इलेक्ट्रिक हीटिंग के तरीके

विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करने की बुनियादी विधियाँ और विधियाँ निम्नानुसार वर्गीकृत हैं। प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विद्युत ताप के बीच एक भेद किया जाता है।

प्रत्यक्ष विद्युत ताप में, विद्युत ऊर्जा का ऊष्मीय ऊर्जा में रूपांतरण गर्म शरीर या माध्यम (धातु, पानी, दूध, मिट्टी, आदि) के माध्यम से सीधे विद्युत प्रवाह के पारित होने के परिणामस्वरूप होता है। अप्रत्यक्ष विद्युत ताप में, एक विद्युत धारा एक विशेष ताप उपकरण (ताप तत्व) से होकर गुजरती है, जिससे ऊष्मा को चालन, संवहन या विकिरण द्वारा गर्म शरीर या माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है।

विद्युत ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण कई प्रकार के होते हैं, जो विद्युत ताप के तरीकों को परिभाषित करते हैं।

प्रतिरोध ताप

विद्युत प्रवाहकीय ठोस या तरल मीडिया के माध्यम से विद्युत प्रवाह का प्रवाह गर्मी के विकास के साथ होता है। जूल-लेनज़ नियम के अनुसार, ऊष्मा की मात्रा Q = I2Rt, जहाँ Q ऊष्मा की मात्रा है, J; मैं - सिलाटोक, ए; आर शरीर या माध्यम का प्रतिरोध है, ओम; टी - प्रवाह समय, एस।

प्रतिरोध ताप संपर्क और इलेक्ट्रोड विधियों द्वारा किया जा सकता है।

संपर्क विधि इसका उपयोग प्रत्यक्ष विद्युत ताप के सिद्धांत द्वारा धातुओं को गर्म करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए विद्युत संपर्क वेल्डिंग उपकरणों में, और अप्रत्यक्ष विद्युत ताप के सिद्धांत द्वारा - ताप तत्वों में।

इलेक्ट्रोड विधि इसका उपयोग गैर-धातु प्रवाहकीय सामग्री और मीडिया को गर्म करने के लिए किया जाता है: पानी, दूध, रसदार चारा, मिट्टी, आदि। गर्म सामग्री या माध्यम को इलेक्ट्रोड के बीच रखा जाता है जिसमें एक वैकल्पिक वोल्टेज लगाया जाता है।

इलेक्ट्रोड के बीच सामग्री से गुजरने वाला विद्युत प्रवाह इसे गर्म करता है। साधारण (गैर-आसुत) पानी एक विद्युत प्रवाह का संचालन करता है, क्योंकि इसमें हमेशा एक निश्चित मात्रा में लवण, क्षार या अम्ल होते हैं, जो विद्युत आवेशों को वहन करने वाले आयनों में विघटित हो जाते हैं, अर्थात एक विद्युत प्रवाह। दूध और अन्य तरल पदार्थ, मिट्टी, रसीला चारा, आदि की विद्युत चालकता का चरित्र। समान है।

प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोड हीटिंग केवल प्रत्यावर्ती धारा पर किया जाता है, क्योंकि प्रत्यक्ष धारा गर्म सामग्री के इलेक्ट्रोलिसिस और इसके बिगड़ने का कारण बनती है।

इसकी सादगी, विश्वसनीयता, लचीलेपन और हीटिंग उपकरणों की कम लागत के कारण विद्युत प्रतिरोध हीटिंग को उत्पादन में व्यापक आवेदन मिला है।

इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग

गैसीय माध्यम में दो इलेक्ट्रोड के बीच होने वाले विद्युत चाप में, विद्युत ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है।

चाप को प्रज्वलित करने के लिए, विद्युत स्रोत से जुड़े इलेक्ट्रोड को संक्षेप में स्पर्श किया जाता है और फिर धीरे-धीरे अलग किया जाता है। इलेक्ट्रोड के पृथक्करण के क्षण में संपर्क का प्रतिरोध इसके माध्यम से गुजरने वाले वर्तमान से बहुत अधिक गर्म होता है।मुक्त इलेक्ट्रॉन, लगातार धातु में घूमते हुए, इलेक्ट्रोड के संपर्क के बिंदु पर बढ़ते तापमान के साथ अपने आंदोलन को तेज करते हैं।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति इतनी बढ़ जाती है कि वे इलेक्ट्रोड की धातु से अलग हो जाते हैं और हवा में उड़ जाते हैं। जैसे ही वे चलते हैं, वे हवा के अणुओं से टकराते हैं और उन्हें सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों में अलग कर देते हैं। इलेक्ट्रोड के बीच का वायु स्थान आयनित होता है और विद्युत प्रवाहकीय हो जाता है।

स्रोत वोल्टेज के प्रभाव में, धनात्मक आयन ऋणात्मक ध्रुव (कैथोड) और ऋणात्मक आयन धनात्मक ध्रुव (एनोड) की ओर भागते हैं, इस प्रकार एक लंबा निर्वहन बनता है - गर्मी की रिहाई के साथ एक विद्युत चाप। चाप का तापमान इसके विभिन्न भागों में समान नहीं है और धातु के इलेक्ट्रोड पर है: कैथोड पर - लगभग 2400 ° C, एनोड पर - लगभग 2600 ° C, चाप के केंद्र में - लगभग 6000 - 7000 ° C .

