줄 가열로 열을 생성,또한 옴 가열로 알려진,직접 물 전류를 가열하는 데 사용됩니다.
줄 가열은 때때로 옴 가열 또는 전기 저항 가열이라고도합니다. 그것은 전해질로 채워진 물 을 전류에 직접 노출시켜 가열하는 방법을 말합니다.
이 기사에서는 이러한 물 가열 방법의 중요성과 달성 방법에 대해 설명합니다.
물 난방 장치의 간략한 역사
뜨거운 물 및 그것의 일반적인 가용성에 대 한 필요성은 뭔가 자주 당연시,특히 난방 기술 및 그것의 역사에 대 한 생각을 중지 하는 경우. 수도 꼭지에서 물 한 예 이며 19 세기 후반까지 일반 대 중에 게 사용할 수 없는 고급.
가장 초기의 실시예들은 단순 개방 화기 주전자 및 가압 증기 보일러를 포함하였다. 집 밖에서 이러한 장치는 수많은 산업 응용 프로그램,과학 프로세스 및 서비스 산업에 대한 요구 사항도 충족했습니다. 물자기술이 향상되고 전자공학의 소형화가 보편화되면서,추가 온수 기기가 시장에 진출하게 되었습니다. 뜨거운 음료 기계,식기 세척기,옷 세탁기 및 바닥 난방 시스템이 떠오릅니다.
오늘날,온수는 우리의 일상 생활에서 완전히 물품화되고 널리 보급되었습니다. 놀랍게도,그것을 생성하는 핵심 기술은 거의 진화하지 않았습니다.
저항 가열 요소를 통한 열
물 가열 에너지 원은 전기와 화석 연료의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 화석 연료 카테고리 버너 및 열 교환기에 의존 하 고 간접적으로 물으로 연소에서 열을 전송 합니다. 전기 카테고리에서 물 또한 열 형태로 전력을 낭비 하는 저항 장치를 냉각 하 여 간접적으로 열 됩니다.
이”저항하는 발열체”는 스테인리스 관에서 감싸이고 산화마그네슘 분말로 채워진 철사(니크롬)의 특별한 합금에서 전형적으로 건설합니다. 전선의 저항,옴의 보통 소수,전류가 그것을 통해 전달 될 때 매우 뜨거운 얻을 수 있습니다. 이 철사는 산화마그네슘 분말에 의해 전기로 격리되고 가열될 물과의 접촉하여 인 금속의 가장 바깥쪽 재킷에 분말을 통해서 열전달.
물 온도 상승 계산
물 비열은 물 1 입방 센티미터의 물을 섭씨 1 도 가열하기 위해 4.186 줄의 에너지가 필요한 물리적 상수입니다. 가열 요소의 저항을 알면 소산 된 전력을 계산하고 특정 물량을 가열하는 데 얼마나 많은 시간이 걸릴지 계산할 수 있습니다.
흐르는 물에서는,열에 물 노출의 시간 성분은 흐름율에 의해 결정됩니다. 아래의 파생에서,최종 방정식은 당신에게 주어진 가열 전력에 대한 흐르는 물 온도 상승을 말할 것이다 그것에 적용.
앞서 언급 한 물 가열 토론에서 물 가열 메커니즘은 근본적으로 동일합니다.
전기 발열체 또는 가스 버너인 열원은 최종 원하는 물 온도에 비해 매우 뜨거워지고,이 열 에너지는 물 속으로 전달된다.
흥미롭게도 물 가열의 또 다른 패러다임이 존재하며 완전히 다른 방식으로 작동합니다.
줄 가열/저항 가열(일명 물 저항성 구성 요소 인 경우)
줄 가열은 종종 저항 가열이라고도하며 물 전체에 전류를 직접 전달하여 전기를 사용하여 물을가합니다. 가열 요소가 사용되지 않으며 실제로 동등한 전기 회로는 물 자체를 저항성 구성 요소로 묘사합니다.
