પ્રવાહી માધ્યમનું ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ

હીટિંગ વાયર II મિલ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રોડને ગરમ કરવાની પદ્ધતિ: પાણી, દૂધ, ફળ અને બેરીના રસ, માટી, કોંક્રિટ, વગેરે. ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ ઇલેક્ટ્રોડ બોઇલર્સ, ગરમ પાણી અને વરાળ માટેના બોઇલર્સ, તેમજ પ્રવાહી અને ભીના માધ્યમોના પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન અને વંધ્યીકરણની પ્રક્રિયાઓમાં, ફીડની ગરમીની સારવારમાં વ્યાપક છે.

સામગ્રીને ઇલેક્ટ્રોડની વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે અને એક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી બીજા ઇલેક્ટ્રોડમાં સામગ્રીમાંથી પસાર થતા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દ્વારા ગરમ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગને ડાયરેક્ટ હીટિંગ ગણવામાં આવે છે - અહીં, સામગ્રી એક માધ્યમ તરીકે કામ કરે છે જેમાં વિદ્યુત ઊર્જા ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ એ સામગ્રીને ગરમ કરવાની સૌથી સરળ અને સૌથી વધુ આર્થિક રીત છે; તેને ખાસ પાવર સપ્લાય અથવા મોંઘા એલોયથી બનેલા હીટરની જરૂર નથી.

ઈલેક્ટ્રોડ્સ ગરમ થવા માટે માધ્યમને કરંટ સપ્લાય કરે છે, અને તે પોતે વ્યવહારીક રીતે વર્તમાનથી ગરમ થતા નથી. ઇલેક્ટ્રોડ્સ બિન-ઉણપવાળી સામગ્રીમાંથી બને છે, મોટેભાગે ધાતુઓ, પરંતુ તે બિન-ધાતુ (ગ્રેફાઇટ, કાર્બન) પણ હોઈ શકે છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ટાળવા માટે, ફક્ત ઉપયોગ કરો વૈકલ્પિક પ્રવાહ.

ભીની સામગ્રીની વાહકતા પાણીની સામગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, તેથી, નીચેનામાં, ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ મુખ્યત્વે પાણીને ગરમ કરવા માટે ધ્યાનમાં લેવામાં આવશે, પરંતુ આપેલ નિર્ભરતા અન્ય ભીના માધ્યમોને ગરમ કરવા માટે પણ લાગુ પડે છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ગરમી

મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ અને રિપેર ઉત્પાદનમાં, તેઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં હીટિંગનો ઉપયોગ કરે છે... મેટલ પ્રોડક્ટ (ભાગ) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બાથ (5-10% સોલ્યુશન Na2CO3 અને અન્ય) માં મૂકવામાં આવે છે અને સીધા વર્તમાન સ્ત્રોતના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના પરિણામે, કેથોડ પર હાઇડ્રોજન અને એનોડ પર ઓક્સિજન છોડવામાં આવે છે. ભાગને આવરી લેતા હાઇડ્રોજન પરપોટાનું સ્તર ઉચ્ચ વર્તમાન પ્રતિકાર દર્શાવે છે. ભાગને ગરમ કરીને તેમાં મોટાભાગની ગરમી છોડવામાં આવે છે. એનોડ પર, જેનો સપાટીનો વિસ્તાર ઘણો મોટો છે, વર્તમાન ઘનતા ઓછી છે. અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ભાગને હાઇડ્રોજન સ્તરમાં થતા વિદ્યુત સ્રાવ દ્વારા ગરમ કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે ગેસ સ્તર થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન તરીકે સેવા આપે છે, જે ભાગના ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ઠંડકથી અટકાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ગરમીનો ફાયદો એ નોંધપાત્ર ઊર્જા ઘનતા (1 kW / cm2 સુધી) છે, જે ઉચ્ચ ગરમી દર પ્રદાન કરે છે. જો કે, આ વધારો પાવર વપરાશ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.

વાયરનો વિદ્યુત પ્રતિકાર II mil

વાહક II પ્રકાર જેને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવાય છે... તેમાં એસિડ, પાયા, ક્ષાર, તેમજ વિવિધ પ્રવાહી અને ભેજ ધરાવતી સામગ્રી (દૂધ, ભીનું ખોરાક, માટી) ના જલીય દ્રાવણનો સમાવેશ થાય છે.

