Конвектор своими руками: как сделать самодельный прибор в домашних условиях

принцип работы, виды и как сделать

Дымоход-конвектор представляет собой полую металлическую конструкцию, которая присоединяется к выходящему патрубку котла или камеры сгорания печи. Его функция заключается в отведении отработанных газов и продуктов сгорания топлива, а также дополнительном обогреве помещения за счёт использования вторичной тепловой энергии.

Конструкцию можно легко сделать самостоятельно, используя базовые навыки работы со сварочным аппаратом и обладая общими знаниями и пониманием принципов работы печного оборудования.

Содержание

• Принцип работы устройства
• Виды конвекторов
• Преимущества
• Как сделать дымоход-конвектор своими руками?
  • Материалы
  • Пошаговая инструкция по сооружению дымохода

Принцип работы устройства

Дымоход-конвектор – составляющая системы печного или котельного отопления в доме или бане, работающая на принципе конвекции.

По сути, это коаксиальная труба, состоящая из двух патрубков, один из которых находится внутри другого.

Наружная труба выполняет функцию конвектора и защитного кожуха, который поглощает инфракрасное излучение. Внутренняя часть конструкции служит для отвода отработанных газов и продуктов сгорания, тогда как внешняя предназначена для поступления свежего воздуха для поддержания процесса горения в топочной камере.

Работа такого дымохода основана на принципе конвекции: проходя через внутренний патрубок, горячий дым, газ и водяной пар нагревает металлическую трубу.

Увеличенная площадь металлического кожуха, подобно радиатору, способствует тепловому обмену и нагреву воздуха при прохождении через воздушные карманы. Благодаря большой площади поверхности металла конвектор эффективно передаёт внутреннее тепло воздуху, тем самым обогревая помещение.

Основная цель установки дымохода-конвектора – повышение продуктивности работы котельного или печного оборудования, а также экономия энергоресурсов.

Обратите внимание! За счёт более продуктивного использования тепловой энергии сгорания топлива, металлическая конструкция позволяет удвоить мощность отопления одного помещения, а также дополнительно обогревать смежные комнаты на базе одного источника.

Виды конвекторов

Дымоходы-конвекторы могут использоваться для обогрева как одного помещения, в котором находится котёл или печь, так и смежные комнаты. В соответствии с этим можно выделить две разновидности оборудования:

• дымоход-конвектор-1 – устройство для отопления;
• дымоход-конвектор-2 – оборудование для прогрева воздуха в двух соседних помещениях.

Дымоход-конвектор-1 первого типа используется для повышения эффективности обогрева одного помещения. Его чаще всего устанавливают в загородных домах и банях в качестве альтернативы водяному отоплению или электрическим конвекторам.

Дымоход-конвектор-2 состоит из центральной трубы, от которой в разные стороны отходят по два коаксиальных горизонтальных патрубка. Их проводят через отверстия в стенах в смежные помещения, где выполняют функцию радиаторов отопления.

Средняя высота одинарного дымохода-конвектора составляет 65-100 см, диаметр внутренней трубы – 110-115 мм, а наружного металлического кожуха – от 220 до 300 мм.

Для увеличения площади конвектора к наружному кожуху привариваются листы нержавеющей стали или металлические трубы меньшего диаметра, между которыми образуются воздушные карманы. Проходящий через них воздух нагревается и смешивается с остывающим воздухом в помещении. Таким способом происходит постоянный теплообмен между дымоходом и комнатой.

Преимущества

Дымоход-конвектор имеет ряд преимуществ, которые делают его достойной альтернативой обычным чугунным или биметаллическим радиаторам и даже целой системе водяного отопления в небольших загородных домах, летних кухнях и банных помещениях.

1. Универсальность – коаксиальные дымоходы-конвекторы подходят и для обычной дровяной печи, и для твердотопливных или газовых котлов.
2. Повышение продуктивности работы отопительного прибора за счёт использования вторичной тепловой энергии нагретого дыма, газов и водяного пара.
3. Эффективность – конструкция может отапливать сразу три помещения: то, в котором находится котёл, а также одно или два смежных.
4. Долговечность – благодаря использованию прочных металлов и сплавов в изготовлении кожуха срок службы конструкции может достигать десятилетий.
5. Пожарная безопасность – устройство дымохода-конвектора изолирует источник тепла, защищая от перегрева окружающие материалы. За счёт этого такие дымоходы можно устанавливать в дровяных банях и домах из бруса.
6. Защита от инфракрасного излучения – металлический кожух выступает в роли экрана, который поглощает излишки тепла.

