1.Džulov toplotni efekat Ako kroz jednu elektroprovodnu sredinu protiče struja onda se posrestvom džulovog toplotnog efekta dio el energije pretvara u toplotu. Q=RI“2t. (SLIKA (SLIKA).Količina razvijene el toplote je srazmjerna otpornosti kvadratu struje i vremena: Q=RI¨2 dt, odnosno Q=Ri“2t. U odnosu na dzulovu toplotu toplotu postoje dva pravca: 1.Ako je razvijena toplota nepozeljna, nepozeljna, 2. Ako je razvijena toplota toplota poželjna i favorizuje favorizuje se. U prvom sl. Čini se sve da se ona umanji, dok u drugom za obavljanje nekih procesa onda se biraju materijali i dimenzije da bi se dobila sto veca snaga el. Energije pretvorene u toplotu. Na tom pravcu se zasniva elektrotermicka konverzija energije
2.Temperatura,Kelvinova,Celziusova i farenhajtova temp skala temperatura je stepen toplotnog stanja nekog tijela. Karakter temp je termodinamicki, a priroda energetska.Za mjerenje temp uvode se temp skale prema SI sistemu temperatura se izražava kelvinovom temp skalom. Stepen kelvina se definise kao 273,15-ti dio temperature trojne tacke vode. Temp data kelvinovom skalom uvijek je pozitivna, naziva se apsolutna temp, i koristi se u opisivanju termodinamickih pojava. Celziusova temp skala ima nulu na 273,15K i podijeljena je na stepene Celziusa, koji su jednaki kelvinu. Veza izmedju temp u celziusovoj i kelvinovoj skali data je izrazom: T[K]=t[C]+273,15 T[K]=t[C]+273,15. Farenhajtova temp skala: t[c]=5/9t[F]-32. Apsolutna temp mjerena metodama zasnovanim na fundamentalnim fizickim zakonima naziva se termodinamicka temp. Temp se moze izraziti preko energije: K=ȹ/T=1,380x10* -3 J/K
3.Toplota i način prenošenja toplote: Toplota je oblik energije koja moze nastati konverzijom mehaničke energije. Mehanička energija se pojavljuje u vise vidova dok je toplotna energija jedinstvena. Toplota prestavlja energiju koja je posljedica kretanja
molekula i atoma. Toplota se sa jednog sistema na drugi drugi može prenositi: 1. Provodjenjem Provodjenjem (kondukcijom) 2. Strujanjem(konvekcijom) Strujanjem(konvekcijom) 3.Zdračenjem(radijacijom). 3.Zdračenjem(radijacijom). Kondukcija je prenošenje toplote toplote u nekom tijelu sa toplih dijelova na hladnije, pri cemu svi dijelici tog tijela ostaju na svojim mjestima. Tijela koja brzo prenose toplotu nazivamo dobrim temp provodnicima, a tijela koja sporo prenose Temperaturni izolatori. Količina
toplote Q koja za vrijeme τ prodje kroz poprečni presjek šipke S, izmedju ove tačke na temp t1 i t2 koje su medjusobno udaljenel iznosi: Q=λτ(t1 -t2)/l gdje je λ konstantna veličina koja se zove koef toplotne provodnosti i ona se definiše definiše kad količina toplote toplote koja prodje u jednoj jednoj sec kroz poprečni presjek presjek od jednog m*2, kada je razlika temp 1K na dužini dužini od 1m. Kondukcija se ostvaruje ostvaruje putem dva mehanizma: brže kretanje kretanje molekula ili atoma u dijelu tijela sa višom temp koja se prenosi na ostale dije love tijela pri njihovim medjusobnim kontaktima; slobodni elektroni koji obilježavaju energetski fluks u smijeru opadanja temp( karakteristično za prenos toplote kroz metale). Konvekcija: Strujanjem se pretežno pretežno zagrijavaju tečnosti i gasovi, gdje dolazi do podizanj zagrijanih slojeva i spuštanja hladnih spojeva čime se ostvaruje strujanje grijanog fluida. Konvekcija se razlikuje od kondukcije po tome što se pri strujanju čestice materije veće kinetičke ener kreću od zagrijanog mjesta, i time prenose topl otu. Radijacija : Pod toplotnim zračenjem podrazumijevamo el magnetno zračenje zračenje koje nastaje uslijed uslijed postojanja temperature temperature nekog tijela. Ostvaruje Ostvaruje se putem el mag talasa. Brže se zagrijavaju tijela tijela čije površine bolje bolje absorbuju toplotno toplotno zračenje(tijela tamnih i hrapavih površina). Tijelo koje bi u potpunosti absorbovalo cijelokupno toplotno zračenje koje na njega padne naziva se apsolutno crno tijelo. Plankov zakon: Energija se može povećati ili smanjiti ali samo skokovito a ne neprekidno (formula). Wf[W/m*3]- spektralna spektralna gustina snage, h- plankova konstanta, h=6,6256x10*-34 h=6,6256x10*-34 Js, c- brzina svijetlosti u vakumu, T- apsolutna temp crnog tijela, k-bolcmanova konstanta, f- učestanost zračenja.
