Naukowcy z Warszawy i Wrocławia opracowali nowoczesne urządzenie grzejne :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Nanorurki węglowe są obiecującym, "inteligentnym" materiałem do naprawy mózgu

Kampania społeczna "Postaw na zdrowie i odporność na stres"

"AIDS: ryzyko znasz- reszta zależy od ciebie"

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

Naukowcy zaskoczeni pierwszą próbą "wielkiego zderzacza"

Konferencja "Wyzwania i bariery polskich eksporterów technologii teleinformatycznych"

Już niedługo tradycyjne grzałki wykorzystywane m.in. w domowych farelkach, prodiżach, opiekaczach i termowentylatorach mogą zostać zastąpione przez ceramiczny element grzejny o specjalnej konstrukcji do przepływowych grzejników cieczy i gazów. Nowatorskie rozwiązanie opracowali naukowcy z Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie we współpracy z Instytutem Elektroniki, Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu.

Jak podkreśla dr Cecylia Dziubak, kierownik Zakładu Technologii Ceramiki Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, tworzywa ceramiczne cieszą się coraz większym zainteresowaniem jako materiały technologiczne. Łączą wysokie parametry mechaniczne, elektryczne i termiczne. Charakteryzują się dużą twardością, sztywnością, odpornością na ścieranie i jednocześnie stosunkowo niską gęstością. Są odporne na czynniki i środki chemiczne.

Materiały ceramiczne znajdują zastosowanie w technice grzewczej, ogniwach paliwowych, ogniwach termoelektrycznych i różnego rodzaju czujnikach.

Do transformacji energii elektrycznej na energię cieplną zwykle są wykorzystywane grzałki w kształcie spirali lub prętów metalowych oraz porowate grzałki ze spienionych tworzyw ceramicznych lub stopów metali. Ich wadą jest duża energochłonność i krótki czas użytkowania. Grzałki porowate obniżają prędkość przepływu ogrzewanego medium.

"Udało się nam opracować urządzenie, które spełnia równocześnie dwie funkcje - przewodzi prąd i jest radiatorem odprowadzającym ciepło" - mówi dr Cecylia Dziubak. Zaletą nowego urządzenia jest energooszczędność oraz możliwość sterowania powierzchnią kontaktu elementu grzejnego z przepływającym medium, dzięki specjalnej konsytuacji wyrobu. Ta konstrukcja to tzw. "honey - comb" ("plaster miodu"), formowany z masy plastycznej w prasie poziomej poprzez specjalny ustnik. W zależności od zastosowania ustnika można kształtować liczbę i wielkość kanalików, grubość ścianek, a tym samym rozwinięcie powierzchni elementu grzejnego, co jest ważną cechą użytkową.

"Typowymi przewodnikami prądu elektrycznego są metale. Jeżeli dobierzemy tworzywo ceramiczne o określonych właściwościach, to ono także będzie mieć właściwości przewodzące" - wyjaśnia dr Dziubak.

Do wykonania elementu grzejnego naukowcy wytypowali tytanian baru i tlenek cynku - których strukturę krystaliczną modyfikowano dodatkami tlenków lub soli pierwiastków grup przejściowych i ziem rzadkich oraz karborund (węglik krzemu SiC) modyfikowany dodatkami grafitu i kaolinu.

Po przeprowadzeniu badań fizyko-technicznych do wykonania grzałki wybrano tworzywo na bazie karborundu, ponieważ tlenek cynku nie spełniał kryterium odporności chemicznej.

Sprawność ceramicznego urządzenia grzewczego zależy m.in. od powierzchni kontaktowej "honey - combu". Im jest ona większa, tym więcej ciepła wydostaje się na zewnątrz.

"Gdyby została wykorzystana płaska płytka, to powierzchnia nie jest za duża. Rozwinięcie powierzchni osiągnęliśmy poprzez specjalną konstrukcję +plaster miodu+ tego elementu" - tłumaczy dr Dziubak. Jak podkreśla, taka metoda formowania elementu ceramicznego pozwala kontrolować jego właściwości użytkowe. W czasie spalania zaś występuje ograniczenie emisji gazów spalinowych, powstających ze spalenia tworzyw i organicznych środków spulchniających. Zdaniem naukowiec, ma to niewątpliwy aspekt ekologiczny.

W porównaniu do tradycyjnych elektrycznych grzejników rezystancyjnych grzejniki wykonane z materiałów ceramicznych charakteryzują się większą odpornością na korozję i czynniki chemiczne.

Jak podkreślają naukowcy, wyprodukowana grzałka to urządzenie praktycznie niezniszczalne. Zaletą ceramicznych produktów jest też niska cena. "W tej chwili zakończyliśmy projekt badawczy. Kolejnym etapem będzie przygotowanie i wdrożenie do produkcji" - mówi dr Dziubak.

Ceramiczny monolityczny element grzejny do przepływowych grzejników cieczy i gazów zdobył srebrny medal na Światowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik BRUSSELS INNOVA 2009. ESZ

PAP - Nauka w Polsce

agt/kap/

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Urządzenie elektrotermiczne (elektryczne urządzenie grzejne) - urządzenie lub zespół urządzeń do celowego przetwarzania energii elektromagnetycznej w energię cieplną i wykorzystania jej w celach użytecznych. pełny tekst

Kret (urządzenie) urządzenie do drążenia poziomych podziemnych kanałów, umożliwiających drenaż lub bezrozkopowe układanie np. rur lub kabli, nazywane również urządzeniem przeciskowym. Kretami są też nazywane urządzenia kanałowe, stosowane do czyszczenia rurociągów, np. kanalizacyjnych. pełny tekst

Panel sterowniczy (operatorski) (ang. Human Machine Interface HMI) to urządzenie elektryczne umożliwiające kontrolę innych urządzeń elektrycznych, realizujących pewne procesy, np. technologiczne lub produkcyjne. pełny tekst

Buster - rodzaj urządzenia, które umożliwia czasowe zwiększenie efektu działania danej maszyny. Urządzenie to jest najczęściej wykorzystywane w momencie rozruchu maszyny bądź urządzenia aby pokonanać znaczne siły bezwładności. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".