ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

CZ.1.07/1.1.00/08.0010

ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA MILAN KLIMEŠ

TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

:

ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA

NÁZEV GP: INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

•

Žadatel: ZČU v Plzni Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.00/08.0010

•

Datum zahájení projektu: 01.01.2010 Datum ukončení projektu: 31.12.2012

•

Projekt je zaměřený na komplexní inovaci odborného vzdělávání na středních školách s ohledem na nové trendy ve využívání zdrojů energií v 21. století, včetně jejich dopadu na životní prostředí.

•

Energetika jakožto odvětví, které je považováno za největšího znečišťovatele životního prostředí, prochází dramatickým rozvojem ovlivněným především její ekologizací a postupným vyčerpáváním klasických zdrojů. Zkoumají se možnosti využití nových zdrojů energií, vyvíjejí se nové způsoby zpracování surovin a odpadů, nové technologické postupy a složitá sofistikovaná zařízení.

•

Cílem projektu je tyto nové poznatky srozumitelně zpracovat a následně využít k rozvoji znalostí, schopností a dovedností žáků v environmentálních oblastech s důrazem na udržitelný rozvoj v České republice.

•

Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České Republiky.

SPŠ TACHOV

2

NÁZEV GP: INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VY UŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTN Í PROSTŘEDÍ

Elektrická energie – přeměna energie

spotřebič

mění energii na: teplo

užitek

forma

žárovka

90 %

10 %

světlo

zářivka

80 %

20 %

světlo

LED dioda

60 %

40 %

světlo

elektromotor

10 %

90 %

pohyb (otáčivý)

reproduktor

1%

99 %

pohyb->zvuk

varná konvice

100 %

-

teplo

odpor

100 %

-

teplo

SPŠ TACHOV

3


Elektrické zdroje tepla:

Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): • prouděním vzduchu (konvekcí) •

vedením (kondukcí)

•

sáláním (radiací) Zpravidla se šíří všemi těmito způsoby současně, ale některý z nich může převládat.

SPŠ TACHOV

4



Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): Proudění tepla (konvekce) • Teplo se přenáší prostřednictvím pohybujících se částic plynu nebo kapalin. • Pohyb částic v kapalině nebo v plynu může být:

přirozený: způsoben nestejnoměrným rozdělením teploty v kapalině nebo plynu

nucený: pohyb zrychlujeme čerpadlem nebo ventilátorem

SPŠ TACHOV

5



Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): Proudění tepla (konvekce)

SPŠ TACHOV

6



Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): Vedení tepla (kondukce) • Vedení tepla se vyskytuje u pevných látek (hovoříme o tzv. prostupu).

SPŠ TACHOV

7



Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): Sálání tepla (radiace)Těleso,jehožteplotajevyššínež0K,vyzařujevšemisměrytepe lnépaprsky: • -vlnová délka: 750nm – 10 000nm (infračervené záření) • -vlnová délka: nad 10 000nm

SPŠ TACHOV

(tepelné záření)

8



Fyzikální principy šíření tepla (fyzika): Sálání tepla

SPŠ TACHOV

9



Elektrický ohřev: Elektrický ohřev je proces, při kterém je přiváděná tepelná energie (potřebná k ohřevu) získávána z elektrické energie

SPŠ TACHOV

10



Výhody elektrického ohřevu: •

poměrně vysoká účinnost

•

malá investiční náročnost (oproti plynu, naftě)

•

malé náklady na údržbu (robustnost topných systémů)

•

malé rozměry a tím í nároky na prostor

• dobrá regulovatelnost (přepínáním, pulzním spínáním, řízením napětí) •

bezpečnost provozu (nepřítomnost plynu, ohně)

SPŠ TACHOV

11



Nevýhody elektrického ohřevu: • poměrně vysoká cena elektrické energie oproti jiným formám energie • předpoklad navyšování ceny za energii

SPŠ TACHOV

12


Elektrické zdroje tepla - Elektrický ohřev:

Druhy ohřevu: • odporový ohřev • obloukový ohřev • indukční ohřev • dielektrický ohřev

• infračervený ohřev

SPŠ TACHOV

13


Elektrické zdroje tepla

Odporový ohřev: • Teplo vzniká v rezistoru (odporové součástce) průchodem el. proudu. • Rozeznáváme odporový ohřev: topných článků (speciální odporový vodič např. tantal, slitiny chromniklu apod.) topných kabelů popřípadě vodičů (např. podlahové vytápění místnosti, ochrana potrubí proti zamrzání, apod.)

topných fólií

SPŠ TACHOV

14



Odporový ohřev: topné kabely Samoregulační topné kabely Jedná se o tzv. inteligentní kabely, které upravují svůj výkon v závislosti na okolní teplotě. Tyto kabely dodávají příslušné množství tepla přesně tam, kde je potřebné. Výdej tepla samoregulačního topného kabelu zajišťuje speciální teplotně závislý polymerový materiál, který je umístěn mezi dvěma paralelně vedenými měděnými vodiči. Pokud se teplota okolí snižuje, kabel se více zahřívá. Pokud okolní teplota stoupá, pak se tepla kabelu snižuje. Kabel tak reaguje na potřebu tepla po celé své délce bez rizika přehřátí.

