Конвекционное тепло: Что такое конвекционный обогреватель, как выбрать

Разница между лучистым теплом и конвекционным теплом

Сама по себе комнатная температура не определяет комфортный микроклимат в помещении. Важно, как человек поглощает тепло. Потому что: Отопление влияет не только на температуру в помещении, но и все меняет микроклимат.

В целом, в закрытых помещениях существует два разных типа теплопередачи. В то время как радиаторы отдают тепло в комнату за счет конвекции (движения воздуха), системы панельного отопления работают с лучистым теплом. Но в чем разница?

Что такое конвекционное тепло?

Конвекционное тепло нагревает воздух и распределяет его по комнате. Тепло передается из одного места в другое посредством движения воздуха, известного как конвекция на техническом жаргоне. Таким образом, воздух является теплоносителем. Это часто создает в комнате неприятные сквозняки.

Конвектор перемещает воздух и поднимает пыль. Это может быть неудобно для аллергиков.

Что такое лучистое тепло?

Лучистое тепло можно сравнить с солнечными лучами: если эти инфракрасные лучи попадают на твердые поверхности (например, стены, мебель), они мягко и мягко нагреваются. Эта энергия передается в комнату в виде тепла. Таким образом, человек согревается «изнутри».

Кто этого не знает? Если зимой сидишь на солнышке в лыжной хижине, то футболки обычно достаточно. В тени же нужна куртка, чтобы не замерзнуть.

Лучистое тепло против конвекционного тепла: комфорт с лучистым тепломЛучистое тепло против конвекционного тепла: дискомфорт от конвекционного тепла

Какое отопление выделяет конвекционное тепло, а какое лучистое?

Обычные радиаторы, воздухонагреватели и конвекторы в основном работают с конвекционным теплом. Панельное отопление (настенное, напольное, потолочное) и изразцовые печи приятно и комфортно обогревают комнату за счет успокаивающего лучистого тепла. Тепло передается непосредственно от поверхности к телу.

Что такое панельное отопление?

Панельное отопление отдает тепло в комнату через стену, пол или потолок. Как? По встроенным в поверхность трубам течет нагретая или охлажденная вода. Приятное лучистое тепло заставляет людей чувствовать себя хорошо. Панельное отопление незаметно устанавливается в помещении и оставляет много свободы при оформлении интерьера. И еще: Летом эффективно и комфортно охлаждает помещения.

Если после этого вы захотите установить панельное отопление, системы гипсокартона Variotherm могут быть установлены быстро и легко.

Что лучше: панельное отопление или конвекторное отопление?

На этот вопрос можно однозначно ответить с помощью «панельного отопления». Потому что, помимо перечисленных выше преимуществ, это устойчивая система отопления, ориентированная на будущее. Поскольку он нагревает и охлаждает большую площадь, он может работать при низких температурах потока от 25 ° C до максимум 38 ° C. Из-за своего небольшого размера обычные радиаторы работают при температуре подачи около 45-60 ° C. Таким образом, панельное отопление не только экономит деньги, но и защищает окружающую среду.

Вы можете найти более подробную информацию по этой теме здесь.

Фото / видео: Вариотерм.

конвекционное тепло — это… Что такое конвекционное тепло?

конвекционное тепло

Railway term: convected heat

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

• конвекционное поле
• конвекционное течение

Смотреть что такое «конвекционное тепло» в других словарях:

• Вентиляция — совокупность мероприятий и устройств, необходимых для обеспечения заданного качества воздушной среды в рабочих помещениях. В условиях производства В. может быть: по способу перемещения воздуха естественная и механическая; по форме организации… …   Российская энциклопедия по охране труда

• Отверждение — Отверждение  действие, в результате которого происходит необратимое превращение жидких реакционноспособных олигомеров и(или) мономеров в твердые неплавкие и нерастворимые сетчатые полимеры. Процесс отверждения протекает с участием… …   Википедия

• ГОРЫ — 1. в греческой мифологии оры, в греческой мифологии, богини природы и времен года. Обычно их было три, и они олицетворяли весну, лето и зиму. Их изображали юными и прекрасными девами, сопровождаемыми нимфами и грациями (харитами). Согласно… …   Энциклопедия Кольера

• горы — совокупность близко расположенных отдельных гор, горных хребтов, горных отрогов, кряжей, нагорий, а также разделяющих их каньонов, долин, впадин, занимающих определённую территорию, более или менее чётко отделяющуюся от окружающих её равнин. По… …   Географическая энциклопедия

• ТЕПЛООБМЕН — (передача тепловой энергии), процесс переноса теплоты от одного объекта к другому. Перенос происходит в течение времени, когда два или более тела при разных температурах находятся в термоконтакте. Различают три вида теплообмена: ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ …   Научно-технический энциклопедический словарь

• Инфракрасное отопление — Инфракрасное отопление  одна из разновидностей систем отопления, где в качестве источников тепла используются инфракрасные излучатели. Инфракрасное отопление может использоваться как в качестве вспомогательного, так и самостоятельного типа… …   Википедия

• КОНВЕКЦИОННЫЙ ПОТОК — КОНВЕКЦИОННЫЙ ПОТОК, в геологии тепло, образующееся за счет радиоактивности в глубинах земной МАНТИИ. В результате нагрева расплавленные породы перемещаются к КОРЕ. В верхней части мантии поднимающиеся породы отклоняются в стороны, прежде чем… …   Научно-технический энциклопедический словарь

Что такое конвекционное охлаждение?

Конвекционное охлаждение — это любая передача тепла, которая происходит от движения жидкости. Как жидкости, так и газы могут проявлять конвекционное охлаждение, и эффект может быть естественным или принудительным. Естественное охлаждение происходит за счет теплопередачи из-за изменений плотности жидкости, таких как подъем горячего воздуха и понижение холодного воздуха. Принудительная конвекция возникает, когда для перемещения жидкости добавляется любая внешняя сила, такая как вентилятор, движущийся воздух, или ложка, перемешивающая жидкость.

Теплопередача происходит главным образом от проводимости и конвекции. Проводимость — это передача тепла через любой материал, без движения материала. Пример проводимости — металлическая кастрюля, нагретая пламенем на газовой плите. Газовое пламя нагревает нижнюю часть поддона, и проводимость будет передавать тепло остальной части поддона. Когда тепло отключается, конвекция охлаждает кастрюлю по мере передачи тепла и поднимается над воздухом вокруг кастрюли.

Естественное конвекционное охлаждение происходит в атмосфере Земли и океанов. Воздух нагревается от потепления земли и поднимается. Когда воздух поднимается, он охлаждается и возвращается на поверхность, создавая глобальную циркуляцию воздуха и погодные условия. Океанские течения несут теплую воду в более холодные океаны и более холодные раковины и перемещаются в более теплые регионы. Солнечный свет добавляет энергию, нагревая воздух или воду, а вращение Земли придает некоторую энергию, но движение считается естественным, а не вынужденным.

Конвекционное охлаждение происходит и внутри Земли. Расплавленное ядро, нагретое распадом радиоактивных элементов, поднимается к внешней коре нашей планеты. Конвекция охлаждает расплавленный материал сердцевины, и он медленно движется обратно к центру. Это движение заставляет наши континенты медленно перемещаться поверх расплавленного ядра, это явление называется движением тектонических плит.

Принудительное охлаждение распространено в домах и на предприятиях. Системы кондиционирования и отопления использовали принудительную конвекцию воздуха для передачи тепла внутрь или наружу здания. Вентиляторы внутри электронного оборудования использовали принудительное конвекционное охлаждение для перемещения воздуха над электронными компонентами. В холодильных системах используются вентиляторы как для отвода тепла от змеевиков конденсатора, так и для охлаждения компрессора и перемещения воздуха внутри холодильной камеры.

Вентиляторы на протяжении веков демонстрировали конвекционные эффекты. С изобретением электричества, электродвигатели могли быть использованы для привода настольных и потолочных вентиляторов. С конца 20-го века доступны сложные потолочные вентиляторы с термостатами для автоматического управления их функциями. Все они полагаются на один и тот же принцип охлаждения человеческого тела путем перемещения воздуха через кожу.

Конвекция может сочетаться с испарением для улучшения эффективности охлаждения. Системы испарительного охлаждения, в которых для охлаждения внутреннего пространства используется принудительный воздух, пропускаемый через влажную испарительную подушку, популярны в областях с очень низкой влажностью. Эти системы охлаждают внутреннее пространство, отводя тепло из поступающего воздуха путем испарения. Полученный воздушный поток холоднее, но содержит больше влаги. Испарительные системы не работают хорошо в областях с более высокой относительной влажностью, потому что охлаждение не будет происходить, и внутренняя часть может стать довольно влажной.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Типы инфракрасной теплопередачи | Инфракрасные промышленные решения

Типы теплопередачи

Существует три основных метода теплопередачи: проводимость, конвекцией и излучение.

Проводящее тепло прямой теплообмен между двумя физическими телами / свойствами.

Символ «К» является мерой того, насколько хорошо различные вещества передают тепло. Количество тепла, которое может передаваться через поверхность, зависит от разности температур, площади поверхности, теплопроводности материала и толщины материала.

Конвективное тепло передача происходит при движении жидкостей (жидкостей и газов). Когда жидкость нагревается, она расширяется и уменьшается в плотности. Конвекционный ток образуется по мере подъема теплой жидкости и ее охлаждения. Тепловая энергия (тепло) переносится частицами в этих движущихся потоках из одного места в другое. Конвекция может быть свободной конвекцией с использованием окружающей жидкости (жидкости или газа) или принудительной конвекцией при использовании насоса или вентилятора.

Конвекционное тепло также зависит от площади поверхности. Если поверхность, контактирующая с жидкостью, увеличивается, скорость теплопередачи также увеличивается. Вот почему почти все конвекционные устройства имеют ребра для эффективной работы и доставки.

