Ke Mana Perginya Tenaga?

"Plat pemanas PTFE menggunakan elektrik dan kapal menjadi panas. Tetapi adakah semua tenaga elektrik bertukar menjadi haba yang boleh digunakan? Ada yang hilang di sepanjang jalan. "Berapa banyak haba yang hilang dan ke mana perginya? Bagaimanakah pemanas yang direka dengan baik boleh meminimumkan kerugian untuk menyampaikan lebih banyak haba kepada proses? Mengetahui kitaran tenaga yang lengkap membantu menjelaskan mengapa sistem pemanasan tertentu berfungsi dengan cekap dan sesetengahnya kelihatan membazirkan kuasa.

Tenaga Elektrik kepada Tenaga Terma
Prosedur bermula sebaik sahaja kuasa elektrik mengalir ke pemanas melalui kabel bekalan. Tenaga elektrik dibawa dalam bentuk voltan dan arus . Kuasa keseluruhan diukur dalam watt. Tenaga ini tidak kekal elektrik untuk masa yang lama. Arus melalui plat pemanas melalui elemen rintangan yang tujuannya adalah untuk menukar tenaga elektrik kepada haba.

Penukaran itu sendiri mengikut undang-undang fizik yang mudah:

P=I2RP=I^{2}RP=I2R

Kecekapan pada ketika ini adalah luar biasa baik. Hampir semua elektrik ditukar kepada haba dalam unsur. Tiada gerakan mekanikal, tiada pembakaran dan tiada peringkat pertengahan penukaran tenaga. Teknik ini hampir 100% cekap dari segi elektrik. Tetapi masalahnya bukanlah seberapa berkesan kuasa bertukar menjadi haba tetapi sejauh mana haba itu dipindahkan ke proses.

Perkembangan Haba Dalam Unsur
Sebaik sahaja arus mula mengalir, elemen pemanas menjadi panas dengan cepat. Tenaga kini adalah haba sepenuhnya, tetapi masih tertumpu pada jumlah logam yang sangat kecil. Seterusnya haba itu mesti dipindahkan keluar melalui pembinaan dalaman pemanas.

Sebahagian daripada haba disimpan buat sementara waktu dalam jisim haba unsur dan dalam penebat sekeliling. Ia bukan kerugian kekal, hanya kehilangan kelajuan tindak balas pemanas. Plat pemanas jisim haba yang lebih besar mungkin mengambil sedikit masa untuk memanaskan badan, tetapi apabila ia beroperasi secara berterusan, hampir semua haba yang dihasilkannya terus memancar keluar.

Pengaliran dalam Lapisan Penebat
Elemen pemanasan dibalut oleh penebat yang melindungi bahagian elektrik dan membantu menyebarkan haba dengan lebih sekata. Elemen menjadi panas dan haba melalui penebat ini keluar ke cangkerang PTFE luar. Penebat tidak menggunakan tenaga sepanjang masa, tetapi ia memperlahankan kadar perjalanan haba. Dalam praktiknya, ini menunjukkan bahawa pemanas mungkin tidak memberikan output penuhnya dengan serta-merta, terutamanya semasa permulaan-.

Tahap ini masih sangat berkesan dari sudut kecekapan. Panas tak hilang. Ia hanya melalui jalan terkawal. Reka bentuk penebat yang baik membantu mengagihkan haba secara sama rata supaya seluruh permukaan PTFE dapat memindahkan tenaga ke kapal dengan lebih seragam.

Pengaliran dalam Shell PTFE
Lapisan seterusnya ialah kulit luar PTFE, yang berfungsi dua fungsi. Ia melindungi elemen pemanas daripada bahan kimia yang menghakis dan juga bertindak sebagai saluran terma terakhir dari pemanas ke kapal. PTFE adalah lengai secara kimia tetapi mempunyai kekonduksian terma yang sangat rendah, oleh itu ketebalan cangkerang secara langsung mempengaruhi penghantaran haba.

