Isitish plitasi turli xil isitish uskunalarida keng qo'llaniladi, uning yadrosi isitish elementiga tayanadi, shuning uchun isitish elementi nima? Isitish elementlarining xususiyatlari qanday? Ushbu maqola sizni tushunishga olib keladi.
1. Isitish elementi nima?
Isitish elementi - bu joule isitish deb ataladigan printsip orqali elektr energiyasini to'g'ridan-to'g'ri issiqlik yoki issiqlik energiyasiga aylantiradigan material yoki qurilma. Joule isitish - bu o'tkazgich elektr tokining oqimi tufayli issiqlik hosil qiladigan hodisa. Materialdan elektr toki o'tganda, elektronlar yoki boshqa zaryad tashuvchilar o'tkazgichning ionlari yoki atomlari bilan to'qnashadi va atom miqyosida ishqalanish hosil qiladi. Keyinchalik bu ishqalanish issiqlik sifatida namoyon bo'ladi. Joulning birinchi qonuni (Joule-Lenz qonuni) o'tkazgichdagi elektr tokidan hosil bo'ladigan issiqlikni tavsiflash uchun ishlatiladi. Bu quyidagicha ifodalanadi:
P=IV yoki P=I²R
Ushbu tenglamalarga ko'ra, hosil bo'lgan issiqlik o'tkazgich materialining oqimiga, kuchlanishiga yoki qarshiligiga bog'liq. Butun isitish elementini loyihalashda qarshilik muhim omil hisoblanadi.
Asl nusxani isitish printsipi
Joule isishi har xil intensivlikdagi barcha Supero'tkazuvchilar materiallarda aniq ko'rinadi, supero'tkazgich deb ataladigan maxsus materialdan tashqari. Umuman olganda, o'tkazuvchan materiallar uchun kamroq issiqlik hosil bo'ladi, chunki zaryad tashuvchilar osonlik bilan oqadi; Yuqori qarshilikka ega materiallar uchun ko'proq issiqlik hosil bo'ladi. Supero'tkazgichlar esa hech qanday issiqlik hosil qilmasdan oqim o'tishiga imkon beradi. Umuman olganda, o'tkazgichdan issiqlik energiya yo'qolishi sifatida tasniflanadi. Energiya uskunasini haydash uchun ishlatiladigan elektr energiyasi uzatish yo'qotishlari ko'rinishida keraksiz issiqlik hosil qiladi va oxir-oqibatda hech qanday foydali ishni keltirib chiqarmaydi.
Qaysidir ma'noda, elektr isitish elementining samaradorligi deyarli 100 foizni tashkil etadi , chunki etkazib beriladigan barcha energiya mo'ljallangan shaklga aylanadi. Isitish elementi nafaqat issiqlikni o'tkazadi, balki yorug'lik va radiatsiya orqali energiyani ham uzatadi. Biroq, bu faqat ba'zi ideal rezistorlar uchun amal qiladi. Materialning o'ziga xos sig'imi va induktivligi elektr energiyasini mos ravishda elektr va magnit maydonlarga aylantiradi, bu esa engil yo'qotishlarga olib keladi. Isitgichning butun tizimini hisobga oladigan bo'lsak, yo'qotish texnologik suyuqlikdan yoki isitgichning o'zidan tashqi muhitga tarqaladigan issiqlikdan kelib chiqadi. Shuning uchun, ishlab chiqarilgan barcha issiqlikdan foydalanish uchun tizim izolyatsiya qilinishi kerak.
Ikkinchidan, isitish elementining xususiyatlari
Oqim o'tganda deyarli barcha o'tkazgichlar issiqlik hosil qilishi mumkin. Biroq, barcha o'tkazgichlar isitish elementlari uchun mos emas. Elektr, mexanik va kimyoviy xususiyatlarning to'g'ri kombinatsiyasi talab qilinadi. Quyida isitish elementini loyihalash uchun muhim bo'lgan ba'zi xususiyatlar mavjud.
Qarshilik: issiqlik hosil qilish uchun isitish elementi etarli qarshilikka ega bo'lishi kerak. Biroq, qarshilik izolyator bo'lish uchun etarlicha yuqori bo'lishi mumkin emas. Qarshilik qarshilikning o'tkazgich uzunligiga ko'paytiriladigan o'tkazgich kesimiga bo'linganiga teng. Berilgan kesma uchun qisqaroq o'tkazgichni olish uchun yuqori qarshilikka ega bo'lgan material ishlatiladi.
Oksidlanish qarshiligi: Issiqlik odatda metallar va keramikalarning oksidlanishini tezlashtiradi. Oksidlanish isitish elementini iste'mol qiladi, uning quvvatini kamaytiradi yoki tuzilishini buzadi. Bu isitish elementining ishlash muddatini cheklaydi. Metall isitish elementlari uchun oksidlar bilan qotishmalar hosil bo'ladi, ular passivatsiya qatlamini hosil qilish orqali oksidlanishga qarshi turishga yordam beradi. Keramika isitish elementlari uchun SiO2 yoki Al2O3 ning himoya oksidlanishga qarshi shkalasi eng keng tarqalgan. Grafit kabi oksidlovchi muhitda foydalanish uchun mos bo'lmagan isitish elementlarining turlari ko'pincha vakuumli pechlarda yoki havo bo'lmagan H2, N2, Ar yoki He kabi oksidlanmaydigan atmosfera gazlarini o'z ichiga olgan pechlarda qo'llaniladi. isitish kamerasida.
Qarshilikning harorat koeffitsienti: Materialning qarshiligi harorat bilan o'zgarishini unutmang. Ko'pgina o'tkazgichlarda harorat oshishi bilan qarshilik kuchayadi. Ushbu hodisa ba'zi materiallarga boshqalardan ko'ra aniqroq ta'sir qiladi. Yuqori haroratli qarshilik koeffitsienti asosan termal dasturlarda qo'llaniladi. Isitma uchun odatda pastroq qiymatdan foydalanish afzalroqdir. Qarshilikdagi o'zgarishlarni ba'zi hollarda aniq prognoz qilish mumkin bo'lsa-da, ko'proq quvvatni ta'minlash uchun qarshilikning keskin o'sishi talab qilinadi. Tizimni o'zgaruvchan qarshilikka moslashtirish uchun boshqarish yoki qayta aloqa tizimlari qo'llaniladi.
Mexanik xususiyatlar: qattiq isitish elementlari yuqori haroratlarda ishlatilganda deformatsiyalanadi. Materialning erishi yoki qayta kristallanish bosqichiga yaqinlashganda, material xona haroratidagi holatiga nisbatan zaiflashadi va deformatsiyalanadi. Yaxshi isitish elementi yuqori haroratlarda ham o'z shaklini saqlaydi. Boshqa tomondan, egiluvchanlik, ayniqsa, metall isitish elementlari uchun ideal mexanik xususiyatdir. Egiluvchanlik materialni ipga tortish va uning kuchlanish kuchiga ta'sir qilmasdan shakl berish imkonini beradi.
Erish nuqtasi: Oksidlanishning sezilarli darajada ko'tarilgan haroratiga qo'shimcha ravishda, materialning erish nuqtasi ham uning ish haroratini cheklaydi. Seramika odatda metall isitgichlarga qaraganda yuqori erish nuqtasiga ega.