ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτροτεχνικές Εφαρμογές Ενότητα 3: Σχεδίαση Θερμαντικών Αντιστάσεων Γεώργιος Χ. Ιωαννίδης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί Ενότητας Στην 3 η Ενότητα ο φοιτητής έρχεται σε επαφή με τη σχεδίαση θερμαντικών αντιστάσεων και με θέματα που εμπλέκονται με αυτήν όπως: μεταφορά θερμότητας - απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας θέρμανσης. 4
Περιεχόμενα Ενότητας Σχεδίαση Θερμαντικών Αντιστάσεων Μεταφορά Θερμότητας Ο Προσανατολισμός της Επιφάνειας Ο Συντελεστής Ακτινοβολίας Παράγοντας Οπτικού Πεδίου Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή Απαιτήσεις Ισχύος Θερμαντικές Αντιστάσεις Αμίαντος Μοσχοβίτης Μίκα Γη Διατόμων - Στεατίτης Αντίσταση (R) - Διάμετρος (d) 5
Σχεδίαση Θερμαντικών Αντιστάσεων Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας. Είναι η ενέργεια που μεταφέρεται από συστήματα υψηλής θερμοκρασίας σε συστήματα χαμηλής θερμοκρασίας. Δύο συστήματα είναι στην ίδια θερμοκρασία δεν μεταφέρεται θερμότητα Η θερμοκρασία είναι το μέτρο εκείνο με το οποίο προσδιορίζεται η «θερμική κατάσταση» των διαφόρων σωμάτων Εστίες Θερμότητας Ίδιας Θερμοκρασίας 6
Μεταφορά Θερμότητας Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας Αγωγή (conduction), Συναγωγή (ροή ρευστού, convection) και Ακτινοβολία (radiation). 7
Παράγοντες Μεταφοράς Θερμότητας με Αγωγή Θερμική Αγωγιμότητα: Προσδιορίζει την ευκολία ή δυσκολία διάδοσης της θερμότητας στο εσωτερικό ενός υλικού. Ένα υλικό με υψηλή θερμική αγωγιμότητα θερμαίνεται πολύ γρήγορα. Ένα υλικό με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα θερμαίνεται αργά. Επιφάνεια Επαφής: Όσο μεγαλύτερη είναι η επαφή τόσο γρηγορότερα μεταφέρεται η θερμότητα 8
Παράγοντες Μεταφοράς Θερμότητας με Συναγωγή Ο προσανατολισμός της επιφάνειας Η γεωμετρία της επιφάνειας Οι διαστάσεις της, Η ταχύτητα του ρευστού Η πυκνότητά του. 9
Ο Προσανατολισμός της Επιφάνειας (1) Ροή θερμότητας ανάλογα με τον προσανατολισμό επιφάνειας ([15]) α) Οριζόντιος προσανατολισμός-θερμή επιφάνεια προς τα πάνω, πολλαπλασιαστής συναγωγής 1,29 β) Κατακόρυφος προσανατολισμός, πολλαπλασιαστής συναγωγής 1,0 γ) Οριζόντιος προσανατολισμός-θερμή επιφάνεια προς τα κάτω, πολλαπλασιαστής συναγωγής 0,63 10
Ο Προσανατολισμός της Επιφάνειας (2) 1000 900 800 700 Θερμοκρασία ( o C) 600 500 400 300 200 100 0 0,1 1,0 10,0 Ισχύς Απωλειών (W/cm 2 ) Ακτινοβολία μέλανος σώματος Συναγωγή κατακόρυφης μη μονωμένης επιφάνειας 11
