فرآیندی که در آن گرما با استفاده از انرژی الکتریکی تولید می شود به عنوان گرمایش الکتریکی شناخته می شود. با ظهور برق، روشهای گرمایش الکتریکی مختلفی معرفی شدهاند که بسیار سادهتر و کارآمدتر از سایر سیستمهای گرمایش (مانند زغال سنگ، گاز یا نفت) هستند.
کلیه نیازهای گرمایشی برای مصارف خانگی مانند پخت و پز، گرمایش اتاق، گرمایش آب، اتو کردن لباس، کتری، خشک کردن مو، فر، برشته کردن نان و برای مصارف صنعتی مانند جوشکاری، خشک کردن، ذوب، لحیم کاری، لحیم کاری و سفت کردن می تواند باشد. به راحتی با گرمایش الکتریکی انجام می شود. در این مقاله مزایا و معایب گرمایش الکتریکی را بررسی می کنیم.
گرمایش الکتریکی با استفاده از یک مقاومت شناخته شده در مدار الکتریکی تولید می شود. این مقاومت قرار داده شده الکترون های آزاد بسیار کمی در خود دارد، بنابراین جریان الکتریکی را به راحتی از خود عبور نمی دهد. هنگامی که در جریان الکترون ها مقاومت وجود داشته باشد، آنگاه این مقاومت باعث تولید گرما می شود. گرمای تولید شده انرژی گرمایی مورد نیاز برای کار دستگاه های الکتریکی خواهد بود. گرمایش الکتریکی کارآمدترین اما گرانترین فرآیند است زیرا این گرمایش مقاوم انرژی الکتریکی زیادی را مصرف می کند.
قیمت برق در مقایسه با سایر منابع انرژی مانند آب، گاز و سوخت های فسیلی بسیار بالاست. در مقایسه با عوامل دیگر مانند قیمت خرید و نصب این بخاری های برقی بسیار کمتر نظر خریداران را جلب می کند. هنگامی که برای مصارف خانگی استفاده می شود، معمولاً با برخی مواد پلاستیکی عایق بندی می شود تا ساکنان را از شوک الکتریکی نجات دهد و همچنین اتلاف انرژی را به حداقل برساند. گرمایش برای مصارف خانگی مانند پخت و پز و گرمایش ساختمان ها و همچنین برای مقاصد صنعتی مانند ذوب فلزات، سخت شدن و تلطیف کردن، سخت شدن مورد، خشک کردن و جوشکاری مورد نیاز است. عملاً تمام نیازهای گرمایشی را می توان با نوعی تجهیزات گرمایش الکتریکی برآورده کرد.
مزایای گرمایش الکتریکی:
مقرون به صرفه : هزینه اولیه یک سیستم گرمایش الکتریکی در مقایسه با سیستم های گرمایش زغال سنگ، گاز یا نفت پایین است. تمام سیستم های گرمایش الکتریکی نیازی به نیروی کار ماهر ندارند که به نوبه خود هزینه کار و هزینه نگهداری را کاهش می دهد. از آنجایی که چنین قطعات متحرک داخلی در دیگهای برقی وجود ندارد، فرسودگی تجهیزات به شدت کاهش مییابد و در نتیجه طول عمر تجهیزات افزایش می یابد و سرویس برنامه ریزی شده کاهش می یابد.
پاکیزگی: در روش گرمایش زغال سنگ، خاکستر و گرد و غبار تشکیل می شود، در حالی که در گرمایش الکتریکی چنین محصولاتی آزاد نمی شود. بنابراین گرمایش الکتریکی تمیزترین روش گرمایش است و بنابراین هزینه های مربوط به تمیز کردن به حداقل می رسد.
بدون آلودگی: در سیستم گرمایش الکتریکی، هیچ فرآیند احتراق وجود ندارد و چنین گازهای مضر یا دودکش تولید نمیشود. بنابراین این روش گرمایش کاملاً بدون آلودگی است که اتمسفر را تمیز نگه میدارد و همچنین نیاز فضای خروجی گازها را حذف می کند.
کنترل آسان: با استفاده از دستگاه های دستی یا اتوماتیک با استفاده از تایمر می توان دمای ساده، دقیق و قابل اطمینان را در کوره بدست آورد. این آینده کنترل و تنظیم گرما برای به دست آوردن دمای مطلوب را نمی توان به راحتی در سایر سیستم های گرمایشی به دست آورد.
