电能和热能的能量转换

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电能和热能的能量转换

点击数:1263发布:2016-06-16 来源: 华赫电热

电能和热能是两种不同形式的能量,它们之间是可以互相转化的。将电能转换成热能的是各种各样的电加热元件、电热设备和电热电器;而将热能转换为电能的是火力发电厂,热电偶是将热能转换为电能的仪器。

一、电能和热能的能量转换形式:
将电能转换成热能按其原理可以分为:电阻加热、感应加热、介质加热和电弧加热四大类:
1、电阻加热
电阻加热是电热转换的主要形式,它分为直接加热和间接加热:
(1)直接加热是使电流通过被加热体本身,利用其本身的电阻发热而达到加热的目的;
(2)利用专门材料制成的电热管产生热量,通过热传递的三种方将热量传递到被加热体。

2、感应加热
分铁心感应加热和无铁心感应加热
(1)铁心加热是利用变压器原理,将被加热物体当做变压器的副绕组而进行加热;
(2)无铁心加热是将被加热体放置在交变磁场中,利用被加热体所产生的涡流进行加热。

3、介质加热
介质加热是将被加热体放置在高频交变电场中,利用被加热体介质损失而加热。

4、电弧加热
电弧加热是利用电极与电极之间,或电极与工件之间产生的放电而使空气电离形成电弧发出高温来加热物体。

二、电能和热能的能量转换计算:
在以上介绍的四种电热形式中以电阻加热中的间接加热使用最为普及,下面即是这种方式的电热转换计算:
首先是最基本的电热当量:1KW·h=859.845(kcal)≈860(kcal)也就是俗称的大卡

1、热量计算公式:
(1)假定工作电流为恒定值
Q=0.2388*I2R*T≈0.24*I2R*T(kcal)

(2)假定工作电压为恒定值
Q=0.860*(U2/R2)*T(kcal)


注:Q:电阻通电发出的热量(cal或kcal)
          U=电阻两端的管子电压(V)
          I=通过电阻的工作电流
          R=电阻在工作状态下的电阻值
          T=通电时间
按上面定律,在电热电器产生设计计算中,常按照所需要的热量Q来计算出电热电器所需的功率P,P=Q/860(KW·h)
注:上面R指的是纯电阻,适用于电感、电容引起的阻抗与电阻微不足道。

2、电感、电容引起的阻抗与电阻不可忽视情况下,R需要用阻抗Z来计算,I=U/Z。
(1)Z包含电阻R和电抗X,即Z=√R2+X2
(2)电阻与阻抗的比值为电路的功率因素,cosφ=R/Z
(3)电抗X包含电容引起的容抗Xa和电感引起的感抗Xb,单位都是Ω,其关系为:
         Xa=2πfL      (Ω)
         Xb=1/(2πfc)(Ω)
         X=Xa-Xb       (Ω)
注:f=交流电的频率(Hz),L=电感(H),C=电容(F)



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