Какова зависимость кпд конфорки от напряжения?

[ОлегШ]

Здравствуйте. Помогите, пожалуйста, разобраться с теорией. Итак, в магазине имеется две кухонные нагревательные панели инфракрасного действия (под стеклянной плитой расположены нихромовые спирали).
Спираль нагревается, излучение проходит сквозь стекло и нагревает кастрюлю. Панель №1 рассчитана на номинальное напряжение 220В, а панель №2 - на 230В.
Так как у нас в сети напряжение 220В, то №2 будет рассеивать мощность на 5% меньше расчётной, если я не ошибаюсь.
Рассеиваемая мощность состоит из двух частей: теплопередача через корпус и излучение. Зависимость мощности излучения (спектральной плотности?) от температуры имеет, скорее всего, нелинейный характер.
Вопрос: заметно ли снизится к.п.д. (отношение мощности излучения к общей рассеиваемой мощности) конфорки?
Познания в этой области у меня, как говорится, стремятся к нулю.
А может быть, чем чёрт не шутит, к.п.д. вырастет?

[Maykill]

"отношение мощности излучения к общей рассеиваемой мощности"
а разве в нагревателе мощность расходуется ещё на что-то кроме излучения?

[ОлегШ]

Передача тепла вниз, через корпус, теплоизолятор, крепление. Например, у чугунных конфорок так теряется половина энергии.

[Папа Карло]

Спираль нагревается, излучение проходит сквозь стекло и нагревает кастрюлю. Панель №1 рассчитана на номинальное напряжение 220В, а панель №2 - на 230В.
Так как у нас в сети напряжение 220В, то №2 будет рассеивать мощность на 5% меньше расчётной ...

Тек как мощность на резисторе пропорциональна квадрату напряжения, то ... №2 будет рассеивать мощность примерно на 10% меньше

[Vovk_Z]

Так как у нас в сети напряжение 220В,

- это вы измеряли?
Вообще, разницы между 220 и 230 почти не должно быть.

Вопрос: заметно ли снизится к.п.д. (отношение мощности излучения к общей рассеиваемой мощности) конфорки?

Скорее всего, при таком маленьком изменении напряжения, все изменения будут происходить по пропорциональному закону.

[Папа Карло]

...
Скорее всего, при таком маленьком изменении напряжения, все изменения будут происходить по пропорциональному закону.

С коефициентом 2.

[ОлегШ]

Поправьте меня, пожалуйста, если я где-то ошибусь.
Закон Стефана – Больцмана : Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры.
Т.е., если увеличить температуру вдвое, то светимость увеличится в 16 раз. Температура, естественно, в кельвинах.
Итак, мы уменьшили напряжение на 5%. Мощность упала на приблизительно 10%. Можно предположить, что и температура тоже снизилась в 1,1 раза.
Тогда светимость упадёт на 46% (в 1,1 в степени 4 = 1,4641 раза), а к.п.д. снизится на разницу 1,46 - 1,1 = 0,36, т.е. на 36%.
Общий к.п.д. с учётом заявленного по паспорту (90%) составит: 90 - 36 = 54% всего, что хуже минимального даже для чугунных конфорок (70%).
Следовательно, нужно брать только на напряжение 220В.

[const1105]

Вы пропустили зависимость температуры тела (спирали) от подводимой мощности. Она же нелинейная ? Ваши 10% на 10% очень грубо.
Теория излучения очень интересная.
Но и без теории понятно, лучше при сети 220В брать на 220В.

[As]

Вообще-то, в России давно уже бытовые сети переведены на напряжение 230 вольт...
220 осталось лишь там, где сохранились старые трансформаторы, но, по мере их замены, напряжение будет приведено в норму. Так что, если брать "на перспективу" - то с номиналом 230 вольт, а если "чтобы лучше грела" - то 220...

[ОлегШ]

По-моему, Вы ошибаетесь. Действительно, предполагается такой переход, но только в очень отдалённой перспективе, даже, я бы сказал, в виде гипотезы. Есть такой ГОСТ 32144-2013 , там чётко указано, что 220В.

[Сэр Мурр]

Мяу! А давайте ещё вспомним о потере напряжения на проводке! При мощной нагрузке "просадка " напряжения -несколько вольт. Так что 230-вольтовая при её включении в сеть номиналом 220 В будет работать, например, при реальном напряжении в сети, допустим, 215 вольт.

[misyachniy]

Напряжение бытовой сети +/- 10%.
А плиту подбирают в пределах +/- 5%.

Важнее не номинальное напряжение а возможность регулировки мощности.

[const1105]

Действительно, предполагается такой переход, но только в очень отдалённой перспективе

У нас например перешли. Старые тр-ры конечно выдают 220В. А все новые сети только 230В.

[КРАМ]

Поправьте меня, пожалуйста, если я где-то ошибусь.
...
Итак, мы уменьшили напряжение на 5%. Мощность упала на приблизительно 10%. Можно предположить, что и температура тоже снизилась в 1,1 раза.
...
Следовательно, нужно брать только на напряжение 220В.

На основании чего сделан вывод о том, что теплопередача в направлении крепления конфорки не уменьшится пропорционально температуре конфорки?

КПД конфорки не зависит от температуры (естественно в области ее питания 220...230 вольт), потому что излучение спирали ИЗОТРОПНО. А теплоизоляция днища конфорки приводит к отражению бОльшей части нижнего излучения вверх к нагреваемой посуде через АНИЗОТРОПНУЮ керамику.
ЗЫ. Строго говоря, даже нагрев днища вызывает общий нагрев конфорки и часть этого тепла будет передаваться посуде путем теплопередачи, что сильно усложняет расчет КПД. А нагрев конфорки путем теплопередачи - это очень существенная часть передаваемой энергии, что подтверждается ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИЕЙ конфорки.
ЗЗЫ. Кстати, сравнение с чугуном так же некорректно, поскольку процессы в чугуне примерно такие же в смысле КПД (в части нагрева основания конфорки).