Ο Προσανατολισμός της Επιφάνειας (3) Ιξώδες: ορίζεται η τάση ενός υγρού να αντιστέκεται στη ροή. Υγρά υψηλού ιξώδους είναι πολύ πηχτά και ρέουν πολύ αργά. Η μελάσα και το μέλι είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα υγρών υψηλού ιξώδους 12
Παράγοντες, Μεταφοράς Θερμότητας Μέσω Ακτινοβολίας (1) Ο συντελεστής ακτινοβολίας, Ο παράγοντας οπτικού πεδίου, Η θερμοκρασία και Το μήκος κύματος 13
Παράγοντες, Μεταφοράς Θερμότητας Μέσω Ακτινοβολίας (2) Ανάκλαση, Απορρόφηση και Μετάδοση Ακτινοβολίας 14
Ο Συντελεστής Ακτινοβολίας (1) Είναι η μέτρηση της ικανότητας του υλικού να απορροφά και να εκπέμπει ακτινοβολία. Όταν χρησιμοποιούμε θέρμανση με ακτινοβολία, το αντικείμενο που πρόκειται να θερμανθεί θα πρέπει να έχει τη μεγαλύτερη δυνατή απορροφητικότητα. Αποφεύγουμε γενικά να χρησιμοποιούμε θερμαντήρα με ακτινοβολία εάν ένα υλικό έχει χαμηλή απορροφητικότητα. 15
Ο Συντελεστής Ακτινοβολίας (2) Υλικό Μέλαν σώμα Ειδική θερμότητα (Kcal/kg ο C) Γυαλισμένη επιφάνεια Συντελεστής ακτινοβολίας Μέτρια οξειδωμένη 1.00 Ισχυρά οξειδωμέν η Αλουμίνιο 0.24 0.09 0.11 0.22 Ορείχαλκος 0.10 0.04 0.35 0.60 Χαλκός 0.10 0.04 0.03 0.65 16
Παράγοντας Οπτικού Πεδίου (1) Όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ της πηγής θερμότητας και ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη ακτινοβολούμενη ενέργεια θα πέσει στο αντικείμενο. Όσο μεγαλύτερος είναι ο στόχος τόσο περισσότερη ακτινοβολούμενη ενέργεια ανακόπτει. Αποφεύγουμε γενικά να χρησιμοποιούμε θερμαντήρα με ακτινοβολία εάν ένα υλικό έχει χαμηλή απορροφητικότητα. 17
Παράγοντας Οπτικού Πεδίου (2) Οι σχέσεις απόστασης και μέγεθος και σχήμα συνδυάζονται σε κάτι που λέγεται Παράγοντας Οπτικού Πεδίου Παράγοντας οπτικού πεδίου Μ= λόγος του πλάτους του θερμαντήρα προς την απόσταση από το αντικείμενο Ν= λόγος του μήκους του θερμαντήρα προς την απόσταση από το αντικείμενο 18
Θερμοκρασία (1) Η μεταφορά θερμότητας μέσω ακτινοβολίας εμφανίζεται όταν υπάρχει μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο αντικειμένων. Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η διαφορά θερμοκρασίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η μεταφορά θερμότητας από το θερμό αντικείμενο στο κρύο αντικείμενο. 19
Θερμοκρασία (2) σ ( T 4 T 4 ) 1 2 σ = σταθερά Stefan Boltzman = 5,6704 10 8 W /m2 K4 T1 = θερμοκρασία πηγής (θερμαντήρα) σε Κ T2 = θερμοκρασία φορτίου σε Κ 20
Μήκος Κύματος Ένα υλικό θα απορροφήσει μόνο ορισμένα μήκη κύματος από την προσπίπτουσα ακτινοβολίας Η γνώση των μηκών που απορροφώνται καλύτερα από ένα υλικό, οδηγεί στη βέλτιστη ρύθμιση της θερμοκρασίας των θερμαντήρων με σκοπό την αύξηση της απόδοσης του συστήματος ακτινοβολίας. Για την πλειοψηφία των εφαρμογών οι επιπτώσεις της θερμοκρασίας και του μήκους κύματος στην ικανότητα ακτινοβολίας ενός υλικού μπορούν να αγνοηθούν 21
