Электрические нагревательные приборы доклад

Ознакомление с принципом функционирования основных бытовых нагревательных приборов. Преимущества электронагрева по сравнению с нагревом от открытого пламени. Конструктивные особенности электронагревательных элементов открытого и закрытого типов.

Рубрика Педагогика
Вид разработка урока
Язык русский
Дата добавления 07.11.2016
Размер файла 32,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

БЫТОВЫЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Цель: познакомиться с принципом функционирования основных бытовых электронагревательных приборов.

I. Организационный момент.

II. Повторение пройденного материала.

Опрос (письменный или устный) по пройденному материалу:

1) На какие мощности рассчитаны стандартные газонаполненные и вакуумные лампы накаливания?

2) Чем отличается лампа накаливания от дуговой лампы?

3) Почему дуговые лампы не находят применения в быту?

4) Почему люминесцентные лампы чаще используются в общественных местах и относительно редко в домашних условиях?

5) Почему в быту чаще используются лампы накаливания?

6) Какой максимальный КПД имеют лампы накаливания?

7) Каков средний срок службы лампы накаливания?

8) Что является причиной разрыва спирали в лампах накаливания?

9) Как расходуется электроэнергия в лампе накаливания?

10) Для каких целей помимо освещения можно использовать лампы накаливания?

11) Кто изобрёл лампу накаливания и дуговую лампу?

12) Кто и как усовершенствовал лампу накаливания?

13) Почему спираль лампы накаливания изготовляют из вольфрама?

14) Каково назначение стартера люминесцентной лампы?

15) Почему вышедшую из строя люминесцентную лампу следует утилизировать?

16) Перечислите достоинства и недостатки люминесцентных ламп и ламп накаливания.

17) Каким образом изменяется цвет свечения неоновых ламп?

18) Где используются неоновые лампы?

III. Сообщение темы и цели урока.

IV. Изложение программного материала.

Иллюстративный рассказ учителя.

Большинство бытовых электронагревательных приборов работает на основе теплового действия электрического тока, которое впервые было изучено русским академиком Э. Х. Ленцем и английским физиком Дж. Джоулем.

Электронагрев по сравнению с нагревом от открытого пламени имеет ряд неоспоримых преимуществ. Так, если сравнивать электронагрев с наиболее совершенным нагревом от газовой плиты, то для её разжигания требуются дополнительные источники открытого пламени. Кроме того, газ ядовит и взрывоопасен, при его горении расходуется кислород и выделяются вредные для жизни человека продукты. Открытое пламя чаще становится источником пожара.

По своему назначению электронагревательные приборы делятся на приборы для приготовления пищи, кипячения воды, дополнительного обогрева жилища, для личной гигиены и глажения, а также электронагревательные инструменты (паяльник, электронагреватель и др.).

Основной частью всех электронагревательных приборов является нагревательный элемент. Материал для его изготовления подбирается в зависимости от назначения электронагревательного прибора.

Нагревательные элементы в приборах для приготовления пищи, кипячения воды, во многих приборах для обогрева жилища работают при высоких температурах (800-850 0 С), поэтому материал для их нагревателей должен иметь высокую температуру плавления (1000 0 С и выше).

Лечебно-гигиенические приборы (электрогрелки, электробинты, электроодеяла), а также приборы для поддержания пищи в горячем состоянии (мармиты) работают при температурах, не превышающих нескольких десятков градусов, но предъявляют повышенные требования к качеству изоляционных материалов нагревателя.

Выбор материала для нагревателей определяется также габаритами изделия. Чем меньше размеры нагревательного элемента, тем выше должно быть его удельное сопротивление. В этом случае применяют сплавы нихром и фехраль, удельное сопротивление которых в 8-10 раз превышает удельное сопротивление стали и тантала (табл. 12).

Первые электронагревательные приборы появились в конце XIX века и получили широкое распространение после создания в 1905 году сплава никеля, хрома и железа – нихрома, обладающего большим удельным сопротивлением и способного длительное время выдерживать высокую температуру, не расплавляясь и не окисляясь. Этим требованиям удовлетворяют также константан, фехраль и железохромалюминиевые сплавы, 500, 900 и 1400 0 С соответственно.

Для изготовления нагревательных элементов используют проволоку и ленту из сплавов с высоким удельным сопротивлением, которая быстро нагревается при прохождении электрического тока. Для придания электронагревательному элементу компактности проволоку диаметром 0,3…0,6 мм свивают в спираль, а ленту наматывают на пластины из твёрдых диэлектриков.

