переменной!

Если напряжение 24 В, а сопротивление 200 Ом, ток, протекающий по цепи, будет равен 0.12 ампер.

Уменьшение сопротивления до 6 Ом обеспечивает совсем другое количество тока, протекающего по цепи. E / R или 24 В / 6 Ом = 4 А

Если в цепи происходит короткое замыкание и нет сопротивления, уравнение составляет 24 В / 0 Ом = 24 А. Уравнение для закорачивающей домашней электрической цепи составляет 120 В / 0 Ом = 120 А, что приводит к срабатыванию автоматического выключателя с сопутствующей искрой или возгоранием.

Традиционный резистивный нагревательный элемент

Сопротивление в цепи производит тепловую энергию, которая соответствует теплу.Нихром, немагнитный сплав никеля и хрома, является одним из наиболее распространенных проводов сопротивления. Материал обладает высокой устойчивостью к току и окислению при высоких температурах.

Другие материалы и сплавы используются для определенных применений для создания тепла, причем некоторые из них покрыты теплопроводящими материалами, которые защищают элементы от окисления при высоких температурах. Типичная длина каждого типа проволоки обеспечивает желаемый нагрев.

Теплообменники с принудительной или естественной конвекцией используются для передачи тепла в атмосферу, твердые частицы и жидкости.Это нагревательное устройство уже давно используется для электрического отопления в домах, на транспорте и в промышленности.

Сопротивление выбирается с учетом требований к температуре, напряжению и току. В большинстве случаев для поддержания нужной температуры требуются датчики температуры и токоограничивающие компоненты.

Ток через такие проволочные резисторы почти постоянный и не меняется с температурой, равно как и сопротивление проволоки.

Характеристики резисторов PTC

Закон Ома по-прежнему применяется к напряжению, току и сопротивлению в цепи, содержащей нагревательный элемент PTC, но сам элемент изменяет сопротивление в зависимости от своей температуры.

Температура окружающей среды керамических камней, из которых состоит нагревательный элемент PTC, имеет положительный температурный коэффициент (PTC). С повышением температуры сопротивление устройства увеличивается.

Эта характеристика не является линейной, как в уравнении закона Ома. Это логарифмическая шкала. Сопротивление увеличивается логарифмически, быстро увеличиваясь по мере приближения устройства к заданной температуре.

Обратите внимание на быстрое увеличение сопротивления при повышении температуры.Устройства PTC рассчитаны на определенную максимальную температуру. Эта конструкция делает схему саморегулирующейся, поскольку сопротивление возрастает по мере того, как температура достигает максимальной температуры, и отключает ток в цепи.

Закон

Ома больше похож на это вместе с графиком температуры и сопротивления.

При 50 ° C сопротивление в Ом составляет 10² или 100 Ом.

Ток (I) = 24 В / 100 или 0,24 А

При 90 ° C сопротивление составляет примерно 104 или 10 000 Ом.

Ток (I) = 24 В / 10,000 = 0,00024 ампер

При 90 ° C ток прекращается из-за высокого сопротивления.

Преимущества графика сопротивления нагревательного элемента PTC

Фиксированный максимальный ток

Без дополнительных компонентов защиты цепи, таких как предохранители и регуляторы температуры, разработчик знает максимальный ток для заданного напряжения при заданной температуре. Эти характеристики упрощают схему проводки и требования к питанию.

Фиксированная максимальная температура

Керамический элемент PTC рассчитан на определенный температурный диапазон и максимальную температуру. Устройство автоматически компенсирует более низкие или более высокие температуры окружающей среды.

При низкой температуре окружающей среды сопротивление ниже, а более высокий ток быстро нагревает устройство PTC. При более высоких температурах сопротивление току будет больше, что ограничит скорость повышения температуры.

Температура устройства никогда не будет превышать заданное значение из-за протекания тока в цепи, что снижает вероятность перегрева и повреждения цепи или возгорания.Этот встроенный коэффициент безопасности делает нагреватели PTC-элемента очень надежными.

Хотите узнать больше или использовать конкретное приложение?

DBK USA имеет экспертов, готовых ответить на ваши вопросы. Специалисты по нагревательным элементам и приложениям PTC могут помочь вам выбрать правильные компоненты для вашего применения.

Звоните нашим инженерам-монтажникам напрямую по телефону 1-864-607-9047

Реальная стоимость отопления с электричеством

Переносные обогреватели помещений

Зональный обогрев — это то, для чего были разработаны портативные электрические обогреватели.Если переносной обогреватель используется в одной области, а термостат для основной системы отопления понижен, возможна экономия энергии. Однако, если переносной обогреватель используется в одном помещении и основная система отопления также работает, экономия вряд ли будет достигнута.