प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग के बीच भेद। मुख्य व्यावहारिक अनुप्रयोग इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग प्रतिष्ठानों में सीधे आर्क हीटिंग में पाया जाता है। अप्रत्यक्ष ताप प्रतिष्ठानों में, चाप का उपयोग अवरक्त किरणों के एक शक्तिशाली स्रोत के रूप में किया जाता है।

प्रेरण ऊष्मन

यदि किसी धातु के टुकड़े को प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो उसमें एक प्रत्यावर्ती e प्रेरित होता है। डी। एस, जिसके प्रभाव में धातु में एड़ी धाराएँ उत्पन्न होंगी। धातु में इन धाराओं के पारित होने से यह गर्म हो जाएगा। धातु को गर्म करने की इस विधि को प्रेरण कहते हैं। कुछ प्रेरण हीटरों का डिज़ाइन सतह प्रभाव घटना और निकटता प्रभाव के उपयोग पर आधारित है।

प्रेरण हीटिंग के लिए औद्योगिक (50 हर्ट्ज) और उच्च आवृत्ति (8-10 किलोहर्ट्ज़, 70-500 किलोहर्ट्ज़) धाराओं का उपयोग किया जाता है। मशीन निर्माण और उपकरण की मरम्मत के साथ-साथ धातु के पुर्जों को सख्त करने के लिए धातु निकायों (भागों, भागों) का प्रेरण ताप सबसे व्यापक है। प्रेरण विधि का उपयोग पानी, मिट्टी, कंक्रीट को गर्म करने और दूध को पाश्चुरीकृत करने के लिए भी किया जा सकता है।

ढांकता हुआ ताप

ढांकता हुआ ताप का भौतिक सार इस प्रकार है। तेजी से बदलते विद्युत क्षेत्र में खराब विद्युत चालकता (ढांकता हुआ) के साथ ठोस और तरल मीडिया में, विद्युत ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है।

प्रत्येक ढांकता हुआ में विद्युत आवेश होते हैं जो अंतर-आणविक बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। सामग्री के संचालन में मुक्त शुल्क के विपरीत इन शुल्कों को बाउंड चार्ज कहा जाता है। एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, संबद्ध शुल्क क्षेत्र की दिशा में उन्मुख या विस्थापित होते हैं। बाहरी विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत संबंधित आवेशों के विस्थापन को ध्रुवीकरण कहा जाता है।

एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में, आवेशों की निरंतर गति होती है और इसलिए उनके साथ जुड़े अणुओं के अंतर-आणविक बल होते हैं। गैर-संचालन सामग्री के अणुओं को ध्रुवीकृत करने के लिए स्रोत द्वारा खर्च की गई ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी की जाती है। कुछ गैर-संचालन सामग्री में कम मात्रा में मुक्त शुल्क होते हैं, जो एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, एक छोटा चालन प्रवाह बनाते हैं जो सामग्री में अतिरिक्त गर्मी की रिहाई में योगदान देता है।

एक ढांकता हुआ के साथ गर्म होने पर, गर्म होने वाली सामग्री को धातु के इलेक्ट्रोड - कैपेसिटर प्लेट्स के बीच रखा जाता है, जिसमें एक विशेष उच्च आवृत्ति जनरेटर से उच्च आवृत्ति वोल्टेज (0.5 - 20 मेगाहर्ट्ज और उच्चतर) होता है। ढांकता हुआ हीटिंग बॉडी में एक उच्च आवृत्ति दीपक जनरेटर, एक बिजली ट्रांसफार्मर और इलेक्ट्रोड के साथ एक सुखाने वाला उपकरण होता है।

उच्च-आवृत्ति ढांकता हुआ ताप एक आशाजनक ताप विधि है और इसका उपयोग मुख्य रूप से लकड़ी, कागज, भोजन और फ़ीड (अनाज, सब्जियों और फलों को सुखाने), पाश्चुरीकरण और दूध के नसबंदी आदि के सुखाने और गर्मी उपचार के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग (इलेक्ट्रॉनिक)

जब एक विद्युत क्षेत्र में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की धारा (इलेक्ट्रॉन बीम) एक गर्म शरीर का सामना करती है, तो विद्युत ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इलेक्ट्रॉनिक हीटिंग की एक विशिष्ट विशेषता 5 × 108 kW / सेमी 2 की उच्च ऊर्जा सांद्रता घनत्व है, जो इलेक्ट्रिक आर्क हीटिंग की तुलना में कई हजार गुना अधिक है। इलेक्ट्रॉनिक हीटिंग का उपयोग उद्योग में बहुत छोटे भागों की वेल्डिंग और अतिशुद्ध धातुओं को पिघलाने के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रिक हीटिंग के विचारित तरीकों के अलावा, उत्पादन और रोजमर्रा की जिंदगी में इन्फ्रारेड हीटिंग (विकिरण) का उपयोग किया जाता है।