Где иде енергија?

"ПТФЕ плоча за грејање користи струју и посуда се загрева. Али да ли се сва електрична енергија претвара у употребљиву топлоту? Неки се губе дуж пута. "Колико топлоте се губи и где иде? Како добро дизајниран грејач може да минимизира губитке како би довео више топлоте у процес? Познавање комплетног енергетског циклуса помаже да се објасни зашто одређени системи грејања раде ефикасно, а неки изгледа да троше енергију.

Електрична енергија у топлотну енергију
Поступак почиње чим електрична енергија тече до грејача кроз доводни кабл. Електрична енергија се преноси у облику напона и струје. Укупна снага се мери у ватима. Ова енергија не остаје дуго електрична. Струја кроз грејну плочу пролази кроз отпорни елемент чија је сврха претварање електричне енергије у топлоту.

Сама конверзија следи једноставан закон физике:

П=И2РП=И^{2}РП=И2Р

Ефикасност у овом тренутку је изузетно добра. Скоро сва електрична енергија се претвара у топлоту у елементу. Нема механичког кретања, нема сагоревања и нема међуфаза конверзије енергије. Техника је скоро 100% ефикасна у једноставном електричном смислу. Али проблем није у томе колико се ефикасно енергија претвара у топлоту, већ у томе колико добро се та топлота преноси у процес.

Развој топлоте у елементу
Чим струја почне да тече, грејни елемент се брзо загрева. Енергија је сада потпуно термичка, али је још увек концентрисана у веома малој количини метала. Затим се та топлота мора пренети кроз унутрашњу конструкцију грејача.

Део топлоте се привремено складишти у топлотној маси елемента и у околној изолацији. То није трајни губитак, само губитак брзине одзива грејача. Грејној плочи веће топлотне масе може бити потребно неко време да се загреје, али када је у сталном раду, скоро сва топлота коју производи наставља да зрачи.

Проводност у изолационом слоју
Грејни елемент је омотан изолатором који штити електричне делове и помаже да се топлота равномерније шири. Елемент се загрева и топлота пролази кроз ову изолацију ка спољашњој ПТФЕ шкољки. Изолација не користи енергију све време, али успорава темпо путовања топлоте. У пракси то значи да грејач можда неће одмах дати пуну снагу, посебно током покретања-.

Овај ниво је и даље веома ефикасан са становишта ефикасности. Топлота се не губи. То само пролази кроз контролисан пут. Добар изолациони дизајн помаже у равномерној дистрибуцији топлоте тако да цела ПТФЕ површина може равномерније пренети енергију у посуду.

Проводљивост у ПТФЕ шкољки
Следећи слој је ПТФЕ спољна шкољка, која служи две функције. Он штити грејни елемент од корозивних хемикалија и такође делује као завршни термални канал од грејача до посуде. ПТФЕ је хемијски инертан, али има веома ниску топлотну проводљивост, тако да дебљина омотача директно утиче на пренос топлоте.

Што је ПТФЕ слој дебљи, то је боља заштита, али спорији је пренос топлоте (мало). Стога дизајнери пажљиво балансирају хемијску отпорност и термичке перформансе. Али и даље већина топлоте произведене унутар грејача стиже до спољашње површине. Оклоп ретко доводи до великог губитка енергије, али утиче на брзину проводљивости топлоте у посуду.

Кључни корак: Пренос топлоте у посуду
Често највећи губици ефикасности нису у самом грејачу већ на контакту између грејача и посуде. Топлота мора да иде од ПТФЕ површине до дна резервоара или контејнера и тај пренос веома зависи од физичког контакта.

Ако је дно посуде апсолутно равно и постоји пун контакт са грејном плочом, онда топлота ефикасно иде у метал. Али чак и мањи ваздушни јазови могу бити топлотне баријере. Ваздух је изузетно лош проводник топлоте, стога мало простора између површина може значајно да умањи ефективни пренос топлоте. Практично, главни потенцијални губитак није унутар грејача, већ на контактној површини.

Због тога два идентична грејача могу деловати изузетно различито у зависности од тога како су постављени. Правилно постављена плоча са добро-контактираном плочом ће пренети већину своје енергије директно у посуду, док лоше постављена плоча може изгубити велики део те топлоте на околни ваздух.

Од посуде до процеса
Ако топлота уђе у посуду, она мора да достигне процесни медијум. Посуда апсорбује нешто енергије, док остатак топлоте загрева течност или материјал који се налази у њему. У овом тренутку може доћи до даљих губитака са зидова посуде радијацијом и конвекцијом. Губици нису криви самог грејача, већ целог дизајна система.

Изолација посуде може побољшати укупну ефикасност. Ако се избегне губитак топлоте у околину, већи део електричне енергије се претвара тамо где је то потребно: у медијуму процеса.

Како одлуке о дизајну побољшавају ефикасност
Добро изграђена ПТФЕ грејна плоча има за циљ да минимизира унутрашње губитке и максимизира пренос топлоте на спољашњу површину. Ово се постиже уједначеним грејним компонентама, оптимизованом изолацијом и пажљивим одабиром дебљине омотача. Али инсталација и оператер такође имају велики утицај. Правилно постављање и чисте, равне површине за монтажу могу направити огромну разлику у ефикасности без модификације самог грејача.

Такође је важан ниво снаге који одаберете. Ако је грејач превелик, посуда се може брзо загрејати, а затим непрекидно укључивати и искључивати, што смањује укупну ефикасност и повећава термички стрес. Грејач одговарајуће величине ради глатко и чини енергију равномернијом.

Абстрацт
Постоји неколико корака укључених у процес од напајања до употребљиве процесне топлоте. Елемент је веома добар у претварању електричне енергије у топлоту. Та топлота затим пролази кроз изолацију, ПТФЕ шкољку и улази у посуду и садржај. Већина губитака није у самом грејачу, већ у међупростору између грејача и посуде, иу топлоти која се шири из посуде у околину.

Велика већина електричне енергије генерише корисну топлоту у процесу са ефикасним дизајном и инсталацијом грејача. Постизање високе ефикасности се стога ослања на дизајн опреме и правилну инсталацију, премису која важи за све системе топлотне енергије.