전열설비 - 전기가열방식의 종류 / 전열설비 전기방식

전열설비 - 전기가열방식의 종류 / 전열설비 전기방식

 

1. 전열설비 개요

1) 열량의 단위

· 1(cal) = 4.2 (J)

· 1(J) = 0.24(cal)

· 1(kwh) = 860(kcal)

 

2) 전기와 열의 용어대조

· 전압 : 온도차

· 전기량 : 열량

· 전류 : 열류

· 도전율 : 열도전율

· 저항 : 열저항

· 정전용량 : 열용량

 

3) 열의 옴법칙

· I : 열류[W]

· θ : 온도차[℃]

· A : 단면적 [㎡]

· ℓ : 길이[m]

· K : 열도전율[W/m℃]

· ρ : 열저항율[m℃/W]

· R : 열저항[℃/W]

 

4) 표면방열

· I : 열류[W]

· s : 표면적[㎡]

· θ : 온도차[℃]

· h : 열전달계수[W/㎡℃]

 

5) 열용량

· I : 열류[W]

· s : 표면적[㎡]

· θ : 온도차[℃]

· h : 열전달계수[W/㎡℃]

 

2. 전기가열방식의 종류

열의 전달은 전도, 대류, 복사에 의해 이루어진다.

 

3. 전기가열의 특징

· 고온도를 얻을 수 있다.

· 내부가열을 할 수 있다.

· 국부가열과 급속가열이 가능하다.

· 온도 및 가열시간의 제어가 용이하다.

· 열효율이 우수하다.

· 가스 등의 부산물이 발생하지 않는다.

· 조작이 용이하고 작업환경이 좋다.

· 각 기의 가열방식 특징을 살리면 고품질의 것을 얻을 수 있다.

· 가열장치의 적절한 선정 및 심야전력요금의 적용 등에 의해 다른 에너지보다 경제적인 경우가 있다.

 

4. 전열설비의 전기방식

1) 가정용 기기

대지전압 150V 이하의 전로에서 사용하는 것이 원칙이며,

· 단상 2선식 100V

· 단상 2선식 200V : 전기난로,전기레인지 등 수 KW 이상인 것.

· 단상 3산식 100/200V : 전기레인지 등

 

2) 공업용 전열기

대지전압 전기방식에 특별한 규제는 없으나 일반적으로 단상 200V, 3상 200V가 많이 사용된다

 

3) 대형爐

노용 변압기의 2차측은 操爐上의 문제 등으로 각종 전압 값이 채택되며 또한 전압조정이 필요하다.

노용 변압기 1차측의 공급전압은 그 용량에 따라 고압,특별고압이 사용된다. 이들 노는 전원에 대한 프리커, 상간부하평형 등의 문제가 크고 수전방식에 대해서는 전력회사와 사전협의가 필요하다.

 

5. 전열재료

1) 발열체의 구비조건

· 내열성이 클 것

· 내식성이 클 것

· 알맞는 고유저항값을 가지고, 저항의 온도계수가 (+)로서 작을 것.

· 연전성이 풍부하고, 가공이 용이할 것.

· 경제적일 것.

 

2) 발열체의 종류

2-1) 금속발열체

니켈-크롬 합금과 철-크롬 합금 발열체가 있다. 그 특성과 용도는 다음과 같다.

2-2) 비금속 발열체

비금속 발열체로서는 탄화규소 발열체가 주로 사용된다. 이것은 카보런덤(SiC)을 주성분으로 한 발열체로서 약 1400~1600℃ 부근에서 장시간 사용할 수 있다.

 

2-3) 염욕발열체

염류는 비교적 낮은 온도에서 용해되고 높은 도전율을 가지고 있으므로 액체 발열체로서 매우 우수하다. 발열체로서

또는 이들의 혼합물이 사용된다.

 

3) 내화재와 보온재

3-1) 내화재

직접 발열체와 접하는 부분에 사용된다.

· 내화도기,내화벽돌

· 운모 : 550℃ 정도까지 사용

· 석면 : 450℃ 정도까지 사용

 

3-2) 보온재

내화재의 외측에 사용되며 비교적 저온부에 해당된다.

· 석면 등 광물질인 것 : 중온,고온용

· 코르크 등 식물질인 것 : 저온용

· 양모 등 동물질인 것 : 초저온용

 

4) 전극재료

전극의 재료는 흑연전극이 사용되고, 인조흑연전극과 천연흑연전극이 있으며, 전극의 구비조건은 다음과 같다.

· 전기의 전도율이 클 것

· 열의 도전율이 작을 것

· 고온에 견디며 또한 고온에서 기계적 강도가 클 것.

· 피열물과의 사이에서 화학작용을 일으키지 않을 것.

· 경제적일 것