નિસ્યંદિત પાણી ઉપલબ્ધ છે વિદ્યુત પ્રતિકાર લગભગ 104 ઓહ્મ x મીટર અને વ્યવહારીક રીતે વીજળીનું સંચાલન કરતું નથી, અને રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ પાણી એક સારું ડાઇલેક્ટ્રિક છે. "સામાન્ય" પાણીમાં ઓગળેલા ક્ષાર અને અન્ય રાસાયણિક સંયોજનો હોય છે જેના પરમાણુઓ પાણીમાં આયનોમાં વિસર્જન કરે છે, આયનીય (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ) વાહકતા આપે છે.પાણીનો ચોક્કસ વિદ્યુત પ્રતિકાર ક્ષારની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે અને તે પ્રયોગમૂલક સૂત્ર દ્વારા અંદાજે નક્કી કરી શકાય છે.

p20 = 8 x 10 / C,

જ્યાં p20 — 200 C પર પાણીનો ચોક્કસ પ્રતિકાર, ઓહ્મ x m, C — ક્ષારની કુલ સાંદ્રતા, mg/g

વાતાવરણીય પાણીમાં 50 mg/l કરતાં વધુ ઓગળેલા ક્ષાર, નદીનું પાણી — 500 — 600 mg/l, ભૂગર્ભજળ — 100 mg/l થી લઈને કેટલાક ગ્રામ પ્રતિ લિટર સુધી હોતું નથી. પાણી માટે અસરકારક વિદ્યુત પ્રતિકાર p20 માટેના સૌથી સામાન્ય મૂલ્યો 10 - 30 Ohm x m ની રેન્જમાં છે.

પ્રકાર II વાહકનો વિદ્યુત પ્રતિકાર તાપમાન પર નોંધપાત્ર રીતે આધાર રાખે છે. જેમ જેમ તે વધે છે, મીઠાના અણુઓના આયનોમાં વિયોજનની ડિગ્રી અને તેમની ગતિશીલતા વધે છે, પરિણામે વાહકતા વધે છે અને પ્રતિકાર ઘટે છે. નોંધનીય બાષ્પીભવનની શરૂઆત પહેલાં કોઈપણ તાપમાન T માટે, પાણીની વિશિષ્ટ વિદ્યુત વાહકતા, ઓહ્મ x m -1, રેખીય અવલંબન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

yt = y20 [1 + a (t-20)],

જ્યાં y20 — 20 o C ના તાપમાને પાણીની ચોક્કસ વાહકતા, a — 0.025 - 0.035 o° C-1 ની બરાબર વાહકતાનું તાપમાન ગુણાંક.

ઇજનેરી ગણતરીઓમાં, તેઓ સામાન્ય રીતે વાહકતાને બદલે પ્રતિકારનો ઉપયોગ કરે છે.

pt = 1/yt = p20 / [1 + a (t-20)] (1)

અને તેની સરળ અવલંબન p(t), a = 0.025 o° C-1 લેતા.

પછી પાણીનો પ્રતિકાર સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

pt = 40 p20 / (t +20)

તાપમાન શ્રેણી 20 - 100 OS માં, પાણીનો પ્રતિકાર 3 - 5 વખત વધે છે, તે જ સમયે નેટવર્ક દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી શક્તિમાં ફેરફાર થાય છે.આ ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગના નોંધપાત્ર ગેરફાયદામાંનું એક છે, જે સપ્લાય વાયરના ક્રોસ-સેક્શનના અતિશય અંદાજ તરફ દોરી જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોડ હીટિંગ ઇન્સ્ટોલેશનની ગણતરીને જટિલ બનાવે છે.

પાણીનો ચોક્કસ પ્રતિકાર પરાધીનતાનું પાલન કરે છે (1) માત્ર નોંધપાત્ર બાષ્પીભવનની શરૂઆત પહેલાં, જેની તીવ્રતા ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં દબાણ અને વર્તમાન ઘનતા પર આધારિત છે. વરાળ એ વર્તમાનનું વાહક નથી અને તેથી બાષ્પીભવન દરમિયાન પાણીનો પ્રતિકાર વધે છે. ગણતરીમાં, દબાણ અને વર્તમાન ઘનતાને આધારે ગુણાંક bv દ્વારા આને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે:

ડેસ્કટોપ pcm = strv b = pv a e k J

જ્યાં ડેસ્કટોપ m — મિશ્રણના પાણીનો ચોક્કસ પ્રતિકાર — વરાળ, strc — નોંધનીય બાષ્પીભવન વિના પાણીનો ચોક્કસ પ્રતિકાર, a — પાણી માટે 0.925 જેટલો સ્થિર, k — બોઈલરમાં દબાણના આધારે મૂલ્ય (તમે k = 1.5 લઈ શકો છો. ), J — ઇલેક્ટ્રોડ પર વર્તમાન ઘનતા, A/cm2.

