Приняв во внимание, что превышение температуры

Электрическая схема-аналог процесса электронагрева.

Тепловой баланс выражается уравнением (закон сохранения энергии)

Уравнение теплового баланса

S Q_ПР = S Q_РАС (Дж, Вт× с)

Q_ПР - суммарное поступление тепловой энергии

Q_РАС - суммарный расход тепловой энергии

Q_ЭН + Q_Б + Q_ЭО = Q_ПОЛ + Q_ВСП + Q_ПОТ

Q_ЭН , Q_Б, Q_ЭО - тепловая энергия электродвигателей, биологических объектов, от электрооборудования,

Q_ПОЛ – энергия расходуемая полезно,

Q_ВСП – энергия затрачиваемая на нагрев вспомогательных устройств.

Q_ПОТ – энергия тепловых потерь

Уравнение энергии нагрева

Р×dt = C_Т ×dJ + k_Т× F×J × dt

Уравнение мощности нагрева

Р = C_Т ×(dJ/ dt) + k_Т× F×J ×

J = t_М - t_ОКР = t - t_О = t₁ - t₂ = Dt =dt

и обозначив количество теплоты k_Т× F, отдаваемой материалом в окружающую среду через термическое сопротивление R_Т

1/ k_Т× F = R_Т

перепишем уравнение мощности нагрева

Р = C_Т ×(dt/ dt) + (t - t_О) / R_Т = Ф_ПОЛ + Ф_ПОТ

Ф_ПОЛ , Ф_ПОТ – тепловой поток полезно использованный и рассеянный (потерянный) в окружающую среду.

Рис. 7. Схема-аналог процесса электронагрева

i = C_Э (dU/ dt) + (U – U₀) / R_Э

Физический смысл этого уравнения в том, что энергия от источника напряжения U запасается в конденсаторе (аналог полезно используемого теплового потока Ф_ПОЛ) и поглощается в резисторе (аналог теряемого теплового потока Ф_ПОТ).

Тепловые потоки и температурные поля целесообразно исследовать не на реальных электротермических объектах, а на электрических схемах-аналогах.

При этом теплоте будет соответствовать количество электричества, тепловому потоку (Ф_ПОЛ + Ф_ПОТ) –электрический ток(i₁+i₂), теплоемкости(C_T)-электроемкость(C_Э), разности температур(t - t_О)-разность потенциалов(U – U₀), термическому сопротивлению(R_Т)-электрическое сопротивление(R_Э).

Построение схемы-аналога начинается с выбора электрической емкости конденсатора масштабирующего реальный процесс нагрева, затем по нему масштабируется величина электрического сопротивления-адекватная теплоотдачи в окружающую среду, после этого задаются значения напряжений постоянного тока, масштабированные значениями температуры.

Схема-аналог позволяет провести необходимые экспериментальные исследования и осуществить более рациональное проектирование электротермического оборудования.

Дата добавления: 2014-01-07