Απαιτήσεις Ενέργειας Ηλεκτρικής Θέρμανσης (1) Διακρίνουμε: Τη θερμότητα εκκίνησης (Start-up Heating) και Τη θερμότητα λειτουργίας (Operation Heating). 22
Απαιτήσεις Ενέργειας Ηλεκτρικής Θέρμανσης (2) Θερμότητα Εκκίνησης: είναι η θερμική ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος από μια αρχική θερμοκρασία σε μια τελική, εντός συγκεκριμένου χρονικού διαστήματος γνωστού ως χρόνου εκκίνησης (start-up time, ts). Θερμότητα Λειτουργίας: είναι η θερμική ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση της επιθυμητής θερμοκρασίας εντός συγκεκριμένου χρόνου λειτουργίας, γνωστού ως χρόνου κύκλου λειτουργίας (working cycle time, tw). 23
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (1) Θερμότητα Αύξησης Θερμοκρασίας: Q1 ή Q2 = 1,168 wcp Τ Όπου: Q 1 = Η θερμότητα που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία των υλικών κατά τη διάρκεια της εκκινήσεως σε Wh Q 2 = Η θερμότητα που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία των υλικών κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε Wh W = Το βάρος του υλικού σε Kg C p = Η ειδική θερμότητα του υλικού σε Kcal/Kg C Δ Τ = Η αύξηση της θερμοκρασίας του υλικού σε C ο συντελεστής 1,168 μετατρέπει τα kcal σε Wh 24
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (2) Θερμότητα Τήξης / Ατμοποίησης: Q ή Q = 1,168 wh ή 1,168 wh 3 4 f v Όπου: Q 3 = Η θερμότητα που απαιτείται για την τήξη/ατμοποίηση ενός υλικού κατά τη διάρκεια της εκκίνησης σε Wh Q 4 = Η θερμότητα που απαιτείται για την τήξη/ατμοποίηση ενός υλικού κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε Wh W = Το βάρος του υλικού σε Κg H f = Η λανθάνουσα θερμότητα τήξης σε Kcal/Kg = Η λανθάνουσα θερμότητα εξατμίσεως σε Kcal/Kg H v 25
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (3) Απώλειες Θερμότητας Λόγω Αγωγής: Όπου: QL1 = 1,168 ka Τ L Q L1 k Α L Δ Τ = Οι απώλειες θερμότητας λόγω αγωγής σε W = Η θερμική αγωγιμότητα σε = Η επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σε m2 = Το πάχος του υλικού σε cm = Η διαφορά θερμοκρασίας σε 0C 26
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (4) Απώλειες Θερμότητας Λόγω Συναγωγής: Q L2 = A P conv C F (W) Όπου: Q L2 = Οι απώλειες θερμότητας λόγω αγωγής σε W Α = Το εμβαδόν επιφάνειας σε cm2 P conv = Η πυκνότητα απωλειών συναγωγής σε κατακόρυφες αμόνωτες επιφάνειες σε W/cm2. = Ο παράγοντας προσανατολισμού επιφάνειας C F Θερμή επιφάνεια προσανατολισμένη οριζόντια προς τα άνω = 1,29 Θερμή επιφάνεια προσανατολισμένη κάθετα = 1,00 Θερμή επιφάνεια προσανατολισμένη οριζόντια προς τα κάτω = 0,63 27