Обратите внимание! Главное преимущество дымохода-конвектора – повышение КПД отопительного оборудования. С его помощью можно удвоить эффективность работы мало- /среднемощного котла или печи при сохранении расхода топлива и без необходимости в теплоизоляции помещения.

Другое преимущество конструкции – повышение прочности и увеличение срока эксплуатации печного оборудования в целом. Коаксиальные дымоходы-конвекторы изготавливаются из прочной легированной стали. Она противостоит воздействию высоких температур и агрессивных кислот, содержащихся в отработанном дыме.

Как сделать дымоход-конвектор своими руками?

Любой человек с базовыми навыками работы с металлическими трубами и сварочными аппаратом, а также разбирающийся в принципах работы печного оборудования, может изготовить дымоход-конвектор своими руками.

Материалы

Для устройства дымохода потребуются простые подручные материалы:

• трубы из нержавеющей стали большего и меньшего диаметров;
• тонкий лист из нержавейки до 5 мм.

Вместо листа можно взять несколько тонких стальных трубок диаметром 2-3 см, которые будут служить теплообменником. Для работы с материалами потребуется сварочный аппарат, но за неимением последнего можно использовать клёпки для крепления листового металла к наружной трубе.

Пошаговая инструкция по сооружению дымохода

Приведём пример изготовления дымохода-конвектора-1 для одного помещения:

• К трубе меньшего диаметра приваривается лист нержавейки одной торцевой стороной.
• Лист сгибается таким образом, чтобы получилась волна шириной 30-50 мм, которая затем приваривается рядом с первым швом. Вместо сварочного аппарата можно использовать клёпки, которыми крепятся волны согнутого листового металла.
• Таким образом нужно приварить лист, чтобы получилась конструкция, напоминающая лепестки цветка.
• Поверх полученного радиатора надевается патрубок большего диаметра и приваривается.

Внимание! При выборе трубы и листа нужно рассчитать длину последнего так, чтобы в сложенном состоянии она совпадала с диаметром кожуха. Диаметр наружной трубы должен быть достаточно большим, чтобы сварная конструкция вошла внутрь неё.

Такой способ изготовления конструкции дымохода может быть сложным как для расчётов, так и для исполнения. В качестве альтернативы можно использовать другой метод. Помимо двух стальных труб большего и меньшего диаметра (30 и 5,7 см соответственно) нужны 8 тонких металлических трубок диаметром 3,2 см, два куска листового металла 35*35 см и отрезок фанеры аналогичного размера.

• Из металлических листов вырезаем два круга диаметром 15 см.
• В полученных дисках делаем по 9 отверстий: одно по центру диаметром 5,7 см и восемь по периметру по 3,2 см.
• То же самое проделываем с двумя кусками фанеры.
• В один круг из фанеры вставляем трубы – центральную (57 мм) и восемь (32 мм) – вокруг. Лист фанеры должен оказаться по центру внутреннего патрубка дымохода.
• На полученную конструкцию надеваем металлический диск с отверстиями и привариваем. Фанерную заготовку убираем.
• На противоположный конец полученной сварной конструкции привариваем второй диск из нержавейки.
• Готовое изделие вставляем в большую трубу диаметром 30 см и привариваем.
• Получившийся дымоход-конвектор покрываем специальным полимером.

Внимание! Цифры, приведённые в примере выше, приблизительные. Ориентироваться нужно на параметры печи или котла. Центральная труба, на которую привариваются восемь меньших трубок, должна быть диаметром на 2-3 мм больше, чем выходной патрубок котла, чтобы легко и прочно надеть дымоход поверх него.

После этого осталось установить дымоход на выходной патрубок печного отопления. Затем крепится труба для выхода наружу через стену или крышу.

Как установить газовый конвектор своими руками 👉 его преимущества

Газовый конвектор не так популярен, как электрический. Однако, последнее время его чаще используют для обогрева больших помещений, частных домов, дач. Оборудование позволяет экономить на отоплении. Необходимо изучить особенности агрегата, требования к монтажу.

Отопление дома

Требования к помещению

У оборудования есть масса преимуществ, но аппарат опасен. Нужно учитывать требования, которые сведут до минимума возможные риски:

• нельзя устанавливать обогреватель в пожароопасных помещениях;

Ставить конвектор в деревянном доме опасно – может привести к возгоранию.

• оборудование должно быть расположено недалеко от окна – обеспечит достаточную вентиляцию;
• газовая труба должна быть расположена снаружи здания;

Требования к помещению

• конструкция должна быть оснащена отводом;
• когда агрегат установлен, производят тестовый запуск для проверки работоспособности.