Lebih tebal lapisan PTFE lebih baik perlindungan tetapi lebih perlahan pemindahan haba (sedikit). Oleh itu, pereka dengan teliti mengimbangi rintangan kimia dan prestasi terma. Tetapi masih kebanyakan haba yang dihasilkan di dalam pemanas mencapai permukaan luar. Cangkerang jarang mengakibatkan kehilangan tenaga yang besar tetapi ia memberi kesan kepada kadar pengaliran haba ke kapal.

Langkah Penting: Pemindahan Haba ke Kapal
Selalunya kehilangan kecekapan terbesar bukan pada pemanas itu sendiri tetapi pada sentuhan antara pemanas dan kapal. Haba perlu pergi dari permukaan PTFE ke bahagian bawah tangki atau bekas dan pemindahan itu sangat bergantung pada sentuhan fizikal.

Jika bahagian bawah kapal benar-benar rata dan terdapat sentuhan penuh dengan plat pemanas maka haba masuk dengan cekap ke dalam logam. Tetapi walaupun jurang udara kecil boleh menjadi halangan haba. Udara adalah konduktor haba yang sangat lemah, oleh itu ruang yang sedikit di antara permukaan boleh mengurangkan penghantaran haba yang berkesan dengan ketara. Secara praktikal, potensi kehilangan utama bukan di dalam pemanas, tetapi pada permukaan sentuhan.

Inilah sebabnya mengapa dua pemanas yang sama boleh bertindak dengan sangat berbeza bergantung pada cara ia diletakkan. Plat yang dipasang dengan betul-dengan baik akan memindahkan sebahagian besar tenaganya terus ke dalam bekas, manakala plat yang dipasang dengan teruk mungkin kehilangan banyak haba itu ke udara sekeliling.

Dari Kapal ke Proses
Jika haba memasuki kapal, ia mesti mencapai medium proses. Kapal menyerap sedikit tenaga, manakala baki haba memanaskan cecair atau bahan yang terkandung di dalamnya. Pada ketika ini mungkin terdapat lagi kerugian dari dinding kapal oleh sinaran dan perolakan. Kerugian bukanlah kesalahan pemanas itu sendiri, tetapi keseluruhan reka bentuk sistem.

Penebat kapal boleh meningkatkan kecekapan keseluruhan. Jika kehilangan haba kepada persekitaran sekeliling dielakkan, lebih banyak tenaga elektrik ditukar di mana ia diperlukan: dalam medium proses.

Bagaimana keputusan reka bentuk meningkatkan kecekapan
Plat pemanas PTFE yang dibina dengan baik bertujuan untuk meminimumkan kerugian dalaman dan memaksimumkan penghantaran haba ke permukaan luar. Ini dicapai dengan komponen pemanasan seragam, penebat yang dioptimumkan dan pemilihan ketebalan cangkerang yang teliti. Tetapi pemasangan dan pengendali mempunyai impak yang besar juga. Peletakan yang betul dan permukaan pelekap yang bersih dan rata boleh membuat perbezaan besar dalam kecekapan tanpa mengubah suai pemanas itu sendiri.

Ia juga penting tahap kuasa yang anda pilih. Jika pemanas terlalu besar, bekas itu mungkin dipanaskan dengan cepat dan kemudian dikitar hidup dan mati secara berterusan, yang mengurangkan kecekapan keseluruhan dan meningkatkan tekanan haba. Pemanas dengan saiz yang betul berfungsi dengan lebih lancar dan menjadikan tenaga lebih sekata.

Abstrak
Terdapat beberapa langkah yang terlibat dalam proses daripada kuasa kepada haba proses yang boleh digunakan. Unsur ini sangat baik untuk menukar tenaga elektrik kepada haba. Haba itu kemudiannya melalui penebat, cangkang PTFE dan ke dalam bekas dan kandungan. Kebanyakan kerugian bukan dalam pemanas itu sendiri, tetapi dalam antara muka antara pemanas dan kapal, dan dalam haba yang memancar dari kapal ke persekitaran.

Sebahagian besar tenaga elektrik menjana haba yang boleh digunakan dalam proses dengan reka bentuk dan pemasangan pemanas yang cekap. Mencapai kecekapan tinggi dengan itu bergantung pada reka bentuk peralatan dan pemasangan yang betul, premis yang memegang semua sistem tenaga haba.