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (5) Απώλειες Θερμότητας Λόγω Ακτινοβολίας: Όπου: Q L3 = Α P rad e (W) Q L3 = Οι απώλειες θερμότητας ακτινοβολίας σε W A = Το εμβαδόν της επιφάνειας σε cm2 P rad = Η πυκνότητα απωλειών ακτινοβολίας σε μαύρες επιφάνειες σε W/cm2. e = Ο συντελεστής ακτινοβολίας της επιφάνειας του υλικού Συνολικές Απώλειες Θερμότητας Q L = Q L1 + Q L2 + Q L3 28
Θέρμανση με Αγωγή και Συναγωγή (6) Ισχύς Εκκίνησης: Όπου: Q1 + Q3 2 Ps = + ( QL ) (1 + SF. ) ts 3 Q 1 = Η θερμότητα που απορροφάται από τα υλικά κατά τη διάρκεια της εκκίνησης σε Wh Q 3 = Η λανθάνουσα θερμότητα που απορροφάται κατά τη διάρκεια εκκίνησης σε Wh Q L = Οι συνολικές απώλειες σε Wh S.F. = Ο παράγοντας ασφάλειας (0,1 έως 0,2) t s = Ο απαιτούμενος χρόνος εκκίνησης σε h 29
Απαιτήσεις Ισχύος (1) Ισχύς Εκκίνησης: Όπου: Q1 + Q3 2 Ps = + ( QL ) (1 + SF. ) ts 3 Q 1 = Η θερμότητα που απορροφάται από τα υλικά κατά τη διάρκεια της εκκίνησης σε Wh Q 3 = Η λανθάνουσα θερμότητα που απορροφάται κατά τη διάρκεια εκκίνησης σε Wh Q L = Οι συνολικές απώλειες σε Wh S.F. = Ο παράγοντας ασφάλειας (0,1 έως 0,2) t s = Ο απαιτούμενος χρόνος εκκίνησης σε h 30
Απαιτήσεις Ισχύος (2) Ισχύς Λειτουργίας: Όπου: P Q + Q Q SF 2 4 0 = + ( L) (1 +. ) tw Q 2 = Η θερμότητα που απορροφάται από τα υπό επεξεργασία υλικά κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε Wh Q 4 = Η πρόσθετη θερμότητα που απορροφάται από τα υπό θέρμανση υλικά κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε Wh Q L = Οι συνολικές απώλειες σε W S.F. = Ο παράγοντας ασφάλειας (0,1 έως 0,2) t w = Η διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε ώρες (h) 31
Θερμότητα Ακτινοβολίας Η συνολική ή «καθαρή» θερμότητα που μεταφέρεται μέσω ακτινοβολίας μεταξύ δύο παράλληλων επιφανειών απείρου μεγέθους Όπου: P 4 4 1 R ν = = σ ( T1 T2 ) F A e f P R = η ισχύς που απορροφάται από το φορτίο (Watt) - Α = η επιφάνεια του πομπού-θερμαντήρα σε cm2 - γνωστή ή υποτιθέμενη σ = η σταθερά Stefan Boltzman = 5,6704 10 8 W(/m2 K4 ) T 1 = η θερμοκρασία πομπού-θερμαντήρα σε K T 2 = η θερμοκρασία δέκτη-φορτίου σε K e f = ο ισοδύναμος συντελεστής ακτινοβολίας F = ο παράγοντας οπτικού πεδίου (0 έως 1.0) 32
Ισοδύναμος Συντελεστής Ακτινοβολίας Υλικών Η συνολική ή «καθαρή» θερμότητα που μεταφέρεται μέσω ακτινοβολίας μεταξύ δύο παράλληλων επιφανειών απείρου μεγέθους Όπου: P 4 4 1 R ν = = σ ( T1 T2 ) F A e f P R = η ισχύς που απορροφάται από το φορτίο (Watt) - Α = η επιφάνεια του πομπού-θερμαντήρα σε cm2 - γνωστή ή υποτιθέμενη σ = η σταθερά Stefan Boltzman = 5,6704 10 8 W(/m2 K4 ) T 1 = η θερμοκρασία πομπού-θερμαντήρα σε K T 2 = η θερμοκρασία δέκτη-φορτίου σε K e f = ο ισοδύναμος συντελεστής ακτινοβολίας F = ο παράγοντας οπτικού πεδίου (0 έως 1.0) 33
