Электродный котёл

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений). Для поиска иллюстраций можно: попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск; попытаться найти изображение на Викискладе; просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть); см. также Википедия:Источники изображений.

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 10 декабря 2010.

Электродный котел – это агрегат прямого действия, т.е. без посредников. Нагрев воды происходит за счет протекания электрического тока через теплоноситель. Процесс нагрева происходит вследствие хаотичного движения ионов теплоносителя от анода к катоду с частотой 50 Гц (50 колебаний за одну секунду), что и вызывает быстрое повышение температуры теплоносителя. И, соответственно, эффективность нагрева зависит от свойств теплоносителя. А свойства теплоносителя, в свою очередь, зависят от количества примесей в ней.

Принцип работы электродного котла

Процесс нагрева в электроводонагревателе электродного типа происходит посредством протекания электрического тока через теплоноситель, за счет сопротивления которого и происходит нагрев. При этом явления электролиза (разложение воды на кислород и водород при пропускании через неё постоянного электрического тока) не наблюдается, так как катод и анод постоянно меняются местами с частотой электрической сети.

Мощность, вырабатываемая электродным котлом при нагреве теплоносителя, рассчитывается согласно формуле:

$P=J\cdot U$, где $\textit{P}$ - мощность котла, Вт;

$\textit{J}$ - сила тока, А;

$\textit{U}$ - напряжение, В.

Согласно закону Ома $~U=JR$, отсюда $J=\frac{U}{R}$,

где $\textit{R}$ - сопротивление жидкости, Ом, которое определяется согласно выражению:

$~R=\gamma _{t} \frac{l}{S}$, где

$\gamma _{t}$ - удельное сопротивление теплоносителя, Ом•см;

l - расстояние между электродами, см;

S - площадь поперечного сечения электрода, см$^{2}$.

Согласно табличным данным, если температура теплоносителя выше 18${}^{^{0} } C$, то удельное сопротивление $~\gamma _{t}$ определяется как:

$~\gamma _{t} =\gamma (1-\alpha (t-18))$, где

$~\gamma$ =1300Ом/см - удельное сопротивление теплоносителя при температуре 18${}^{^{0} } C$;

t - температура теплоносителя, ${}^{^{0} } C$;

$\alpha$ - температурный коэффициент теплоносителя. Для углекислого натрия (соды) $Na_{2} CO_{3}$

$\alpha ={\rm 0,0082}$. Таким образом, мощность, вырабатываемая котлом при нагреве теплоносителя, можно рассчитать как:

$P=U^{2} \cdot \frac{1}{\gamma (1-\alpha (t-18))\cdot \frac{l}{S} }$, или после преобразования получаем $P=\frac{U^{2} \cdot S}{\gamma \cdot l} \cdot \frac{1}{1-\alpha (t-18)}$

Таким образом, потребляемую электрическую мощность можно рассчитать согласно формуле:

$P_{e}=P\cdot K_{kpd}$ , где $~K_{kpd}$ - коэффициент полезного действия котла.

Для электродного котла $K_{kpd} \approx 0,98$.

Таким образом, для электродного котла имеем следующее выражение для расчета потребляемой мощности:

$P_{e} =\frac{U^{2} \cdot S}{K_{kpd} \cdot \gamma \cdot l} \cdot \frac{1}{1-\alpha (t-18)}$

Как видим из полученного выражения, мощность электродного котла зависит от температуры теплоносителя. Оценим эту зависимость.

В данном выражении имеем:

$~K_{kpd}, \textit{U}, \gamma , l,\alpha =const$

Принимая $A=\frac{U^{2} }{K_{kpd} \cdot \gamma \cdot l}$, имеем выражение

$P_{e} =A\cdot S\cdot \frac{1}{1-\alpha (t-18)} =A\cdot S\cdot \frac{1}{(1+18\alpha )-\alpha t}$

Визуально график зависимости энергопотребления котла от температуры теплоносителя будет иметь следующий вид (для простоты построения графика принимаем соотношение $A\cdot S$ равным 1).

Т.е. по данному графику видна зависимость энергопотребления от температуры теплоносителя. Экспериментально доказано, что электродный котел выходит на номинальную мощность при температуре теплоносителя 75 градусов. Согласно полученному выражению

$P_{e} (t=75{}^{0} C)=A\cdot S\cdot \frac{1}{(1+18\alpha )-\alpha \cdot 75} =A\cdot S\cdot \frac{1}{1+{\rm 0,0082}\cdot {\rm (}18-75)} ={\rm 1,8776}A\cdot S$

Т.е. если мы имеем котел мощностью 5 кВт, то при температуре теплоносителя 18 градусов котел потребляет 2,66 кВт, а при температуре 45 градусов - 3,42 кВт.

Таким образом, можем выделить следующие особенности электродных котлов:

• За счет простоты конструкции и принципа нагрева тепловые потери в котле сведены к минимуму, благодаря чему КПД электродных котлов близки к 100 (96-98%)

• Так как теплоноситель является элементом электрической цепи, то в электродных котлах отсутствует проблема «сухого хода», или, другими словами, если из системы отопления по какой-либо причине вытекает теплоноситель, то электродный котел просто перестает работать из-за размыкания цепи, тем самым предотвращая аварийную ситуацию.

• Энергопотребление электродных котлов напрямую зависит от температуры теплоносителя - чем ниже температура воды в системе, тем ниже энергопотребление. На номинальный режим энергопотребления котел выходит при условии, что температура воды в системе равна 75 градусам.

• Рабочая температура электродного котла не должна превышать 75 градусов - при увеличении температуры увеличивается мощность котла, и, как следствие, нагрузка на электросеть.

• Электродные котлы менее инертны, что позволяет быстрее разгонять систему до заданной температуры и эффективнее применять управляющую автоматику.

• Электродные котлы не чувствительны к перепадам напряжения. С изменением напряжения изменяется лишь мощность котла, а в целом он продолжает работать.

• Малые габариты и низкая стоимость.

• Электродные котлы требовательны к качеству теплоносителя.

• При установке электродного котла необходимо наличие хорошего заземления - из-за значительных токов утечки подключение котла после УЗО (устройства защитного отключения) невозможно.

См. также

• Котёл

Ссылки

• Бытовые электродные котлы — так ли хорошо, как рекламируют?