SPŠ TACHOV

15



Odporový ohřev: topné kabely

SPŠ TACHOV

16


Elektrické zdroje tepla - Odporový ohřev:

• Odporové pece • Využívají nepřímý ohřev (přenos tepla na ohřívaný předmět je zprostředkován např. vzduchem • V odporových pecích probíhají tyto děje: • -sušení (do teploty 250C)

• -tepelné zpracování kovů, např. žíhání, kalení, popouštění (asi do teploty105°C), • -tavení kovů s nižším bodem tání,

• -smaltování, vypalování keramiky (až do 1 300°C)

SPŠ TACHOV

17


Elektrické zdroje tepla - Odporový ohřev:

• Odporové pece

SPŠ TACHOV

18


Elektrické zdroje tepla - Obloukový ohřev:

• Obloukové pece • Teplo vzniká v elektrickém oblouku. Oblouk napájíme střídavým nebo stejnosměrným proudem. Proud přitom prochází plyny, které jsou za normálních podmínek elektricky nevodivé. Teprve po ionizaci prostředí (např. vlivem vysoké teploty) se stanou elektricky vodivými. Teplota dosahuje hodnoty až několika tisíc kelvinů (až 5000K). Plyny při takové teplotě jsou velmi vodivénazýváme je plazma. Vysoká teplota se uplatňuje v průmyslu při obloukovém svařování a v obloukových pecích.

SPŠ TACHOV

19


Elektrické zdroje tepla - Obloukový ohřev:

• Obloukové pece

SPŠ TACHOV

20



indukční ohřev • Vložením kovového (vodivého) předmětu do střídavého magnetického pole dochází v tomto předmětu k indukování proudů, které jsou v důsledku působení magnetického pole (frekvence - skinefekt) vytlačovány na povrch. Tím zde dochází ke zhušťování proudových siločar a k vývinu Joulova tepla. • Střídavý magnetický tok buzený vstupním proudem vytvoří tak velké vířivé proudy ve výstupním závitu, že se jeho kov (obsah tavícího kelímku roztaví. • Tyto pece se používají k výrobě speciálních slitin, neboť ohřev je velmi čistý, tj. nezpůsobuje žádné znečištění slitiny. Používá se pro teploty 1 500 až 2 500 C a výkony až 1MW.

SPŠ TACHOV

21



Indukční pece • Střídavý magnetický tok buzený vstupním proudem vytvoří tak velké vířivé proudy ve výstupním závitu, že se jeho kov (obsah tavícího kelímku roztaví. • Tyto pece se používají k výrobě speciálních slitin, neboť ohřev je velmi čistý, tj. nezpůsobuje žádné znečištění slitiny. Používá se pro teploty 1 500 až 2 500 C a výkony až 1MW.

SPŠ TACHOV

22



Indukční pece

SPŠ TACHOV

23


Elektrické zdroje tepla: Příklady

Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů : • velkoobjemové akumulační (bojlery) výhody: relativně malý příkon nevýhody: nízká účinnost (ztráty 1 W/1 l vody) • průtokové (bez zásobníku)

SPŠ TACHOV

24



Ohřev užitkové vody - druhy ohřívačů :

SPŠ TACHOV

25



Ohřev užitkové vody - provedení ohřívačů: • odporové (konstantní výkon) • elektrodové (výkon je závislý na vodivosti - teplotě vody) výhody: nedochází k usazování vodního kamene, dobrá (maximální) účinnost a možnost řízení, malé rozměry, žádná údržba nevýhody: vodivost je způsobena přísadami, obtížné řízení

SPŠ TACHOV

26


Elektrické zdroje tepla - srovnání tabulkové srovnání různých druhů ohřevu (uvedení 1 l vody do varu):

Výrobek

Čas

Spotřeba

Účinnost

Rychlovarná konvice

3´25´´

114 Wh

82 %

Indukční ohřev

4´10´´

141 Wh

80 %

Sklokeramika - Hi-light 7´14´´

151 Wh

52 %

Plynový hořák

8´50´´

253 Wh

40 %

Litinová plotýnka

8´50´´

220 Wh

47 %

Mikrovlná trouba

11´50´´

220 Wh

60 %

Zdroj: http://ekolist.cz

SPŠ TACHOV

27



•

SPŠ TACHOV

DĚKUJI ZA POZORNOST

28

ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA

Recommend Documents