Нагревательный элемент изолируют от корпуса прибора. Для этого используют материалы с высокими диэлектрическими свойствами – твёрдые и порошкообразные. К твёрдым диэлектрикам относят слюду, фарфор и шамот (огнеупорная глина), к порошкообразным – алунд (окись алюминия), кварцевый песок и окись магния.

Электронагревательные элементы бывают открытого и закрытого типа, а также герметизированные.

Электронагревательные элементы открытого типа

Нагревательные элементы открытого типа обычно имеют вид спирали, размещённой в канавках электроизоляционного материала или подвешенной на изоляторах (рис. 90).

Эти нагревательные элементы обладают как достоинствами (простотой конструкции, доступностью при ремонте, достаточной дешевизной), так и недостатками: спираль интенсивно окисляется кислородом воздуха, возможно замыкание её витков, при перегорании может произойти замыкание спирали на корпус прибора или соприкосновение с нагреваемым объектом, не исключено также случайное прикосновение человека к спирали. Таким образом, открытые нагревательные элементы существенно увеличивают реальную опасность поражения человека электрическим током.

Электронагревательные элементы закрытого типа

Закрытые нагревательные элементы имеют спираль, защищённую оболочкой из изоляционного материала. Такой защитной оболочкой могут служить керамические бусы, надетые на спираль (рис. 91). Бусы защищают спираль от механических повреждений, препятствуют замыканию на корпус при её перегорании, но не препятствуют доступу воздуха к спирали, а, следовательно, и окислению. нагревательный прибор электронагрев прибор

Такие нагревательные элементы можно встретить в электроутюгах, электрочайниках, электроплитках. Эти элементы в случае неисправности не подлежат ремонту (замене).

Нагревательные элементы закрытого типа могут иметь и иное конструктивное исполнение. Например, спираль из проволоки с высоким удельным сопротивлением помещают в канавки, сделанные в чугунном корпусе. Пространство между корпусом и спиралью заполняют порошкообразным наполнителем и закрывают асбестовым листом и железной крышкой. Такие элементы более надёжны в работе, но ремонту не подлежат. Иногда спираль размещают в кварцевой трубке, как, например, в электронагревателях для аквариумов.

Трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН)

Герметизированные нагревательные элементы на сегодняшний день наиболее совершенны (см. рис. 92). Нагревательная спираль в них помещается в трубку и изолируется от её стенок кварцевым песком или порошком окиси алюминия. Трубка может быть изготовлена из латуни или нержавеющей стали. Для защиты спирали от воздействия воздуха концы трубки герметизируют электроизоляционными втулками, залитыми стекловидной температуростойкой эмалью.

Нагревательные элементы этого типа долговечны и надёжны в работе. Трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН) нашли широкое применение в различных современных бытовых электронагревательных приборах (см. рис. 93).

В качестве примера рассмотрим устройство электроплитки и утюга.

Основным конструктивным элементом электроплитки является конфорка. Наиболее распространены чугунные и трубчатые конфорки.

Корпус чугунной конфорки достаточно массивен, что придаёт ему стойкость при резких колебаниях температуры и исключает возможность коробления поверхности конфорки (рис. 93). Такие конфорки имеют хороший тепловой контакт с посудой. В чугунных конфорках в пазы на внутренней поверхности укладывают 2-3 проволочных нагревательных элемента. Концы нагревательных элементов соединяют с переключателем, позволяющим включать элементы поочерёдно, последовательно или параллельно. При этом имеется возможность регулировать мощность конфорки и количество выделяемого ею тепла. Регулирование температуры нагрева возможно и при одном нагревательном элементе, если последовательно с ним включить терморегулятор. Максимальная температура на поверхности конфорки обычно составляет около 500 0 С.

Трубчатые конфорки состоят из одного или двух ТЭНов, которым также придают форму спиралей. Для лучшего теплообмена с посудой рабочую поверхность ТЭНа делают плоской. С целью повышения КПД конфорки под ТЭН устанавливают отражатель из нержавеющей стали. Температура на поверхности трубчатой конфорки порядка 650-800 0 С. Коэффициент полезного действия у чугунных конфорок 65%, у трубчатых – 75%.