4.Agregatno stanje,fazni prelazi trojna tacna Agregano sttanje je stanje materije opisano kvalitativnim svojstvima koja zavise od temperature i pritiska. Agregatno stanje je stanjemolekula neke materije. Na prvi pogled postoje 3 osnovna stanja: čvrsto (zapremina i oblik gotovo stalni), tečno (zapremina stalna, bez određenog oblika) i plinovito (popunjava
zapreminu posude u kojoj se nalazi). Pod određenim uslovima nije isključena mogućnost postojanja 2 ili čak 3 agregatna stanja materije istovremeno, odnosno postojanja dvofaznih i trofaznih mješavina. Fazni prijelazi su promjene stanja pojedine faze pri promjeni temperature. Razlikuju se fazni prijelazi I. vrste, kod kojih su u stanju ravnoteže slobodne entalpije u obje faze jednake po vrijednosti, ali se pritom entropija i zapremina skokovito mijenjaju, i fazni prijelazi II. vrste, kod kojih se u stanju ravnoteže ne mijenjaju ni entalpija, ni entropija, ni zapremina. Trojna tačka neke materije je tačka u faznom dijagramu određena temperaturom i pritiskom na kojoj materija istovremeno postoji u tri agregatna stanja u
međusobnoj termodinamičkoj ravnoteži.
5.Koeficijent zapreminskog i linearnog širenja koeficijent zapreminskog širenja čvrstih i tečnih tijela približno su konstantni,osim na temperaturama u blizini apsolutne nule.Pošto su zapremine male, možemo smatrati da je zapremina konstantna, pa za konačnu promjenu temperature možemo pisati ∆ = ∆. Brojne vrijednosti koeficijenata zapreminskog širenja su različite za različite materijale.Kod tijela koja imaju oblik štapa ili žice,često nas zanima promjena dužine sa temperaturom.Ove promjene karakterišu se koeficijentom linearnog širenja = . l-dužina dl- promjena dužine na promjeni temperature dt.
6.Trermički naponi Ako se krajevi nekog štapa nepomično učvrste,tako da je njegovo linearno širenje ili skupljanje nemoguće,a temp mu se mijenja u njemu će se uspostaviti mehanički naponi koji se nazivaju termički naponi.Izraz za ∆ termički napon je = ∆. Termički naponi mogu biti vrlo veliki i u nekim slučajevima mogu prouzrokovati deformaciju ili kidanje. Iz tog razloga prilikom projektovanja konstrukcija koje su izložene promjenama temp moraju se uzeti u obzir efekti termičkog napona za uslove najgoreg slučaja.
7.Specificni toplotni kapacitet C= dθ/dt; C-toplotni kapacitet, dθ - kolicina dovedene toplote, dt- promjena temperature. Toplotni kapacitet tijela je brojno jednak toploti apsorbovanoj po jedinici povecanja temperature. c= C/m; c-specificni toplotni kapacitet materijala i predstavlja karakteriistiku materijala kao toplotni kapacitet C po jedinici mase m. Spec. topl. kapac. mater. zavisi od spoljasnjeg pritiska i temperature.
