گرمایش مقاومت: انواع ، مزایا و برنامه ها

در این مقاله ، در مورد تعریف ، انواع ، مزایا و کاربردهای گرمایش مقاومت یا گرمایش مقاومت الکتریکی بحث خواهیم کرد. بنابراین اجازه دهید با معرفی اساسی گرمایش مقاومت شروع کنیم.

گرمایش مقاومت چیست؟

روش گرمایش الکتریکی که در آن از خاصیت مقاومت مواد برای تولید گرمای مورد نیاز استفاده می شود ، به عنوان گرمایش مقاومت شناخته می شود. از فیزیک ابتدایی ، ما می دانیم که مقاومت یک ماده خاصیتی است که توسط آن گرما هنگام جریان الکتریکی از طریق مواد تولید می شود. این خاصیت در چندین دستگاه گرمایشی مانند آهن برقی ، بخاری برقی و غیره استفاده می شود.

در گرمایش مقاومت ، یک عنصر گرمایشی که از ماده ای با مقاومت بالا ساخته شده است برای تولید گرما در هنگام جریان جریان الکتریکی از طریق آن استفاده می شود. عملکرد مقاومت بر اساس قانون گرمایش ژول است. طبق قانون ژول ، گرمای تولید شده توسط مواد به طور مستقیم متناسب با مربع جریان عبور از مواد و مقاومت مواد است ، یعنی.

جایی که T زمان جریان جریان از مواد است.

اصل گرمایش مقاومت

هنگامی که جریان الکتریکی از طریق یک ماده بسیار مقاوم عبور می شود ، الکترونهایی که از طریق مواد با اتم های مثبت آن برخورد می کنند و منجر به تولید گرما می شوند.

انواع گرمایش مقاومت

• گرمایش مقاومت مستقیم
• گرمایش مقاومت غیرمستقیم

1. گرمایش مقاومت مستقیم

نوع روش گرمایش مقاومت که در آن جریان الکتریکی به طور مستقیم برای جریان از طریق بار (ماده ای که باید گرم شود) ایجاد می شود تا بار به دلیل اثر مقاومت خود گرم شود ، به عنوان گرمایش مقاومت مستقیم شناخته می شود.

در گرمایش مستقیم ، جریان جریان الکتریکی از طریق ماده گرم شده باعث از بین رفتن اهمی (از بین رفتن I 2 r) در خود ماده می شود و باعث گرم شدن مواد می شود.

ترتیب شماتیک گرمایش مقاومت مستقیم در شکل 1 در زیر نشان داده شده است.

در اینجا ، مواد یا بار گرم شدن به هر شکلی می توان از آن استفاده کرد ، یعنی مایع ، پودر ، قطعات و غیره. دو الکترود فلزی در مواد غوطه ور شده و به منبع منبع الکتریکی متصل می شوند. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق الکترودها و بار جریان می یابد ، گرما به دلیل مقاومت الکتریکی آن در بار تولید می شود.

مزایای گرمایش مقاومت مستقیم

• مهمترین مزیت گرم شدن مقاومت مستقیم این است که کارآمدتر است زیرا گرما در خود بار تولید می شود.
• گرمایش مستقیم باعث گرم شدن پایدار یکنواخت در دمای بالاتر می شود.
• گرمایش سریع مواد را انجام می دهد.
• به حداقل نگهداری نیاز دارد
• مقیاس فلزی کاهش یافته

مضرات گرمایش مستقیم

• مهمترین اشکال گرمایش مستقیم این است که این نوع گرمایش مقاومت فقط در مورد موادی که مانند فلزات به صورت الکتریکی هدایت می شوند ، کاربرد دارد.
• همچنین ، کنترل خودکار مقاومت مستقیم امکان پذیر نیست زیرا هیچ کنترل جریان وجود ندارد.

استفاده از گرمایش مقاومت مستقیم

موارد زیر برنامه های گرمایش مقاومت مستقیم است.

کوره حمام نمکی

یک کوره حمام نمکی ، همچنین به عنوان یک کوره حرارتی حمام نمکی شناخته می شود ، به طور گسترده ای برای فرآیندهای تصفیه حرارتی درجه حرارت بالا مانند دستکاری ، فرونشاندن و سخت شدن فولاد و سایر فلزات استفاده می شود. گرمایش سریع و یکنواخت را با گرمایش موضعی انتخابی فراهم می کند

کوره دارای حمام و کلرید سدیم با دو الکترود غوطه ور در آن است. هنگامی که جریان از طریق الکترودهایی که در نمک غوطه ور هستند باعث گرم شدن نمک می شوند و دمای نمک بین 1000 درجه سانتیگرا د-1500 درجه سانتیگراد متفاوت است. دمای نمک به نوع نمک مورد استفاده بستگی دارد.

دیگ بخار

دیگهای بخار الکترود کاربردهای خود را در گرمایش آب پیدا می کنند. دارای یک مخزن آب و دو الکترود در آن است.

هنگامی که ما منبع الکتریکی را به الکترودها تغذیه می کنیم ، جریان جریان در آب از طریق الکترود به آب و گرمایش به دلیل مقاومت در برابر آب تولید می شود. مخزن آب کاملاً زمینی است و به زمین وصل می شود.

2. گرمایش مقاومت غیرمستقیم

نوع گرمایشی که در آن گرما با عبور از جریان الکتریکی در یک عنصر مقاومت بالا ایجاد می شود و بار در بالا یا زیر عنصر قرار می گیرد ، به عنوان گرمایش مقاومت غیرمستقیم شناخته می شود.