Четкое выполнение требований поможет получить надежный обогреватель, который поддерживает комфортную температуру, экономя деньги.

Газовый конвектор

Конвектор, работающий от газа отличается от обычных котлов обогрева. Агрегат не нагревает теплоносители. Обогревает воздух комнаты, где расположен. Прогреть большой дом одной установкой не получится. Подходит для дачного маленького дома.

Аппарат

Из чего состоит

Состоит из следующих элементов:

1. теплообменник. Деталь нагревает воздух пространства комнаты;
2. программатор поддерживает необходимую температуру, контролирует процесс;
3. панель с индикатором контроля работы оборудования;
4. клапан газовый контролирует количество поступающего газа к аппарату;
5. вентилятор, подающий воздух клапану, теплообменнику;
6. вентилятор подачи воздуха в комнату.

Конвекция может быть естественной, принудительной. При любом принципе работы нагретый воздух поднимается вверх помещения, спускается вниз охлажденным.

Принцип работы

Конвектор подает теплый воздух в пространство, где установлен. Масса воздуха проходит сквозь щели на корпусе, отапливая комнату. Теплые потоки циркулируют по помещению за счет воздуха, подаваемого через отвод с улицы, обеспечивая стабильную температуру. Происходит так, за счет разницы плотности горячей и холодной среды — конвекции.

Аппарат — прямоугольный, иногда квадратный корпус из стали, чугуна. Внутри — горелка, нагревающая, поступающий к агрегату воздух. Конструкция оборудована клапаном, обеспечивающим автоматическую безопасность, элемент отвечает за подачу газа аппарату отопления. Если падает давление, затухает горелка, недостаточна тяга дымоотвода — клапан автоматически перекрывает подачу газа.

В помещение не попадают дымовые газы, подача воздушных масс осуществляется по двухстенному коаксиальному парубку. Продукты горения перемещаются с внутренней стороны сечения отвода, между стенками трубы навстречу движется воздух, выходящий во внутрь помещения.

Преимущества, недостатки

Плюсы:

• возможность экономии;
• быстрый нагрев комнаты;
• легкий монтаж;
• оборудовав все комнаты конвекторами, не нужно подключать централизованное отопление;
• доступность;
• не сжигается кислород;
• агрегаты работают автономно;
• не требуется подключение к электросети;

Если установлено оборудование с принудительной циркуляцией, нужно электроснабжение;

• устройство можно подключить через газовый баллон.

Минусы:

1. при использовании централизованного газоснабжения для подключения оборудования необходимо получить разрешение;
2. при монтаже потребуется сверлить сквозные отверстия;
3. аппарат массивный, может повлиять на интерьер;
4. при установке нескольких отопительных устройств, придется подводить газ к каждому. Трубопровод должен быть расположен снаружи здания, может испортить вид фасада здания.

Зная плюсы и минусы, хозяин примет окончательное решение, стоит ли устанавливать газовый агрегат.

Виды оборудования

Газовые приборы отопления классифицируют по мощности, исполнению. Мощность подбирается, исходя из параметров обогреваемого помещения. По исполнению бывают:

1. настенные;
2. напольные.

Настенный обогреватель компактный, легко вписать в интерьер. Чаще конструкцию устанавливают недалеко от окна, создают барьер от проникновения холодного воздушных масс в комнату. Расположение обеспечит правильную циркуляцию тепловых потоков.

Настенные модели из-за небольшого размера подойдут для отопления небольших пространств. Для комнат большой площади может не хватить мощности.

Напольные конвекторы мощные, можно отапливать даже большие промышленные помещения. Нужно подготовить поверхность для установки. Обогреватель тяжелый.

Избирательные хозяева иногда выбирают встроенные приборы отопления. Особенность — монтируются в нишу, которую делают предварительно. Однако, придется выбивать часть стены, монтируя устройство.

Установка

Есть конвекторы открытого типа. Подходят для веранд, беседок.

Установка

Когда определен тип обогревателя, можно начинать подготовку к монтажу.

Инструменты для монтажа

Необходимо запастись необходимыми инструментами, материалами:

• дрель с набором сверл разного диаметра;
• инструмент для резки труб;
• гаечные, разводные ключи;
• перфоратор;
• набор отверток с разным сечением;
• саморезы, дюбели;
• высокотемпературный сантехнический силикон;
• газовый кран.

Перед монтажом, нужно застелить поверхности, работа пыльная.

Монтаж

Пошаговая инструкция:

• необходимо определить место для отверстия, куда входит труба;

Необходимо оставить небольшое расстояние для подведения трубы к оборудованию.