8.Termodinamicki sistemi i jednacina stanja: Termodinamicki sistem predstavlja odredjenu kolicinu materije ogranicenu nekom zatvorenom povrsinom koja moze biti realna ili zamisljena. Termodinamicki procesi mogu biti ravnotezni ili neravnotezni i revizibilni i irevizibilni. Kod revizibilnog procesa pritisak, gustina i tepmeratura ostaju nepromjenjeni, dok kod irevizibilnog to nije slucaj. Jednacina stanja: Za svaki homogeni sistem postoji jednacina stanja u sljedecem obliku: f(p,v,T)=0; pv=pT. Gej- Lisakov zakon kod idealnog gasa gdje je R=8,3149 * 103 J/kg mol (C). Analizom jednacine stanja mogu se definisati : Izotermni ( T=const), izohorski ( V=const) i izobarni (P=const). Adijabatski proces je proces u kome nema razmjene toplote sa okolinom.
9.Prvi i drugi zakon termodinamike Prema prvom zakonu termodinamike zbir količina toplote i mehaničkoga rada u zatvorenom sistemu jekonstantan:dQ=dU+. Prvi zakon termodinamike može uprostiti zakon očuvanja energije , prema kojem je u svakom zatvorenom sistemuzbir svih oblika energije, uključujući i materiju , stalan. Drugim riječima to se može izraziti kao:"Energija zatvorenog sistema ne može nestati niti ni iz čega nastati, energija može samo prelaziti iz jednog oblika u drugi, i ona je konstantna."
Drugi zakon termodinamike: opisuje
pretvaranje toplotne energije u mehaničku. Po drugom zakonu termodinamike sistem pored energije i temperature posjeduje i entropiju koja se uvećava u izolovanom sistemu i dostiže najveću vrijednost kada je sistem u ravnoteži.
10.Entalpija i entropija Entalpija je dermodinamicka funkcija stanja sistema koja ima dimezije energije a definise se na sljedeci nacin : H=U+pV [J]. Entropija je energija koja se transformise i koja na apsolutnoj nuli ima vrijenost nula za svaku supstancu. ΔS= ΔQ/T [J/K]. Moze se opisati kao porast toplote materijala koji promi toplotu od 1J pri konstantnoj temperaturi od 1K ako se u materijalu ne dogadja nikakva nepovratna promjena .
Sam grejni proces u elektrotermičkom uređaju može biti direktan i indirektan. Ako se elektrotermička konverzija energije vrši direktno u grijanom materijalu onda se radi o direktnom grejnom sistemu. Indirektni grejni sistem podrazumijeva pretvaranje električne energije u toplotu u el grejaču sa koga se energija dalje prenosi ka grejnom materijalu.
13.Princip rada i vrste kontaktnih termometara Kontaktni termometri su oni termometri kod kojih je senzor (pretvarac) u neposrednom toplotnom kontaktu sa objektom mjerenja. Kontaktni uredjaji rade na principu promjene fizickih karakteristika senzora u zavisnosti
od temperature.Izmjerena temperatura je jednaka temperaturi šarže jedino ako je izmedju njih postignuta termicka ravnoteza u skladu sa zakonima termodinamike. Da bi se to ostvarilo potrebno je ostvariti osobine mjernog uredjaja, osobine objekta mjerenja i potrebnje tacnosti mjerenja.
Termootpori od platine su napravljeni od žice u obliku navoja na termičkom izolatoru. Platinski termootpori označavaju se pomoću nominalne otpornosti pri temperaturi 0. pt-25, pt-100... oznaka pt-25 znaci da platinski termoelemenat u tački zaleđivanja ima otpornost 25 oma.Kod platinskih otpornih uredjaja 1% greške otpornosti predstavlja 2.5c greške vrijednosti temperature.
se prave u obliku traka od dva sloja materijala sa različitim koeficijentom linearnog širenja gdje se traka sa porastom temperature savij u stranu materijala sa manjim koeficijentom linearnog širenja. Koriste se za izradu termostata za opseg od -30do 300 C
su se prvo koristili za mjerenje visokih temperatura (0-1000 C)ali je kasnije njihova upotreba prosirena i na
vrlo niske temperature čak do 1K. Svoj rad zasnivaju na jednom od termoelektričnih efekata u provodnicima: 1. Zibekov efekat,2 Tompsonov efekat 3. Peltijev efekat.
19.Slozeni prenos toplote Iz zagrijanje radne komore termickog uredjaja ,a kroz slojeve vatrostalne I toplotne izolacije ,kondukuje se u okolinu toplota.Sa topple povrsine spoljasnjeg zida ,toplota se u okolni ambijent prenosi konvekcijom I zracenjem,te sliejde izrazi za gustinu snage :
Gdje je koeficijent slozenog prenosa toplote koji obuhvata prenos konvekcionim putem I putem radijacije.Njegova reciprocna vrijednost predtavlja koeficijent otpora prelazu toplote.