સામાન્ય દબાણ પર, બાષ્પીભવનની અસર 75 °C થી ઉપરના તાપમાને અસરકારક હોય છે. સ્ટીમ બોઈલર માટે, ગુણાંક b 1.5 ના મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે.

ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ્સ અને તેમના પરિમાણો

ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ - ઇલેક્ટ્રોડ્સનો સમૂહ, જે ચોક્કસ રીતે એકબીજા સાથે અને પાવર સપ્લાય નેટવર્ક સાથે જોડાયેલ છે, જે ગરમ વાતાવરણમાં વર્તમાન સપ્લાય કરવા માટે રચાયેલ છે.

ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમના પરિમાણો છે: તબક્કાઓની સંખ્યા, આકાર, કદ, ઇલેક્ટ્રોડ્સની સંખ્યા અને સામગ્રી, તેમની વચ્ચેનું અંતર, ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ જોડાણો ("સ્ટાર", "ડેલ્ટા", મિશ્ર જોડાણ, વગેરે).

ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ્સની ગણતરી કરતી વખતે, તેમના ભૌમિતિક પરિમાણો નક્કી કરવામાં આવે છે, જે ગરમ વાતાવરણમાં આપેલ શક્તિના પ્રકાશનની ખાતરી કરે છે અને અસામાન્ય સ્થિતિઓની શક્યતાને બાકાત રાખે છે.

સ્ટાર કનેક્શનમાં થ્રી-ફેઝ ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ સપ્લાય કરવી:

P = U2l / Rf = 3Uf / Re

ડેલ્ટા કનેક્શન સાથે ત્રણ-તબક્કાની ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ પૂરી પાડવી:

P = 3U2l / Re

આપેલ વોલ્ટેજ પર Ul પાવર ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ P એ તબક્કાના પ્રતિકાર Rf દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે તબક્કો રચતા ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે બંધ થયેલ હીટિંગ બોડીનો પ્રતિકાર છે. શરીરનો આકાર અને કદ ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના આકાર, કદ અને અંતર પર આધારિત છે. દરેક b, ઊંચાઈ h અને તેમની વચ્ચેનું અંતર ફ્લેટ ઇલેક્ટ્રોડ સાથેની સરળ ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ માટે:

Rf = pl / S = pl / (bh)

જ્યાં, l, b, h — પ્લેન-સમાંતર સિસ્ટમના ભૌમિતિક પરિમાણો.

જટિલ સિસ્ટમો માટે, ભૌમિતિક પરિમાણો પર Re ની અવલંબન વ્યક્ત કરવી એટલી સરળ લાગતી નથી. સામાન્ય કિસ્સામાં, તેને Rf = s x ρ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, જ્યાં c એ ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમના ભૌમિતિક પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત ગુણાંક છે (સંદર્ભ પુસ્તકોમાંથી નક્કી કરી શકાય છે).

જરૂરી મૂલ્ય Rf ને સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સના પરિમાણોની ગણતરી કરી શકાય છે જો ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું વિશ્લેષણાત્મક વર્ણન જાણીતું હોય, તેમજ તે નિર્ધારિત કરતા પરિબળો (તાપમાન, દબાણ, વગેરે) પર નિર્ભરતા p.

ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમનો ભૌમિતિક ગુણાંક k = Re h / ρ તરીકે જોવા મળે છે

કોઈપણ ત્રણ-તબક્કાના ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમની શક્તિ P = 3U2h / (ρ k) તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.

વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતાને સુનિશ્ચિત કરવી, ઉત્પાદનના નુકસાન અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના વિદ્યુત ભંગાણને બાકાત રાખવું મહત્વપૂર્ણ છે. ઈન્ટરઈલેક્ટ્રોડ સ્પેસમાં ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ, ઈલેક્ટ્રોડ પર વર્તમાન ઘનતા અને ઈલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની યોગ્ય પસંદગી દ્વારા આ શરતો પૂરી થાય છે.

