విద్యుత్ తాపన పద్ధతులు

విద్యుత్ శక్తిని వేడిగా మార్చే ప్రాథమిక పద్ధతులు మరియు పద్ధతులు క్రింది విధంగా వర్గీకరించబడ్డాయి. ప్రత్యక్ష మరియు పరోక్ష విద్యుత్ తాపన మధ్య వ్యత్యాసం ఉంటుంది.

ప్రత్యక్ష విద్యుత్ తాపనలో, వేడిచేసిన శరీరం లేదా మాధ్యమం (మెటల్, నీరు, పాలు, నేల మొదలైనవి) ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నేరుగా ప్రవహించడం వల్ల విద్యుత్ శక్తిని థర్మల్ శక్తిగా మార్చడం జరుగుతుంది. పరోక్ష విద్యుత్ తాపనలో, విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక ప్రత్యేక తాపన పరికరం (హీటింగ్ ఎలిమెంట్) గుండా వెళుతుంది, దీని నుండి వేడిని వేడిచేసిన శరీరం లేదా మాధ్యమానికి ప్రసరణ, ఉష్ణప్రసరణ లేదా రేడియేషన్ ద్వారా బదిలీ చేయబడుతుంది.

విద్యుత్ శక్తిని వేడిగా మార్చే అనేక రకాలు ఉన్నాయి, ఇవి విద్యుత్ తాపన పద్ధతులను నిర్వచించాయి.

నిరోధక తాపన

విద్యుత్ వాహక ఘనపదార్థాలు లేదా ద్రవ మాధ్యమం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం వేడి యొక్క పరిణామంతో కూడి ఉంటుంది. జౌల్-లెంజ్ చట్టం ప్రకారం, వేడి మొత్తం Q = I2Rt, ఇక్కడ Q అనేది వేడి మొత్తం, J; I - సిలాటోక్, ఎ; R అనేది శరీరం లేదా మాధ్యమం యొక్క ప్రతిఘటన, ఓం; t - ప్రవాహ సమయం, s.

కాంటాక్ట్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్ పద్ధతుల ద్వారా రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ చేయవచ్చు.

సంప్రదింపు పద్ధతి ఇది ప్రత్యక్ష విద్యుత్ తాపన సూత్రం ద్వారా లోహాలను వేడి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు ఎలక్ట్రిక్ కాంటాక్ట్ వెల్డింగ్ పరికరాలలో మరియు పరోక్ష విద్యుత్ తాపన సూత్రం ద్వారా - హీటింగ్ ఎలిమెంట్లలో.

ఎలక్ట్రోడ్ పద్ధతి ఇది నాన్-మెటాలిక్ వాహక పదార్థాలు మరియు మీడియాను వేడి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది: నీరు, పాలు, జ్యుసి మేత, నేల మొదలైనవి. ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్ వర్తించే ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య వేడిచేసిన పదార్థం లేదా మాధ్యమం ఉంచబడుతుంది.

ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య పదార్థం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం దానిని వేడి చేస్తుంది. సాధారణ (స్వేదనరహిత) నీరు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తుంది, ఎందుకంటే ఇది ఎల్లప్పుడూ నిర్దిష్ట మొత్తంలో లవణాలు, స్థావరాలు లేదా ఆమ్లాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది విద్యుత్ ఛార్జీలను మోసే అయాన్లుగా విడదీస్తుంది, అంటే విద్యుత్ ప్రవాహం. పాలు మరియు ఇతర ద్రవాలు, నేల, రసవంతమైన మేత మొదలైన వాటి యొక్క విద్యుత్ వాహకత యొక్క లక్షణం. పోలి ఉంటుంది.

డైరెక్ట్ ఎలక్ట్రోడ్ హీటింగ్ అనేది ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌పై మాత్రమే నిర్వహించబడుతుంది, ఎందుకంటే డైరెక్ట్ కరెంట్ వేడిచేసిన పదార్థం యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణకు మరియు దాని క్షీణతకు కారణమవుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ రెసిస్టెన్స్ తాపన దాని సరళత, విశ్వసనీయత, వశ్యత మరియు తాపన పరికరాల తక్కువ ధర కారణంగా ఉత్పత్తిలో విస్తృత అప్లికేషన్ను కనుగొంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ తాపన

వాయు మాధ్యమంలో రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఏర్పడే ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్‌లో, విద్యుత్ శక్తి వేడిగా మార్చబడుతుంది.

