ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ પદ્ધતિઓ

વિદ્યુત ઉર્જાને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરવાની મૂળભૂત પદ્ધતિઓ અને પદ્ધતિઓ નીચે પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરવામાં આવી છે. પ્રત્યક્ષ અને પરોક્ષ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.

ડાયરેક્ટ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગમાં, વિદ્યુત ઊર્જાનું થર્મલ ઊર્જામાં રૂપાંતર એ ગરમ શરીર અથવા માધ્યમ (ધાતુ, પાણી, દૂધ, માટી, વગેરે) દ્વારા સીધા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થવાના પરિણામે થાય છે. પરોક્ષ વિદ્યુત ગરમીમાં, વિદ્યુત પ્રવાહ ખાસ હીટિંગ ઉપકરણ (હીટિંગ એલિમેન્ટ)માંથી પસાર થાય છે, જેમાંથી વહન, સંવહન અથવા કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીને ગરમ શરીર અથવા માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે.

વિદ્યુત ઉર્જાના ગરમીમાં રૂપાંતરણના ઘણા પ્રકારો છે, જે વિદ્યુત ગરમીની પદ્ધતિઓ વ્યાખ્યાયિત કરે છે.

પ્રતિકાર ગરમી

વિદ્યુત વાહક ઘન અથવા પ્રવાહી માધ્યમો દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહનો પ્રવાહ ગરમીના ઉત્ક્રાંતિ સાથે છે. જૌલ-લેન્ઝના કાયદા અનુસાર, ગરમીનું પ્રમાણ Q = I2Rt, જ્યાં Q એ ગરમીનું પ્રમાણ છે, J; હું - સિલાટોક, એ; R એ શરીર અથવા માધ્યમનો પ્રતિકાર છે, ઓહ્મ; t — પ્રવાહ સમય, s.

પ્રતિકાર ગરમી સંપર્ક અને ઇલેક્ટ્રોડ પદ્ધતિઓ દ્વારા કરી શકાય છે.

સંપર્ક પદ્ધતિ તેનો ઉપયોગ ડાયરેક્ટ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગના સિદ્ધાંત દ્વારા, ઉદાહરણ તરીકે ઇલેક્ટ્રિક કોન્ટેક્ટ વેલ્ડિંગ ઉપકરણોમાં અને પરોક્ષ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગના સિદ્ધાંત દ્વારા - હીટિંગ તત્વોમાં બંને રીતે ધાતુઓને ગરમ કરવા માટે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ પદ્ધતિ તેનો ઉપયોગ બિન-ધાતુ વાહક સામગ્રી અને માધ્યમોને ગરમ કરવા માટે થાય છે: પાણી, દૂધ, રસદાર ચારો, માટી વગેરે. ગરમ સામગ્રી અથવા માધ્યમ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે જેમાં વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ લાગુ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેની સામગ્રીમાંથી પસાર થતો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ તેને ગરમ કરે છે. સામાન્ય (બિન-નિસ્યંદિત) પાણી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, કારણ કે તેમાં હંમેશા ચોક્કસ માત્રામાં ક્ષાર, પાયા અથવા એસિડ હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વહન કરતા આયનોમાં વિભાજિત થાય છે, એટલે કે, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ. દૂધ અને અન્ય પ્રવાહી, માટી, રસદાર ચારો વગેરેની વિદ્યુત વાહકતાનું પાત્ર. સમાન છે.

ડાયરેક્ટ ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ ફક્ત વૈકલ્પિક પ્રવાહ પર જ કરવામાં આવે છે, કારણ કે સીધો પ્રવાહ ગરમ સામગ્રીના વિદ્યુત વિચ્છેદન અને તેના બગાડનું કારણ બને છે.

તેની સરળતા, વિશ્વસનીયતા, લવચીકતા અને હીટિંગ ઉપકરણોની ઓછી કિંમતને કારણે ઇલેક્ટ્રિક રેઝિસ્ટન્સ હીટિંગને ઉત્પાદનમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી છે.