ઈન્ટરઈલેક્ટ્રોડ સ્પેસમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રની અનુમતિપાત્ર તાકાત ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના વિદ્યુત ભંગાણને રોકવા અને સ્થાપનોની કામગીરીમાં વિક્ષેપ પાડવાની જરૂરિયાત દ્વારા મર્યાદિત છે. અનુમતિપાત્ર તાણ Eadd ક્ષેત્રોને ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત Epr અનુસાર પસંદ કરવામાં આવે છે, ક્ષેત્રોને સામગ્રીની ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત Epr અનુસાર પસંદ કરવામાં આવે છે, સુરક્ષા પરિબળને ધ્યાનમાં લેતા: Edop = Epr / (1.5 … 2)

એડોન મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનું અંતર નક્કી કરે છે:

l = U / Edop = U / (Jadd ρT),

જ્યાં Jadd — ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા, ρt એ ઓપરેટિંગ તાપમાને પાણીનો પ્રતિકાર છે.

ઇલેક્ટ્રોડ વોટર હીટરની ડિઝાઇન અને કામગીરીના અનુભવ અનુસાર, એડનનું મૂલ્ય (125 ... 250) x 102 W / m શ્રેણીમાં લેવામાં આવે છે, લઘુત્તમ મૂલ્ય 20 ના તાપમાને પાણીના પ્રતિકારને અનુરૂપ છે. О. 20 ઓહ્મ x મીટર કરતા ઓછા સમયે, 100 ઓહ્મ x મીટર કરતા વધુ 20 OC તાપમાને પાણીનો પ્રતિકાર મહત્તમ છે.

ઇલેક્ટ્રોડ પર વિદ્યુત વિચ્છેદનના હાનિકારક ઉત્પાદનો અને પાણીના હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિઘટન, જે મિશ્રણમાં વિસ્ફોટક ગેસ બનાવે છે, સાથે ગરમ વાતાવરણના દૂષિત થવાની સંભાવનાને કારણે અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા મર્યાદિત છે.

અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

Jadd = Edop / ρT,

જ્યાં ρt અંતિમ તાપમાને પાણીનો પ્રતિકાર છે.

મહત્તમ વર્તમાન ઘનતા:

Jmax = kn AzT/C,

જ્યાં, kn = 1.1 ... 1.4 — ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર વર્તમાન ઘનતાની અસમાનતાને ધ્યાનમાં લેતા ગુણાંક, Azt એ અંતિમ તાપમાને ઇલેક્ટ્રોડમાંથી વહેતા કાર્યકારી પ્રવાહની મજબૂતાઈ છે, C એ નું ક્ષેત્રફળ છે ઇલેક્ટ્રોડની સક્રિય સપાટી.

બધા કિસ્સાઓમાં, નીચેની શરતો પૂરી કરવી આવશ્યક છે:

જેન્સ ઉમેરો

ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી ગરમ વાતાવરણના સંદર્ભમાં ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રીતે તટસ્થ (નિષ્ક્રિય) હોવી જોઈએ. એલ્યુમિનિયમ અથવા ગેલ્વેનાઈઝ્ડ સ્ટીલમાંથી ઇલેક્ટ્રોડ બનાવવા માટે તે અસ્વીકાર્ય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ માટે શ્રેષ્ઠ સામગ્રી ટાઇટેનિયમ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, ઇલેક્ટ્રિક ગ્રેફાઇટ, ગ્રેફાઇટાઇઝ્ડ સ્ટીલ્સ છે. તકનીકી જરૂરિયાતો માટે પાણી ગરમ કરતી વખતે, સામાન્ય (કાળા) કાર્બન સ્ટીલનો ઉપયોગ થાય છે. આવું પાણી પીવા માટે યોગ્ય નથી.

U અને R મૂલ્યોને બદલીને શક્ય ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમની શક્તિને સમાયોજિત કરવી... મોટાભાગે, ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ્સની શક્તિને સમાયોજિત કરતી વખતે, તેઓ ઇલેક્ટ્રોડ્સની કાર્યકારી ઊંચાઈ (સક્રિયનો વિસ્તાર) બદલવાનો આશરો લે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની સપાટી) ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્ક્રીનો રજૂ કરીને અથવા ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમના ભૌમિતિક ગુણાંકમાં ફેરફાર કરીને (ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમ્સના આકૃતિઓના આધારે સંદર્ભ પુસ્તકો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે).