ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA

Prezentace na téma: "ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA"— Transkript prezentace:

1 ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA
: ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA ODPOROVÝ OHŘEV OBLOUKOVÝ OHŘEV INDUKČNÍ OHŘEV

2 Sálání tepla (záření, radiace)
je fyzikální proces, při kterém látka emituje do prostoru energii ve formě elektromagnetického záření. Na rozdíl od přenosu tepla vedením nebo prouděním se může prostřednictvím sálání teplo přenášet i ve vakuu, tzn. bez zprostředkování přenosu látkovým prostředím. Energie, která je sáláním vyzařována, závisí na několika faktorech: teplota tělesa – množství vyzářené energie je popsáno Planckovým vyzařovacím zákonem. barva povrchu – nejmenší množství tepla je vyzařováno stříbřitě lesklými povrchy, největší černými. Toho se využívá například při konstrukci termosek, kde jsou povrchy stříbřitě lesklé pro minimalizaci předávání tepla sáláním. Jiným příkladem jsou naopak chladiče kosmických lodí, které jsou černé pro maximalizaci vyzářeného tepla. Při teplotách nad 1000 °C je ale pro většinu materiálů již rozdíl zanedbatelný a s malou chybou lze počítat s tím, že se prakticky všechna tělesa chovají jako absolutně černé těleso. obsah plochy – energie vyzařovaná sáláním je přímo úměrná obsahu povrchu vyzařujícího tělesa.

3 Sálání tepla (záření, radiace)
Těleso, jehož teplota je vyšší než 0K, vyzařuje všemi směry tepelné paprsky: vlnová délka: 750nm – nm (infračervené záření) vlnová délka: nad nm (tepelné záření)

4 Elektrický ohřev: je proces, při kterém je přiváděná tepelná energie (potřebná k ohřevu) získávána z elektrické energie Výhody elektrického ohřevu: poměrně vysoká účinnost malá investiční náročnost (oproti plynu, naftě) malé náklady na údržbu (robustnost topných systémů) malé rozměry a tím í nároky na prostor dobrá regulovatelnost (přepínáním, pulzním spínáním, řízením napětí) bezpečnost provozu (nepřítomnost plynu, ohně) Nevýhody elektrického ohřevu: poměrně vysoká cena elektrické energie oproti jiným formám energie předpoklad navyšování ceny za energii

5 Druhy ohřevu: odporový ohřev obloukový ohřev indukční ohřev
dielektrický ohřev infračervený ohřev

6 Odporový ohřev: Teplo vzniká v rezistoru (odporové součástce) průchodem el. proudu. Rozeznává se odporový ohřev: topných článků (speciální odporový vodič např. tantal, slitiny chromniklu apod.) topných kabelů popřípadě vodičů (např. podlahové vytápění místnosti, ochrana potrubí proti zamrzání, apod.) topných fólií

7 Odporový ohřev: topné kabely
Samoregulační topné kabely Jedná se o tzv. inteligentní kabely, které upravují svůj výkon v závislosti na okolní teplotě. Tyto kabely dodávají příslušné množství tepla přesně tam, kde je potřebné. Výdej tepla samoregulačního topného kabelu zajišťuje speciální teplotně závislý polymerový materiál, který je umístěn mezi dvěma paralelně vedenými měděnými vodiči. Pokud se teplota okolí snižuje, kabel se více zahřívá. Pokud okolní teplota stoupá, pak se tepla kabelu snižuje. Kabel tak reaguje na potřebu tepla po celé své délce bez rizika přehřátí.

8 Odporový ohřev: Odporové pece
Využívají nepřímý ohřev (přenos tepla na ohřívaný předmět je zprostředkován např. vzduchem V odporových pecích probíhají tyto děje: sušení (do teploty 250C) tepelné zpracování kovů, např. žíhání, kalení, popouštění (asi do teploty105°C), tavení kovů s nižším bodem tání, smaltování, vypalování keramiky (až do 1 300°C)

9 Obloukový ohřev: Obloukové pece
Teplo vzniká v elektrickém oblouku. Oblouk se napájí střídavým nebo stejnosměrným proudem. Proud přitom prochází plyny, které jsou za normálních podmínek elektricky nevodivé. Teprve po ionizaci prostředí (např. vlivem vysoké teploty) se stanou elektricky vodivými. Teplota dosahuje hodnoty až několika tisíc kelvinů (až 5000K). Plyny při takové teplotě jsou velmi vodivé - nazýváme je plazma. Vysoká teplota se uplatňuje v průmyslu při obloukovém svařování a v obloukových pecích.

10 Indukční ohřev Vložením kovového (vodivého) předmětu do střídavého magnetického pole dochází v tomto předmětu k indukování proudů, které jsou v důsledku působení magnetického pole (frekvence - skinefekt) vytlačovány na povrch. Tím zde dochází ke zhušťování proudových siločar a k vývinu Joulova tepla. Střídavý magnetický tok buzený vstupním proudem vytvoří tak velké vířivé proudy ve výstupním závitu, že se jeho kov (obsah tavícího kelímku) roztaví. Tyto pece se používají k výrobě speciálních slitin, neboť ohřev je velmi čistý, tj. nezpůsobuje žádné znečištění slitiny. Používá se pro teploty až °C a výkony až 1MW.

11 Druhy ohřevu: odporový ohřev obloukový ohřev indukční ohřev
dielektrický ohřev infračervený ohřev

12 Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů :
Elektrické zdroje tepla: Příklady Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů : velkoobjemové akumulační (bojlery) výhody: relativně malý příkon nevýhody: nízká účinnost (ztráty 1 W/1 l vody) průtokové (bez zásobníku)

13 Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů :
Elektrické zdroje tepla: Příklady Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů :

14 Ohřev užitkové vody - provedení ohřívačů: odporové (konstantní výkon)
Elektrické zdroje tepla: Příklady Ohřev užitkové vody - provedení ohřívačů: odporové (konstantní výkon) elektrodové (výkon je závislý na vodivosti - teplotě vody) výhody: nedochází k usazování vodního kamene, dobrá (maximální) účinnost a možnost řízení, malé rozměry, žádná údržba nevýhody: vodivost je způsobena přísadami, obtížné řízení