Лучистое тепло передача является бесконтактной и, следовательно, не требует среды для передачи тепла. Радиация — это передача тепла электромагнитными волнами (включая свет), создаваемыми объектами из-за их температуры. Чем выше температура объекта, тем больше теплового излучения он излучает. Лучистый теплообмен происходит, когда испускаемое излучение попадает на другое тело и поглощается.

Основные принципы инфракрасного отопления и теплообмена

Как мы уже упоминали, инфракрасное излучение — это электромагнитная волна, которая не требует среды для передачи тепла. Инфракрасное излучение (на латыни «ниже красного») — это электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 0.78 мкм и 1000 мкм (1 мм). Излучение с более короткими длинами волн является более энергичным и содержит больше тепловой энергии. Диаграмма ниже показывает соотношение между длиной волны и частотой:

Инфракрасная радиация использует электромагнитные волны, движущиеся со скоростью света.
Тепловое излучение испускается любым веществом с температурой выше 0 K (-273.15 ° C).
Излучающее тепло передача происходит, когда излучаемые электромагнитные волны поглощаются.

Излучение излучения

Теоретически ИК-излучение может излучать во всех направлениях. Следовательно, инфракрасные излучатели необходимо проектировать и изготавливать так, чтобы они соответствовали принципам «прямой видимости» или факторам видимости. Принципы коэффициента обзора (Vf) калибруются от 0 до 1, определяя количество лучистой энергии, испускаемой источником, поражающим целевое тело. Коэффициент обзора лучше приближен к 1, поэтому использование отражателей или переизлучателей может улучшить коэффициент обзора.

Поглощение излучения

Все инфракрасные излучения отражаются, поглощаются или передаются. Между этими тремя факторами существует простое арифметическое соотношение, которое составляет 1 или 100%. Эта совокупность называется черным телом — идеализированной физической сущностью, поглощающей все электромагнитное излучение.

Общее излучение = Отражение + Поглощение + Передача

 

Применение этой информации

Ceramicx уделяет особое внимание критериям выбросов, необходимых для эффективного нагрева материала. Чтобы материал полностью поглощал излучение, на этот процесс влияют даже самые маленькие параметры. Чтобы узнать больше о приложениях, разработанных и изготовленных Ceramicx, см. Наши тематические исследования клиентов.

Распределение энергии обогрева различных типов обогревателей. Конвекционное и световое инфракрасное отопление

Каталог

Производители

При использовании световых инфракрасных обогревателей в разных зонах внутри одного и того же помещения могут поддерживаться различные температуры. В принципе, зачастую вовсе не нужно, чтобы во всех частях помещения была одинаковая температура. С точки зрения теплового комфорта для выполнения различных работ требуется различная температура. Зональный обогрев можно сравнивать с зональным освещением: как правило, больше света и тепла требуется в непосредственной близости от рабочего места. В любом случае обогрев таких неиспользуемых площадей, как потолок и верхние границы стен, является совершенно бесполезным. Более подробно эта ситуация показана на рис.3, на котором показано распределение тепловых потоков в помещении при использовании различных типов нагревателей. Из приведённой схемы видно, что обычные обогреватели конвекционного типа расходуют большую часть энергии на обогрев верхней части помещения, в то время как обогреватель Infra-Tec позволяет осуществить зональный обогрев. Таким образом, обогреватель Инфра-Тек не затрачивает энергию на обогрев неиспользуемого объёма помещения.

Рис.3. Распределение тепловых потоков в помещении при использовании различных типов обогревателей.

Практически во всех случаях в действительности необходимо обогревать объекты не более 2 метров в высоту, поэтому разница между необходимыми зонами обогрева и общей площадью помещений является экономией тепла и электроэнергии. Обогреватели Infra-Tec способны осуществлять подобный точный зональный обогрев, а, следовательно, значительно уменьшить расходы на энергопотребление без ущерба для комфорта.

Уменьшение до минимума разницы температур между полом и потолком

При использовании традиционных конвекционных систем возникает разность температур в нижней и верхней части помещения (ведь мы все привыкли думать, что чем ближе к потолку, тем выше температура воздуха, и что по-другому и быть не может) Это хорошо видно на рис.4. Допустим, если у пола температура воздуха составляет 18С, то на высоте 10 м она будет равна примерно 35С. Но обогреватели Infra-Tec позволяют избежать подобного нерационального распределения температуры по высоте, потому что в буквальном смысле слова они не нагревают воздух, а передают тепло на поверхности и предметы, на которые направлен их свет. Естественно, при этом существенно уменьшается нагревание промежуточного пространства (воздуха) впустую. Разница температур между полом и потолком уменьшается, и вместе с тем появляется возможность уменьшения общей температуры помещения с одновременным увеличением «ощущаемой» температуры. При использовании световых обогревателей разность температур между полом и потолком (С/м) очень незначительна и составляет примерно 70,4С/м (при условии отсутствия в помещении принудительных потоков воздуха). При обогреве помещения путем подачи теплого воздуха тепловентиляторами или конвекторами эта разность гораздо выше и составляет 72,5С/м и 71,7 С/м, соответственно.

Рис.4. Распределение тепла между полом и потолком при конвекционном и инфракрасном способах обогрева.

Более подробно зависимость температуры воздуха в помещении от высоты помещения показана на рис. 5, при этом сравниваются обогреватели конвекционного типа и Infra-Tec.

Рис.5. Зависимости температуры воздуха в помещении от его высоты:

1 – при непосредственном направлении лучей Infra-Tec на предметы;

2 – при равномерном распределении лучей Infra-Tec в помещении;

3 – при использовании обогревателя конвекционного типа.

Из приведённого графика видно, что при использовании обогревателей конвекционного типа (линия 3) наилучшим образом обогревается потолок и вся верхняя часть помещения. При использовании же световых инфракрасных обогревателей Infra-Tec ситуация в корне меняется, так как в первую очередь нагреваются предметы в помещении, а только затем само помещение (линия 1 и 2). Таким образом существенно снижается затраты тепловой энергии на обогрев помещения и, как следствие, снижается расход потребляемой электроэнергии.

Отдельно следует отметить, что во всех последующих расчётах связанных со световым инфракрасным обогревателем Infra-Tec, рассматривалась усреднённая зависимость температуры в помещении от его высоты. Данная зависимость была получена путём усреднения линий 1 и 2.

Другой важной проблемой при сравнении систем отопления различного типа является теплоизоляция помещения. В нашем случае под теплоизоляцией мы будем понимать совокупность факторов, препятствующих выведению тепла из обогреваемого помещения. К таким факторам относится вид и размер строительного материала, герметичность помещения, его расположение, конструктивные особенности и др. Чем выше степень теплоизоляции помещения, тем легче его обогреть и наоборот, чем степень теплоизоляции ниже, тем сложнее произвести обогрев.

Таблица 1.

Сравнение световых обогревателей Infra-Tec с обогревателями конвекционного типа

Площадь обогрева, в % от всей площади помещения	24 KCal/м3		30 KCal/м 3		37,5 KCal/м 3		47 KCal/м 3		58,6 KCal/м 3		73 KCal/м3		91 KCal/м 3
	Помещение с очень хорошей Тепло-изоляцией		С хорошей Тепло-изоляцией 1 степени		С хорошей Тепло-изоляцией 2 степени		С плохой Тепло-изоляцией 1 степени		С плохой Тепло-изоляцией 2 степени		Помещение без изоляции		Открытая площадка в без-ветренную погоду
	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2
10 %	—	270	—	276	—	282	—	288	—	294	—	300	—	320
25 %	—	200	—	211	—	232	—	243	—	254	—	255	—	320
50 %	—	140	—	153	—	166	—	179	—	192	—	205	—	320
75 %	—	100	—	113	—	126	—	139	—	152	—	168	—	320
100 %	84	77	104	88	131	102	164	115	204	127	255	140	—	320

Примечания:

1. За наружную атмосферную температуру принято 0C, за внутреннюю температуру принято + 20C.

2. Высота потолка принята равной 3 м.

В таблице 1 приведены значения тепловых калорий, затрачиваемых разными источниками для обогрева различных частей отапливаемого помещения. Из приведённых данных следует, что если рассматривать точечный обогрев (отапливаемая площадь меньше площади всего помещения), то обогреватели конвекционного типа вообще не годятся для использования. Поэтому в соответствующей ячейке таблицы стоит прочерк. То же самое можно сказать и об открытых или полуоткрытых помещениях. Традиционные системы отопления в данном случае малоэффективны и, в принципе, не могут сравниваться с обогревателями Infra-Tec.

В случае же обогрева всего помещения в целом световые инфракрасные обогреватели Infra-Tec дают значительный выигрыш энергии. Так, например, если рассматривать помещения в г. Москве, то значительная часть используемых жилых и производственных площадей относится к помещениям с плохой теплоизоляцией 1-й степени. Следовательно, в таких помещениях, световые обогреватели Infra-Tec на 43% эффективнее традиционных обогревателей. Если же рассматривать помещение без теплоизоляции, то эффективность Infra-Tec достигает 82% по сравнению с конвекционными обогревателями. Таким образом, система обогрева светом Infra-Tec значительно превосходит по своим параметрам традиционные системы отопления в помещениях с плохой теплоизоляцией.

 

Выбрать лучший инфракрасный обогрев и купить ИК-обогреватель световой по лучшей цене в СПб по тел.: +7 (812) 702-76-82 оптом и в розницу.

Технология — infravn.com

Разница между конвекционным и инфракрасным отоплением

Что такое конвекционное отопление?

Все традиционные способы отопления, начиная с сжигания дерева, газа или нефтепродуктов и заканчивая тепловыми насосами, используют конвекционное тепло. Они нагревают воздух, от которого впоследствии нагревается помещение. Этот принцип сопровождается неравномерным и часто некомфортным распределением тепла в помещении.

Поскольку теплый воздух поднимается вверх, конвекция приводит к аккумулированию холодного воздуха вблизи пола, а теплого под потолком. Поэтому, чтобы люди почувствовали тепло в помещении, необходимо прогреть весь объем воздуха в нем.

Высокая разница в температуре воздуха у пола и потолка приводит к движению воздуха и пыли, является проблемой для людей с повышенной чувствительностью и аллергией. Нагрев воздуха также приводит к снижению влажности, что отрицательно влияет на человека.