[Котбазилио]

Действительно, предполагается такой переход, но только в очень отдалённой перспективе

У нас например перешли. Старые тр-ры конечно выдают 220В. А все новые сети только 230В.

А я боролся лет пять назад, что бы у меня снизили напряжения, так как уже дошло до 275В. Пришлось дома отключить всё и звонить самому главному энергетику нашей области.

Так что не забывайте о перекосе фаз. А у соседей было 170В.

Сетевое напряжение — среднеквадратичное (действующее) значение напряжения в сети переменного тока, доступной конечным потребителям.

Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83/IEC 60038:1983) сетевое напряжение должно составлять 230/400 В при частоте 50 Гц.

В связи с тем, что в СССР все действующие сети были рассчитаны на 220/380 В, согласно этому ГОСТу предписывался переход к 2003 г. на номинальное напряжение 230/400 В. И хотя в правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7) продолжает фигурировать величина 220 В, фактически, напряжение в сети почти всегда выше этого значения и достигает 230 — 240 В, в целом варьируясь от 190 до 250 В.

Обратите внимание на цифры: почти всегда выше этого значения и достигает 230 — 240 В, в целом варьируясь от 190 до 250 В.

Итак, в магазине имеется две кухонные нагревательные панели инфракрасного действия (под стеклянной плитой расположены нихромовые спирали).

Хочу заметить, что и Ваше тело тоже излучает инфракрасное излучение. Не покупайтесь на эту информацию. Иногда в магазинах так и рекламируют, мол у нас обогреватели самые лучшие, потому, что обогревают в ИК - излучении.

[КРАМ]

Хочу заметить, что и Ваше тело тоже излучает инфракрасное излучение. Не покупайтесь на эту информацию.

Валера, причем тут "тело"? Что за бред ты несешь?
Передача тепла может осуществляться РАЗНЫМИ путями. Керамические стеклопанели позволяют передавать ИК излучение НАПРАВЛЕННЫМ образом (используется анизотропная керамика), что уменьшает нагрев самой панели вне зоны предполагаемого контакта с посудой. Кроме того, излучательный метод передачи энергии снижает требования к плоскостности дна посуды.

[Котбазилио]

Марк, не шути, а лучше почитай об ИК- излучении.

Все тепло-нагревательные приборы излучают ИК- излучения. А КПД нагревателя зависит от уменьшения излучения во внешнюю среду.

Так причем тут словосочетания, ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ??? Если под ТЭН поставите зеркальное отражение, то КПД повысится, но оно не станет БОЛЕЕ ИНФРАКРАСНЕЙ. Чудеса, да и только.

[КРАМ]

Если под ТЭН поставите зеркальное отражение, то КПД повысится, но оно не станет БОЛЕЕ ИНФРАКРАСНЕЙ.

Ты опять ничего не понял, Валера...

Дело тут не в отражателях и "инфракрасности". Весь смысл керамических конфорок состоит в АНИЗОТРОПНЫХ СВОЙСТВАХ САМОЙ КЕРАМИКИ.
Именно поэтому сами керамические стеклопанели (не плита в сборе, а только верхняя панель) производится буквально ДВУМЯ фирмами в мире.
Анизотропность керамики позволяет создать НАПРАВЛЕННОЕ излучение точно на круг нарисованный на поверхности. Когда включаешь нагрев, то сразу за кругом плита остается очень долго совершенно холодной. А внутри круга все что будет расположено на ее поверхности будет разогреваться. То есть, в отличии от чугунных конфорок, контактная теплопередача сведена к минимуму.
Из за анизотропности керамики нагреватели кажутся глубоко утопленными в панель, хотя их расстояние до поверхности совсем маленькое. Вся толщина устройства вместе с теплоизоляцией и кожухом составляет примерно 40 мм.

[Котбазилио]

Я обратил внимание на такие слова:

Итак, в магазине имеется две кухонные нагревательные панели инфракрасного действия

Вот и сделал пояснение, что все нагревательные элементы излучают именно ИК- излучение. ТС пишет, что панель инфракрасного действия. Вот и решил пояснить ТС, что это не имеет значения для повышения КПД печки.

А вот если это излучение будет использоваться максимально в направленном положении, то тогда конечно КПД будет выше. У нас печи были с нагревателями из обычных водопроводных труб и в них проложена спираль. (и эта труба не нагревалась до красна) и длина этого ТЭН была 4 метра. А сама печь длинной 12 метров, так вот за этими трубами устанавливали зеркальные отражатели, так вот когда они покрывались пылью, то температура падала на 30 градусов и их периодически протирали. Но никому в голову бы не пришло говорить, что эти нагреватели инфракрасного ДЕЙСТВИЯ.

А вот я в магазине часто встречал рекламу именно с использованием этого термина, мол эти отопительные приборы лучше греют, потому что излучают ИК- излучения. Я пытался как то продавцам пояснить, что это глупость и ничем они не отличаются от масляных нагревателей и даже напротив, больше расходуют энергию. Масляные более экономичные, но они мне в лицо суют инструкцию, где "авторитетные" производители именно на этом и строят их превосходство над другими отопительными нагревателями.

Прошу извинение за столь длинное пояснение, это что бы наши "коты" не ловились на ложную рекламу.

[ОлегШ]

Да, да, это понятно. Но ведь керамическая конфорка имеет значительно более высокую интенсивность именно излучения, на чём и основан принцип её действия. Теоретически она может вообще не нагреваться, а только излучать. Здесь ведь изменяется ОТНОШЕНИЕ излучения и теплопередачи.