RIP ∙ = 2 - Termagsoft

INSTYTUT INFORMATYKI STOSOWANEJ
POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ
Ćwiczenie Nr 5
NAGRZEWANIE REZYSTANCYJNE BEZPOŚREDNIE
1.WPROWADZENIE.
Nagrzewanie rezystancyjne bezpośrednie polega na bezpośrednim wydzielaniu ciepła w
elementach przewodzących prąd elektryczny takich jak pręty, rurki, płaskowniki itp.
Zamiana energii elektrycznej w ciepło jest wynikiem efektu prawa Joule' a , które wyraża się
zależnością:
PI2 R
(1)
gdzie: P -moc cieplna wydzielona w elemencie nagrzewanym (W);
R - rezystancja elementu (),
I - prąd elektryczny przepływający przez element (A).
Rezystancja elementu zależy od wymiarów geometrycznych i rezystywności
nagrzewanego elementu.
Rezystywność zależy od rodzaju materiału i jego temperatury.
Nagrzewanie rezystancyjne bezpośrednie jest stosowane w licznych procesach
przemysłowych.
2. CEL ĆWICZENIA.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami fizycznymi występującymi w
procesach nagrzewania elementów metalowych takich jak rurki, pręty, płaskowniki itp.
3 PROGRAM ĆWICZENIA.
3.1. Stanowisko badawcze.
Pomiary zostaną wykonane na stanowisku przedstawionym na Rys.1.
Rys.1. Stanowisko badawcze.
Oznaczenia na Rys. l. :
ATr - autotransformator 0-230 V V1, V2, Vp – woltomierze,
Al - amperomierz,
F - siła docisku,
l - ciało nagrzewane - wsad,
2 - szczęki zasilające chłodzone wodą,
T - termoelement,
p.k. - przewody kompensacyjne.
Nagrzewany wsad jest umieszczany między dwoma zespołami szczęk zasilających
chłodzonych wodą. Rezystancja przejścia na styku szczęka-wsad jest nastawiana poprzez
zmianę siły docisku F. Moc grzejna jest nastawiana przez zmianę napięcia zasilającego, przy
użyciu autotransformatora ATr. Temperatura wsadu jest mierzona termoelementem
opasującym NiCr-NiAl połączonym z miernikiem cyfrowym temperatury zaopatrzonym w
układ samoczynnej korekcji wpływu zmian temperatury odniesienia.
3.1. Wyznaczanie charakterystyk roboczych układu.
Dla kilku zadanych wartości napięcia U , zasilającego autotransformator ATr pomierzyć prąd
pierwotny Il transformatora zasilającego, napięcie U2 na szczękach zasilających i temperaturę
wsadu . Wyniki pomiarów zestawić w Tabeli l a w drugiej jej części wpisać następujące
obliczone wartości:
I 2  I1
z1
 I  26,42
z2 1
P2  I 2 U 2
RW 
U2
I2
(2)
(3)
(4)
Każdego pomiaru dokonywać przy określonej nastawionej wartości U1 po uzyskaniu
cieplnego stanu ustalonego wg obserwacji wskazań miernika temperatury i amperomierza.
Tabela 1
U1
V
5
30
60
85
110
I1
A
U2
V
◦C
I2
A
P2
W
Rw
Ω
W stanie cieplnie ustalonym przy U=70 V pomierzyć spadek napięcia między szczęką
miedzianą chłodzoną wodą a wsadem przy różnych wartościach siły docisku F szczęki
górnej.
Wyniki zestawić w Tabeli 2 oraz obliczyć rezystancję przejścia Rp wg zależności:
Rp 
Up
I2
(5)
Tabela 2
F
kg
U1
V
I1
A
Up
V
Rp
Ω
Wartość siły F należy przeliczać z wartości ściśnięcia sprężyny
podstawie umieszczonej w układzie skali milimetrowej, wg zależności:
l ustalonych
F  k  l ; gdzie k  39,2 N / mm
4 OPRACOWANIE WYNIKÓW.
Przedstawić graficznie następujące zależności:
=f(P) ,
Rw=f(),
Rp=f(F),
przy ot=const
przy F=const
przy =const i ot=const
Wyznaczyć średni cieplny współczynnik zmiany rezystancji wsadu w funkcji temperatury.
Podać komentarze dotyczące uzyskanych wyników i rozkładu wzdłużnego temperatury
wsadu.
na
(6)
5 LITERATURA.
[1] Hering M., Podstawy elektrotermii cz.1. WNT, Warszawa 1992.
[2] Zgraja J., Wykład z przedmiotu „Podstawy wymiany i generowania ciepła"
PYTANIA KONTROLNE
1.
2.
3.
4.
5.
Na czym polega nagrzewanie rezystancyjne bezpośrednie?
Co mówi prawo Joule’a-Lenza?
Jakie parametry wsadu wpływają na jego rezystancję?
Od czego zależy rezystywność?
W jaki sposób można zmieniać rezystancję przejścia uchwyt-wsad?