Следует отметить, что достаточно высокие коэффициенты полезного действия электроплит с чугунными и трубчатыми конфорками реализуются при приготовлении пищи в высококачественной посуде. Такая посуда должна иметь ровное, плоское дно, по размеру несколько превосходящее диаметр конфорки. Наличие деформаций и изгибов создаёт зазор между дном посуды и поверхностью конфорки, что резко снижает коэффициент полезного действия до 35-50% и приводит к перерасходу электроэнергии. Этот недостаток можно компенсировать, имея в квартирах с электроплиткой другие электронагревательные приборы: для кипячения воды – электрочайник, электросамовар или водонагреватель погружного типа. Для приготовления жареных блюд полезно иметь электросковородку, электрогриль, электрошашлычницу, электротостер и др. Коэффициент полезного действия таких приборов достигает 95-97%, поэтому их использование даёт значительную экономию электроэнергии по сравнению с кипячением воды на электроплите.

Читайте также:  Можно ли варить варенье из дыни

Многие бытовые электронагревательные приборы снабжены устройством для регулирования температуры – терморегулятором. Наиболее распространённым является биметаллический терморегулятор.

В основе устройства биметаллического терморегулятора лежит биметаллическая пластина (рис. 94). Это небольшая пластина, спаянная или склепанная из полосок двух видов металлов с различной теплопроводностью (обычно стали и меди). Тепловое расширение пластин из разных металлов неодинаково, у медной пластины оно больше, поэтому при нагревании медная часть удлиняется больше стальной, что приводит к изгибанию биметаллической пластины. Если на биметаллической пластине установить контакты, то при нагревании они будут замыкаться или размыкаться в зависимости от положения неподвижного контакта, расположенного вне пластины.

Принцип работы биметаллического регулятора показан на рисунке 95.

При периодическом нагревании и охлаждении биметаллической пластины её температура будет колебаться около некоторого среднего значения Tср. Для изменения указанной средней температуры можно:

– увеличить зазор между толкателем и подвижной пластиной;

– изменить силу давления между контактами с помощью винта, как показано на рисунке 96.

Рассмотрим устройство современного электроутюга.

Наибольшее распространение в настоящее время получили утюги с терморегулятором, которые быстро нагреваются до рабочей температуры. Они обладают небольшой массой, удобны в эксплуатации, экономичны: сокращают расход электроэнергии при глажении на 10-15%. Такие утюги позволяют обрабатывать ткани в заданном тепловом режиме, что способствует их сохранению. На ручке терморегулятора отмечены положения, соответствующие температурам обработки различных видов тканей (рис. 97).

Практическая работа №35

Задание. Изучить устройство и принцип действия электроутюга с терморегулятором.

1) Ознакомьтесь с устройством различных нагревательных элементов (открытых, закрытых, герметизированных), предложенных учителем.

2) Рассмотрите устройство электроутюга и зарисуйте в рабочей тетради его электрическую схему.

3) Используя «пробник», проверьте исправность нагревательного элемента утюга и соединительного шнура.

Практическая работа №36

Задание 1. Изготовить биметаллическую пластину.

Инструменты и материалы: две полоски размерами 0,2 х 8 х 80 мм: одна из белой жести, другая из латуни; ручная дрель, сверло на 2,0-2,5 мм, подкладная доска, кусочки алюминиевой проволоки под заклёпки, молоток, пассатижи.

1) Сложите пластины вместе.

2) Разметьте и просверлите 4-5 отверстий диаметром 2,0…2,5 мм.

3) Скрепите пластины заклёпками из алюминиевой проволоки.

4) Одно отверстие оставьте свободным для подсоединения провода.

Задание 2. Собрать и испытать термореле – модель пожарной сигнализации.

Инструменты и материалы: биметаллическая пластина, металлические стойки, монтажная панель, источник питания напряжением не выше 42 В, электролампа, электропатрон, выключатель, монтажные провода, регулировочный винт, две гайки.

1) Соберите модель теплового реле, как на рисунке 98. Для этого биметаллическую пластину закрепите на стойке, предварительно повернув жестяной стороной к электролампе. Фиксация регулировочного винта обеспечивается гайками.

2) Соберите электрическую цепь по схеме, заданной на с. 151 учебника.

3) После проверки учителем подключите собранную цепь к источнику питания напряжением не выше 42 В (питающее напряжение должно соответствовать напряжению электролампы).

4) Выполните наладку термореле. Для этого, медленно вращая регулировочный винт, доведите его до касания с биметаллической пластиной. Цепь замыкается, и лампа загорается.

5) Понаблюдайте за работой термореле и убедитесь, что по мере нагревания биметаллическая пластина изгибается. При этом латунная сторона её удлиняется больше жестяной, поэтому изгиб происходит в сторону последней. При определённой температуре нагрева биметаллической пластины электрическая цепь размыкается, лампочка гаснет. По мере остывания пластина будет выпрямляться и через некоторое время вновь замкнёт цепь.