순수한 물-끔찍한 전기 도체. 다행히도,우리가 매일 상호 작용하는 모든 물에는 소금이 녹아서 전해질이 됩니다.
이 용해 된 염은 물 속의 이온의 형태를 취하고 물 이 전류의 전도를 지원하도록합니다. 이 전류는 금속 와이어를 통한 전자의 전형적인 전도와 같지 않다는 것을 기억하는 것이 매우 중요합니다. 그것은 이온의 수송에 근거를 두고 현저하게 복잡한 화학 공정입니다.
전도의 양을 결정하는 중요한 매개 변수,그리고 차례로 물 유효 전기 저항은 전해질의 전도도 및 전기 전위에 노출 된 전해질의 양입니다.
이 문제를 간단하게 하기 위해,전압전위가 평판형상의 두 전극을 이용하여 물 위에 인가된다고 가정한다. 따라서 용액의 유효 저항은 두 판 사이의 거리를 판의 표면적으로 나눈 다음 전해질의 전도도로 나눈 값입니다.
주울 가열
계산의 예 빠른 예로서,두 개의 전극 플레이트로 시작,각 5 센티미터 5 센티미터,그 10 밀리미터 떨어져 400 미국/센티미터의 전도도와 일반적인 식수에 물속에 잠긴. 이 회로의 유효 저항은 100 옴입니다. 물 속으로 방출되는 전력은 576 와트로 작동하며,모두 열로 변환됩니다.
전해질의 전도도는 매우 다양할 수 있음을 지적하는 것이 중요하다. 일반적인 물 마시는 약 50 미국/센티미터 2000 미국/센티미터 범위 수 있습니다. 하이 엔드에서 위의 예제는 2.5 킬로와트 이상의 전력을 사용하는 것입니다.
회로에서 소산된 전력이 결정되면,물 비열을 이용하여 다시 온도 변화를 쉽게 결정할 수 있다. 위의 예에서,두 개의 전극이 물 1 리터에 침수 된 것으로 가정한다. 전압이 적용된 후에,576 와트는 물 지속적으로 낭비될 것입니다. 60 초,이 34.5 킬로에 달할 것입니다. 물 1000 시씩이기 때문에,단순히 온도가 약 섭씨 8 도에 의해 간 것을 결정하기 위해 4.186 에 의해 34.5 를 나눕니다.
물 전도도 실제로 온도 변화 하는 점에서 2 차 효과 전시 주목할 가치가 있다. 온도 상승의 각 섭씨 온도를 위해,전도도는 대략 2%씩 증가합니다. 그래서 우리가 물 열,현재 실제로 증가 하 고 물 예상 보다 더 많은 열 것입니다.이 예에서 전해질에 교류 전위가 적용되었다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 방법은 물 속에서 열을 발생시키는 데 중요한 세부 사항입니다. 직류 대신 사용 된 경우,전기 분해라는 완전히 다른 프로세스가 발생합니다. 전극 계면에서 수소와 산소를 포함한 다양한 가스가 생성되며,전극 자체는 해로운 방식으로 반응의 일부가 될 수 있습니다.
결론
알 수 있듯이,오믹 가열은 사소하지 않으며 제어 관점에서 흥미로운 도전을 제기한다. 이런 이유로,그것은 저온 살균을 위한 음식의 대량 난방과 같은 산업과 상업적인 신청에 역사적으로 강등되었습니다. 제어 환경,알려진 전해질 및 지속적인 모니터링은 매우 효율적이고 예측 가능한 프로세스를 만듭니다.그러나
오믹 가열 기술은 성숙되고 있다. 일부 영리한 제어 알고리즘과 결합 된 넓은 전도도에 동적으로 적응하기위한 새로운 기술은 견고성을 크게 향상 시켰습니다. 따라서,그것은 가정 물 히터와 차 주전자 등 소비자 제품에 응용 프로그램을 찾기 시작 합니다. 가까운 장래에 저항성 가열 요소를 모두 함께 대체 할 수 있습니다.