Ισοδύναμος Συντελεστής Ακτινοβολίας Υλικών e e e f f f = 1 1 1 e + e s L 1 Ds 1 = + 1 es DL el 1 Ds 1 = + 1 es DL el Ανοιχτές-επίπεδες επιφάνειες Ομόκεντροι κύλινδροι με ακτινοβολία από μέσα προς τα έξω Ομόκεντροι κύλινδροι με ακτινοβολία από έξω προς τα μέσα Όπου: e s = ο συντελεστής ακτινοβολίας πομπού-θερμαντήρα e L = ο συντελεστής ακτινοβολίας δέκτη-φορτίου D S = η διάμετρος του πομπού-θερμαντήρα = η διάμετρος του δέκτη-φορτίου D L 34
Αξιολόγηση Ισχύος Σύγκριση ισχύος εκκίνησης με την ισχύ λειτουργίας. Επιμήκυνση χρόνου εκκινήσεως ώστε η ισχύς εκκινήσεως να εξισωθεί με την ισχύ λειτουργίας. 10% συντελεστής ασφαλείας S.F. Απώλειες (W) Συνολικές Απώλειες 2/3 των απωλειών Αρχική θερμότητα για τήξη ή ατμοποίηση αγωγής συναγωγής ακτινοβολίας Q L Q 3 10% συντελεστής ασφαλείας S.F. Συνολικές απώλειες λειτουργίας αγωγής συναγωγής ακτινοβολίας Q L Αρχική θερμότητα για την αύξηση της θερμοκρασίας συσκευής και υλικών σε Τ 1 Q 1 Θερμότητα για τήξη ή ατμοποίηση Q 4 Θερμότητα για την αύξηση της θερμοκρασίας από Τ 1 σε Τ 2 Q 2 Χρόνος εκκίνησης Χρόνος λειτουργίας Χρόνος (ώρες) 35
Θερμαντικές Αντιστάσεις Θερμαντικοί Αγωγοί: Μεταλλικοί, μορφής: Σπειρών, Σύρματος, Λωρίδων, Ταινιών, Ειδικής μορφής Μη Μεταλλικοί, μορφής: Ράβδων, Σωλήνων Αυτοβασταζόμενοι Στηριζόμενοι σε μονωμένους ειδικούς φορείς. 36
Υλικά Κατασκευής Οριακή Θερμοκρασία ( 0 C) 400 Υλικά Νάργυρος (58%Cu, 22%Ni) Νικελίνη (67%Cu, 31%Ni, 2%Mn) Κωνσταντάν-Ρεοτάν (55%Cu,45%Ni) Ειδική Αντίσταση (Ωmm 2 /m) 0.30 0.30 0.50 1075 Χρωμιονικελίνη περιέχουσα Fe (60%Ni, 15%Cr 23%Fe, 2%Mn) 1.00 1150 Χρωμιονικελίνη μη περιέχουσα Fe (80%Ni, 20%Cr ίχνη Mn & Μο) 1.1-1.2 1250 Χρώμιο-Αλουμίνιο-Χάλυβας Megapyr (65%Fe, 30%Cr, 5Al) 1.40 1150 Kanthal (65,7%Fe, 25%Cr, 5,5Al, 2%Co) 1.45 950 Ferropyr (86%Fe, 6%Cr, 8%Al) 1.20 37
Υλικά Θερμαντικών Αντιστάσεων με Βάση την Οριακή Θερμοκρασία Θερμοκρασία Λειτουργίας ( ο C) Θ λ <400 Θ λ <950 950<Θ λ <1100 Χρήση κραμάτων -//- -//- Σύνθεση Cu-Ni Cu-Ni περιέχοντα Fe Cu-Ni μη περιέχοντα Fe 1100<Θ λ <1200 -//- Cr-Al-χάλυβα 1200<Θ λ <2000 -//- Μολυβδαίνιο 2000<Θ λ <2800 -//- Βολφράμιο 1300<Θ λ <1500 -//- Καρβορούντιο 3000<Θ λ -//- Γραφίτης 38
Κύριοι Φορείς Θερμαντικών Αγωγών. Υλικό Θερμοκρασία Λειτουργίας ( ο C) Αμίαντος <400 Μικανίτης (μοσχοβίτης) <600 Μίκα <800 Γη Διατόμων <800 Στεατίτης (πυριτικό μαγνήσιο) <1000 Πυρίμαχος άργιλος <1100 39