بازدهی بالا : عملاً مشخص شده است که در سایر سیستم های گرمایشی تنها از 40 تا 60 درصد گرمای تولیدی استفاده می شود. اما در گرمایش الکتریکی، حدود 75 تا 100 درصد از گرمای تولید شده را می توان با رساندن منبع گرما به طور مستقیم به نقطه ای که گرما مورد نیاز است، با موفقیت مورد استفاده قرار داد. از این رو راندمان کلی یک سیستم گرمایش الکتریکی بسیار بالا است.
حفاظت خودکار: در برابر جریان بیش از حد یا گرمای بیش از حد را می توان از طریق تابلو برق مناسب در سیستم های گرمایش الکتریکی ارائه کرد.
شرایط کاری بهتر: سیستم گرمایش الکتریکی هیچ صدای تحریک کننده ای تولید نمی کند و همچنین تلفات تشعشع کم است. بنابراین کار با کوره های الکتریکی راحت و خنک است.
ایمنی: در سایر انواع دیگهای بخار، سوخت مورد استفاده برای تولید گرما خطر انتشار گازهای مونوکسید کربن را دارد که باعث سرگیجه، سردرد و تنگی نفس برای فرد می شود. اما دیگهای برقی هیچ سوختی را در داخل برای تولید گرما نمیسوزانند، بنابراین هیچ یک از افراد مرتبط در معرض خطر مسمومیت یا انفجار با مونوکسید کربن نیستند. بنابراین، یک سیستم گرمایش الکتریکی کاملا ایمن است.
نیاز گرمایش ویژه: با استفاده از گرمایش الکتریکی، گرمایش مورد نیاز مانند گرمایش یکنواخت مواد، گرم کردن مواد نارسانا مانند چوب و چینی که تنها با گرمایش الکتریکی امکان پذیر است، گرم کردن بخش خاصی از مواد و همچنین دماهای بالا را می توان به دست آورد.
مساحت طبقه کمتر: سطح کف مورد نیاز برای گرمایش الکتریکی به دلیل فشردگی کوره الکتریکی کمتر است.
معایب گرمایش الکتریکی:
اگرچه سیستم گرمایش الکتریکی روشی برتر و کارآمد برای تولید گرما است. از معایبی رنج می برد مانند
در مناطقی که هزینه برق بالاست، سیستم گرمایش برقی نسبت به سایر سیستم های گرمایشی گران می شود.
در مورد سیستم گرمایش خانه، بخاری های برقی برای فضای کم مناسب هستند، نمی توان از آنها برای گرم کردن فضاهای بزرگ استفاده کرد.
ممکن است خطر خطرات الکتریکی مانند برق گرفتگی، آتش سوزی، فلاش قوس الکتریکی و انفجار وجود داشته باشد.
گرمایش الکتریکی به یک سرویس الکتریکی بزرگتر از معمول نیاز دارد که در آن هزینه قابل توجهی با آن همراه است.
طراحی یک بخاری برقی
بخاری های برقی از یک رادیاتور هسته گرمایی تشکیل شده اند که با ورود جریان الکتریکی به دستگاه گرم می شود. این هسته ها دو نوع هستند که در بخاری و رادیاتور استفاده می شوند. انواع هسته شامل هسته پر روغن و هسته خشک است. هسته خشک از سرامیک ساخته شده است که باعث می شود وزن آن سبک باشد و نشتی نداشته باشد. رادیاتورهای سرامیکی یا هسته خشک انرژی کارآمد هستند و می توانند گرما را به خوبی حفظ کنند. این حفظ حرارت نقش موثری در کارایی آن دارد. بدنه رادیاتور از آلومینیوم یا فولاد ساخته شده است که به اتلاف انرژی کمک می کند.
هسته دیگر که رادیاتور روغنی است با روغن پر می شود اما نیازی به پر کردن مجدد آن نیست زیرا روغن این رادیاتور گرم می شود. این باعث می شود که مایع حرارتی موجود در مخزن تمام طول عمر محصول را حفظ کند. سیمپیچهای مقاومتی میتوانند بر روی عایقها نصب شوند. مقاومت های فلزی ممکن است در عایق نسوز با محفظه ای از فلز محافظ تعبیه شده باشند یا ممکن است یک مدار چاپی با یک محفظه شیشه ای باشند. همچنین باله هایی در این دستگاه الکتریکی وجود دارد که به افزایش مساحت دفع گرما کمک می کند.