6) Отключите источник тока. Разберите схему.

7) Ответьте на вопрос: погаснет ли лампа, если термореле развернуть к лампе латунной пластиной?

8) Приведите в порядок рабочее место.

1. Вопросы самоконтроля:

1) На какие классы по своему назначению подразделяются электронагревательные приборы?

2) Какие требования предъявляются к нагревательному элементу электронагревательного прибора?

3) Какие проводниковые материалы используют для изготовления нагревателя?

4) Какие типы нагревательных элементов вам известны и как они устроены?

5) Какие типы конфорок вы знаете?

6) Какие коэффициенты полезного действия имеют конфорки электроплит и при каких условиях реализуются такие коэффициенты?

7) Как можно регулировать температуру нагрева и потребляемую мощность конфорки?

8) Назовите основные элементы электроутюга и нарисуйте его электрическую схему.

2. Домашнее задание: ответить на вопросы самоконтроля; читать §44.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие открытого образования и дистанционного обучения. Специфика и роль технологии дистанционного обучения. Сущность автоматизированных обучающих систем. Особенности электронного учебника и энциклопедии, их значение и использование. Роль википедии.

доклад [168,3 K], добавлен 19.06.2011

Характеристика понятий "знаковое опосредствование", "совокупное действие" и "открытое действие". Особенности общения ребёнка раннего детства со взрослыми в ходе развития предметной деятельности. Разработка методики открытых действий в форме коммуникации.

курсовая работа [29,9 K], добавлен 04.05.2011

Особенности социально-педагогической защиты прав ребенка на образование и на охрану здоровья. Формы участия социального педагога в защите прав ребенка. Виды специальных учебно-воспитательных учреждений открытого типа органов управления образованием.

контрольная работа [26,7 K], добавлен 30.10.2010

Влияние развития информационных и коммуникационных технологий на образовательный процесс. Тенденции развития технологий электронных коммуникаций. Новые возможности совершенствования процесса обучения в высших учебных заведениях Российской Федерации.

дипломная работа [621,9 K], добавлен 31.05.2016

Причины внедрения информационных технологий во все сферы человеческой жизни. Использования информационно-коммуникационных технологий в образовании. Проблема адаптации медиаобразовательного пространства, природа открытого образовательного пространства.

курсовая работа [42,0 K], добавлен 18.03.2011

Методика проведения устного опроса для предварительной проверки уровня знаний учеников по теме "Белки". Составление презентации для наглядного ознакомления с основными понятиями темы. Исследование свойств белков, распространенности в природе и организме.

разработка урока [871,2 K], добавлен 25.01.2010

Характеристика ценностных ориентаций дошкольников. Сказкотерапия как метод работы с дошкольниками. Решение сказочных задач "открытого" типа. Экспериментальное исследовательское развитие ценностных ориентаций дошкольников средством сказкотерапии.

курсовая работа [164,1 K], добавлен 23.06.2013

Значение плавания для физиологического развития детей дошкольного возраста. Общеразвивающие и специальные физические упражнения при обучении плаванию. Использование игр, игровых упражнений. Диагностика физических показателей и двигательных умений у детей.

курсовая работа [56,3 K], добавлен 27.12.2013

Мировые тенденции развития открытого образования. Становление, понятия и развитие дистанционного обучения в России. Организация и управление дистанционным обучением. Технологизация дистанционного обучения. Специфика применения Интернет-технологий.

реферат [34,4 K], добавлен 06.08.2010

Обогащение словарного запаса учащихся – цель урока английского языка на тему " I need a desk". Проверка усвоения орфографии в пределах изученного материала. Работа над новым материалом, методы его закрепления. Проверка понимания английской речи учениками.

конспект урока [1,6 M], добавлен 23.11.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Электронагревательный прибор — устройство, в котором энергия электрического тока превращается в тепловую энергию.

Электрический нагрев по сравнению с другими видами нагрева (с использованием газа, жидкого или твердого топлива) имеет ряд существенных преимуществ. Он значительно улучшает санитарно-гигиенические условия жилых помещений. Газ значительно уступает электрическому нагреву в санитарно-гигиеническом отношении. При открытом горении газа выделяются как продукты полного его сгорания (углекислый газ, вода), так и продукты неполного сгорания, вредно действующие на здоровье людей (окись углерода, формальдегид, смолистые вещества и др.). При электронагреве таких вредных выделений нет. По сравнению с газовыми электроприборы взрывобезопасны.