Кроме того, для достижения экономии портативный обогреватель должен работать с термостатом, чтобы он не работал постоянно. Обогреватели с несколькими настройками мощности позволяют выбрать самую низкую настройку, обеспечивающую комфорт в помещении.

Знайте свои эксплуатационные расходы

Итак, сколько будет стоить электрический обогреватель в эксплуатации? Вы можете использовать следующую формулу, чтобы рассчитать, сколько будет стоить эксплуатация обогревателя на 1500 Вт (или любого другого электрического оборудования):

Вт x часы использования ÷ 1000 x стоимость киловатт-часа = эксплуатационные расходы

Это означает, что если обогреватель мощностью 1500 ватт работал 24 часа по цене 11 центов за киловатт-час, его стоимость составила бы 3 доллара США.96 в день (1500 x 24 ÷ 1000 x 0,11 доллара США). В месяц это составит $ 118,80 , добавленных к счету за электричество среднего потребителя.

На приведенном ниже рисунке «Моя учетная запись» показано фактическое использование фактическим клиентом, использующим Space Heater. Сможете угадать, в какие дни они использовали Space Heater?

Если вы хотите видеть свое ежедневное использование, зарегистрируйтесь сегодня в моей учетной записи NLRED.

Тепловые насосы и ленточные печи с электрическим сопротивлением

Электрические стойкие ленточные печи, которые в основном можно найти в квартирах и арендуемом имуществе, обычно недороги и устанавливаются в домах, где может не быть газа.Печь использует электричество для нагрева полос, через которые воздух обдувается и распределяется по всей системе воздуховодов с помощью нагнетательного вентилятора. По сути, это похоже на гигантский обогреватель, привязанный к воздуховодам, и столь же неэффективный. Обогреватели плинтуса также являются формой электрического нагрева сопротивлением. Если электричество — единственный вариант для вашего дома, на самом деле на рынке есть эффективный вариант, называемый тепловым насосом.

Тепловые насосы — самый энергоэффективный способ обогреть дом электричеством.Тепловые насосы могут охлаждать дом летом, как и обычные внешние кондиционеры, и выглядят очень похоже. Тепловой насос с воздушным источником воздуха забирает тепло из внутреннего воздуха летом (как обычный кондиционер), но делает наоборот зимой, забирая тепло из наружного воздуха и используя его для обогрева вашего дома. Это оказалось очень эффективным способом обогреть дом электричеством. Единственная проблема с тепловым насосом заключается в том, что когда температура на улице настолько низкая, что он не может извлекать достаточно тепла из внешнего воздуха, тогда ему приходится полагаться на аварийное тепло от ленточной печи электрического сопротивления, как и упомянутые выше. .Производители тепловых насосов постоянно улучшают эффективность своей продукции и их способность отводить тепло даже при более низких температурах, чем раньше.

Если у вас есть дополнительные вопросы об электрических печах сопротивления или о том, как их использование повлияет на ваш счет за электроэнергию, воспользуйтесь формой ниже, чтобы запланировать БЕСПЛАТНУЮ оценку энергии в доме.

Определение электрического резистивного нагрева

Электрический резистивный нагрев определяется как «тепло, вырабатываемое при пропускании электрического тока через материал, который предпочтительно имеет высокое сопротивление.По мере прохождения тока через материал возникают омические потери ( I ² R потерь). Эти потери вызывают преобразование электрической энергии в тепло.

Существует два метода электрического резистивного нагрева: прямой электрический резистивный нагрев и косвенный электрический резистивный нагрев. При прямом электрическом нагреве сопротивлением ток пропускается непосредственно через нагреваемый материал, например, при контактной сварке. При косвенном электрическом резистивном нагреве ток проходит через материал с высоким сопротивлением, помещенный внутри духовки, например, в бытовых приборах для приготовления пищи, комнатных обогревателях и т. Д.

---

См. Дополнительные разделы по электротехнике

Видео по электротехнике

01:00

учебник

Вход

01:00

учебник

Импеданс

01:00

учебник

Делители напряжения

01:00

учебник

Напряжение

01:00

учебник

двоичный

01:00

учебник

Переменный ток (AC)

01:00

учебник

Аналоговые схемы

01:00

учебник

Аналоговый сигнал

01:00

учебник

Постоянный ток (DC)

Получите определения ключевых инженерных концепций от Chegg

В инженерном деле существует множество ключевых понятий и терминов, которые студенты должны знать и понимать.