Kotły Elektrodowe – piec elektryczny

Opis działania kotła elektrodowego

Kocioł elektrodowy przeznaczony jest do pracy z cieczą niskokonduktywną ( to znaczy o niskiej przewodności elektrycznej), niemal 100% pobieranej energii elektrycznej jest zamieniane na energię termiczną.
Własności cieczy to brak własnego kształtu, stosunkowo duża gęstość i mała ściśliwość. Ponadto podobnie jak ciała stałe ich cząstki wykonują drgania cieplne wokół położeń równowagi, zmieniając swe położenie o odległość rzędu 10-10 [m].
Gdy ciecz niskokonduktywna przepływa przez ośrodek o zewnętrznym polu elektrycznym równym zeru, to przemieszczenie cząstek niosących ładunek (elektron, jon dodatni lub ujemny) jest chaotyczne, a suma ich ładunków przepływających w dowolnym kierunku jest równa zeru. W takim przypadku ciecz jest elektrycznie obojętną w odniesieniu do całości. Poszczególne jej cząstki i cząsteczki wykonują nieustannie nieuporządkowane przemieszczenia cieplne a ich intensywność jest zależna od temperatury.
Gdy zewnętrzne pole elektryczne posiada pewną wartość, to cząstki niosące ładunek elektryczny zaczną przyspieszać w kierunku linii pola. Podczas przyspieszenia cząstki zaczynają na siebie oddziaływać poprzez zderzenia lub odbicia.
W wyniku kontaktu cząstek między sobą, ich energia kinetyczna zostaje częściowo niekiedy całkowicie pochłonięta przez cząstkę rozpraszającą, która spowalnia lub się zatrzymuje. Natomiast pozostała część energii kinetycznej zamieniana jest w ciepło, które ujawnia się w postaci wzrostu temperatury cieczy o charakterze przestrzennym.

Nadanie w kotle zewnętrznego pola elektrycznego o określonej wartości odbywa się poprzez przyłożenie zmiennego napięcia do elektrod kotła.
Dla kotłów trójfazowych przewidziano trzy elektrody walcowe, każda do podłączenia jednej fazy, a w kotle jednofazowym występuje jedna elektroda walcowa.
Oba typy kotłów posiadają po jednej elektrodzie rurowej. W dalszej części elektrody walcowe będą nazywane elektrodami fazowymi gdyż do nich podłącza się przewód fazowy (L). Natomiast elektroda rurowa nazywana będzie elektrodą neutralna gdyż do niej podłącza się przewód neutralny (N).
W kotle trójfazowym elektrody fazowe umieszczone są wewnątrz elektrody neutralnej. Elektrody oddalone są od siebie o względnie równą odległość, a ich osie symetrii są równoległe. Elektrody fazowe ułożone są w postaci trójkąta równobocznego, a w wierzchołkach znajdują się ich osie.

W kotle jednofazowym elektroda fazowa również jest umieszczona w środku elektrody neutralnej, a ich osie się pokrywają.
Konstrukcja obu typów kotłów określa przepływ cieczy, która wpływa króćcem bocznym przez ściankę rury konstrukcyjnej, następnie przepływa między powierzchnią zewnętrzną elektrody neutralnej od której się wstępnie nagrzewa, a wewnętrzną powierzchnią rury konstrukcyjnej. Następnie ciecz zostaje skierowana do przestrzeni między elektrody fazowe oraz elektrodą neutralną, gdzie pod wpływem zmiennego pola elektrycznego jej cząstki ulegają przyspieszeniu i w wyniku ich zderzeń wzrasta temperatura ośrodka.
Ostatnim etapem jest wypływ nagrzanej cieczy przez króciec w pokrywie przedniej kotła. Zaletą takiej drogi przepływu jest mniejsza konstrukcja kotła, ze względu na wydłużenie drogi nagrzewania oraz izolacja właściwej przestrzeni grzejnej, płaszczem wstępnie nagrzanej cieczy, od temperatury otoczenia.
Dla zachowania elektrod idealnie spolaryzowanych wykonano je ze stali nierdzewnej.