В электронагревательных приборах электрическая энергия преобразуется в тепловую. В бытовых приборах используют различные виды электронагрева: за счет использования проводников высокого сопротивления, инфракрасный, индукционный и высокочастотный.

Нагрев за счет проводников высокого сопротивления подчиняется закону Джоуля-Ленца. При этом могут использоваться электронагревательные элементы открытого, защищенного и закрытого типов. В открытых электронагревателях электронагревательный элемент изоляции не имеет; в защищенных — проводник имеет изоляцию (керамические бусы, слюда и т. п.); в нагревателях закрытого типа проводник, в котором выделяется тепло, полностью защищен от внешней среды и является несменным. К нагревателям последнего типа относят трубчатые электронагреватели (ТЭНы), нагреватели, вмонтированные в ситалловые панели. Для изготовления нагревательных элементов используют либо нихромы (Х20Н30; Х15Н60 — данный вид сплавов более дорогой, термостойкий и долговечный), либо фехрали (Х13Ю4 — они дешевле, выдерживают нагрев до температуры 800°С.

Читайте также:  Фазное и межфазное напряжение

Основной частью любого электронагревательного прибора является нагревательный элемент. Обычно он представляет собой нихромовую проволоку, свитую в виде спирали. В электрокаминах нагревательные спирали обычно помещают внутрь трубок из жаропрочного стекла, поэтому красивое красно-оранжевое свечение спиралей хорошо видно.

Рассмотрим устройство предохранителей, применяемых в квартирной проводке. Главная часть предохранителя, изображенного на рисунке проволока С из легкоплавкого металла (например, из свинца), проходящая внутри фарфоровой пробки П. Пробка имеет винтовую нарезку Р и центральный контакт К. Нарезка соединена с центральным контактом свинцовой проволокой. Пробку ввинчивают в патрон, находящийся внутри фарфоровой коробки Свинцовая проволока представляет, таким образом часть общей цепи. Толщина свинцовых проволок рассчитана так, что они выдерживают определенную силу тока, например 5, 10 А и т.д. Если сила тока превысит допустимое значение, то свинцовая проволока расплавится и цепь окажется разомкнутой. Предохранители с плавящимся проводником называют плавкими предохранителями.

Приборы для глаженья. Глаженье текстильных изделий, их формование основано на способности нитей и волокон испытывать высокоэластические деформации под воздействием тепла, влаги и давления. Особенность глажения заключается в том, что высокоэластические деформации являются обратимыми, т.е. с течением времени текстильные волокна, нити возвращаются к первоначальным размерам, форме, т.е. происходит процесс релаксации. К приборам для глаженья относят электроутюги и гладильные машины.

Электрические утюги. Ассортимент выпускаемых утюгов характеризуется значительным разнообразием конструкций и технических показателей (мощность, масса, размеры и др.). Вследствие этого они имеют разные потребительские свойства.

Выпускают следующие типы утюгов:

– утюги с терморегулятором и чугунной либо алюминиевой подошвой;

– утюги с терморегулятором и пароувлажнителем тканей, алюминиевой подошвой.

У утюгов с терморегулятором при глажении тканей на подошве поддерживаются оптимальные температуры. Расход электроэнергии зависит от съема тепла с подошвы. Такие утюги при нормальной работе терморегулятора безопасны в пожарном отношении, так как максимальная температура на подошве не превышает 260 °С. Для обеспечения быстрого разогрева в них могут устанавливать нагреватели большой мощности.

Более совершенными являются утюги с терморегулятором и пароувлажнителем. Они бывают двух типов: капельного и бойлерного.

У утюгов капельного типа под крышкой или снаружи размещен бачок для воды. В дне бачка имеется отверстие, в которое входит коническая игла штока управления. При подъеме иглы вода каплями стекает в камеру парообразования, а из нее пар выходит через отверстия в подошве утюга, увлажняя ткань. Такие утюги следует заполнять дистиллированной или кипяченой водой. При использовании жесткой воды в коническом отверстии образуется накипь, перекрывающая его.

В утюгах бойлерного типа вода испаряется непосредственно в бачке, нагреваясь от утюга или от самостоятельного электронагревателя. В таких утюгах допускается использование жесткой воды, но в них нельзя приостановить парообразование.