بنابراین ، در گرمایش مقاومت غیرمستقیم ، گرما مطابق قانون I2R توسط یک عنصر گرمایش تولید می شود و سپس این گرما به مواد منتقل می شود تا گرم شود. نحوه انتقال حرارت از عنصر به بار می تواند انتقال یا همرفت یا تابش باشد.

نمودار شماتیک گرمایش مقاومت غیرمستقیم در شکل 2 زیر نشان داده شده است.

در اینجا ، یک عنصر گرمایش در یک محفظه گرمایش نصب شده و بار در اطراف محفظه گرمایش ریخته می شود. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق عنصر جریان می یابد ، گرما تولید می شود و به شارژ منتقل می شود.

مزایای گرمایش مقاومت غیرمستقیم

• گرمایش مقاومت غیرمستقیم دمای یکنواخت را فراهم می کند.
• در گرمایش مقاومت غیرمستقیم ، کنترل دمای اتوماتیک نیز امکان پذیر است.
• از گرمایش مقاومت غیرمستقیم می توان برای گرم کردن تقریباً انواع مواد استفاده کرد.

مضرات گرمایش مقاومت غیرمستقیم

• زمان لازم برای گرمایش بیشتر با گرمایش مقاومت مستقیم است.
• از گرمایش مستقیم کارآمدتر است زیرا مقداری گرما هنگام انتقال از عنصر به بار از بین می رود.
• خطر انفجار با گرمایش مقاومت غیرمستقیم

کاربردهای گرمایش مقاومت غیرمستقیم

موارد زیر کاربردهای گرمایش مقاومت غیرمستقیم است.

اجاق گاز

اجاق گاز مقاومت دارای یک محفظه ساخته شده از مواد عایق است. عناصر مقاومت در داخل فر قرار می گیرند. این عنصر را می توان به صورت نوارها یا سیم پیچ ها تهیه کرد و این عناصر در قسمت بالا و پایین فر قرار می گیرند.

برای کاربردهای درجه حرارت بالا ، از دو الکترود پیش بینی شده از دیواره های مخالف اجاق گاز استفاده می شود تا هنگام جریان جریان از طریق این الکترودها ، درجه حرارت بالایی بدست آورند. اندازه و شکل اجاق با توجه به برنامه ها ساخته می شود.

دمای اجاق گاز را می توان با تغییر ولتاژ یا جریان ، مقاومت و مدت زمان گرمایش کنترل کرد.

این اجاق ها به طور گسترده ای برای کاربردهای مختلف مانند خشک کردن و پخت مواد سفال ، پخت و پز مواد غذایی و تصفیه حرارتی فلزات مورد استفاده قرار می گیرند.

بخاری آب غوطه وری

بخاری آب غوطه وری دارای یک سیم پیچ مقاومتی است که در سیلندرهای شکاف مواد سرامیکی قرار می گیرد.

از سیم نیکروم (80 ٪ نیکل ، 20 ٪ CR) با اکسید منیزیم برای سیم پیچ مقاومت استفاده می شود. این ماده خاصیت جلوگیری از اکسیداسیون عنصر را دارد.

روشهای کنترل دما از گرمایش مقاومت

• با تغییر ولتاژ در سراسر عنصر - در این روش ، ولتاژ در سراسر عنصر گرمایش با استفاده از تنظیم کننده های ولتاژ یا اتصال مقاومت سری یا با تغییر ولتاژ تأمین تغییر می یابد. افزایش ولتاژ جریان بیشتری را از طریق عنصر و از این رو افزایش دما فشار می دهد و ولتاژ کاهش یافته باعث جریان کمتری از طریق عناصر و از این رو دمای پایین تر می شود.
• با تغییر مقاومت عنصر - دمای گرمایش مقاومت نیز می تواند با افزایش یا کاهش مقاومت عنصر گرمایش کنترل شود.
• با روشن کردن و خاموش کردن دوره ، با تغییر دوره ای عرضه به بخاری ، می توانیم دمای گرمایش مقاومت را نیز کنترل کنیم. اما این روش فقط برای دستگاه های گرمایش مقاومت در اندازه کوچک کاربرد دارد.

خصوصیات عنصر گرمایش مقاومت

• عنصر گرمایش باید از مقاومت بالایی برخوردار باشد به طوری که یک طول کوچک از عنصر می تواند مقدار قابل توجهی از گرما ایجاد کند.
• باید یک نقطه ذوب بالا داشته باشد تا بتواند در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کند.
• ضریب دمای مقاومت باید کم باشد تا کنترل دما دقیق امکان پذیر باشد.
• در دماهای بالا ، نباید اکسیده شود.

توجه-بیشترین استفاده از عنصر گرمایشی در گرمایش مقاومت از eithe r nickel-chromium یا نیکل کروم-آهن یا نیکل کروم-آلومینیوم یا نیکل-مس ساخته شده است.

• جریان الکتریکی و نظریه برق
• چگونه از گرمایش کابل در ترمینال پیچ جلوگیری کنیم؟
• چرا CT ثانویه هرگز باز نگه داشته نمی شود؟
• مقاومت در برابر تماس الکتریکی و اهمیت آن
• چگونه می توان از گرمای بیش از حد پریز برق جلوگیری کرد؟