الیکٹرک ہیٹر کو گرم کرنے کا طریقہ

برقی رو کا جول اثر برقی توانائی کو حرارت میں حرارت والی اشیاء میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ عام طور پر براہ راست مزاحمت حرارتی اور بالواسطہ مزاحمت حرارتی میں تقسیم کیا جاتا ہے. پہلے کی پاور سپلائی وولٹیج براہ راست گرم چیز پر لاگو ہوتی ہے، اور جب کرنٹ بہتا ہے، تو گرم چیز خود (جیسے برقی طور پر گرم آئرن) گرم ہو جاتی ہے۔ ایک ایسی چیز جس کو براہ راست مزاحمتی طور پر گرم کیا جا سکتا ہے وہ کنڈکٹر ہونا چاہیے، لیکن زیادہ مزاحمت کے ساتھ۔ چونکہ حرارت خود گرم چیز سے پیدا ہوتی ہے، اس لیے اس کا تعلق اندرونی حرارت سے ہے، اور تھرمل کارکردگی زیادہ ہے۔ بالواسطہ مزاحمتی حرارتی نظام کو حرارتی عناصر بنانے کے لیے خاص الائے مواد یا غیر دھاتی مواد سے بنانے کی ضرورت ہوتی ہے، جو حرارت کی توانائی پیدا کرتے ہیں اور تابکاری، نقل و حمل اور ترسیل کے ذریعے گرم چیز کو منتقل کرتے ہیں۔ چونکہ گرم چیز اور حرارتی عنصر کو دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، اس لیے گرم آبجیکٹ کی قسم عام طور پر محدود اور کام کرنے میں آسان نہیں ہے۔
بالواسطہ مزاحمتی ہیٹنگ کے حرارتی عنصر میں استعمال ہونے والے مواد کو عام طور پر بڑی مزاحمتی صلاحیت، چھوٹے مزاحمتی درجہ حرارت کے گتانک، اعلی درجہ حرارت پر چھوٹی اخترتی اور آسانی سے گرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے لوہے-ایلومینیم مرکب، نکل-کرومیم مرکب اور دیگر دھاتی مواد اور سلکان کاربائڈ، molybdenum disilicide اور دیگر غیر دھاتی مواد. دھاتی حرارتی عناصر کا زیادہ سے زیادہ کام کرنے والا درجہ حرارت مواد کی قسم کے مطابق 1000 ~ 1500 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے۔ غیر دھاتی حرارتی عناصر کا زیادہ سے زیادہ کام کرنے والا درجہ حرارت 1500 ~ 1700 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے۔ مؤخر الذکر انسٹال کرنا آسان ہے اور اسے گرم بھٹی سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، لیکن کام کرتے وقت اسے دباؤ کو کنٹرول کرنے والے آلے کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس کی زندگی کھوٹ کے حرارتی عناصر سے کم ہوتی ہے، اور عام طور پر اعلی درجہ حرارت والی بھٹیوں میں استعمال ہوتا ہے، جہاں درجہ حرارت دھاتی مواد کو گرم کرنے والے عناصر اور کچھ خاص مواقع کے ذریعہ زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت سے زیادہ ہے۔ کنڈکٹر کا تھرمل اثر خود ایک متبادل برقی مقناطیسی فیلڈ میں کنڈکٹر کے ذریعہ پیدا کردہ حوصلہ افزائی کرنٹ (ایڈی کرنٹ) سے گرم ہوتا ہے۔ حرارتی عمل کے مختلف تقاضوں کے مطابق، انڈکشن ہیٹنگ میں استعمال ہونے والی AC پاور سپلائی کی فریکوئنسی پاور فریکوئنسی (50~60 kHz)، میڈیم فریکوئنسی (60~10000 Hz) اور ہائی فریکوئنسی (10000 Hz سے زیادہ) ہے۔ پاور فریکوئنسی پاور سپلائی عام طور پر انڈسٹری AC پاور سپلائی میں استعمال ہوتی ہے، دنیا کے بیشتر ممالک میں پاور فریکوئنسی 50 ہرٹز ہے۔ انڈکشن ہیٹنگ کے لیے پاور فریکوئنسی پاور سپلائی کے ذریعے انڈکشن ڈیوائس پر لگائی جانے والی وولٹیج کو ایڈجسٹ ہونا چاہیے۔ حرارتی آلات کی طاقت اور پاور سپلائی نیٹ ورک کی صلاحیت کے مطابق، پاور سپلائی (6~10 kV) ٹرانسفارمر کے ذریعے بجلی کی فراہمی کے لیے استعمال کی جا سکتی ہے۔ حرارتی آلہ کو 380 وولٹ کے کم وولٹیج گرڈ سے بھی براہ راست منسلک کیا جا سکتا ہے۔
میڈیم فریکوئنسی پاور سپلائی نے ایک طویل عرصے سے میڈیم فریکوئنسی جنریٹر سیٹ استعمال کیے ہیں۔ یہ ایک درمیانے تعدد جنریٹر اور ایک ڈرائیو اسینکرونس موٹر پر مشتمل ہے۔ اس یونٹ کی آؤٹ پٹ پاور عام طور پر 50 ~ 1000 کلو واٹ کی حد میں ہوتی ہے۔ پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، thyristor inverter درمیانے تعدد بجلی کی فراہمی کا استعمال کیا گیا ہے. یہ درمیانی فریکوئنسی پاور سپلائی پاور فریکوئنسی الٹرنیٹنگ کرنٹ کو ڈائریکٹ کرنٹ میں تبدیل کرنے اور پھر ڈائریکٹ کرنٹ کو مطلوبہ فریکوئنسی کے متبادل کرنٹ میں تبدیل کرنے کے لیے thyristors کا استعمال کرتی ہے۔ اس فریکوئنسی تبادلوں کے آلات کے چھوٹے سائز، ہلکے وزن، کوئی شور، قابل اعتماد آپریشن وغیرہ کی وجہ سے، اس نے آہستہ آہستہ درمیانے فریکوئنسی جنریٹر سیٹ کی جگہ لے لی ہے۔
ہائی فریکوئنسی پاور سپلائی عام طور پر تھری فیز 380 وولٹ وولٹیج کو تقریباً 20،000 وولٹ کے ہائی وولٹیج تک بڑھانے کے لیے ایک ٹرانسفارمر کا استعمال کرتی ہے، اور پھر پاور فریکوئنسی کو درست کرنے کے لیے تھائرسٹر یا ہائی وولٹیج سلکان ریکٹیفائر عنصر کا استعمال کرتی ہے۔ الٹرنٹنگ کرنٹ کو ڈائریکٹ کرنٹ میں، اور پھر ڈائریکٹ کرنٹ کو ہائی فریکونسی، ہائی وولٹیج الٹرنیٹنگ کرنٹ میں تبدیل کرنے کے لیے ایک الیکٹرانک آسکیلیٹر استعمال کرتا ہے۔ ہائی فریکوئنسی پاور سپلائی آلات کی آؤٹ پٹ پاور دسیوں کلو واٹ سے لے کر سینکڑوں کلو واٹ تک ہوتی ہے۔
آبجیکٹ جو آمادہ طور پر گرم ہوتے ہیں وہ کنڈکٹر ہونے چاہئیں۔ جب اعلی تعدد AC کرنٹ کنڈکٹر سے گزرتا ہے، تو کنڈکٹر جلد کا اثر پیدا کرتا ہے، یعنی کنڈکٹر کی سطحی کرنٹ کثافت بڑی ہوتی ہے، اور کنڈکٹر کے مرکز کی موجودہ کثافت چھوٹی ہوتی ہے۔