А как работает инфракрасное отопление?

В основе инфракрасного отопления использован принцип солнечного обогрева, при котором Солнце прогревает Землю, а не воздух планеты. Например, если в прохладный день встать на солнце мы на теле чувствуем приятное тепло, но если зайти в тень сразу чувствуем холод, при том что температура воздуха не изменилась.

При использовании инфракрасных систем отопления люди начинают чувствовать тепло в помещении через считанные минуты после включения устройства. При этом воздух не перегревается и поэтому его влажность не меняется. Воздух не приходит в движение и не поднимает пыль. Тепло в помещении распространяется равномерно.

Поскольку инфракрасное отопление не связано с нагревом воздуха или его движением, открытие окна позволит впустить свежий воздух и не будет иметь большого влияния на температуру в помещении.

Благодаря тому, что тепло излучается самым инфракрасным обогревателем и предметами в помещении, человек чувствует температуру на 2-3 °C выше по сравнению с той, которая достигается конвекционным обогревом. Это означает, что для достижения комфортной температуры с помощью инфракрасного отопления нужно меньше времени, а целевая температура может быть на несколько градусов ниже. Как следствие, инфракрасные системы отопления являются более эффективными и экономичными.

Монтаж системы отопления

Установка системы занимает 2-3 дня на площадь до 100 м2, не требует большого ремонта или реконструкции помещений, не занимает дополнительную площадь, не несет перегрузок на электросеть, служит более 50 лет, нет необходимости в обслуживании системы.

Шаг 1

Установка начинается с поклейки медных пластин в тех местах, где согласно нашим расчетам, будет наилучшее распределение тепла в вашем доме.

Шаг 2

Після поклейки мідних пластин на них наносится безпечна водорозчинна фарба яка виготовлена за інноваційною технологією. Товщина шару фарби становить приблизно 0,4 мм. Завдяки своїй гнучкості фарба може наноситись не лише на рівні поверхні(стіна, стеля, підлога). Товщина шару фарби визначає рівень температури поверхні нагріву.

Шаг 3

После поклейки медных пластин на них наносится безопасная водорастворимая краска которая изготовлена по инновационной технологии. Толщина слоя краски составляет примерно 0,4 мм. Благодаря своей гибкости краска может наноситься не только на ровные поверхности (стена, потолок, пол). Толщина слоя краски определяет уровень температуры поверхности нагрева.

Шаг 4

После завершения электромонтажных работ наносится шпаклевка или конечное покрытие (краска, обои, ламинат, плитка и т.д.). Система может быть смонтирована на стену, потолок, пол, может устанавливаться в откосы дверей и окон.

Приблизительные расчеты

Так, для обогрева помещения в 100 кв.м., необходимо 35 погонных метров системы шириной 60 см и толщиной 2-4 мм. Общая ее мощность составит 6-7 кВт с рабочим временем 3-8 часов в сутки. Такой мощности хватит для обеспечения в помещении комфортной температуры на уровне 18-22 градусов тепла, а общие расходы электроэнергии в месяц на помещение составят от 800 до 1400 кВт. Учитывая энергоэффективность помещения.

Установка системы в помещении площадью 100-500 кв.м. составляет 2-7 рабочих дня и не трбует реконструкции помещения или получения разрешительных документов, так как система работает от безопасного тока напряжением 24V.

Рекомендуется устанавливать систему на внешнюю стену, прогревая и высушивая ее уменьшаем теплопроводность стены.

Отопительная система прошла все необходимые испытания и имеет сертификацию на соответствие европейским нормам и стандартам, а также получила сертификат соответствия в Украине.

Радиаторы отопления Роял Термо | Новости Горного Алтая

Магазин представляет Роял Термо радиаторы. Как работают современные панельные радиаторы? Вы можете выбрать онлайн из моделей, которые используют лучистое тепло, а также излучают конвекционное тепло. Для плоских радиаторов отопления характерна высокая доля лучистого тепла. В зависимости от модели это до 90 процентов. Нагреватели выделяют лишь относительно небольшую часть конвекционного тепла.

При конвекционном тепле воздух в помещении выступает в роли теплоносителя. Между воздухом на полу и под потолком существует относительно большая разница температур, что способствует циркуляции воздуха. Однако для аллергиков это плохо. Таким образом, плоские радиаторы с низкой долей конвекционного тепла хорошо подходят для людей, страдающих аллергией.

Как подключить новый радиатор?

При размере 3⁄4 дюйма часто требуется переходник для подключения к отопительному контуру дома. Помимо размера соединения, также следует учитывать расположение соединения. Его можно найти слева, справа или посередине каменки. Подбирайте подключение так, чтобы отопление как можно лучше вписывалось в комнату.

Если кратко рассказать о географической принадлежности радиаторов марки Royal Thermo, то можно отметить, что они европейского происхождения. Заводы, деятельность которых ориентирована на выпуск продукции этого бренда, расположены в Италии. Представительство находится в России. Поэтому одни модели российские, другие — итальянские. Поэтому можно утверждать, что отчасти продукция отечественная. И цена на такие устройства будет немного ниже, что важно для некоторых потребителей, а особенно для тех, кто хочет заменить все радиаторы в квартире или доме. Почему выбирают Royal Thermo королевский термо нагреватель.

В первом случае речь идет о моделях iDreamLiner Revolution, а все остальные относятся к итальянской продукции. На протяжении 50 лет технологии постоянно совершенствовались, отопительные приборы приобрели более значимые параметры. Сегодня это практически идеальные устройства с точки зрения дизайна и производительности.

Исследования продолжаются и по сей день, а материалы и дизайн продолжают совершенствоваться. Это позволяет добиваться результатов, ведь за последние 10 лет компания получила три патента на изобретение.

Отзывы о технологических особенностях радиатор Термо

Алюминиевый смеситель имеет множество преимуществ. Покупатели выбирают эти устройства, потому что они незначительно отличаются емкостью охлаждающей жидкости и малым весом, быстро нагреваются, просты в установке и имеют привлекательный внешний вид. Однако все мы знаем, что этот металл довольно мягкий и химически активный. Это, по мнению покупателей, ограничивает сферу применения подобных устройств.

методов теплопередачи | Физика

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Обсудите различные методы теплопередачи.

Не менее интересны, чем эффекты теплопередачи в системе, методы, с помощью которых это происходит. Всякий раз, когда есть разница температур, происходит передача тепла. Теплоотдача может происходить быстро, например, через кастрюлю, или медленно, например, через стенки ящика для льда для пикника.Мы можем контролировать скорость теплопередачи, выбирая материалы (например, толстую шерстяную одежду на зиму), контролируя движение воздуха (например, используя уплотнители вокруг дверей) или выбирая цвет (например, белая крыша для отражения лета). Солнечный свет). Так много процессов связаны с теплопередачей, поэтому трудно представить себе ситуацию, когда теплопередача не происходит. Однако каждый процесс, связанный с передачей тепла, осуществляется всего тремя способами:

1. Проводимость — это передача тепла через неподвижное вещество при физическом контакте.(Материя неподвижна в макроскопическом масштабе — мы знаем, что существует тепловое движение атомов и молекул при любой температуре выше абсолютного нуля.) Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном кастрюли, передается за счет теплопроводности.
2. Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения жидкости. Этот тип переноса имеет место, например, в топке с принудительной подачей воздуха и в погодных системах.
3. Передача тепла посредством излучения происходит, когда излучаются или поглощаются микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет или другая форма электромагнитного излучения.Очевидный пример — потепление Земли Солнцем. Менее очевидный пример — тепловое излучение человеческого тела.

Рис. 1. В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в комнату. Передача тепла также происходит через теплопроводность в комнату, но гораздо медленнее. Теплообмен за счет конвекции также происходит через холодный воздух, поступающий в комнату вокруг окон, и горячий воздух, покидающий комнату, поднимаясь вверх по дымоходу.

Мы рассмотрим эти методы более подробно в трех следующих модулях. Каждый метод имеет уникальные и интересные характеристики, но все три имеют одну общую черту: они передают тепло исключительно из-за разницы температур. Рис. 1.

Проверьте свое понимание

Назовите пример из повседневной жизни (отличный от текста) для каждого механизма теплопередачи.

Решение

• Электропроводность: тепло передается в руки, когда вы держите чашку горячего кофе.
• Конвекция: теплопередача, когда бариста «пропаривает» холодное молоко, чтобы сделать горячее какао .
• Радиация: разогрев чашки холодного кофе в микроволновой печи.

Сводка раздела

• Тепло передается тремя различными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Концептуальные вопросы

1. Каковы основные способы передачи тепла от горячего ядра Земли к ее поверхности? С поверхности Земли в космос?
2. Когда наши тела становятся слишком теплыми, они реагируют потоотделением и усилением кровообращения на поверхности, чтобы отвести тепловую энергию от ядра.Как это повлияет на человека, находящегося в горячей ванне с температурой 40 ° C?
3. На рис. 2 показан разрез термоса (также известного как сосуд Дьюара), который представляет собой устройство, специально разработанное для замедления всех форм теплопередачи. Объясните функции различных частей, таких как вакуум, серебрение стен, тонкостенная длинная стеклянная горловина, резиновая опора, воздушный слой и стопор.

   Рис. 2. Конструкция термоса предназначена для подавления всех способов теплопередачи.

4. Конструкция термоса разработана таким образом, чтобы препятствовать передаче тепла всеми способами.
5. На рисунке показан вид термоса в разрезе с обозначениями различных частей.