تمام بخاریهای برقی دارای یک المنت گرمایشی هستند که یک مقاومت الکتریکی است. آنها بر اساس اصل قانون ژول کار می کنند. این مقاومت ها با انتشار انرژی تابشی انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کنند. مقاومت ها ممکن است از سیم های آلیاژی فلزی، ترکیبات کربن غیر فلزی یا هر مدار چاپی تشکیل شده باشند. دستگاه های الکتریکی مدرن از فلز نیکروم به عنوان عناصر گرمایش استفاده می کنند. بخاری های برقی از سیم های فلزی نیکروم به عنوان عناصر فعال با عایق سرامیکی استفاده می کنند.
انواع سیم در گرمایش الکتریکی
به طور کلی سه نوع سیم گرمایش با مقاومت الکتریکی وجود دارد که در مقاومت های مدرن استفاده می شود.
سیم باز یک سیم مقاوم نیکل کروم است که روی عایق سرامیکی یا میکا قرار می گیرد. قسمت حفاظتی این سیم واقعا مهم است. کاربر یا هر جسم فلزی نباید به دلیل برق گرفتگی شدید با این سیم تماس داشته باشد.
ریبون وایر را باز کنید
سیم روبان باز از نظر مواد مانند سیم باز است اما سطح در معرض دید بیشتری دارد که اگر چیزی با آن تماس پیدا کند باعث برق گرفتگی می شود.
سیم لوله ای نیز یک سیم مقاوم در برابر کروم نیکل است که با پودر اکسید منیزیم محافظت می شود که بیشتر در یک لوله فولادی مقاوم در برابر حرارت محصور شده است. این از شوک الکتریکی محافظت می کند. همچنین ماندگاری بالایی خواهد داشت.
کار بخاری های برقی بر اساس قانون ژول کار می کنند. اینها واحدهایی هستند که از عناصر الکتریکی برای گرم کردن هسته بخاری استفاده می کنند. بخاری برقی زمانی کار می کند که جریان الکتریکی از مقاومت هایی که در بخاری وجود دارد عبور کند. این مقاومت ها در اثر جریان الکتریکی گرم می شوند و انرژی خود را به صورت گرما می دهند. گرما در محیط اطراف پخش می شود و هسته بخاری گرم می شود و دمای مورد نظر را در سراسر فضا پخش می کند. جریان الکتریکی وارد مقاومت ها می شود و کاتد در لوله الکترون را شارژ می کند و در نتیجه گرما می دهد.
سه حالت انتقال حرارت، همرفت و تابش وجود دارد. پردازش حرارتی برای هر سه روش متفاوت است. بیایید یک به یک آنها را مورد بحث قرار دهیم.
روش هدایت این روش انتقال حرارت است که در آن یک مولکول گرم شده گرما را به مولکول یا ماده بعدی منتقل می کند. بنابراین انرژی از یک ماده به ماده دیگر یا هر دو ماده در تماس با یکدیگر منتقل می شود. بسیاری از دستگاه های الکتریکی از این روش انتقال حرارت استفاده می کنند. سرعت انتقال حرارت به گرادیان دما بستگی دارد. این بدان معنی است که درجه حرارت بالاتر، سرعت انتقال بیشتر است.
حالت همرفتی انتقال حرارت در آبگرمکن های غوطه وری تجهیزات گرمایشی با دمای پایین استفاده می شود. هوا با عنصر گرم شده تماس پیدا می کند که منجر به انبساط هوای گرم می شود. این هوای گرم در اتاق بالا می رود و هوای سرد با رادیاتور گرم شده تماس پیدا می کند. بنابراین گردش هوای گرم و سرد در سراسر فضا است. این حرکت هوای سرد و گرم در کل ظرف یا اتاق به گرم شدن هوا یا آب کمک می کند. سرعت فرآیند همرفت به دمای بالای عنصر گرم، اندازه سطح بخاری و همچنین تا حدی به موقعیت بخاری بستگی دارد.
فرآیند تشعشع تابش فرآیند انتقال حرارت است که در آن گرما از محیط گرم شده تابش می شود و بدون گرم کردن محیط یا چیزی بین این دو به مواد دیگر میرسد. بیشتر بخاریهای برقی به این وسیله انتقال حرارت متکی هستند و انرژی گرمایی را برای گرم کردن محیط منتشر میکنند.