ఆర్క్‌ను మండించడానికి, పవర్ సోర్స్‌కు అనుసంధానించబడిన ఎలక్ట్రోడ్‌లు క్లుప్తంగా తాకి, ఆపై నెమ్మదిగా వేరు చేయబడతాయి. ఎలక్ట్రోడ్ల విభజన సమయంలో పరిచయం యొక్క ప్రతిఘటన దాని గుండా వెళుతున్న ప్రస్తుత ద్వారా బలంగా వేడి చేయబడుతుంది.ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు, నిరంతరం లోహంలో కదులుతూ, ఎలక్ట్రోడ్ల సంపర్క బిందువు వద్ద పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో వారి కదలికను వేగవంతం చేస్తాయి.

ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల వేగం చాలా పెరుగుతుంది, అవి ఎలక్ట్రోడ్ల మెటల్ నుండి విడిపోయి గాలిలోకి ఎగురుతాయి. అవి కదులుతున్నప్పుడు, అవి గాలి అణువులతో ఢీకొని వాటిని ధనాత్మకంగా మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్లుగా వేరు చేస్తాయి. ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య గాలి ఖాళీ అయనీకరణం చెందుతుంది మరియు విద్యుత్ వాహకంగా మారుతుంది.

సోర్స్ వోల్టేజ్ ప్రభావంతో, సానుకూల అయాన్లు ప్రతికూల ధ్రువం (కాథోడ్)కి మరియు ప్రతికూల అయాన్లు సానుకూల ధ్రువం (యానోడ్)కి వెళతాయి, తద్వారా సుదీర్ఘ ఉత్సర్గను ఏర్పరుస్తుంది - వేడి విడుదలతో కూడిన విద్యుత్ ఆర్క్. ఆర్క్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత దాని వేర్వేరు భాగాలలో ఒకేలా ఉండదు మరియు మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద ఉంటుంది: కాథోడ్ వద్ద - సుమారు 2400 ° C, యానోడ్ వద్ద - సుమారు 2600 ° C, ఆర్క్ మధ్యలో - సుమారు 6000 - 7000 ° C .

ప్రత్యక్ష మరియు పరోక్ష విద్యుత్ ఆర్క్ తాపన మధ్య తేడాను గుర్తించండి. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ వెల్డింగ్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లలో డైరెక్ట్ ఆర్క్ హీటింగ్‌లో ప్రధాన ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ కనుగొనబడింది. పరోక్ష తాపన సంస్థాపనలలో, ఆర్క్ ఇన్ఫ్రారెడ్ కిరణాల యొక్క శక్తివంతమైన మూలంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇండక్షన్ తాపన

లోహపు ముక్కను ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచినట్లయితే, దానిలో ప్రత్యామ్నాయ e ప్రేరేపించబడుతుంది. డి. s, దీని ప్రభావంతో లోహంలో ఎడ్డీ ప్రవాహాలు ఉత్పన్నమవుతాయి. ఈ ప్రవాహాలు లోహంలోకి వెళ్లడం వల్ల అది వేడెక్కుతుంది. లోహాన్ని వేడి చేసే ఈ పద్ధతిని ఇండక్షన్ అంటారు. కొన్ని ఇండక్షన్ హీటర్ల రూపకల్పన ఉపరితల ప్రభావ దృగ్విషయం మరియు సామీప్య ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఇండక్షన్ హీటింగ్ కోసం పారిశ్రామిక (50 Hz) మరియు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ (8-10 kHz, 70-500 kHz) ప్రవాహాలు ఉపయోగించబడతాయి. మెటల్ బాడీస్ (భాగాలు, వివరాలు) ఇండక్షన్ హీటింగ్ మెషిన్ బిల్డింగ్ మరియు పరికరాల మరమ్మత్తులో, అలాగే మెటల్ భాగాలను గట్టిపడేలా చేయడంలో చాలా విస్తృతంగా ఉంది. నీరు, నేల, కాంక్రీటు మరియు పాలను పాశ్చరైజ్ చేయడానికి కూడా ఇండక్షన్ పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు.

