액체 매체의 전극 가열

전선 II mil 가열에 사용되는 전극 가열 방법: 물, 우유, 과일 및 베리 주스, 토양, 콘크리트 등 전극 가열은 전극 보일러, 온수 및 증기 보일러, 액체 및 습식 매체의 저온 살균 및 멸균, 사료의 열처리 공정에 널리 퍼져 있습니다.

재료는 전극 사이에 배치되고 한 전극에서 다른 전극으로 재료를 통과하는 전류에 의해 가열됩니다. 전극 가열은 직접 가열로 간주됩니다. 여기서 재료는 전기 에너지가 열로 변환되는 매체 역할을 합니다.

전극 가열은 재료를 가열하는 가장 간단하고 경제적인 방법입니다. 값 비싼 합금으로 만든 특수 전원 공급 장치 나 히터가 필요하지 않습니다.

전극은 가열할 매체에 전류를 공급하며 전극 자체는 실제로 전류에 의해 가열되지 않습니다. 전극은 결함이 없는 재료, 대부분 금속으로 만들어지지만 비금속(흑연, 탄소)일 수도 있습니다. 전기분해를 피하기 위해 다음과 같은 용도로만 사용하십시오. 교류.

젖은 재료의 전도도는 수분 함량에 의해 결정되므로 다음에서 전극 가열은 주로 물을 가열하는 데 고려되지만 주어진 의존성은 다른 젖은 매체를 가열하는 데에도 적용할 수 있습니다.

전해질에서 가열

기계 공학 및 수리 생산에서 그들은 전해질에서 가열을 사용합니다.... 금속 제품(부품)을 전해질 수조(5-10% 용액 Na2CO3 등)에 넣고 직류원의 음극에 연결합니다. 전기분해의 결과 음극에서는 수소가, 양극에서는 산소가 방출된다. 부품을 덮고 있는 수소 기포 층은 높은 전류 저항을 나타냅니다. 대부분의 열이 방출되어 부품을 가열합니다. 표면적이 훨씬 더 큰 양극에서는 전류 밀도가 낮습니다. 특정 조건에서 부품은 수소층에서 발생하는 전기 방전에 의해 가열됩니다. 동시에 가스층은 단열 역할을 하여 부품의 전해질이 냉각되는 것을 방지합니다.

전해질 가열의 장점은 높은 가열 속도를 제공하는 상당한 에너지 밀도(최대 1kW/cm2)입니다. 그러나 이것은 증가된 전력 소비를 통해 달성됩니다.

전선의 전기 저항 II mil

전도체 II 유형 전해질이라고... 여기에는 산, 염기, 염의 수용액뿐만 아니라 다양한 액체 및 수분 함유 물질 (우유, 습식 사료, 토양)이 포함됩니다.

증류수 사용 가능 전기 저항 약 104 ohm x m이고 실질적으로 전기를 전도하지 않으며 화학적으로 순수한 물은 좋은 유전체입니다. "일반적인" 물에는 분자가 물에서 이온으로 해리되어 이온(전해질) 전도도를 제공하는 용해된 염 및 기타 화합물이 포함되어 있습니다.물의 특정 전기 저항은 염분의 농도에 따라 달라지며 실험식에 의해 대략적으로 결정될 수 있습니다.

p20 = 8×10/C,

여기서 p20 — 200C에서 물의 비저항, 옴 x m, C — 총 염 농도, mg/g

대기수는 50mg/l 이하의 용해된 염분, 강물 — 500 ~ 600mg/l, 지하수 — 100mg/l ~ 리터당 몇 그램을 포함합니다. 물에 대한 효과적인 전기 저항 p20의 가장 일반적인 값은 10 - 30 Ohm x m 범위입니다.

유형 II 도체의 전기 저항은 온도에 따라 크게 달라집니다. 그것이 증가함에 따라 소금 분자가 이온으로 해리되는 정도와 이동성이 증가하여 전도도가 증가하고 저항이 감소합니다. 눈에 띄는 증발이 시작되기 전의 온도 T에 대해 물의 특정 전기 전도도 Ohm x m -1은 선형 의존성에 의해 결정됩니다.

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

여기서 y20 — 온도 20 o C에서 물의 특정 전도도, a — 전도도의 온도 계수는 0.025 — 0.035 o ° C-1입니다.

공학 계산에서는 일반적으로 전도율보다는 저항을 사용합니다.

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

a = 0.025o° C-1을 취하는 단순화된 종속성 p(t).

그런 다음 내수성은 공식에 의해 결정됩니다.

pt = 40 p20 / (t +20)

온도 범위 20 - 100 OS에서 내수성은 3 - 5배 증가하며 동시에 네트워크에서 소비하는 전력을 변경합니다.이것은 전극 가열의 중요한 단점 중 하나이며, 이는 공급 와이어의 단면적을 과대 평가하고 전극 가열 설비의 계산을 복잡하게 만듭니다.

물의 비저항은 눈에 띄는 증발이 시작되기 전에만 종속성(1)을 따르며, 그 강도는 전극의 압력과 전류 밀도에 따라 달라집니다. 증기는 전류 전도체가 아니므로 증발하는 동안 물의 저항이 증가합니다. 계산에서 이것은 압력 및 전류 밀도에 따라 계수 bv로 고려됩니다.

데스크탑 pcm = strv b = pv a e k J

여기서 데스크탑 m — 혼합물 물의 비저항 — 증기, strc — 눈에 띄는 증발이 없는 물의 비저항, a — 물의 경우 0.925와 같은 상수, k — 보일러의 압력에 따른 값(k = 1.5를 취할 수 있음) ), J - 전극의 전류 밀도, A / cm2.

정상 압력에서 증발 효과는 75 °C 이상의 온도에서 효과적입니다. 증기 보일러의 경우 계수 b는 1.5의 값에 도달합니다.

전극 시스템 및 해당 매개변수

전극 시스템 - 특정 방식으로 서로 연결되고 가열된 환경에 전류를 공급하도록 설계된 전원 공급 장치 네트워크에 연결된 일련의 전극.

전극 시스템의 매개 변수는 다음과 같습니다. 상 수, 모양, 크기, 전극의 수 및 재료, 이들 사이의 거리, 전기 회로 연결(«star», «delta», 혼합 연결 등).

전극 시스템을 계산할 때 기하학적 매개 변수가 결정되어 가열된 환경에서 주어진 전력의 방출을 보장하고 비정상적인 모드의 가능성을 배제합니다.

스타 연결에서 3상 전극 시스템 공급:

P = U2l / Rf = 3Uf / Re

델타 연결이 있는 3상 전극 시스템 공급:

P = 3U2l / Re

주어진 전압 Ul에서 전력 전극 시스템 P는 위상을 형성하는 전극 사이에서 폐쇄된 발열체의 저항인 위상 저항 Rf에 의해 결정됩니다. 몸체의 모양과 크기는 전극 사이의 모양, 크기 및 거리에 따라 다릅니다. 각 b, 높이 h 및 이들 사이의 거리가 평평한 전극을 갖는 가장 단순한 전극 시스템의 경우:

Rf = pl / S = pl / (bh)

여기서, l, b, h — 평면-평행 시스템의 기하학적 매개변수.

복잡한 시스템의 경우 기하학적 매개변수에 대한 Re의 의존성은 표현하기 쉽지 않은 것 같습니다. 일반적인 경우 Rf = s x ρ로 나타낼 수 있으며, 여기서 c는 전극 시스템의 기하학적 매개변수에 의해 결정되는 계수입니다(참고 문헌에서 결정 가능).

필요한 값 Rf를 보장하기 위한 전극의 치수는 전극 사이의 전기장에 대한 분석적 설명과 이를 결정하는 요인(온도, 압력 등)에 대한 의존성 p를 알고 있는 경우 계산할 수 있습니다.

전극 시스템의 기하학적 계수는 k = Re h / ρ로 구합니다.

3상 전극 시스템의 전력은 P = 3U2h / (ρ k)로 나타낼 수 있습니다.

또한 제품 손상 및 전극 사이의 전기적 고장을 배제하기 위해 전극 시스템의 신뢰성을 보장하는 것이 중요합니다. 이러한 조건은 전극간 공간의 전계 강도, 전극의 전류 밀도 및 전극 재료의 올바른 선택을 제한함으로써 충족됩니다.

전극 간 공간에서 전기장의 허용 가능한 강도는 전극 사이의 전기적 고장을 방지하고 설비 작동을 방해하기 위한 요구 사항에 의해 제한됩니다. 허용 응력 Eadd 절연 강도 Epr에 따라 필드가 선택됩니다. 필드는 재료의 절연 강도 Epr에 따라 안전 계수를 고려하여 선택됩니다. Edop = Epr / (1.5 … 2)

Edon 값은 전극 사이의 거리를 결정합니다.

l = U / Edop = U / (자드 ρT),

여기서 Jadd - 전극의 허용 가능한 전류 밀도, ρt는 작동 온도에서 물의 저항입니다.

전극 온수기의 설계 및 작동 경험에 따르면 Edon의 값은 (125 ... 250) x 102 W / m 범위에서 취해지며 최소값은 20의 온도에서 물의 저항에 해당합니다. О. 20 Ohm x m 미만에서 최대값은 100 Ohm x m보다 큰 20 OC 온도에서 물의 저항입니다.

허용 가능한 전류 밀도는 전극에서 유해한 전기 분해 생성물로 가열된 환경이 오염되고 혼합물에서 폭발성 가스를 형성하는 수소와 산소로 물이 분해될 가능성으로 인해 제한됩니다.

허용 가능한 전류 밀도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

자드 = Edop / ρT,

여기서 ρt는 최종 온도에서의 내수성입니다.

최대 전류 밀도:

Jmax = kn AzT/C,

여기서, kn = 1.1 ... 1.4 - 전극 표면의 전류 밀도 불균일성을 고려한 계수, Azt는 최종 온도에서 전극에서 흐르는 작동 전류의 강도, C는 전극의 활성 표면.

모든 경우에 다음 조건이 충족되어야 합니다.

추가

전극 재료는 가열된 환경에 대해 전기화학적으로 중성(비활성)이어야 합니다. 알루미늄 또는 아연 도금 강철로 전극을 만드는 것은 허용되지 않습니다. 전극에 가장 적합한 재료는 티타늄, 스테인리스 스틸, 전기 흑연, 흑연화 강입니다. 기술적 요구에 따라 물을 가열할 때 일반(검은색) 탄소강이 사용됩니다. 그러한 물은 마시기에 적합하지 않습니다.

U 및 R 값을 변경하여 가능한 전극 시스템의 전력 조정... 전극 시스템의 전력을 조정할 때 대부분 전극의 작업 높이 변경에 의존합니다 (활성 영역 전극 사이에 유전체 스크린을 도입하거나 전극 시스템의 기하학적 계수를 변경하여 전극 표면)(전극 시스템의 다이어그램에 따라 참고 서적으로 결정됨).