انواع مختلفی از بخاری های برقی وجود دارند که عملکرد و طراحی خاصی دارند که آنها را برای کار در محیط های مختلف مانند خانه، اداره یا صنایع نیز مناسب می کند. برخی از انواع بخاری برقی عبارتند از: بخاری هوا، بخاری سرامیکی، بخاری کارتریجی، هیتر باندی، کویل بخاری، بخاری درام، بخاری صنعتی، بخاری کاپتون و بسیاری دیگر.
بخاری های هوا نوعی بخاری برقی هستند که از هوا برای گرم کردن محیط اطراف استفاده می کنند. در این دسته محصولات هوای اجباری، تابشی و بخاری های فضا قرار می گیرند. محصولات هوای اجباری متوسط هستند و با چرخش هوا به کمک فن یا دمنده بخاری، دمای هوا را کنترل می کنند. بخاری های هوای اجباری به گونه ای کار می کنند که هوای سرد وارد بخاری هوا می شود و سپس در دمای بالا که همان هوای گرم است باز می گردد. گرمکن هوای تابشی با تابش خارج شده از جسم گرم شده کار می کند و سپس چرخه همرفت به گردش هوای گرم در اطراف کمک می کند. در حالی که بخاریهای فضایی دستگاه هایی هستند که با هر یک از حالت های ذکر شده در بالا کار می کنند.
فرآیند انتقال حرارت در بخاری هوا به صورت همرفتی است. این روشی است که در آن گرما از طریق یک سیال یا یک محیط منتقل می شود. این محیط یک جریان همرفتی ایجاد می کند که جریان آزاد یا اجباری دارد. در جابجایی جریان اجباری، گردش خون یا توسط پمپ یا فن ایجاد می شود. در حالی که جریان آزاد همرفت تنها به نوسانات دما و شیب غلظت بستگی دارد.
بخاری هوا یک نوع گسترده با حدود 7 گزینه است. آنها بخاری های کانالی، بخاری های محفظه، بخاری های هوای اجباری، مشعل های حرارتی و بخاری های شعله ای، رادیاتورها، بخاری های فضا یا بخاری های اتاق و بخاری های لوله ای هستند.
کاربردهای بخاری هوا
از بخاری های هوا در صنایع و مصارف خانگی استفاده می شود. بخاری های خانگی برای سیستم های HVAC و گرمایش فضا استفاده می شود.
کاربردهای صنعتی شامل کلسینه کردن، خشک کردن، ذوب، حرارت دادن و بسیاری از فرآیندهای شیمیایی دیگر است.
از بخاری های هوا در صنعت بسته بندی استفاده می شود. این برای بسته بندی خودرو، پلاستیک، لاستیک، پارچه و بسیاری دیگر استفاده می شود.
همچنین برای خشک کردن چسب ها، قطعات جوشکاری شده، پارچه های وینیل و جوهر خشک استفاده می شود.
بخاری های هوا همچنین در پخت، پخت و پز، خشک کردن هسته، گرم کردن گازهای خروجی، آبگیری و بسیاری از بخش های دیگر استفاده می شود.
بخاری های کانالی برای تولید گرما در جریان گاز استفاده می شود. اینها در وسط جریان گاز یا هوای متحرک نصب می شوند تا هوای عبوری هنگام حرکت از بخاری گرم شود.
بخاری های محفظه ای فقط برای محفظه ها استفاده می شوند. آنها برای جلوگیری از یخ زدگی، محافظت و کنترل رطوبت طراحی شده اند.
بخاری های هوای از روش اجباری برای انتقال هوا از منبع گرما با استفاده از دمنده یا فن استفاده می کنند.
مشعل های حرارتی و بخاری های شعله ای این دو دستگاه شعله های متمرکز یا جریان های هوا یا گاز بسیار داغ منتشر می کنند. از مشعل های حرارتی و بخاری های شعله ای بیشتر در مصارف صنعتی استفاده می شود.
گرمایش از طریق رادیاتور این نوع بخاری هوا دارای کویل هایی است که دارای مایعات گرم کننده و گردشی مانند روغن، آب گرم یا بخار می باشد.
بخاریهای فضایی یا بخاریهای اتاق مخصوصاً برای داخل ساختمان طراحی شدهاند و آلایندههای خطرناک یا گازهای سمی را در اطراف منتشر نمیکنند. به علاوه اینها قابل حمل هستند.
بخاری های لوله ای معمولاً در سفارشی سازی برنامه های گرمایشی استفاده می شوند. عناصر لوله ای را می توان به اشکال مختلف خم کرد.