విద్యుద్వాహక తాపన

విద్యుద్వాహక తాపన యొక్క భౌతిక సారాంశం క్రింది విధంగా ఉంటుంది. వేగంగా మారుతున్న విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచబడిన పేలవమైన విద్యుత్ వాహకత (డైలెక్ట్రిక్స్) కలిగిన ఘన మరియు ద్రవ మాధ్యమంలో, విద్యుత్ శక్తి వేడిగా మార్చబడుతుంది.

ప్రతి విద్యుద్వాహకము ఇంటర్మోలిక్యులర్ శక్తులతో కలిసి బంధించబడిన విద్యుత్ చార్జీలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ఛార్జీలను కండక్టింగ్ మెటీరియల్స్‌లో ఉచిత ఛార్జీలు కాకుండా బౌండ్ ఛార్జీలు అంటారు. ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ చర్యలో, అనుబంధిత ఛార్జీలు ఫీల్డ్ యొక్క దిశలో ఓరియంటెడ్ లేదా స్థానభ్రంశం చెందుతాయి. బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో అనుబంధిత ఛార్జీల స్థానభ్రంశం ధ్రువణత అంటారు.

ప్రత్యామ్నాయ ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌లో, ఛార్జీల యొక్క నిరంతర కదలిక ఉంటుంది మరియు అందువల్ల వాటితో అనుబంధించబడిన అణువుల యొక్క ఇంటర్‌మోలిక్యులర్ శక్తులు ఉంటాయి. నాన్-కండక్టింగ్ పదార్థాల అణువులను ధ్రువపరచడానికి మూలం ద్వారా ఖర్చు చేయబడిన శక్తి వేడి రూపంలో విడుదల చేయబడుతుంది. కొన్ని నాన్-కండక్టింగ్ పదార్థాలు తక్కువ మొత్తంలో ఉచిత ఛార్జీలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో, పదార్థంలో అదనపు వేడిని విడుదల చేయడానికి దోహదపడే చిన్న ప్రసరణ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి.

విద్యుద్వాహకముతో వేడి చేస్తున్నప్పుడు, వేడి చేయవలసిన పదార్థం మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఉంచబడుతుంది - కెపాసిటర్ ప్లేట్లు, ప్రత్యేక హై-ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేటర్ నుండి అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ వోల్టేజ్ (0.5 - 20 MHz మరియు అంతకంటే ఎక్కువ). విద్యుద్వాహక తాపన శరీరం అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ లాంప్ జెనరేటర్, పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్లతో ఎండబెట్టడం పరికరాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

హై-ఫ్రీక్వెన్సీ డైలెక్ట్రిక్ హీటింగ్ అనేది ఆశాజనకమైన తాపన పద్ధతి మరియు ఇది ప్రధానంగా కలప, కాగితం, ఆహారం మరియు ఫీడ్ (ధాన్యం, కూరగాయలు మరియు పండ్లను ఎండబెట్టడం), పాశ్చరైజేషన్ మరియు పాలను స్టెరిలైజేషన్ చేయడం మొదలైన వాటికి ఎండబెట్టడం మరియు వేడి చేయడం కోసం ఉపయోగిస్తారు.

ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ హీటింగ్ (ఎలక్ట్రానిక్)

ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌లో వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం (ఎలక్ట్రాన్ బీమ్) వేడిచేసిన శరీరాన్ని ఎదుర్కొన్నప్పుడు, విద్యుత్ శక్తి వేడిగా మారుతుంది. ఎలక్ట్రానిక్ హీటింగ్ యొక్క విశిష్ట లక్షణం 5×108 kW / cm2 యొక్క అధిక శక్తి సాంద్రత సాంద్రత, ఇది ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ హీటింగ్ కంటే అనేక వేల రెట్లు ఎక్కువ.పరిశ్రమలో చాలా చిన్న భాగాలను వెల్డింగ్ చేయడానికి మరియు అల్ట్రాపుర్ లోహాలను కరిగించడానికి ఎలక్ట్రానిక్ తాపనాన్ని ఉపయోగిస్తారు.

ఎలక్ట్రిక్ హీటింగ్ యొక్క పరిగణించబడిన పద్ధతులతో పాటు, ఇన్ఫ్రారెడ్ హీటింగ్ (రేడియేషన్) ఉత్పత్తి మరియు రోజువారీ జీవితంలో ఉపయోగించబడుతుంది.