Гладильные машины. Основное преимущество таких машин по сравнению с электроутюгами состоит в том, что при работе на них не требуется приложение усилий на их перемещение, глаженье производят сидя. Таким образом, значительно снижается трудоемкость процесса глаженья. Рабочими органами гладильных машин является каток и башмак. Вращающийся каток имеет цилиндрическую форму длиной до 85 см (наиболее распространенные машины имеют длину катка 55. 65 см), он покрыт эластичной оболочкой. Башмак с металлической полукруглой прессующей поверхностью прижимают к цилиндрической поверхности катка. При глажении ткань пропускают между катком и башмаком. Электронагреватель размещают в башмаке.

Отопительные приборы. Через торговую сеть реализуют переносные электроприборы, предназначенные для кратковременного вспомогательного отопления. По способу преимущественной отдачи тепла приборы для отопления подразделяют на излучающие и конвекционные.

К излучающим приборам для отопления относят камины с нагревательными элементами, имеющими рабочую температуру 600. 900 °С. В качестве нагревательных элементов в них используют открытые спирали, укрепленные на керамических конусных или цилиндрических держателях, или ТЭНы. Отражатели имеют сферическую, цилиндрическую или параболическую форму; изготовляют их из хромированной или алитированной изнутри стали, а также из полированного алюминия.

Конвекционные отопительные приборы выпускают с естественной (конвекторы, масляные электрорадиаторы) и с принудительной конвекцией (электротепловентиляторы). Конвекторы имеют открытый нагревательный элемент или трубчатый электронагреватель (ТЭН) без видимого свечения, который встраивают в перфорированный корпус. Передача тепла в основном осуществляется конвекцией воздуха, поступающего в нижнюю часть корпуса.

Масляные электрорадиаторы представляют собой сварные плоские герметические стальные конструкции, заполненные минеральным (трансформаторным) маслом. В нижней части радиаторов размещают ТЭН. Температура на поверхности радиатора не превышает 95 °С.

Теплоэлектровентиляторы для отопления относят к конвекционным приборам с принудительной вентиляцией. Они объединяют в одном корпусе нагревательный элемент открытого типа или ТЭН, осевой или центробежный вентилятор, который приводится во вращение электродвигателем. При выключенном электронагревателе тепловентиляторы могут использоваться как вентиляторы. Корпус теплоэлектровентилятора с двух сторон имеет перфорацию. Вращающийся вентилятор создает поток воздуха, который омывает электронагреватель и подогретым до температуры 55. 90 °С, выбрасывается в помещение.

Приборы для нагрева воды. Выпускают погружные электрокипятильники и емкостные водонагреватели (проточные и аккумулирующие).

Погружной электрокипятильник представляет собой трубчатый электронагревательный элемент, свернутый в спираль, с пластмассовой ручкой, через которую проходит несъемный соединительный шнур. Исполнение водонепроницаемое.

В проточных емкостных водонагревателях, осуществляющих нагрев потока воды, устанавливают более мощные электронагреватели.

Аккумулирующие емкостные водонагреватели (бойлеры) позволяют нагревать воду при установленной мощности нагревателя до температуры 85 °С. Нагретую воду используют затем в течение дня по мере необходимости.

Нагревательный инструмент. В ассортимент этой группы входят паяльники, вулканизаторы, приборы для сваривания полиэтиленовой пленки, выжигания по дереву и др.

Паяльники различают по режиму нагрева, типу электронагревателя, конструкции паяльного стержня, возможности его замены, назначению, напряжению тока.

Паяльники могут быть непрерывного, форсированного и импульсного режимов нагрева.

Приборы сушильные. К этой группе относят приборы для сушки волос и сушки белья и др.

Приборы для сушки волос (фены) являются теплоэлектровентиляторами. В отличие от тепловентиляторов для отопления они имеют меньшую мощность нагревательного элемента и производительность.

Приборы для сушки белья бывают разных конструкций: в виде барабанных сушилок, шкафов, раздвижных вертикальных подставок, раздвижных штор на раме и т.п.

Приборы для обогрева тела человека. К ним относят медицинские грелки, электроодеяла, матрацы, электробинты, грелки для ног, электроковрики и др. Особенность этих изделий состоит в том, что они являются гибкими и непосредственно соприкасаются с телом человека.

Электронагревательные приборы

  • Если сила тока одна и та же на всём протяжении электрической цепи, то

в любом выбранном участке будет выделять тепла тем больше, чем выше сопротивление данного участка.

  • За счёт сознательного увеличения сопротивления участка цепи можно

добиться локализованного выделения тепла в этом участке. По этому принципу работают электронагревательные приборы.