20.Navesti I definisati kriterijume termicke slicnosti Kriterijumi termicke slicnosti su :
21.Navesti temperaturne velicine I jedinice analogne el velicinama: -Specifina elektricna otpronost
Prelazi u specifinci toplotni otpor
[
]
-Specifina elektricna provodnost
Prelazi u koeficijent toplotne provodnosti λ [
]
-Elektricni otpor
Prelazi u toplotni otpor Rth= [K/m]
-Intezitet el polja Prelazi u intezitet toplotnog polja E= ΔΘ/L [K/m] -Gustina el struje Prelazi u gustina toplotne snage q [W/mʹ2]
22.Model prenosa toplote I proticanja struje kroz plocu
23.Kako se formira Bekenov model? Za Bekenov model koristimo analogju veze toplotnog I e lektricnog procesa,tj za semu elektronog kola ispostavimo analognu semu toplotnog kola.Kodo voga modela se umjesto temperature na objektu lakes mjere naponi duz analogno el kola a struje umjesto gustine toplotnog fluksa.Za odredjivanje faktora Bekenovog modela p,m,n preporucuj se sledece: -da bi se model umanjio a process ubrzao factor p treba da ima manju vrijednost -potrebna je manja vrijednost faktora ,radi dimenzionisanja otpronika I kondezatora -faktor n se odedjuje velicinom napona na izlazu modela Nakon toga definisu se osnovni parameter modela :
24.Primjjena Bekenovog modela sa konkretnim primjero(ovdje je pola odgovora) Primjena Bekenovog modela je siroka,a kao rpimejre imamo grijanje komada u cilju te rmicke orade,hladjenje ulozaka,zagrijavanje masina,zagrijavanje motora itd.
25.Termicka vremenska konstanta I nacin odredivanja Termicka vremenska konstanta je parameter koji omogucava prosudjivanje o jacini toplotne izolacije I akumulacije toplote u samom uredjaju.To je vrijeme za koje termicki uredjaj postigne oko 6 0 % svoje max temperature u procesu svog zagrijavanja a uz konstantnu snagu grijanja.Posmatra se progorjevanje elektrotermickog uredjaja snage W,mase m,specificne toplote ugradjenog materijala c I pocetne temperature
Θ. -Periferna povrsina uredjaja : S -Koeficijent predaje toplote uredjaja okolini :α Jednacina progorjevanja je :
Termicka vremenska konstanta tc=
,za ovo vrijeme postize se temperature Θ=Θ0 +0.632
=
Θ0+60%Θmax
26.Elektricni grijaci-karakteristike,materijali I kontrukcioni oblici Elektrootporni grejni elementi cine dijelove elektrotermickih uredjaja u kojima se neposredno na bazi Dzulovog toplotnog efekta razvija toplota.U njima se el. energija transformise u toplotnu energiju,a nazivaju se jos I elektricnim grijacima. Materijali koji se koriste za izradu el grijaca:ugljenik,silicijum-karbid,elektrootporne soli,magnezijumoksid,molibden-silicid,elektrootporne legure,specijalni materijali. Konstrukcioni oblici :spirala,stap,traka,cijev,folija,ploca,granulat,lonac I tecni fluid.
27.Podaci za proracun grejnog elementa,odredjivanje precnika I duzine zice kdo nekgo grejnog elementa Za proracun grejnog elementa potrebno je poznavati sl podatke :snagu grijaca(kW),radni napon(V),radnu temperature(*C),radne uslove(nosenje grijaca,radna atmosfera,hladjenje) I smjestajni proctor.
P-snaga grejnog elementa U-radni napn p0(ro 0)-spec el otporna radnoj temp p-spec povrsinko opterecenje l-duzina zice d-precnik zice
28.Koje su moguce veze el grijaca ? Moguce elektricene veze grejnih elemenata mogu biti:Proste,redne paralelne veze,veze u trouglu,u zvijezdi I slozene veze prikljucene na napone 3-380/22 0,50Hz,ili na snizene napone dobijene preko regulacionih transformatora.