Глоссарий

теплопроводность: передача тепла через неподвижное вещество при физическом контакте

конвекция: передача тепла за счет макроскопического движения жидкости

излучение: теплопередача, возникающая при испускании или поглощении микроволн, инфракрасного излучения, видимого света или другого электромагнитного излучения

Конвекционная теплопередача, 4-е издание

Предисловие xv

Предисловие к третьему изданию xvii

Предисловие ко второму изданию xxi

Предисловие к первому изданию xxiii

Список символов xxv

1 Основные принципы 1

1.1 Сохранение массы / 2

1.2 Баланс сил (уравнения момента) / 4

1.3 Первый закон термодинамики / 8

1.4 Второй закон термодинамики / 15

1.5 Правила масштабного анализа / 17

1.6 Тепловые линии для визуализации конвекции / 21

Ссылки / 22

Проблемы / 25

2 Ламинарный поток в пограничном слое 30

2.1 Фундаментальная проблема конвективной теплопередачи / 31

2.2 Концепция граничного слоя / 34

2.3 Масштабный анализ / 37

2.4 Интегральные решения / 42

2.5 Решения подобия / 48

2.5.1 Метод / 48

2.5.2 Потоковое решение / 51

2.5.3 Раствор для теплопередачи / 53

2.6 Другие условия нагрева стен / 56

2.6.1 Начальная длина без обогрева / 57

2.6.2 Произвольная температура стенки / 58

2.6.3 Равномерный тепловой поток / 60

2.6.4 Температура пленки / 61

2.7 Продольный градиент давления: поток мимо клина и застойный поток / 61

2.8 Поток через стену: выдув и всасывание / 64

2.9 Проводимость через твердое покрытие, нанесенное на стену / 68

2.10 Минимизация генерации энтропии в потоке ламинарного пограничного слоя / 71

2.11 Тепловые линии в потоке ламинарного пограничного слоя / 74

2.12 Распределение источников тепла на стене, охлаждаемой принудительной конвекцией / 77

2.13 Поток напряжений / 79

Ссылки / 80

Проблемы / 82

3 Ламинарный поток в воздуховоде 96

3.1 Длина гидродинамического входа / 97

3.2 Полностью разработанный поток / 100

3.3 Гидравлический диаметр и перепад давления 3.4.4 Равномерная температура стенки / 117

3.5 Теплопередача для развивающегося потока / 120

3.5.1 Масштабный анализ / 121

3.5.2 Термически развивающийся поток Хагена – Пуазейля / 122

3.5.3 Тепловой и гидравлический развивающийся поток / 128

3,6 Стек теплогенерирующих пластин / 129

3,7 Тепловые линии в полностью развитом потоке в воздуховоде / 134

3,8 Форма воздуховода для минимального сопротивления потоку / 137

3,9 Древовидный поток / 139

Ссылки / 147

Проблемы / 153

4 Внешняя естественная конвекция 168

4.1 Естественная конвекция как тепловой двигатель в движении / 169

4.2 Уравнения ламинарного пограничного слоя / 173

4.3 Масштабный анализ / 176

4.3.1 Жидкости с высоким Pr / 177

4.3.2 Жидкости с низким Pr / 179

4.3.3 Наблюдения / 180

4.4 Интегральное решение / 182

4.4.1 Жидкости High-Pr / 183

4.4.2 Жидкости Low-Pr / 184

4.5 Решение подобия / 186

4.6 Равномерный тепловой поток стенок / 189

4.7 Эффект термической стратификации / 192

4.8 Сопряженные пограничные слои / 195

4.9 Поток в вертикальном канале / 197

4.10 Комбинированная естественная и принудительная конвекция (смешанная конвекция) / 200

4.11 Результаты теплопередачи, включая влияние турбулентности / 203

4.11.1 Вертикальные стены / 203

4.11.2 Наклонные стены / 205

4.11.3 Горизонтальные стены / 207

4.11.4 Горизонтальный цилиндр / 209

4.11.5 Сфера / 209

4.11.6 Вертикальный цилиндр / 210

4.11.7 Другие погружаемые тела / 211

4.12 Стек вертикальных теплогенерирующих пластин / 213

4.13 Распределение источников тепла на вертикальной стене / 216

Ссылки / 218

Проблемы / 221

5 Внутренняя естественная конвекция 233

5.1 Переходный нагрев сбоку / 233

5.1.1 Масштабный анализ / 233

5.1.2 Критерий четких вертикальных слоев / 237

5.1.3 Критерий четких горизонтальных струй / 238

5.2 Режим пограничного слоя / 241

5.3 Предел неглубокого ограждения / 248

5.4 Сводка результатов для бокового нагрева / 255

5.4.1 Изотермические боковые стенки / 255

5.4. 2 боковые стенки с равномерным тепловым потоком / 259

5.4.3 Частично разделенные шкафы / 259

5.4.4 Треугольные шкафы / 262

5.5 Шкафы с обогревом снизу / 262

5.5.1 Результаты теплопередачи / 263

5.5.2 Масштабная теория турбулентного режима / 265

5.5.3 Конструктивная теория конвекции Бенара / 267

5.6 Наклонные кожухи / 274

5.7 Кольцевое пространство между горизонтальными цилиндрами / 276

5.8 Кольцевое пространство между концентрическими сферами / 278

5.9 Теплоизоляционные и механические кожухи

Прочность / 278

Ссылки / 284

Проблемы / 289

6 Переход к турбулентности 295

.1 Эмпирические данные о переходе / 295

6.2 Законы масштабирования перехода / 297

6.3 Устойчивость невязких потоков / 300

6.4 Локальный критерий числа Рейнольдса для перехода / 304

6.5 Нестабильность невязкого потока / 307

6.6 Переход в естественном состоянии Конвекция на вертикальной стене / 313

Ссылки / 315

Проблемы / 318

7 Турбулентный поток в пограничном слое 320

7.1 Крупномасштабная конструкция / 320

7.2 усредненные по времени уравнения / 322

7.3 Уравнения пограничного слоя / 325

7.4 Модель длины смеси / 328

7.5 Распределение скорости / 329

7.6 Трение стенок в потоке пограничного слоя / 336

7.7 Теплопередача в потоке пограничного слоя / 338

7.8 Теория теплопередачи при турбулентном потоке в пограничном слое / 342

7.9 Другие внешние потоки / 347

7.9.1 Одиночный цилиндр в поперечном потоке / 347

7.9.2 Сфера / 349

7.9.3 Другие формы тела / 350

7.9.4 Массивы цилиндров в поперечном потоке / 351

7.10 Естественная конвекция вдоль вертикальных стенок / 356

Ссылки / 359

Проблемы / 361

8 Турбулентный поток в воздуховоде 369

8.1 Распределение скоростей / 369

8,2 Коэффициент трения и падение давления / 371

8,3 Коэффициент теплопередачи / 376

8,4 Общая скорость теплопередачи / 380

8.4.1 Изотермическая стена / 380

8.4.2 Равномерное нагревание стенок / 382

8.4.3 Зависящая от времени теплопередача / 382

8.5 Более точные модели турбулентности / 383

8.6 Тепловые линии в турбулентном потоке у стены / 387

8.7 Расстояния каналов для турбулентного потока / 389

Ссылки / 390

Проблемы / 392

9 Свободные турбулентные потоки 398

9.1 Слои свободного сдвига / 398

9.1.1 Модель свободного турбулентного потока / 398

9.1.2 Распределение скоростей / 401

9.1.3 Структура свободных турбулентных потоков / 402

9.1.4 Распределение температуры / 404

9.2 Форсунки / 405

9.2.1 Двумерные форсунки / 406

9.2.2 Круглые форсунки / 409

9.2.3 Струя в стратифицированном по плотности резервуаре / 411

9.3 Шлейфы / 413

9.3.1 Круглый шлейф и гипотеза уноса / 413

9.3.2 Частота пульсации возгораний бассейнов / 418

9.3.3 Геометрическое подобие свободных турбулентных потоков / 421

9.4 Тепловые следы за концентрированными источниками / 422

Ссылки / 425

Проблемы / 426

10 Конвекция с изменением фазы 428

10,1 Конденсация

10,10005. 1 Ламинарная пленка на вертикальной поверхности / 428

10.1.2 Турбулентная пленка на вертикальной поверхности / 435

10.1.3 Конденсация пленки в других конфигурациях / 438

10.1.4 Капельная конденсация / 445

10.2 Кипение / 447

10.2.1 Режимы кипения в бассейне / 447

10.2.2 Ячеистое кипение и пиковый тепловой поток / 451

10.2.3 Пленочное кипение и минимальный тепловой поток / 454

10,2 .4 Кипячение в потоке / 457

10.3 Контактное плавление и смазка / 457

10.3.1 Плоские поверхности с относительным движением / 458

10.3.2 Другие конфигурации контактного плавления / 462

10.3.3 Масштабный анализ и корреляция / 464

10.3.4 Плавление за счет вязкого нагрева в жидкой пленке / 466

10.4 Плавление за счет естественной конвекции / 469

10.4.1 Переход от режима проводимости к режиму конвекции / 469

10.4.2 Режим квазистационарной конвекции / 472

10,4 .3 Горизонтальное распространение слоя расплава / 474

Ссылки / 478

Проблемы / 482

11 Массоперенос 489

11.1 Свойства смесей / 489

11.2 Сохранение массы / 492

11,3 Массовая диффузия / 497

11,4 Граничные условия / 499

11,5 Ламинарная принудительная конвекция / 501

Модель с непроницаемой поверхностью 11,6 / 504

11,7 Другие конфигурации с внешней принудительной конвекцией 5 9000

Конвекция / 509

11,9 Естественная конвекция / 511

11.9.1 Поток, управляемый массообменом / 512

11.9.2 Поток, управляемый теплопередачей / 513

11.10 Турбулентный поток / 516

11.10.1 Уравнение усредненной по времени концентрации / 516

11.10.2 Результаты принудительной конвекции / 517

11.10.3 Удаление загрязняющих веществ из вентилируемого корпуса / 520

11.11 Массовая функция и массовые линии / 527

11.12 Эффект химической реакции / 527

Ссылки / 531

Проблемы / 532

12 Конвекция в пористой среде 537

12.1 Сохранение массы / 537

12.2 Модель потока Дарси и модификация Форхгеймера / 540

12.3 Первый закон термодинамики / 542

12.4 Второй закон термодинамики / 546

12,5 Принудительная конвекция / 547

12.5.1 Граничные слои / 547

12.5.2 Концентрированные Источники тепла / 552

12.5.3 Сфера и цилиндр в поперечном потоке / 553

12.5.4 Канал, заполненный пористой средой / 554

12.6 Пограничные слои с естественной конвекцией / 555

12.6.1 Уравнения граничного слоя: Вертикальная стенка / 555

12.6.2 Равномерная температура стенки / 556

12.6.3 Равномерный тепловой поток стен / 558

12.6.4 Расстояния для каналов, заполненных пористыми структурами / 559

12.6.5 Сопряжение Граничные слои / 562

12.6.6 Термическое расслоение / 563

12.6.7 Сфера и горизонтальный цилиндр / 566

12.6.8 Горизонтальные стены / 567

12.6.9 Концентрированные источники тепла / 567

12.7 Закрытая пористая среда с боковым нагревом / 571

12.7.1 Четыре режима теплопередачи / 571

12.7.2 Результаты конвекции / 575

12.8 Проникающая конвекция / 577

12.8.1 Боковое проникновение / 577

12.8. 2 Вертикальное проникновение / 578

12,9 Закрытая пористая среда, нагреваемая снизу / 579

12.9.1 Начало конвекции / 579

12.9.2 Поток Дарси / 583

12.9.3 Поток Форчхаймера / 585

12.10 неравномерно распределенных шкал потока / 587

12.10.1 Теплопередача / 590

12.10.2 Трение жидкости / 591

12.10.3 Плотность скорости теплопередачи: наименьшая шкала для конвекции / 591

12.11 Естественная пористая среда: Чередующиеся деревья / 592

Ссылки / 595

Проблемы / 598

Приложения 607

A Константы и коэффициенты пересчета / 609

B Свойства твердых тел / 615

C Свойства жидкостей / 625

Газы / 633

E Математические формулы / 639

Именной указатель 641

Предметный указатель 653

Конвективная теплопередача

Тепловая энергия, передаваемая между поверхностью и движущейся жидкостью с разными температурами, известна как конвекция .

На самом деле это комбинация диффузии и объемного движения молекул. Вблизи поверхности скорость жидкости мала, и преобладает диффузия. На расстоянии от поверхности объемное движение усиливает влияние и преобладает.

Конвективная теплопередача может быть

• принудительная или вспомогательная конвекция
• естественная или свободная конвекция

Принудительная или вспомогательная конвекция

Принудительная конвекция возникает, когда поток жидкости индуцируется потоком жидкости внешняя сила, такая как насос, вентилятор или смеситель.

Естественная или свободная конвекция

Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами из-за разницы плотности, вызванной колебаниями температуры в жидкости. При нагревании изменение плотности в пограничном слое приведет к тому, что жидкость поднимется и будет заменена более холодной жидкостью, которая также будет нагреваться и подниматься. Это продолжающееся явление называется свободной или естественной конвекцией.

Процессы кипения или конденсации также называют конвективными процессами теплопередачи.

• Теплопередача на единицу поверхности за счет конвекции была впервые описана Ньютоном, и это соотношение известно как закон охлаждения Ньютона .

Уравнение конвекции может быть выражено как:

q = h _c A dT (1)

где

q = теплопередача за единицу времени (Вт, Btu / hr)

A = площадь теплопередачи поверхности (м ² , ft ² )

h _c = коэффициент конвективной теплопередачи процесса ( Вт / (м ^2o C, Btu / (фут ² h ^o F) )

dT = разница температур между поверхностью и основной жидкостью ( ^o C, F)

Коэффициенты теплопередачи — единицы

Коэффициенты конвективной теплопередачи

Коэффициенты конвективной теплопередачи — ч _c — в зависимости от t тип среды, будь то газ или жидкость, и свойства потока, такие как скорость, вязкость и другие свойства, зависящие от потока и температуры.

Типичные коэффициенты конвективной теплопередачи для некоторых распространенных применений потока жидкости:

• Свободная конвекция — воздух, газы и сухие пары: 0,5 — 1000 (Вт / (м ² K))
• Свободная конвекция — вода и жидкости: 50 — 3000 (Вт / (м ² K))
• Принудительная конвекция — воздух, газы и сухие пары: 10 — 1000 (Вт / (м ² K))
• Принудительная конвекция — вода и жидкости: 50 — 10000 (Вт / (м ² К))
57 Принудительная конвекция — жидкие металлы: 5000 — 40000 (Вт / (м ² K))
• Кипящая вода: 3.000 — 100,000 (Вт / (м ² K))
• Конденсируемый водяной пар: 5.000 — 100,000 (Вт / (м ² K))

Коэффициент конвективной теплопередачи для воздуха

Коэффициент конвективной теплопередачи для потока воздуха может быть приблизительно равен

h _c = 10,45 — v + 10 v ^1/2 (2)

где

h _c = коэффициент теплопередачи (кКал / м ² ч ° C)

v = относительная скорость между поверхностью объекта и воздухом (м / с)

Начиная с

1 ккал / м ² ч ° С = 1.16 Вт / м ² ° C

— (2) можно изменить на

h _cW = 12,12 — 1,16 v + 11,6 v ^1/2 (2b)

где

h _cW = коэффициент теплопередачи (Вт / м ² ° C )

Примечание! — это эмпирическое уравнение, которое может использоваться для скоростей от 2 до 20 м / с .

Пример — конвективная теплопередача

Жидкость течет по плоской поверхности 1 м на 1 м. Температура поверхности 50 ^o C , температура жидкости 20 ^o C , а коэффициент конвективной теплопередачи 2000 Вт / м ^{2o С . Конвективный теплообмен между более горячей поверхностью и более холодным воздухом можно рассчитать как}

q = (2000 Вт / (м ^2o C)) ((1 м) (1 м)) ((50 ^o C) — (20 ^o C))

= 60000 (Вт)

= 60 (кВт)

Калькулятор конвективной теплопередачи

Таблица конвективной теплопередачи

Примеры конвекции в повседневной жизни — StudiousGuy

Конвекция относится к процессу передачи тепла или энергии через текучую среду (газ или жидкость) от высокой температуры к низкой.Конвекция — это один из трех типов теплопередачи; два других — излучение и проводимость. Под проводимостью понимается передача тепла между телами, находящимися в физическом контакте; тогда как при излучении энергия излучается в форме электромагнитных волн.

Молекулярное движение в жидкостях является причиной конвективной теплопередачи. Движение молекул увеличивается, когда температура молекул увеличивается; в результате молекулы стремятся удаляться друг от друга.Движение молекул отвечает за передачу тепла.

Если вы посмотрите вокруг, вы можете заметить, что конвекция играет важную роль в повседневной жизни. В этой статье мы собираемся обсудить реальные примеры конвекции, которые весьма интересны.

1. Бриз

Морской и наземный бриз являются классическими примерами конвекции. Согласно определению конвекции, молекулы с более высокой температурой вытесняют молекулы с более низкой температурой.Точно так же днем ​​поверхность суши у моря теплее, чем вечером. Конвекция заставляет воздух, который находится ближе к поверхности земли, нагреваться и, следовательно, подниматься. Этот теплый воздух у суши легко заменяется холодным, что приводит к «Морскому бризу». Ночью земля остывает сильнее. Однако воздух над морской водой теплый и поэтому поднимается вверх. Как только этот воздух поднимается, он заменяется холодным воздухом с суши, который обычно называют «сухопутным бризом».”

2. Кипяток

Конвекция вступает в игру при кипячении воды. Происходит то, что холодная вода внизу нагревается от энергии горелки и поднимается вверх. Когда горячая вода поднимается, холодная вода устремляется, чтобы заменить ее, что приводит к круговому движению.

3. Кровообращение у теплокровных млекопитающих

Вы можете быть удивлены, узнав, что теплокровные животные используют конвекцию для регулирования температуры тела.Человеческое сердце — это насос, а кровообращение в человеческом теле — пример принудительной конвекции. Тепло, выделяемое клетками тела, передается воздуху или воде, протекающей по коже.

4. Кондиционер

В жаркий летний день кондиционеры работают постоянно. Процесс охлаждения воздуха в кондиционерах основан на принципе конвекции. Холодный воздух выпускается кондиционерами.Теперь этот холодный воздух плотнее теплого и, следовательно, тонет. Теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается и втягивается кондиционером. В результате создается конвекционный ток, и комната охлаждается.

5. Радиатор

Даже радиаторы работают по принципу конвекции. Как и в приведенном выше примере с кондиционерами, радиаторы также работают аналогичным образом. В радиаторах нагревательный элемент размещается внизу. Холодный воздух, будучи плотным, опускается и забирается в радиатор; его нагревают и отпускают.Горячий воздух заменяет промежуток, оставленный холодным воздухом. Следовательно, создается конвекционный ток.

6. Холодильник

Принцип работы холодильников очень похож на принцип работы кондиционеров. Морозильная камера, в случае холодильников, размещается вверху. Как упоминалось выше, теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается вверх и, следовательно, охлаждается морозильной камерой. Теперь этот прохладный воздух, будучи более плотным, опускается вниз и, следовательно, сохраняет нижнюю часть холодильника прохладной.

7. Поппер горячего воздуха

Поппер с горячим воздухом, который используется для приготовления попкорна, также использует принцип конвекции. Поппер горячего воздуха имеет вентилятор, вентиляционное отверстие и нагревательный элемент. Когда поппер включен, вентилятор нагнетает воздух на нагревательный элемент через вентиляционное отверстие. Нагревательный элемент, в свою очередь, нагревает воздух; который затем поднимается. Над нагревательным элементом размещены ядра попкорна. Ядра нагреваются, когда поднимается горячий воздух; поэтому ядра лопаются.

8. Воздушный шар

Воздушные шары могут подниматься по принципу конвекции. Вы могли видеть обогреватель в основании воздушного шара. Этот обогреватель нагревает воздух, который движется вверх. Горячий воздух, который поднимается вверх, попадает в воздушный шар и, следовательно, заставляет его подниматься. Когда должна произойти посадка воздушного шара, пилот выпускает часть горячего воздуха. Холодный воздух заменяет выпущенный горячий воздух; следовательно, воздушный шар опускается.

9. Горячий напиток

Кто не любит чашку горячего кофе в зимний день? Знаете ли вы, что выделение тепла из дымящейся чашки горячего кофе также работает по принципу конвекции? Возможно, вы часто наблюдали пар, выходящий из чашки с горячим кофе. Пар в виде теплого воздуха поднимается вверх из-за высокой температуры жидкости. Этот пар передается в воздух.

10. Осадки и грозы

Можно даже наблюдать роль конвекции в осадках и грозах.Посмотрим как? Облака образуются, когда вода в океане нагревается и поднимается вверх. Эти капельки теплой воды, в свою очередь, насыщаются, что приводит к образованию облаков. Маленькие облака, которые образуются в результате этого процесса, сталкиваются друг с другом, образуя большие облака. Эти большие облака, которые обычно называют кучево-дождевыми, приводят к дождям и грозам.

11. Двигатели с воздушным охлаждением

Двигатели в транспортных средствах, например в легковых автомобилях, охлаждаются водяными рубашками.Продолжительная работа двигателей приводит к нагреванию воды в водяной рубашке / водяных трубах, окружающих двигатель. Чтобы двигатель оставался работающим, воду необходимо охладить. Когда вода нагревается, она начинает течь по трубам, окружающим двигатель. Когда теплая вода течет по этим трубам, она охлаждается вентиляторами. Эти вентиляторы тоже присутствуют в трубах. Как только вода остывает, она возвращается в двигатель; следовательно, соблюдая сам принцип конвекции и охлаждения двигателя.

12. Таяние льда

Таяние льда — еще один пример конвекции. Температура поверхности или границы льда увеличивается по мере того, как теплый воздух дует над поверхностью; или под ним течет вода, температура которой выше, чем у льда. Когда температура поверхности или границы льда изменяется, лед тает. Подобным образом замороженный материал тает в воде.

13. Конвекционная печь

Кто не любит торты и печенье? Но знаете ли вы, что в большинстве духовок используется принцип конвекции? В случае конвекционных печей используется принудительная конвекция.При нагревании молекулы, присутствующие в воздухе, также нагреваются и начинают двигаться. Благодаря этому теплому воздуху пища в духовке готовится.

Источники изображений

• free-online-private-pilot-ground-school.com
• subrogationrecoverylawblog.com
• flowvella.com
• bestheating.com
• 3.bp.blogspot.com
• i5.walmartimages.ca
• cradle-cfd.com
• slideplayer.com
• изображений-на.ssl-images-amazon.com
• inabottle.it
• icestories.exploratorium.edu
• ffden-2.phys.uaf.edu

Конвекция — Конвективная теплопередача | Определение

В общем, конвекция является либо массообменом , либо теплопередачей из-за объемного движения молекул в текучих средах, таких как газы и жидкости. Хотя жидкости и газы, как правило, не очень хорошо проводят тепло, они могут передавать тепло довольно быстро за счет конвекции .

Конвекция происходит посредством адвекции , диффузии или обоих. Конвекция не может иметь место в большинстве твердых тел, потому что не может иметь место ни значительная диффузия вещества, ни объемные потоки тока. Распространение тепла происходит в твердых телах, но это называется теплопроводностью.

Процесс теплопередачи между поверхностью и жидкостью, протекающей в контакте с ней, называется конвективной теплопередачей . В технике конвективная теплопередача является одним из основных механизмов теплопередачи .Когда тепло должно передаваться от одной жидкости к другой через барьер, конвекция задействована с обеих сторон барьера. В большинстве случаев основное сопротивление тепловому потоку вызывает конвекция. Конвективная теплопередача происходит как за счет термодиффузии (случайное движение молекул жидкости), так и за счет адвекции, при которой вещество или тепло переносятся крупномасштабным движением токов в жидкости.

Механизмы конвекции

В теплопроводность энергия передается в виде тепла либо из-за миграции свободных электронов , либо из-за миграции свободных электронов или волн колебаний решетки (фононов). Нет движения массы в направлении потока энергии. Передача тепла за счет проводимости зависит от движущей «силы» разницы температур . Проводимость и конвекция похожи в том, что оба механизма требуют наличия материальной среды (по сравнению с тепловым излучением). С другой стороны, они отличаются тем, что конвекция требует наличия движения жидкости.

Следует подчеркнуть , на поверхности поток энергии происходит исключительно за счет проводимости, даже за счет проводимости.Это связано с тем, что на поверхности теплопередачи всегда есть тонкий застойный слой пленки жидкости . Но в следующих слоях происходит и проводимость, и диффузионное движение массы на молекулярном или макроскопическом уровне. Из-за движения массы скорость передачи энергии выше. Чем выше скорость движения массы, тем тоньше будет слой застойной пленки жидкости и выше будет скорость теплового потока.

Следует отметить, что пузырьковое кипение на поверхности эффективно разрушает этот застойный слой и, следовательно, пузырьковое кипение значительно увеличивает способность поверхности передавать тепловую энергию объемной жидкости.

Как уже было написано, теплопередача через жидкость происходит за счет конвекции при наличии движения массы и за счет теплопроводности при ее отсутствии. Следовательно, теплопроводность в жидкости можно рассматривать как предельный случай конвекции, соответствующий случаю покоящейся жидкости.

Конвекция как проводимость с движением жидкости

Некоторые эксперты не считают конвекцию фундаментальным механизмом теплопередачи, поскольку это, по сути, теплопроводность в присутствии движения жидкости.Они считают, что это особый случай теплопроводности , известный как « теплопроводность с движением жидкости ». С другой стороны, практично, признать конвекцию отдельным механизмом теплопередачи, несмотря на веские аргументы об обратном.

Граничный слой скорости

В общем, когда жидкость течет по неподвижной поверхности , например плоская плита, русло реки или стенка трубы, жидкость, соприкасающаяся с поверхностью, доводится до упора за счет напряжения сдвига до стенки.Область, в которой поток регулируется от нулевой скорости у стенки до максимальной в основном потоке потока, называется пограничным слоем . Концепция пограничных слоев важна во всей динамике вязкой жидкости, а также в теории теплопередачи.

Основные характеристики всех ламинарных и турбулентных пограничных слоев показаны в развивающемся потоке над плоской пластиной. Этапы формирования пограничного слоя показаны на рисунке ниже:

Пограничные слои могут быть либо ламинарными, , либо турбулентными в зависимости от значения числа Рейнольдса .

См. Также: Граничный слой

Термический пограничный слой

Точно так же, как пограничный слой со скоростью развивается, когда есть поток жидкости по поверхности, тепловой пограничный слой должен развиваться, если объемная температура и температура поверхности различаются. Рассмотрим обтекание изотермической плоской пластины при постоянной температуре T _стенка . На передней кромке температурный профиль однороден с T _{навалом} . Частицы жидкости, которые контактируют с пластиной, достигают теплового равновесия при температуре поверхности пластины.В этот момент поток энергии происходит на поверхности исключительно за счет проводимости . Эти частицы обмениваются энергией с частицами в прилегающем слое жидкости (посредством проводимости и диффузии), и в жидкости возникают градиенты температуры. Область жидкости, в которой существуют эти температурные градиенты, — это термический пограничный слой . Его толщина , δ _t , как правило, определяется как расстояние от тела, на котором температура составляет 99% от температуры невязкого раствора.По мере удаления от передней кромки эффекты теплопередачи все глубже проникают в поток и тепловой пограничный слой нарастает.

Отношение этих двух толщин (скорости и теплового пограничного слоя) определяется числом Прандтля, которое определяется как отношение от коэффициента диффузии по импульсу к коэффициенту температуропроводности . Число Прандтля, равное единице, означает, что импульс и коэффициент температуропроводности сравнимы, а пограничные слои скорости и тепла почти совпадают.Если число Прандтля меньше 1, что имеет место для воздуха при стандартных условиях, тепловой пограничный слой толще, чем скоростной пограничный слой. Если число Прандтля больше 1, тепловой пограничный слой тоньше, чем скоростной пограничный слой. Воздух при комнатной температуре имеет число Прандтля , равное 0,71 , а для воды при 18 ° C — около 7,56 , что означает, что коэффициент температуропроводности более доминирующий для воздуха, чем для воды.

Так же, как для числа Прандтля , число Льюиса физически связывает относительную толщину теплового слоя и пограничного слоя массопереноса (концентрации).Число Шмидта физически связывает относительную толщину скоростного пограничного слоя и массообменного (концентрационного) пограничного слоя.

, где n = 1/3 для большинства приложений во всех трех отношениях. Эти соотношения, как правило, применимы только для ламинарного потока и не применимы к турбулентным пограничным слоям, поскольку турбулентное перемешивание в этом случае может доминировать над диффузионными процессами.

Теплопередача за счет конвекции труднее анализировать, чем теплопередачу за счет теплопроводности, потому что никакое отдельное свойство теплопередающей среды, такое как теплопроводность, не может быть определено для описания механизма. Конвективная теплопередача осложняется тем, что включает движение жидкости, а также теплопроводность . Теплопередача за счет конвекции меняется от ситуации к ситуации (в зависимости от условий потока жидкости), и это часто связано с режимом потока жидкости. При принудительной конвекции скорость передачи тепла через жидкость намного выше за счет конвекции, чем за счет теплопроводности.

На практике анализ теплопередачи за счет конвекции обрабатывается эмпирически (путем прямого экспериментального наблюдения).Большинство проблем можно решить с помощью так называемых характеристических чисел (например, число Нуссельта ). Характеристические числа являются безразмерными числами, используемыми для описания характера теплопередачи и могут использоваться для сравнения реальной ситуации (например, теплопередача в трубе) с мелкомасштабной моделью . Опыт показывает, что конвекционная теплопередача сильно зависит от свойств жидкости , динамической вязкости , теплопроводности , плотности, и удельной теплоемкости , а также от скорости жидкости .Это также зависит от геометрии и шероховатости твердой поверхности в дополнение к типу потока жидкости. Все эти условия особенно влияют на толщину застойной пленки .

Конвекция включает передачу тепла между поверхностью с заданной температурой (T _{, стенка} ) и жидкостью с объемной температурой (T _b ). Точное определение объемной температуры (T _b ) варьируется в зависимости от деталей ситуации.

• Для потока, прилегающего к горячей или холодной поверхности, T _b — это температура жидкости «далеко» от поверхности.
• Для кипения или конденсации T _b — это температура насыщения жидкости.
• Для потока в трубе T _b — это средняя температура, измеренная в определенном поперечном сечении трубы.

Закон охлаждения Ньютона для конвекции

Несмотря на сложность конвекции , наблюдается, что скорость конвекционной теплопередачи пропорциональна разнице температур и удобно выражается законом охлаждения Ньютона , который гласит:

Скорость потери тепла телом прямо пропорциональна разнице температур между телом и окружающей средой, при условии, что разница температур мала и природа излучающей поверхности остается неизменной.

Обратите внимание, что ΔT задается температурой поверхности или стенки , T _стенка и объемной температурой , T _∞ , которая является температурой жидкости в достаточной степени. далеко от поверхности.

Коэффициент конвективной теплопередачи

Как видно, константа пропорциональности будет иметь решающее значение в расчетах и ​​известна как коэффициент конвективной теплопередачи , h .Коэффициент конвективной теплопередачи , ч, можно определить как:

Скорость теплопередачи между твердой поверхностью и жидкостью на единицу площади поверхности на единицу разницы температур.

Коэффициент конвективной теплопередачи зависит от физических свойств жидкости и физической ситуации. Коэффициент конвективной теплопередачи не является свойством жидкости. Это экспериментально определенный параметр, значение которого зависит от всех переменных, влияющих на конвекцию, таких как геометрия поверхности , характер движения жидкости , свойства жидкости и объемная скорость жидкости .

Обычно коэффициент конвективной теплопередачи для ламинарного потока является относительно низким по сравнению с коэффициентом конвективной теплопередачи для турбулентного потока . Это происходит из-за турбулентного потока, имеющего более тонкий слой застойной пленки на поверхности теплопередачи.

Следует отметить, что этот слой застойной жидкой пленки играет решающую роль для коэффициента конвективной теплопередачи. Наблюдается, что жидкость полностью останавливается на поверхности и принимает нулевую скорость относительно поверхности.Это явление известно как условие прилипания, и поэтому на поверхности, поток энергии происходит исключительно за счет проводимости. Но в следующих слоях происходит и проводимость, и диффузионное движение массы на молекулярном или макроскопическом уровне. Из-за движения массы скорость передачи энергии выше. Как было написано, пузырьковое кипение на поверхности эффективно разрушает этот застойный слой и, следовательно, пузырьковое кипение значительно увеличивает способность поверхности передавать тепловую энергию объемной жидкости.

Аналогичное явление происходит и с температурой. Замечено, что температура жидкости на поверхности и поверхности будет иметь одинаковую температуру в точке контакта. Это явление известно как условие отсутствия температурного скачка и очень важно для теории пузырькового кипения .

Значения коэффициента теплопередачи , h, были измерены и сведены в таблицу для часто встречающихся жидкостей и ситуаций потока, возникающих при теплопередаче за счет конвекции.

Тепловое сопротивление — аналог электрического сопротивления

См. Также: Тепловое сопротивление

Тепловое сопротивление — это тепловое свойство и мера разницы температур, при которой объект или материал сопротивляется тепловому потоку. Тепловое сопротивление теплопроводности в плоской стене определяется как:

Уравнение, приведенное выше, может быть получено также для конвективного теплообмена. Для теплового потока аналогичен соотношению для потока электрического тока I , выраженному как:

, где R _e = L / σ _e A — электрическое сопротивление, а V ₁ — V ₂ — разность напряжений на сопротивлении (σ _e — электрическая проводимость).Аналогия между обоими уравнениями очевидна. Скорость теплопередачи через слой соответствует электрическому току, тепловое сопротивление соответствует электрическому сопротивлению, а разница температур соответствует разности напряжений на слое. Разница температур является потенциальной или движущей функцией теплового потока, в результате чего уравнение Фурье записывается в форме, аналогичной закону Ома теории электрических цепей.

Представления схем представляют собой полезный инструмент как для концептуализации, так и для количественной оценки проблем теплопередачи.Эта аналогия может быть использована также для теплового сопротивления поверхности против тепловой конвекции. Обратите внимание, что когда коэффициент конвективной теплопередачи очень велик (h → бесконечность), сопротивление конвекции становится равным нулю, а температура поверхности приближается к температуре в объеме. На практике такая ситуация встречается на поверхностях, где происходит интенсивное кипение и конденсация.

Теплопередача через композитную стенку может быть рассчитана на основе этих сопротивлений.Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Эквивалентная тепловая схема для плоской стены с условиями конвекционной поверхности показана на рисунке.

См. Также: Закон Видеманна – Франца

U-фактор — общий коэффициент теплопередачи

Многие из процессов теплопередачи, встречающихся в промышленности, включают композитные системы и даже включают сочетание как теплопроводности, так и конвекции.С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи. Например, теплопередача в парогенераторе включает конвекцию от объема теплоносителя реактора к внутренней поверхности трубы парогенератора, теплопроводность через стенку трубы и конвекцию (кипение) от внешней поверхности трубы к жидкости вторичной стороны.

В случае комбинированной теплопередачи для теплообменника есть два значения h. Существует коэффициент конвективной теплопередачи (h) для жидкой пленки внутри трубок и коэффициент конвективной теплопередачи для жидкой пленки вне трубок. Также необходимо учитывать теплопроводность (k) и толщину (Δx) стенки трубы.

Общий коэффициент теплопередачи — плоская стенка

Общий коэффициент теплопередачи — цилиндрические трубы

С устойчивой теплопередачей через многослойные цилиндрические или сферические оболочки можно обращаться так же, как и с многослойными плоскими стенками.

Номер Нуссельта

Номер Нуссельта — это безразмерное число, названное в честь немецкого инженера Вильгельма Нуссельта. Число Нуссельта тесно связано с числом Пекле, и оба числа используются для описания отношения тепловой энергии , переданной в жидкость, к тепловой энергии , проводимой внутри жидкости. Число Нуссельта равно безразмерному температурному градиенту на поверхности, и оно обеспечивает меру конвективной теплопередачи, происходящей на поверхности.Проводящий компонент измеряется в тех же условиях, что и тепловая конвекция, но с застойной жидкостью. Число Нуссельта для теплового пограничного слоя соответствует коэффициенту трения для скоростного пограничного слоя. Таким образом, число Нуссельта определяется как:

где:

k _f равно теплопроводность жидкости [Вт / мК]

L равна характерная длина

h — конвективный коэффициент теплопередачи [Вт / м ² .K]

Для иллюстрации рассмотрим слой жидкости толщиной L и перепадом температур ΔT . Передача тепла через слой жидкости будет осуществляться за счет конвекции, когда жидкость включает в себя некоторое движение, и за счет теплопроводности, когда слой жидкости неподвижен.

В случае теплопроводности тепловой поток можно рассчитать с использованием закона теплопроводности Фурье. В случае конвекции тепловой поток можно рассчитать, используя закон охлаждения Ньютона. Их соотношение дает:

Предыдущее уравнение определяет число Нуссельта .Следовательно, число Нуссельта представляет усиление теплопередачи через слой жидкости в результате конвекции по сравнению с проводимостью через тот же слой жидкости. Число Нуссельта из Nu = 1 для жидкого слоя представляет собой перенос тепла через слой за счет чистой проводимости . Чем больше число Нуссельта , тем эффективнее конвекция. Большее число Нуссельта соответствует более эффективной конвекции с турбулентным потоком, как правило, в диапазоне 100–1000.Для турбулентного потока число Нуссельта обычно является функцией числа Рейнольдса и числа Прандтля.

Пример — Конвективная теплопередача — Температура поверхности оболочки

Оболочка — это внешний слой топливных стержней, стоящий между теплоносителем реактора и ядерным топливом (т. Е. Топливными таблетками ). Он изготовлен из коррозионно-стойкого материала с низким сечением поглощения тепловых нейтронов, обычно из сплава циркония . Оболочка предотвращает выход радиоактивных продуктов деления из топливной матрицы в теплоноситель реактора и его загрязнение. Облицовка представляет собой один из барьеров в подходе « эшелонированная защита », поэтому ее охлаждаемость является одним из ключевых аспектов безопасности.

Рассмотрим оболочку твэла с внутренним радиусом r _{Zr, 2} = 0,408 см и внешним радиусом r _{Zr, 1} = 0,465 см .По сравнению с топливными таблетками, тепловыделение в оболочке твэла практически отсутствует (оболочка слегка нагревается излучением). Все тепло, генерируемое в топливе, должно передаваться посредством проводимости , через оболочку, и поэтому внутренняя поверхность горячее, чем внешняя поверхность.

Предположим, что:

• наружный диаметр оболочки: d = 2 xr _{Zr, 1} = 9,3 мм
• шаг твэлов: p = 13 мм
• теплопроводность насыщенной воды при 300 ° C составляет: k _h3O = 0.545 Вт / м · К
• динамическая вязкость насыщенной воды при 300 ° C составляет: μ = 0,0000859 Нс / м ²
• плотность жидкости: ρ = 714 кг / м ³
• удельная теплоемкость составляет: c _p = 5,65 кДж / кг. K
• скорость внутреннего потока постоянна и равна V _core = 5 м / с
• температура теплоносителя реактора по этой осевой координате составляет: T _{навалом} = 296 ° C
• линейный расход тепла топлива q _L = 300 Вт / см (F _Q ≈ 2.0) и, таким образом, объемный тепловой расход q _V = 597 x 10 ⁶ Вт / м ³

Вычислите числа Прандтля, Рейнольдса и Нуссельта для этого режима потока (внутренний принудительный турбулентный поток) внутри прямоугольного решетка топлива (топливный канал), затем рассчитайте коэффициент теплопередачи и, наконец, температуру поверхности оболочки , T _{Zr, 1} .

Чтобы рассчитать температуру поверхности оболочки , мы должны вычислить число Прандтля , Рейнольдса и число Нуссельта , поскольку теплопередача для этого режима потока может быть описана уравнением Диттуса-Боелтера , которое составляет:

Расчет числа Прандтля

Чтобы вычислить число Прандтля, мы должны знать:

• теплопроводность насыщенной воды при 300 ° C составляет: k _h3O = 0 .545 Вт / м · К
• динамическая вязкость насыщенной воды при 300 ° C составляет: μ = 0,0000859 Нс / м ²
• удельная теплоемкость : c _p = 5,65 кДж / кг. K

Отметим, что все эти параметры для воды при 300 ° C существенно отличаются от параметров при 20 ° C. Число Прандтля для воды при 20 ° C составляет около 6,91. Число Прандтля для теплоносителя реактора при 300 ° C составляет:

Расчет числа Рейнольдса

Для расчета числа Рейнольдса мы должны знать:

• внешний диаметр оболочки: d = 2 xr _{Zr, 1} = 9,3 мм (для расчета гидравлического диаметра)
• шаг твэлов: p = 13 мм (для расчета гидравлического диаметра)
• динамическая вязкость насыщенной воды при 300 ° C составляет: μ = 0.0000859 Нс / м ²
• Плотность жидкости составляет: ρ = 714 кг / м ³

Гидравлический диаметр, D _h , обычно используется срок при обработке потока в трубках и каналах некруглого сечения . Гидравлический диаметр топливного канала , D _h , равен 13,85 мм.

См. Также: Гидравлический диаметр

Тогда число Рейнольдса внутри топливного канала равно:

Это полностью удовлетворяет условиям турбулентности .

Расчет числа Нуссельта с использованием уравнения Диттуса-Боелтера

Для полностью развитого (гидродинамически и термически) турбулентного потока в гладкой круглой трубе локальное число Нуссельта может быть получено из известного уравнения Диттуса – Боелтера .

Чтобы вычислить число Нуссельта , мы должны знать:

Число Нуссельта для принудительной конвекции внутри топливного канала тогда равно:

Расчет коэффициента теплопередачи и температуры поверхности оболочки , T

_{Zr, 1}

Детальное знание геометрии, параметров жидкости, внешнего радиуса оболочки, линейного теплового расхода, коэффициента конвективной теплопередачи позволяет рассчитать разницу температур ∆T между теплоносителем (T _{наливом} ) и облицовочная поверхность (Т _{Zr, 1} ).

Для расчета температуры поверхности оболочки необходимо знать:

• внешний диаметр оболочки равен: d = 2 x r _{Zr, 1} = 9,3 мм
• Число Нуссельта, равное Nu _Dh = 890
• , гидравлический диаметр топливного канала: D _h = 13,85 мм
• теплопроводность теплоносителя реактора (300 ° C) составляет: k _h3O = 0.545 Вт / мК
• объемная температура теплоносителя реактора по этой осевой координате составляет: T _объем = 296 ° C
• линейный расход тепла топлива: q _л = 300 Вт / см (F _Q ≈ 2,0)

Коэффициент конвективной теплопередачи, ч , дается непосредственно из определения числа Нуссельта:

Наконец, мы можем вычислить температура поверхности оболочки (T _{Zr, 1} ) просто с использованием закона охлаждения Ньютона :

Для реакторов PWR при нормальной работе внутри активной зоны, контуров и парогенераторов находится сжатая жидкая вода.Давление поддерживается на уровне примерно 16 МПа . При таком давлении вода кипит примерно при 350 ° C и (662 ° F). Как видно, температура поверхности T _{Zr, 1} = 325 ° C обеспечивает отсутствие даже недогретого кипения. Обратите внимание, что для недогретого кипения требуется T _{Zr, 1} = T _sat . Поскольку температура воды на входе обычно составляет около 290 ° C и (554 ° F), очевидно, что этот пример соответствует нижней части активной зоны. На более высоких отметках керна объемная температура может достигать 330 ° C.Разница температур в 29 ° C может привести к переохлаждению кипения (330 ° C + 29 ° C> 350 ° C). С другой стороны, пузырьковое кипение на поверхности эффективно разрушает застойный слой и, следовательно, пузырьковое кипение значительно увеличивает способность поверхности передавать тепловую энергию объемной жидкости. В результате коэффициент конвективной теплопередачи значительно увеличивается, и, следовательно, на больших высотах разница температур (T _{Zr, 1} — T _bulk ) значительно уменьшается.

Конвекция против проводимости

Что такое конвекция

В общем, конвекция является либо массопереносом , либо теплопереносом из-за объемного движения молекул в жидкостях, таких как газы и жидкости. Хотя жидкости и газы, как правило, не очень хорошо проводят тепло, они могут передавать тепло довольно быстро за счет конвекции .

Конвекция происходит посредством адвекции , диффузии или обоих.Конвекция не может иметь место в большинстве твердых тел, потому что не может иметь место ни значительная диффузия вещества, ни объемные потоки тока. Распространение тепла происходит в твердых телах, но это называется теплопроводностью.

Процесс теплопередачи между поверхностью и жидкостью, протекающей в контакте с ней, называется конвективной теплопередачей . В технике конвективная теплопередача является одним из основных механизмов теплопередачи . Когда тепло должно передаваться от одной жидкости к другой через барьер, конвекция задействована с обеих сторон барьера.В большинстве случаев основное сопротивление тепловому потоку вызывает конвекция. Конвективная теплопередача происходит как за счет термодиффузии (случайное движение молекул жидкости), так и за счет адвекции, при которой вещество или тепло переносятся крупномасштабным движением токов в жидкости.

Теплопередача за счет конвекции труднее анализировать, чем теплопередачу за счет теплопроводности, потому что никакое отдельное свойство теплопередающей среды, такое как теплопроводность, не может быть определено для описания механизма. Конвективная теплопередача осложняется тем, что включает движение жидкости, а также теплопроводность . Теплопередача за счет конвекции меняется от ситуации к ситуации (в зависимости от условий потока жидкости), и это часто связано с режимом потока жидкости. При принудительной конвекции скорость передачи тепла через жидкость намного выше за счет конвекции, чем за счет теплопроводности.

Закон охлаждения Ньютона

Несмотря на сложность конвекции , наблюдается, что скорость конвекционной теплопередачи пропорциональна разнице температур и удобно выражается законом охлаждения Ньютона , который гласит, что :

Скорость потери тепла телом прямо пропорциональна разнице температур между телом и окружающей средой, при условии, что разница температур небольшая и природа излучающей поверхности остается неизменной.

Обратите внимание, что ΔT задается температурой поверхности или стенки , T _стенка и объемной температурой , T _∞ , которая является температурой жидкости в достаточной степени. далеко от поверхности.

Базовый курс анализа терможидкостей 10: Глава 4 «Основы тепла»

Глава 4 Основы Heat II

4.4 Формы теплопередачи

Существует три формы теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.Рассмотрим комнату, показанную на рисунке 4.5. Вы почувствуете тепло в месте соприкосновения с полом с подогревом из-за теплопроводности. Вы почувствуете теплый ветер от нагревательного элемента за счет конвекции. Вы почувствуете тепло перед плитой из-за радиации. Ниже приводится более подробное объяснение каждой формы теплопередачи.

Рисунок 4.5: Форма теплопередачи

4.4.1 Проводимость

Когда температура в объекте неравномерна, атомы и молекулы (включая свободные электроны в металлах) перемещаются внутри объекта.Тепло передается из области более высоких температур в область более низких температур. Такой тип теплопередачи называется теплопроводностью.

Например, как показано на рис. 4.6, когда вы держите банку с горячим чаем, вы чувствуете тепло через банку. Это связано с тем, что тепло проходит через банку из-за разницы температур между горячим чаем и вашей более прохладной рукой.

Рисунок 4.6 Теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, определяющее, сколько тепла передается в объекте.Для двух материалов с одинаковой начальной разницей температур между ними материал с более высокой теплопроводностью быстрее достигнет однородной температуры.

Теплопроводность — это явление, позволяющее передавать тепло внутри объекта. Теплопроводность может происходить в твердых телах, а не только в жидкостях и газах.

4.4.2 Конвекция

При теплопроводности тепло передается внутри объекта. Когда объект является жидкостью, тепло может передаваться от жидкости к другому объекту за счет потока жидкости на поверхности объекта.Такой тип теплопередачи называется конвекцией. Конвекция может передавать большее количество тепла, чем теплопроводность.

Например, как показано на рисунке 4.7, когда контейнер с водой в нем нагревается, теплопередача теплопроводности происходит внутри воды на дне контейнера. Кроме того, нагретая вода поднимается вверх за счет плавучести и по бокам емкости возникает конвекция, что приводит к дополнительной теплоотдаче.

Рисунок 4.7: Теплообмен за счет конвекции

Коэффициент теплопередачи выражает количество тепла, передаваемого между жидкостью (жидкостью или газом) и твердой поверхностью за счет конвекции.Тепло может переходить от жидкости к поверхности или наоборот. Коэффициент теплопередачи зависит от типа жидкости, состояния ее потока и формы объекта. Чем больше коэффициент теплопередачи, тем больше происходит теплопередача.

Как правило, чем больше теплопроводность жидкости, тем больше коэффициент теплопередачи. Следовательно, коэффициент теплопередачи жидкости выше, чем у газа.

Например, вы можете наслаждаться сауной с температурой воздуха 100 ° C, но вы не можете наслаждаться баней с температурой воды 100 ° C.Это связано с тем, что коэффициент теплопередачи воды выше, чем у воздуха. Жидкая вода будет передавать коже больше тепла, чем воздух в сауне. В результате в воде вам будет намного жарче, чем на воздухе.

Еще одним фактором, который сильно влияет на величину коэффициента теплопередачи, является скорость потока жидкости по поверхности объекта.

No related posts.