Αμίαντος Αμίαντος: Ινώδες πυριτικό υλικό Καλός μονωτής του ηλεκτρισμού και της θερμότητας Η χρήση του έχει απαγορευθεί 40
Μοσχοβίτης: Μοσχοβίτης Το κοινότερο μέλος της ομάδας των μαρμαρυγιών. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή: Ηλεκτρικών σιδήρων για σιδέρωμα, διαχωρίζει την αντίσταση από την πλάκα σιδερώματος) Πυκνωτών (η ευκαμψία του επιτρέπει και τις αναδιπλώσεις σε πυκνωτές χάρτου) Μετασχηματιστών Σε ηλεκτρικές συσκευές θέρμανσης. Τα μεγάλα διαφανή φύλλα του χρησιμοποιούνται σε φούρνους Υ.Θ. αντί για γυαλί, καθώς παρουσιάζουν ικανή διαφάνεια, υψηλή θερμική μόνωση και αξιοσημείωτη ανθεκτικότητα σε μηχανικές και θερμικές καταπονήσεις. 41
Μίκα Ορυκτό μονωτικό υλικό. Έχει καλές μονωτικές ιδιότητες, Είναι άφλεκτη, Αντέχει σε κρούσεις, πιέσεις και ψηλές θερμοκρασίες Χρησιμοποιείται στην κατασκευή: Μονώσεων θερμαντικών αντιστάσεων Πυκνωτών Συλλεκτών ηλεκτρικών μηχανών Στηριγμάτων ηλεκτρικών αντιστάσεων κλπ. 42
Γη Διατόμων: Γη Διατόμων - Στεατίτης Ορυκτό φυτικής προέλευσης Σχηματίζεται από τη συσσώρευση ενός τεράστιου αριθμού απολιθωμένων διατόμων Στεατίτης: Πυριτικό ορυκτό του μαγνησίου Απρόσβλητος από οξέα και υψηλές θερμοκρασίες Δεν αναφλέγεται Έχει μικρή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, Χρησιμοποιείται: στην βιομηχανία χάρτου κεραμικών ελαστικών και μονωτικών. 43
Υπολογισμός Θερμαντικού Αγωγού Κυκλικής Διατομής Ολική Επιφάνεια (S) Θερμαντικού Αγωγού: S = Για κυκλική διατομή ισχύει: P v S = 10πdl (cm 2 ) (cm 2 ) Μήκος (l) Θερμαντικού Αγωγού: l = P 10 πdν 2 (m) ή R πd l = (m) ρ 4 44
Αντίσταση (R) - Διάμετρος (d) Αντίσταση (R) Θερμαντικού Αγωγού: R = ρ π d l 2 / 4 (Ω) Διάμετρος (d) Θερμαντικού Αγωγού: d = 0.344 3 ρ P vr 2 ( P = I R= V 2 / R) d = 0.344 3 I 2 v ρ ή d = 0.344 3 2 V vr ρ 2 (mm) 45
Ειδική Αντίσταση (ρ) Τυχαίες Θερμοκρασίες θ 1 & θ 2 Ειδική Αντίσταση (ρ) Θερμαντικού Αγωγού: θ [ 1 a ( 20) ] ρ ρ θ = + 20 20 (Ωmm 2 /m) Όπου α 20 : a aθ = 1+ a 20 20 θ = 1 a 20 1 + θ (1/ C) Για Τυχαίες Θερμοκρασίες θ 1 και θ 2 : = 1 + a ( ) ρ ρ θ θ θ2 θ1 θ1 2 1 (Ωmm2/m) 46
Θερμοκρασίες Λειτουργίας Συσκευών Οικιακής ή Μικρής Επαγγελματικής Χρήσης Είδος συσκευής Θερμοκρασία λειτουργίας ( ο C) Παρασκευαστήρες θερμού νερού (θερμαντήρες διελεύσεως) με παροχή 0.15lt/min Θερμαστές χώρου 70 Παρασκευαστήρες θερμού νερού (αποταμιευτήρες) Θερμαντικά προσκέφαλα 75 Ηλεκτρικά σίδερα 200 Ηλεκτρικά τηγάνια 250 Μαγειρικές πλάκες (ανοικτές) 300 Ηλεκτρικοί φούρνοι 350 30 95 47
