1. Електродний нагрів
2. Принцип нагріву
Застосовують для провідників другого роду (різні рідини).
Сутність нагріву полягає в тому, що речовина поміщають між
електродами і нагрівають електричним струмом, що протікає по
матеріалу від електрода до електрода. Електроди виконують функцію
підведення струму до середовища і самі не нагріваються.
Основними носіями струму в електролітах є іони,
які виходять в результаті розпаду розчинених солей,
лугів, кислот. При пропущенні через таку рідину
електричного струму іони почнуть рух до відповідних
електродів, утворюючи при цьому струм іонної провідності. По мірі
свого руху до електродів позитивно і негативно
заряджені іони запасають електричну енергію. при зіткненні
з атомами і молекулами передають їм надлишок енергії, яка
переходить в тепло. Так відбувається нагрів електроліту. ступінь
нагрівання електроліту в міжелектродному проміжку визначається
потужністю інтервалу, межелектродним відстанню, площею
електрода.
Основними носіями струму в електролітах
є іони, які утворюються в результаті
розпаду розчинених солей, лугів, кислот.
При пропущенні через таку рідину
електричного струму іони почнуть рух до
відповідних електродів, утворюючи при цьому струм
іонної провідності.
У міру свого руху до електродів
позитивно і негативно заряджені іони
запасають електричну енергію. При зіткненні з
атомами і молекулами передають їм надлишок
енергії, яка переходить в тепло. так відбувається
нагрів електроліту. Ступінь нагріву електроліту в
межелектродном
проміжку
визначається
потужністю
інтервалу,
межелектродним
відстанню, площею електрода.
4. Щільність струму на електродах
процес
нагріву
рідини
супроводжується
складними
електрохімічними
реакціями,
що проходять на електродах. результатами цих
реакцій є утворення шкідливих речовин,
розкладання води на водень і кисень, які
змішуючись утворюють вибухонебезпечний газ. уникнути
цих процесів можна виконавши правильний вибір
матеріалів електрода і недопущенням перевищення
допустимої величини щільності струму на
електродах. Для виготовлення електродів самими
Найкращими вважаються нержавіюча сталь, титан.
Щільність струму на електродах визначається
максимальним струмом
і площею
електрода:
j = I / s
при
використанні
звичайної
стали
допустиме значення щільності струму для
плоских електродів складе 0.5 А / см2, а
для циліндричних 2 А / см2.
6. Електродний нагрівач
Електродний нагрівач являє
собою
систему
електродів,
призначених
для
підведення
електричного струму до нагрівається
матеріалу. До основних параметрів
нагрівачів
відносяться:
число
фаз,
кількість електродів, електрична схем
з'єднання, форма, розміри і матеріал
електродів, відстань між електродами.
7. Розрахунок електродного нагрівача
Вихідними даними для розрахунку є:
• Продуктивність установки Q, м3 / год
• Діапазон температур нагрівається
рідини
• Питомий опір рідини
• Параметри мережі живлення (U, f)
8. 1. Вибір типу електродної системи
В котлах малої потужності (до 1 кВт) використовується однофазна система
електродів, основними параметрами якої є b-ширина електродів;
l-довжина міжелектродного проміжку; d-внутрішній діаметр корпусу
нагрівача, мм; D-зовнішній корпус нагрівача, мм
Для розрахунку параметрів електродної системи необхідно обчислення
геометричного коефіцієнта електродного нагрівача К.
К = l / b
1
D
K
ln
2 d
В котлах великої потужності використовується трифазна система
електродів, для такої системи з стрижневими електродами
радіусом r, розташованими в корпусі з діаметром D = 2К в
вершинах рівностороннього трикутника на відстані a від осі
циліндра
1 3a 2 (R 2 a 2) 3
K
ln 2 6
2
r (R a6)
10. 2. Визначення розмірів електродів і відстані між ними
Для будь-якої температури t потужність визначається як:
U 2 h (20 t)
Pt
40 20 K
U-напруга мережі живлення, h- висота електродів, ρ20 - питомий
опір рідини при температурі 20ºC
Середня потужність за час нагрівання і ставлення потужностей:
Gc (t2 t1)
Pср
t Т
G- задана продуктивність (м3 / год)
Час нагріву τ від температури t1 до t2 (T - постійна часу
нагрівання):
20 t 2
t T ln
,
20 t1
40GcK 20
T
U 2 h Т
12. 3. Висота електродів
Якщо задано час нагрівання, то можна визначити
висоту електродів:
h
40GcK 20 20 t2
ln
2
U Т
20 t1
13. 4. Перевірка по щільності струму
Отриману площа електрода перевіряють
умовами максимальної щільності струму
jmax
по
kнU
K t b
b для плоских електродів їх ширина, для
циліндричних - довжина кола перерізу або
дуги окружності.
Отримане значення перевіряють за максимальною
щільності струму виходячи з умови
jmax
14. Варіанти