Открытие теплового действия тока привело к изобретению лампы накаливания – источника света, без которого немыслима современная жизнь.
Лампа накаливания была изобретена в 1872 г. русским электротехником А. Н. Лодыгиным. Основным элементом первой лампы был тонкий угольный стерженек, нагреваемый током до температуры, при которой он начинал светиться. Стерженек размещался под стеклянным колпаком.
Срок службы первых ламп Лодыгина составлял всего лишь 30-40 мин. Однако путем совершенствования конструкции (откачивание воздуха из колбы, использование нескольких стерженьков, поочередно сгорающих в лампе) Лодыгину удалось существенно увеличить продолжительность их работы.
В 1877 г. о работах Лодыгина узнал знаменитый американский изобретатель Т. А. Эдисон. Он решил усовершенствовать новый источник света. Чтобы как можно сильнее замедлить процесс горения угольного стержня в лампе, Эдисон с помощью сконструированного им же насоса добился такого разрежения в лампе, что давление воздуха в ней оказалось в миллион раз меньше атмосферного.
Несколько месяцев у него ушло на поиски нового материала для тела накаливания. Он пробовал все, что попадалось ему на глаза. Более шести тысяч веществ было проверено Эдисоном в поисках того материала, который мог бы не перегорать в лампе дольше всего. Когда выяснилось, что в качестве такового можно использовать бамбук, агенты Эдисона стали искать нужное растение в Японии, на Кубе, Ямайке, в Китае, Бразилии, Индии и Эквадоре. Некоторые из них погибли от укусов ядовитых змей, другие – от желтой лихорадки, но необходимый материал все-таки был найден. Обуглив и обработав волокна бамбука специальными химическими растворами, Эдисон получил тонкую нить, дававшую под действием тока яркий и ровный свет. Попутно он усовершенствовал систему ввода проводов в лампу, изобрел очень удобную вставку для нее (эдисоновский патрон) и сконструировал выключатель, с помощью которого можно было включать и выключать свет. Продолжительность работы лампы достигла 800 ч, и она стала удобной и практичной.
В ночь на 1 января 1880 г. семьсот эдисоновских ламп осветили здание с лабораторией, где работал изобретатель, а также двор, ворота и окружающий забор. Сотни людей с изумлением наблюдали этот чудесный свет, озаривший все вокруг в эту новогоднюю ночь. Весть об эдисоновском свете быстро распространилась по всей Америке. А еще через некоторое время первая партия ламп (1800 штук) была отправлена в Европу. Новые и удобные источники света стали использовать для электрического освещения улиц, домов и кораблей.
Тем временем Лодыгин тоже не переставал думать над улучшением лампы. В 1890 г. он внес существенное усовершенствование в ее конструкцию: вместо угольной нити он применил вольфрамовую, которая и используется поныне. Вольфрам является самым тугоплавким металлом (tпл=3400°С), и сделанная из него нить оказалась очень долговечной. Через несколько лет этой нити придали зигзагообразную, а затем и спиральную форму (рис 48), и лампа приобрела современный вид.

Устройство современной лампы накаливания показано на рисунке 49. Концы нити накала (вольфрамовой спирали) 1 приварены к двум проволокам (вводам), которые проходят сквозь стеклянную ножку 2 и припаяны к металлическим частям цоколя 3 лампы: одна проволока – к его винтовой нарезке, а другая – к изолированному от нарезки центральному выводу 4. Патрон 7 служит для включения лампы в сеть. Ввинчивание лампы в патрон осуществляется благодаря винтовой нарезке 6. Внутри патрона основание цоколя лампы касается пружинящего контакта 5. Этот контакт, а также винтовая нарезка патрона соединены с зажимами, к которым прикрепляют провода от сети.

При прохождении тока через вольфрамовую спираль она нагревается до температуры около 3000°С. При этом нить достигает белого каления и начинает ярко светить. Чтобы замедлить испарение нити, лампу наполняют каким-либо инертным газом (например, аргоном или криптоном).
На каждой лампе указываются электрическая мощность Р и напряжение U, на которые она рассчитана. Например, для освещения в квартирах обычно используются лампы мощностью 40, 60 и 100 Вт при напряжении 220 В. Для сравнения укажем, что лампа мощностью 100 Вт дает столько же света, сколько тысяча стеариновых свечей. По значениям мощности и напряжения, указанным на лампе, можно определить ее рабочее сопротивление (т. е. сопротивление нагретой лампы):