Θερμοκρασίες Λειτουργίας Συσκευών Βιοτεχνίας και στη Βιομηχανίας Είδος συσκευής Θερμοκρασία λειτουργίας ( ο C) Θερμαντήρες διελεύσεως για κεντρική εγκατάσταση θερμού νερού και 95 κεντρική εγκατάσταση θερμάνσεως Θερμαστές χώρου 70 ή 120 Αποταμιευτήρες θερμού νερού με 165 πίεση <6Αtm Ερμάρια, κλίβανοι, θάλαμοι, σήραγγες ξηράνσεως για φόρμες πλυντηρίου, πηνία, χημικά προϊόντα, 100 έως 200 συσκευές αποστειρώσεως, θερμαντικά σώματα στο δάπεδο. Ηλεκτρικοί ατμολέβητες ανάλογα με 700 την πίεση Μεγάλες ηλεκτρικές χύτρες με ατμό 102 0.3Αtm Συσκευές ψησίματος 700 48
Θερμοκρασίες Λειτουργίας Συσκευών Βαριάς Βιομηχανίας Κατεργασία Παραγωγή χάλυβα Κατεργασία χάλυβα (αναλόγως του προορισμού) Θερμοκρασία λειτουργίας ( ο C) 3000 150 έως 1350 49
Αισθητήρες Μέτρησης Θερμοκρασίας με Επαφή Θερμοζεύγος RTD Θερμίστορ Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Γρήγορη απόκριση σε μεταβολές της θερμοκρασίας Απλή στιβαρή κατά-σκευή Λειτουργία σε υψηλή θερμοκρασία (1700 C) Σημειακή μέτρηση θερμοκρασίας Μη γραμμικότητα Χαμηλή τάση Χαμηλή ευστάθεια και επαναληψιμότητα Μικρή ευαισθησία σε μικρές μεταβολές της θερμοκρασίας Σταθερή και ακριβής Ανθεκτική στους ρύπους Πιο γραμμική συγκρι-τικά με το θερμοζεύγος Μέτρηση θερμο-κρασίας μιας περιοχής Υψηλή επαναληψι-μότητα Απαιτείται πηγή ρεύματος Χαμηλή αντίσταση Αυτόθερμανση Αργή απόκριση Μικρή ευαισθησία σε μικρές μεταβολές της θερμοκρασίας Υψηλή έξοδος γρήγορη απόκριση Μέτρηση με χρήση δύο ωμικών αγωγών Σημειακή μέτρηση θερμοκρασίας Υψηλή αντίσταση Υψηλή ευαισθησία σε μικρές μεταβολές της θερμοκρασίας Μη γραμμικότητα Περιορισμένο εύρος θερμοκρασίας Εύθραυστη Απαιτείται πηγή ρεύμα-τος Αυτόθερμανση 50
Βιβλιογραφία (1) 1. A. B. Μαχιάς, «Ηλεκτρομηχανολογικές Εγκαταστάσεις»,1984. 2. Α. Β. Μαχιάς, «Μελέτη και Σχεδίαση Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων», Εκδόσεις Συμεών, 1988. 3. Φ. Ι. Δημόπουλος, «Φωτοτεχνία, Ηλεκτρικές Συσκευές». 4. Φ.Ι. Δημόπουλος, «Κανονισμοί Ε.Η.Ε &Τυπολογία του Ηλεκτρολόγου». 5. Σ. Τουλόγλου, «Ηλεκτρικές Οικιακές Συσκευές», Εκδόσεις Ίων, 1998. 6. Σ. Τουλόγλου, Ε. Στέριου, "Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Εκδόσεις ΙΩΝ, 1991. 7. Π.Δ. Μπούρκας, «Εφαρμογές κτιριακών-βιομηχανικών μελετών και εγκαταστάσεων», Εκδόσεις Συμεών. 8. Σ.Ν. Χαλικιά, «Θέρμανση-Ψύξη-Αερισμός», ΟΕΔΒ,1992. 51
Βιβλιογραφία (2) 9. Δ. Κουρεμένου, Σ. Χατζηδάκη, «Σημειώσεις ψύξεως», Έκδοση Ε.Μ.Π. 10. Β. Σελλούντου, Χ. Σελλούντου, «Κλιματισμός και βιομηχανική ψύξη». 11. Σ. Αναστασιάδη, «Τεχνολογία της ψύξης και εργαστήρια». 12. Ν. Ξυγκάκης, «Σημειώσεις Ηλεκτροτεχνικών εφαρμογών Ι». 13. St.J. Chapman, «Ηλεκτρικές Μηχανές AC-DC», Εκδόσεις Τζιόλα, 2003. 14. www.watlow.com 52
Τέλος Ενότητας