بخاری های باند هیترهای نواری وسایل گرمایشی هستند که حلقه ای شکل هستند و می توان آنها را در اطراف المنتهای گرمایشی استوانه ای بست. بخاری های نواری در قسمت بیرونی المنتهای گرمایشی بسته شده و گرما را از بیرون منتقل میکند. نحوه انتقال حرارت در هیترهای نواری رسانایی است. برخی از بخاری های نواری بر روی قطر داخلی عناصر گرمایشی بسته می شوند. معمولاً دارای عایق سرامیکی یا معدنی هستند که به کاهش تلفات حرارتی به محیط کمک می کند.
کاربردهای هیترهای باند
هیترهای نواری در پرس های اکستروژن و قالب گیری استفاده می شوند.
آنها برای قالب گیری پلاستیک استفاده می شوند.
هیترهای نواری در صنعت لوله کشی برای گرمایش لوله استفاده می شود.
همچنین برای عملیات حرارتی و اتوکلاو استفاده می شود.
بخاری های نواری به طور گسترده ای در صنایع غذایی استفاده می شود.
از هیترهای نواری برای بشکه ها و نازل های قالب گیری تزریقی نیز استفاده می شود.
عایق بخاری باند
هیترهای نواری با مواد خاصی عایق بندی شده اند تا از اتلاف حرارت به محیط کاسته شود. مواد می توانند عایق سرامیکی، عایق میکا، عایق فایبرگلاس یا بدون عایق نیز باشند. بخاری های نواری خاصی وجود دارند که بیش از یک نوع عایق دارند. مواد عایق نشده را می توان در مناطق درجه یک استفاده کرد اما بخاری های باند غیر عایق انرژی کارآمد نیستند. عایق سرامیکی برای استفاده مناسب است زیرا می تواند در برابر مواد شیمیایی و گرما مقاومت کند. سرامیک هایی که از مواد غیر فلزی مانند خاک رس ساخته شده اند برای استفاده خوب هستند زیرا در دمای بالا سخت می شوند. یکی دیگر از مواد عایق میکا است که مقاومت حرارتی و اسیدی خوبی دارد و همچنین خاصیت عایق خوبی دارد. بخاری های نواری عایق میکا بسیار کارآمد و مناسب برای استفاده هستند.
ابعاد بخاری های باند ابعاد مهم هیترهای باندی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از: قطر داخلی و خارجی باند، ضخامت و عرض باند. مهم است که قطر داخل باند و خارج از سیلندر جایی که نوار قرار است وصل شود، یکسان باشد.
نصب بخاری ویژگیهای گرمکن باند عبارتند از گزینههای خنککننده، سوراخهای کاوشگر، برشهای باندها، بخاریهای قابل افزایش. بخاری های نواری با مواد گرمایشی متصل یا گیره می شوند. گزینه های زیادی برای بستن وجود دارد که می توانیم از بین آنها انتخاب کنیم. نمونههای نصب فلنج یا زبانه خمیده، بند ساخته شده، تسمههای جداگانه، مهرههای بشکه و قفل یا پایههای گوهای هستند.
برای بهترین عملکرد هیترهای باند، پارامترهایی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. اینها شامل حداکثر دمای عملیاتی بهینه، ولتاژ مورد نیاز یا دمای غلاف است. حداکثر دمای کار هیتر نواری، دمای مورد نیاز برای رسیدن به غلاف پوشش دهنده بخاری است. ولتاژ AC حداقل مقدار جریان متناوب مورد نیاز برای عملکرد بخاری است.
بخاری های نواری از پوشش محافظ یا غلاف برای المنت های گرمایشی استفاده میکنند. غلاف محافظ می تواند هر ماده ای مانند آلومینیوم، برنج، مس، آهن، آلیاژ نیکل، فولاد یا فولاد ضد زنگ باشد.
منظور از نوع پایانی روش هایی است که برای اتصال برق به بخاری استفاده میشود. برخی از هیترهای باند دارای چندین گزینه خاتمه مانند سرنخ های عایق، کابل های زره پوش، سیم های بافته فلزی، سیم های لوله انعطاف پذیر، پایانه های پیچی موازی، جعبه های ترمینال و قطع سریع هستند
ارتقاء سریع سایت در گوگل با ❌بک لینک قوی❌
مشاهده
وبلاگ تولید محتوا ، سرگرمی
مطلب مرتبط
ترند کیف و کفش تابستان ۲۰۲۶
مطلب مرتبط
ماچا چیست؟ راهنمای کامل نوشیدنی سبز محبوب ژاپنی