ઇલેક્ટ્રિક આર્ક હીટિંગ

વાયુ માધ્યમમાં બે વિદ્યુતધ્રુવની વચ્ચે થતી વિદ્યુત ચાપમાં, વિદ્યુત ઉર્જા ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ચાપને સળગાવવા માટે, પાવર સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સને થોડા સમય માટે સ્પર્શ કરવામાં આવે છે અને પછી ધીમે ધીમે અલગ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સના વિભાજનની ક્ષણે સંપર્કનો પ્રતિકાર તેમાંથી પસાર થતા પ્રવાહ દ્વારા મજબૂત રીતે ગરમ થાય છે.મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન, ધાતુમાં સતત ફરતા, ઇલેક્ટ્રોડ્સના સંપર્કના બિંદુએ વધતા તાપમાન સાથે તેમની હિલચાલને વેગ આપે છે.

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ તેમ મુક્ત ઈલેક્ટ્રોનની ગતિ એટલી વધી જાય છે કે તે ઈલેક્ટ્રોડની ધાતુથી અલગ થઈને હવામાં ઉડી જાય છે. જેમ જેમ તેઓ ખસેડે છે, તેઓ હવાના પરમાણુઓ સાથે અથડાય છે અને તેમને સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ આયનોમાં અલગ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેની હવાની જગ્યા આયનોઇઝ્ડ છે અને ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક બને છે.

સ્ત્રોત વોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ, હકારાત્મક આયનો નકારાત્મક ધ્રુવ (કેથોડ) તરફ ધસી જાય છે, અને નકારાત્મક આયનો હકારાત્મક ધ્રુવ (એનોડ) તરફ ધસી જાય છે, આમ લાંબા સ્રાવની રચના થાય છે - ગરમીના પ્રકાશન સાથે ઇલેક્ટ્રિક આર્ક. ચાપનું તાપમાન તેના જુદા જુદા ભાગોમાં સરખું હોતું નથી અને તે મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ પર હોય છે: કેથોડ પર — લગભગ 2400 ° સે, એનોડ પર — લગભગ 2600 ° સે, ચાપની મધ્યમાં — લગભગ 6000 — 7000 ° સે .

પ્રત્યક્ષ અને પરોક્ષ ઇલેક્ટ્રિક આર્ક હીટિંગ વચ્ચે તફાવત કરો. મુખ્ય વ્યવહારુ એપ્લિકેશન ઇલેક્ટ્રિક આર્ક વેલ્ડીંગ ઇન્સ્ટોલેશનમાં ડાયરેક્ટ આર્ક હીટિંગમાં જોવા મળે છે. પરોક્ષ હીટિંગ ઇન્સ્ટોલેશનમાં, ચાપનો ઉપયોગ ઇન્ફ્રારેડ કિરણોના શક્તિશાળી સ્ત્રોત તરીકે થાય છે.

ઇન્ડક્શન હીટિંગ

જો ધાતુના ટુકડાને વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, તો તેમાં વૈકલ્પિક e પ્રેરિત થાય છે. ડી. s, જેના પ્રભાવ હેઠળ ધાતુમાં એડી પ્રવાહો ઉદ્ભવશે. મેટલમાં આ પ્રવાહો પસાર થવાથી તે ગરમ થશે. ધાતુને ગરમ કરવાની આ પદ્ધતિને ઇન્ડક્શન કહેવામાં આવે છે. કેટલાક ઇન્ડક્શન હીટરની ડિઝાઇન સપાટીની અસરની ઘટના અને નિકટતા અસરના ઉપયોગ પર આધારિત છે.

ઇન્ડક્શન હીટિંગ માટે ઔદ્યોગિક (50 Hz) અને ઉચ્ચ-આવર્તન (8-10 kHz, 70-500 kHz) પ્રવાહોનો ઉપયોગ થાય છે. મશીન બિલ્ડિંગ અને સાધનોના સમારકામમાં તેમજ મેટલ ભાગોને સખત બનાવવા માટે મેટલ બોડીઝ (પાર્ટ્સ, વિગતો) ની ઇન્ડક્શન હીટિંગ સૌથી વધુ વ્યાપક છે. ઇન્ડક્શન પદ્ધતિનો ઉપયોગ પાણી, માટી, કોંક્રિટ અને દૂધને પાશ્ચરાઇઝ કરવા માટે પણ કરી શકાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ

ડાઇલેક્ટ્રિક હીટિંગનો ભૌતિક સાર નીચે મુજબ છે. નબળી વિદ્યુત વાહકતા (ડાઇલેક્ટ્રિક્સ) સાથેના ઘન અને પ્રવાહી માધ્યમોમાં ઝડપથી બદલાતા વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં, વિદ્યુત ઉર્જા ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

દરેક ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ઇન્ટરમોલેક્યુલર દળો દ્વારા એકસાથે બંધાયેલા વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે. આ ચાર્જીસને બાઉન્ડ ચાર્જ કહેવામાં આવે છે, જે કંડક્ટિંગ મટિરિયલમાં ફ્રી શુલ્કની વિરુદ્ધ છે. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ક્રિયા હેઠળ, સંબંધિત ચાર્જ ક્ષેત્રની દિશામાં લક્ષી અથવા વિસ્થાપિત થાય છે. બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ સંકળાયેલ શુલ્કના વિસ્થાપનને ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે.

વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં, ચાર્જની સતત હિલચાલ હોય છે અને તેથી તેમની સાથે સંકળાયેલા પરમાણુઓના આંતરપરમાણુ બળો. બિન-વાહક પદાર્થોના પરમાણુઓને ધ્રુવીકરણ કરવા માટે સ્ત્રોત દ્વારા ખર્ચવામાં આવતી ઉર્જા ગરમીના રૂપમાં મુક્ત થાય છે. કેટલીક બિન-સંવાહક સામગ્રીમાં ઓછી માત્રામાં મફત ચાર્જ હોય ​​છે જે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, એક નાનો વહન પ્રવાહ બનાવે છે જે સામગ્રીમાં વધારાની ગરમીના પ્રકાશનમાં ફાળો આપે છે.

જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક વડે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે, ગરમ કરવાની સામગ્રી મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ્સ - કેપેસિટર પ્લેટ્સ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે, જેમાં ખાસ ઉચ્ચ-આવર્તન જનરેટરથી ઉચ્ચ-આવર્તન વોલ્ટેજ (0.5 - 20 MHz અને તેથી વધુ) હોય છે. ડાઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ બોડીમાં ઉચ્ચ-આવર્તન લેમ્પ જનરેટર, પાવર ટ્રાન્સફોર્મર અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે સૂકવવાનું ઉપકરણ હોય છે.

ઉચ્ચ-આવર્તન ડાઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ એ એક આશાસ્પદ ગરમી પદ્ધતિ છે અને તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે લાકડા, કાગળ, ખોરાક અને ખોરાક (અનાજ, શાકભાજી અને ફળોને સૂકવવા), દૂધનું પાશ્ચરાઇઝેશન અને વંધ્યીકરણ વગેરેને સૂકવવા અને ગરમીની સારવાર માટે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોન બીમ હીટિંગ (ઇલેક્ટ્રોનિક)

જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં ત્વરિત ઇલેક્ટ્રોન (ઇલેક્ટ્રોન બીમ)નો પ્રવાહ ગરમ શરીરનો સામનો કરે છે, ત્યારે વિદ્યુત ઊર્જા ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઈલેક્ટ્રોનિક હીટિંગની લાક્ષણિકતા એ 5×108 kW/cm2 ની ઉચ્ચ ઉર્જા સાંદ્રતા ઘનતા છે, જે ઈલેક્ટ્રિક આર્ક હીટિંગ કરતા હજાર ગણી વધારે છે. ઈલેક્ટ્રોનિક હીટિંગનો ઉપયોગ ઉદ્યોગમાં ખૂબ જ નાના ભાગોને વેલ્ડિંગ કરવા અને અલ્ટ્રાપ્યોર ધાતુઓને પીગળવા માટે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગની માનવામાં આવતી પદ્ધતિઓ ઉપરાંત, ઇન્ફ્રારેડ હીટિંગ (ઇરેડિયેશન) નો ઉપયોગ ઉત્પાદન અને રોજિંદા જીવનમાં થાય છે.