انڈکشن ہیٹنگ آبجیکٹ کو یکساں طور پر اور مجموعی طور پر سطح کو گرم کر سکتی ہے۔ دھاتیں پگھل سکتے ہیں؛ ہائی فریکوئنسی بینڈز میں، ہیٹنگ کوائل (جسے انڈکٹر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے) کی شکل بدلنا بھی من مانی مقامی ہیٹنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ برقی قوس سے پیدا ہونے والے اعلی درجہ حرارت کا استعمال کرتے ہوئے اشیاء کو گرم کرنا۔ آرکنگ دو الیکٹروڈ کے درمیان گیس کا اخراج ہے۔ قوس کا وولٹیج زیادہ نہیں ہے لیکن کرنٹ بڑا ہے، اور اس کا مضبوط کرنٹ الیکٹروڈ پر بخارات بننے والے آئنوں کی ایک بڑی تعداد سے برقرار رہتا ہے، اس لیے قوس آسانی سے ارد گرد کے مقناطیسی میدان سے متاثر ہوتا ہے۔ جب الیکٹروڈ کے درمیان ایک قوس بنتا ہے، تو آرک کالم کا درجہ حرارت 3000~6000K تک پہنچ سکتا ہے، جو دھاتوں کے زیادہ درجہ حرارت پگھلنے کے لیے موزوں ہے۔
آرک ہیٹنگ کی دو قسمیں ہیں: براہ راست اور بالواسطہ آرک ہیٹنگ۔ ڈائریکٹ آرک کے ذریعے گرم ہونے والا آرک کرنٹ براہ راست گرم آبجیکٹ سے گزرتا ہے، جو کہ قوس کا الیکٹروڈ یا میڈیم ہونا چاہیے۔ بالواسطہ آرک کے ذریعہ گرم ہونے والا آرک کرنٹ گرم آبجیکٹ سے نہیں گزرتا ہے، لیکن بنیادی طور پر قوس کے ذریعے پھیلنے والی حرارت سے گرم ہوتا ہے۔ آرک ہیٹنگ کی خصوصیات یہ ہیں: ہائی آرک درجہ حرارت، توانائی کا ارتکاز، اور اسٹیل بنانے والے آرک فرنس پول کی سطح کی طاقت 560~1200 کلو واٹ فی مربع میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ تاہم، آرک کا شور بڑا ہے، اور اس کی وولٹ ایمپیئر کی خصوصیت منفی مزاحمت کی خصوصیت (گرنے کی خصوصیت) ہے۔ جب قوس کو گرم کیا جاتا ہے تو قوس کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے، سرکٹ وولٹیج کی فوری قدر ابتدائی وولٹیج کی قدر سے زیادہ ہوتی ہے جب قوس کا کرنٹ صفر کو عبور کرتا ہے، اور شارٹ سرکٹ کرنٹ کو محدود کرنے کے لیے، ایک ریزسٹر ایک خاص قدر کو پاور سپلائی سرکٹ میں سیریز میں منسلک ہونا ضروری ہے۔ برقی میدان کے عمل کے تحت تیز رفتاری سے حرکت کرنے والے الیکٹران کسی چیز کی سطح پر بمباری کرنے اور اسے گرم کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ الیکٹران بیم ہیٹنگ کے لیے اہم جزو الیکٹران بیم جنریٹر ہے، جسے الیکٹران گن بھی کہا جاتا ہے۔ الیکٹران گن بنیادی طور پر کیتھوڈ، بیم پولی الیکٹروڈ، اینوڈ، برقی مقناطیسی لینس اور ڈیفلیکشن کوائل پر مشتمل ہے۔ انوڈ گراؤنڈ ہوتا ہے، کیتھوڈ منفی اونچی پوزیشن سے جڑا ہوتا ہے، فوکس کرنے والی بیم عام طور پر کیتھوڈ کی طرح ہی ہوتی ہے، اور کیتھوڈ اور انوڈ کے درمیان ایک تیز برقی میدان بنتا ہے۔ کیتھوڈ سے خارج ہونے والے الیکٹران تیز رفتار برقی فیلڈ کے عمل کے تحت بہت تیز رفتاری سے تیز ہوتے ہیں، برقی مقناطیسی لینس کے ذریعے فوکس کیا جاتا ہے، اور پھر ان کو ڈیفلیکشن کوائل کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، تاکہ الیکٹران کی شعاع گرم چیز کی طرف ایک خاص سمت میں گولی مارے۔ .
الیکٹران بیم ہیٹنگ کے فوائد یہ ہیں: (1) الیکٹران بیم کی موجودہ قدر کو کنٹرول کریں، جو حرارتی طاقت کو آسانی سے اور تیزی سے تبدیل کر سکتا ہے۔ (2) برقی مقناطیسی لینس کو آزادانہ طور پر گرم حصے کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے یا الیکٹران بیم بمباری والے حصے کے علاقے کو آزادانہ طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ (3) طاقت کی کثافت کو بڑھایا جا سکتا ہے تاکہ بمباری کے مقام پر موجود مادہ ایک لمحے میں بخارات بن جائے۔ اورکت شعاعوں کا استعمال کرتے ہوئے، آبجیکٹ انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرتا ہے، تابناک توانائی کو حرارت کی توانائی میں تبدیل کرتا ہے اور اسے گرم کرتا ہے۔
اورکت ایک برقی مقناطیسی لہر ہے۔ شمسی سپیکٹرم میں، مرئی روشنی کے سرخ سرے سے پرے، دیپتمان توانائی کی ایک پوشیدہ شکل ہے۔ برقی مقناطیسی طیف میں، انفراریڈ کی طول موج کی حد {{0}}.75~1{{10}}00 مائکرون، اور تعدد کے درمیان ہوتی ہے۔ رینج 3×1{{20}~4×10 kHz کے درمیان ہے۔ صنعتی ایپلی کیشنز میں، انفراریڈ سپیکٹرم کو اکثر کئی بینڈز میں تقسیم کیا جاتا ہے: قریب اورکت والے علاقے کے لیے 0.75~3.0 مائکرون؛ وسط اورکت والے علاقے کے لیے 3.0~6.0 مائکرون؛ دور اورکت والے علاقے کے لیے 6.0~15.0 مائکرون؛ انتہائی دور اورکت والے علاقے کے لیے 15.0~1000 مائکرون۔ مختلف اشیاء میں انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی مختلف صلاحیت ہوتی ہے، چاہے ایک ہی چیز میں مختلف طول موج کی انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی مختلف صلاحیت ہو۔ لہذا، اورکت حرارتی نظام کا اطلاق، گرم آبجیکٹ کی قسم کے مطابق، مناسب اورکت تابکاری کا ذریعہ منتخب کریں، تاکہ تابکاری کی توانائی گرم آبجیکٹ کی جذب طول موج کی حد میں مرکوز ہو تاکہ ایک اچھا حرارتی اثر حاصل ہو سکے۔
الیکٹرک انفراریڈ ہیٹنگ دراصل مزاحمتی حرارت کی ایک خاص شکل ہے، یعنی ٹنگسٹن، آئرن نکل یا نکل-کرومیم الائے جیسے مواد کو تابکاری کے ذرائع بنانے کے لیے ریڈی ایٹرز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ جب توانائی پیدا ہوتی ہے تو اس کی مزاحمت سے پیدا ہونے والی حرارت کی وجہ سے تھرمل تابکاری پیدا ہوتی ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے برقی اورکت حرارتی تابکاری کے ذرائع چراغ کی قسم (عکاسی)، ٹیوب کی قسم (کوارٹج ٹیوب کی قسم) اور پلیٹ کی قسم (فلیٹ کی قسم) ہیں۔ لیمپ کی قسم ایک انفراریڈ بلب ہے، جس میں ریڈی ایٹر کے طور پر ٹنگسٹن فلیمینٹ ہوتا ہے، اور ٹنگسٹن فلیمینٹ عام لائٹنگ بلب کی طرح، غیر فعال گیس سے بھرے شیشے کے خول میں بند ہوتا ہے۔ جب ریڈی ایٹر کو متحرک کیا جاتا ہے، تو یہ گرم ہوجاتا ہے (درجہ حرارت عام روشنی کے بلب سے کم ہوتا ہے)، اس طرح تقریباً 1.2 مائیکرون کی طول موج کے ساتھ بڑی مقدار میں انفراریڈ شعاعیں خارج ہوتی ہیں۔ اگر شیشے کے خول کی اندرونی دیوار کو ایک عکاس تہہ کے ساتھ چڑھایا جاتا ہے تو، انفراریڈ شعاعوں کو ایک سمت میں مرتکز کیا جا سکتا ہے، اس لیے چراغ کی قسم کے اورکت تابکاری کے ذرائع کو بھی عکاس انفراریڈ ایمیٹرز کہا جاتا ہے۔ ٹیوبلر انفراریڈ ریڈی ایشن سورس کی ٹیوب کوارٹج شیشے سے بنی ہے، اور درمیان میں ٹنگسٹن تار ہے، اس لیے اسے کوارٹج ٹیوبلر انفراریڈ ایمیٹر بھی کہا جاتا ہے۔ لیمپ کی قسم اور ٹیوب کی قسم کے ذریعہ خارج ہونے والے انفراریڈ کی طول موج 0.7~3 مائکرون کی حد میں ہے، اور کام کرنے کا درجہ حرارت کم ہے، جو عام طور پر روشنی میں حرارتی، بیکنگ، خشک کرنے اور انفراریڈ فزیو تھراپی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اور ٹیکسٹائل انڈسٹری۔ پلیٹ کی قسم کے انفراریڈ ریڈی ایشن سورس کی تابکاری کی سطح ایک طیارہ ہے، جو ایک فلیٹ ریزسٹنس پلیٹ پر مشتمل ہے، مزاحمتی پلیٹ کا اگلا حصہ ایک بڑے ریفلیکشن گتانک کے ساتھ مواد کے ساتھ لیپت ہے، اور ریورس سائیڈ کو مواد کے ساتھ لیپت کیا گیا ہے۔ ایک چھوٹا ریفلیکشن گتانک، اس لیے زیادہ تر حرارتی توانائی سامنے سے باہر نکلتی ہے۔ پلیٹ کی قسم کا کام کرنے کا درجہ حرارت 1000 ڈگری سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے، جو سٹیل کے مواد اور بڑے قطر کے پائپوں اور کنٹینرز کے ویلڈز کو اینیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
چونکہ اورکت میں مضبوط دخول کی صلاحیت ہوتی ہے، اس لیے اسے اشیاء کے ذریعے جذب کرنا آسان ہے، اور ایک بار جب اشیاء کے ذریعے جذب ہو جائے تو یہ فوراً ہیٹ انرجی میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ اورکت حرارتی نظام سے پہلے اور بعد میں توانائی کا نقصان چھوٹا ہے، درجہ حرارت کو کنٹرول کرنا آسان ہے، اور حرارتی معیار زیادہ ہے، لہذا، اورکت ہیٹنگ کا اطلاق تیزی سے ترقی کر رہا ہے۔ اعلی تعدد برقی میدانوں کو حرارتی موصل مواد کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ مرکزی حرارتی چیز ڈائی الیکٹرک ہے۔ جب ڈائی الیکٹرک کو ایک متبادل برقی میدان میں رکھا جاتا ہے، تو یہ بار بار پولرائز ہو جائے گا (یہ واقعہ کہ ڈائی الیکٹرک اپنی سطح پر یا اندر الیکٹرک فیلڈ کے عمل کے تحت پولرٹی کے مخالف چارج کی برابر مقدار رکھتا ہے)، اس طرح برقی توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ برقی میدان گرمی کی توانائی میں
درمیانی حرارت کے لیے استعمال ہونے والی الیکٹرک فیلڈ فریکوئنسی زیادہ ہے۔ میڈیم، شارٹ ویو اور الٹرا شارٹ ویو بینڈ میں فریکوئنسی کئی سو کلو ہرٹز سے 300 میگا ہرٹز ہوتی ہے، جسے ہائی فریکوئنسی میڈیم ہیٹنگ کہا جاتا ہے، اور اگر یہ 300 میگا ہرٹز سے زیادہ ہو اور مائیکرو ویو بینڈ تک پہنچ جائے تو اسے مائیکرو ویو کہا جاتا ہے۔ درمیانی حرارت. عام طور پر ہائی فریکوئنسی میڈیم ہیٹنگ دو پلیٹوں کے درمیان برقی میدان میں کی جاتی ہے۔ مائیکرو ویو میڈیم ہیٹنگ ویو گائیڈز، ریزونیٹرز یا مائکروویو اینٹینا کے ریڈی ایشن فیلڈ کے تحت کی جاتی ہے۔
جب ڈائی الیکٹرک کو اعلی تعدد والے برقی میدان میں گرم کیا جاتا ہے، تو یونٹ والیوم میں کھینچی جانے والی برقی طاقت P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm) ہوتی ہے۔
اگر گرمی میں اظہار کیا جائے تو یہ ہے:
H=1.33fEεrtgδ×10 (cal/s·cm)
جہاں f اعلی تعدد برقی فیلڈ کی فریکوئنسی ہے، εr ڈائی الیکٹرک کی رشتہ دار اجازت ہے، δ ڈائی الیکٹرک نقصان کا زاویہ ہے، اور E برقی فیلڈ کی طاقت ہے۔ اس فارمولے سے دیکھا جا سکتا ہے کہ ہائی فریکوئنسی برقی میدان سے ڈائی الیکٹرک کے ذریعے کھینچی جانے والی برقی طاقت برقی فیلڈ کی طاقت E کے مربع، برقی فیلڈ کی فریکوئنسی f، اور ڈائی الیکٹرک کے نقصان کا زاویہ δ کے متناسب ہے۔ . E اور f کا تعین برقی فیلڈ کے ذریعے کیا جاتا ہے، جبکہ εr خود ڈائی الیکٹرک کی خصوصیات پر منحصر ہوتا ہے۔ لہذا، درمیانی حرارت کا مقصد بنیادی طور پر مادہ ہے جس میں بڑے ڈائی الیکٹرک نقصان ہوتا ہے۔
چونکہ حرارت ڈائی الیکٹرک کے اندر پیدا ہوتی ہے (جس چیز کو گرم کیا جا رہا ہے)، حرارتی رفتار تیز ہے، تھرمل کارکردگی زیادہ ہے، اور حرارت دیگر بیرونی حرارت کے مقابلے یکساں ہے۔
میڈیا ہیٹنگ کو صنعتی طور پر تھرموجیلز کو گرم کرنے کے لیے اناج، کاغذ، لکڑی اور دیگر ریشے دار مواد کو خشک کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مولڈنگ سے پہلے پلاسٹک کو پہلے سے گرم کرنا بھی ممکن ہے، نیز ربڑ کی ولکنائزیشن اور لکڑی، پلاسٹک وغیرہ کی بانڈنگ۔ مناسب الیکٹرک فیلڈ فریکوئنسی اور ڈیوائس کا انتخاب صرف پلائیووڈ کو گرم کرتے وقت چپکنے والی کو گرم کر سکتا ہے، بغیر پلائیووڈ کو متاثر کیے بغیر۔ یکساں مواد کے لیے، انٹیگرل ہیٹنگ ممکن ہے۔