Если напряжение на лампе окажется меньше номинального, то выделяющаяся мощность уменьшится и свечение лампы станет менее ярким. И наоборот, при увеличении напряжения по сравнению с номинальным на 1% лампа начнет светить ярче, но срок ее службы сократится на 15%. Если же напряжение превысит номинальное на 15%, лампа тут же выйдет из строя.
В настоящее время мировое производство ламп накаливания составляет свыше 10 млрд штук в год, а количество разновидностей ламп превышает 2000. Эти лампы отличаются друг от друга назначением (осветительные, проекционные, для фар и т. д.), а также формой тела накала и размерами колбы. Последние составляют от нескольких миллиметров (у сверхминиатюрных ламп) до нескольких десятков сантиметров (у крупногабаритных прожекторных ламп). Рассчитаны они на напряжения от долей до сотен вольт при мощности, достигающей десятков киловатт. Срок службы современных ламп может превышать 1000 ч.

1. Ф.Я.Божинова, Н.М.Кирюхин, Е.А.Кирюхина. Физика, 9 класс, «Ранок», Харьков, 2009. § 17 (с.98-101) читать.

Электронагревательные приборы получили очень широкое распространение в нашей жизни. Например, электроплиты и чайники, утюги, камины, фены и другие уже давно стали привычными «жильцами» наших квартир.

Основной частью любого электронагревательного прибора является нагревательный элемент. Со второй половины XX века и по настоящее время широко используются так называемые ТЭНы – трубчатые электронагреватели (см. фото). Они представляют собой нихромовую проволоку, свитую в виде спирали и помещённую внутрь металлической трубки, заполненной электроизолирующим теплопроводным порошком. ТЭНы применяют в большинстве водонагревательных приборов, в утюгах, электроплитах, электрокаминах и так далее. Такие ТЭНы имеют размеры до нескольких дециметров и мощность до нескольких тысяч ватт.

В последнее время начинают широко распространяться электрические «тёплые полы». Для их укладки используют ТЭНы, которые находятся не в металлических трубках, а в пластмассовых, поэтому хорошо гнутся. Это важно, чтобы укладывать их в виде «змейки», равномерно покрывая всю площадь пола и обходя препятствия, например изгибы и выступы стен. Такие нагреватели имеют длину десятки метров и мощность до нескольких сотен ватт, что достаточно для обогрева одной комнаты.

В обычных лампах накаливания в световую энергию превращается менее 10% потребляемой электроэнергии, а остальные 90% превращаются в теплоту. Поэтому лампы накаливания тоже можно считать электронагревательными приборами. И хотя их чаще всего используют именно для освещения, нередки случаи, когда их применяют и для обогрева, например, теплиц. Для подключения ламп к электросети используют специальный патрон (на рисунке показан в разрезе). Он имеет нижний контакт в виде упругой пластинки и кольцевой контакт, соприкасающийся с цоколем лампы.

Важно: теплота выделяется не только в нагревательном элементе, но и в проводах. Однако на единице длины нагревательного элемента теплоты выделяется гораздо больше, чем на единице длины провода. Другими словами, на каждом сантиметре спирали выделяется гораздо больше теплоты, чем на каждом сантиметре провода, подводящего к спирали ток. В чём причина этого?

Во-первых, нагревательный элемент и подводящие провода изготовлены из разных металлов: нихрома и меди. Между тем, если взять одинаковые по размерам проводники из нихрома и меди, то нихромовый проводник будет иметь в 50 раз большее сопротивление, чем медный. Это же можно сказать иначе: удельное сопротивление нихрома в 50 раз больше удельного сопротивления меди. Выясним, как это влияет на выделение теплоты.

Нагревательный элемент и подводящие провода представляют собой проводники, соединённые последовательно. В § 9-б мы узнали, что в таких проводниках сила тока одинакова. Следовательно, согласно закону Джоуля–Ленца, количества теплот, выделяющихся в этих проводниках, прямо пропорциональны их сопротивлениям (так как силы токов и времена его прохождения одинаковы). Поэтому каждая единица длины нихромовой проволоки выделяет в 50 раз больше теплоты, чем единица длины медного провода, если площади их поперечного сечения одинаковы.

Во-вторых, нихромовая проволока свёрнута в спираль, длина которой в 10-20 раз меньше длины самой проволоки (см. рисунок). Поэтому на единице длины спирали выделяется в 10-20 раз больше теплоты, чем на единице длины прямого отрезка нихромовой проволоки.

Итак, две причины – применение вещества с большим удельным сопротивлением (нихрома или аналогичного) и плотное его размещение (спираль с близкими витками) приводят к тому, что основное количество теплоты выделяется именно в нагревательном элементе электроприбора, а не в проводах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector