Электр тоғымен қыздыру

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті

факультеті

кафедрасы

Баяндама

ТАҚЫРЫБЫ: Электр тоғымен қыздыру

Орындаған: ТФП-218 тобының студенті

Оразалы А. Е.

Қабылдаған: Жакупбекова Э. Ж.

Қарағанды 2019

Электр тогының қасиеттерінің бірі ол өтетін өткізгіштерді қыздыру болып табылады. Бұл әсерді көптеген зерттеушілер байқады, бірақ оны түсіну зарядталған бөлшектердің атомдармен және өткізгіштердің молекулаларымен өзара әрекеттесу механизмін анықтау ғана келді. Жылыту жылудың бөлінуіне және температураның жоғарылауына әкеледі, ал бөлінетін жылудың мөлшерін Джоуль-Ленц Заңының формуласының көмегімен есептеуге болады.

Электр тогы-зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы. Өткізгіштерде бұл бөлшектер теріс зарядталған электрондар болады. Электр өрісінің әсері электрондарға қосымша кинетикалық энергияны хабарлайды. Қозғалыс барысында олар өткізгіштің атомдарымен (немесе молекулаларымен), сатып алынған энергияның бір бөлігін бере отырып кездеседі. Осы себепті заттың ішкі энергиясы арта бастайды, ол температураның жоғарылауына және жылудың бөлінуіне әкеледі.

Егер қалыпты қыздыру шамын алып, оны реостат (айнымалы кедергі) арқылы кернеу көзіне қосса, онда токтың ағуынан жылу әсерін байқауға болады. Бірте-бірте токты арттыра отырып, біз алдымен шамның шыны колбасы біртіндеп қыздырыла бастайтынын сезіне аламыз, содан кейін қызған қызу жіп қалай қыздырыла бастайтынын көре аламыз [1, 85] .

Ом Және Джоуль-Ленц Заңдарының Дифференциалдық Түрі

Осы және басқа эксперименттердің негізінде келесі болжамдар жасауға болады:

қарсылық көп болған сайын, өткізгіштер қатты қызады. Яғни, өткізгіш бойынша электр тогының ағуы кезінде бөлінетін Q жылулығының саны R өткізгіш кедергісінің шамасына тікелей пропорционал;
ток күші көп болған сайын, жылу көбірек бөлінеді. Тоқтың өсуі кезінде бөлшектердің көп саны уақыт бірлігінде өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтеді, яғни соқтығысулар саны артады, яғни энергия көп өткізгіш атомдарына беріледі.

Ағылшын физигі Джеймс Джоуль және ресейлік ғалым Эмилий Ленц:

Q=I2∗R∗t

онда:

Q-жылу саны, Дж;

I-ток күші, А;

R-қарсылық, Ом;

t-уақыт, с.

ОМ Заңына сәйкес:

U=I*R

мұнда U-кернеу, В.

Осы формуланы пайдалана отырып, Джоуль-Ленц заңы өткізгіштің учаскесіндегі кернеу белгілі болған кезде тағы бір нұсқада ұсынылуы мүмкін, ал ток күші белгісіз:

Q=U2R∗t

Джоуль-Ленц Заңының формулалары электр тогымен жасалатын жұмыс тек қыздыруға кеткен кезде әділ. Егер тізбекте механикалық жұмысты орындауға (электр қозғалтқышы) немесе химиялық реакцияларды жасауға (электролит) энергияны тұтыну болса, онда есептеу үшін басқа формулаларды қолдану қажет.

Электр тогының қызуынан болатын артықшылықтары мен кемшіліктері

Артықшылықтары. Өткізгіштерді электр тогымен қыздыру түрлі пайдалы аспаптар мен құрылғыларда: электр плиталарында, шәйнектерде, кофеваркаларда, қайнатқыштарда, фендерде, үтіктерде, жылытқыштарда қолданылады.

Кемшіліктері. Мысалы, электрондық платалардың жұмыс қабілетін қамтамасыз ету үшін, электрондық бөлшектер, микросхемалар және т. б. өте жиі осы әсермен күресуге тура келеді. Егер металл радиаторлардың немесе желдеткіштердің (кулерлердің) көмегімен мәжбүрлі салқындату үшін шаралар қолданбаса, онда платалар тез қызып кетуден шығады [2, 145] .

Сур. 1. Тұрмыстық жылыту құралдары: шәйнек, үтік, фен, электр плитасы.

Жиі сымдарды жылдам қосу үшін көптеген адамдар "бұрау" әдісін пайдаланады. Бұл кедергінің айтарлықтай өсуіне әкеледі, демек, "бұрау" орны сымдардың қалған бөлігіне қарағанда күшті болады. Сондықтан сымдарды бұрау жиі үйлер мен пәтерлердегі өрттердің себебі болады. Контактіні жақсарту үшін бұл орынды жақсы ішу қажет.

Химиялық техникада электр пештерінде электр тогымен қыздыру кеңінен қолданылады. Мұндай қыздыру кезінде материалдың қызып кетуін болдырмайтын және электр және өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ететін шараларды қарастыру қажет.

Электр энергиясын жылу энергиясына айналдыру тәсілі бойынша кедергінің электр пештері, индукциялық және доғалық болып бөлінеді. Кедергінің электр пештері тікелей жұмыс істейтін пештерге және жанама жұмыс істейтін пештерге бөлінеді.

Температураның кең ауқымында (3000 °С дейін) қыздыру үшін электрлік қыздыру қолданылады. Электр жылытқыштар біркелкі жылытуды береді, реттеуге ыңғайлы, жақсы санитарлық-гигиеналық жағдайлар жасауды қамтамасыз етеді, бірақ жолға қатысты. Электр энергиясын жылу энергиясына түрлендіру тәсіліне байланысты кедергінің электр пештері, Индукциялық қыздыру, жоғары жиілікті токтармен қыздыру және электр доғалық қыздыру қолданылады [3] .

Кедергі электр пештерінде энергияны түрлендіру жоғары меншікті электр кедергісі бар ыстыққа төзімді өткізгіштер арқылы жүзеге асырылады. Олар тікелей әсер ететін пештерге және жанама әсер ететін пештерге бөлінеді.

Тікелей әсер ететін кедергінің электрлік пештері. Бұл пештерде қыздырылатын дене тікелей электр тізбегіне қосылады және ол арқылы электр тогы өткен кезде қыздырылады. Жиі тікелей әсер ететін пеш-корпусы электродтардың бірі болып табылатын аппарат; басқа электродты аппаратқа орналастырады. Электродтар арасында сұйық немесе балқытылған қыздырылатын материалдар орналастырылады.

Жанама әсер ететін электр пештері үлкен таралған. Олардағы жылу арнайы элементтер бойынша электр тогынан өткен кезде бөлінеді; бөлінетін жылу материалға сәуле шығарумен, жылу өткізгіштігімен және конвекциясымен беріледі. Мұндай пештерде 1000-100 000°С температураға дейін қыздыру жүзеге асырылады. 2) . 2 пешті футерлеу отқа төзімді кірпіштен жасалған. Футеровканың пазаларында ток жүргізілетін 4 спиральді қыздыру элементтері салынған.

Сур. 2. Жанама әсер ететін кедергі электр пешінің схемасы:

7-аппарат; 2 - отқа төзімді кірпіштен жасалған футерлеу; 3 - жылу оқшаулау; 4-қыздыру элементі; 5-электршиналар арқылы электршиналар 5. Электр тогының спиральді қыздыру элементтері арқылы өтуі кезінде бөлінетін жылу жылытылатын аппаратқа / сәуле шығару және конвекция арқылы беріледі. Жылу оқшауламасы 3 қоршаған ортаға жылу шығынын азайтады.

Пештердің қыздыру элементтері сымнан не нихром лентасынан (20% Сг, 30-80% Ni және 0, 5% Fe бар қорытпа) немесе хроможелезоалюминий қорытпаларынан жасалады. Сым диаметрі Әдетте 3-7 мм; қолданылатын таспаларда қалыңдықтың 0, 05-0, 2 еніне қатынасы.

Жылу балансының теңдеуінен электр тогымен қыздыру кезінде келтірілуі қажет жылу мөлшері анықталады.

мұнда Q3 - электр тогынан өту кезінде қыздыру электр құрылғысында бөлінетін жылу мөлшері, кДж/сағ; С - жылыту аппаратында өңделетін өнімнің саны, кг /сағ; с - өңделетін өнімнің жылу сыйымдылығы; /н, /к - өңделетін өнімнің бастапқы және соңғы температурасы, °С; Qn - қоршаған ортаға жылудың шығыны, кДж / сағ.

Осыдан

жылу электр құрылғысының қуаты (кВт)

Сур. 3. Электр индукциялық пештің схемасы: /

1 - аппарат;

2 - соленоид

Электрлік индукциялық пештер (3сурет) . Бұл пештерде қыздыру индукциялық токтармен жүзеге асырылады. 1 жылытылатын аппарат 2 соленоид өзекшесі болып табылады. Соленоид бойынша айнымалы ток өтеді; сонымен қатар соленоид айналасында айнымалы магнит өрісі пайда болады, ол жылытылатын аппараттың қабырғаларында электр қозғаушы күш болады. Пайда болатын екінші токтың әсерінен аппараттың қабырғалары қызады. Соленоид аз кедергісі бар мыс немесе алюминий сымнан жасалады [4] .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.