• измерив диаметр отводного трубопровода, вырезают сквозное отверстие в стене перфоратором, стены дома толстые;

Этап монтажа самый сложный, может занять большой отрезок времени.

• необходимо просверлить отверстия для крепления обогревателя, забив дюбели;
• после, подключается вытяжная труба. Стык между устройством отопления, трубой нужно тщательно обработать силиконом, выдерживающим высокие температуры;
• крепление отопительного оборудования на стену. Нужно пригласить компаньона, конвектор тяжелый, самостоятельно установить сложно.

Монтаж

Нужно заделать щели в стене монтажной пеной, чтобы в комнату не поступал холодный воздух.

Подключение к газу

Этап самый небезопасный. Если нет опыта подключения теплоносителей к газу, лучше нанять специалиста. Последовательность действий:

1. если на газовой трубе есть резьба, отвод от конвектора нужно прикрутить. Если резьбы на кране нет, необходимо сделать, приварив на трубе;
2. затем, трубопровод от источника газа соединяют с аппаратом фитингом. Нужно действовать предельно внимательно, осторожно;
3. трубу, которая подведена, фиксируют клипсами. Шаг между креплениями должен быть 1 метр. Фиксируется труба с внешней стороны здания;
4. стыки, фитинги обрабатываются термоустойчивым силиконом;

Если подключение к газу было самостоятельным, необходимо вызвать эксперта, который проверит, все ли сделано верно.

Проверка работоспособности

Когда процедуры по монтажу выполнены, не стоит спешить отапливать комнату. Необходимо сделать запуск, проверку правильной работоспособности. Первый раз запустить оборудование лучше со специалистом, который со знаем дела оценит работу устройства. Процесс проверки следующий:

1. нужно открыть газовый кран, проверить утечки. Можно сделать приспособлением, мыльным раствором, нанесенным на стыки;
2. нажать кнопку запуска, подержав около одной минуты. Нужно, чтобы газ проник в камеру сгорания;
3. когда горелка зажглась, необходимо проверить работу регулировки аппарата.

Если на всех шагах первого запуска все работает хорошо, можно пробовать обогревать помещение.

Запуск

Заключение

Газовый конвектор – альтернатива обычным обогревателям. Нужно на каждом этапе монтажа быть предельно внимательным, осторожным, выполняя требования безопасности. Самостоятельно установленный прибор отопления позволит создавать комфортную температуру, экономить денежные ресурсы.

Средняя оценка

оценок более 0

Поделиться ссылкой

Газовый конвектор своими руками — ServiceYard-уют вашего дома в Ваших руках.

• Что представляет собой газовый конвектор?
• Общее устройство
• Преимущества
• Есть ли недостатки?
• Классификация
• Что нужно для установки конвектора своими руками?
• Как сделать конвектор своими руками: алгоритм установки:
• Подключение к газоснабжению
• Видеоматериал

Газовые конвекторы существенно уступают в популярности аналогичному электрическому оборудованию. Прежде всего, потому, что для установки этого оборудования необходимо централизованное газоснабжение или, по крайней мере, газ в баллонах. Кроме того, электрооборудование безопаснее. Однако эксплуатация газовых устройств обходится дешевле, поэтому конвектор газового типа — прекрасное решение для загородного или дачного дома, для поддержания нормального микроклимата в помещении. Тема сегодняшней статьи: газовый конвектор своими руками — его установка и применение.

к содержанию ↑

Что представляет собой газовый конвектор?

Сразу необходимо сказать, что это — не котел в привычном понимании. Посредством прибора происходит нагревание не теплоносителя, а воздуха в помещении. Кроме того, и область использования у газовых конвекторов несколько иная. Они применяются для обогрева небольших помещений, где потребность в отоплении возникает лишь время от времени. Иными словами, газовый конвектор, собранный своими руками, может обогреть только ту комнату, где он установлен.

к содержанию ↑

Общее устройство

Составляющими конвектора на газе являются:

• Теплообменник, который и производит нагревание воздуха в помещении.
• Программатор — приспособление для поддержания и контроля над температурой воздуха.
• Контрольная панель с индикаторами.
• Газовый клапан, позволяющий контролировать подачу газа.
• Вентилятор — для подачи воздуха на теплообменник и клапан.
• Вентилятор — для принудительной подачи нагретого воздуха в комнату.

Важно! Принцип работы достаточно простой. В основу функционирования прибора положено физическое явление конвекции. Подогретый воздух поднимается вверх, а охлажденный — опускается книзу. Приборы могут работать как по принципу естественной, так и принудительной конвекции (в этом случае прибор оснащен специальным вентилятором).

к содержанию ↑

Преимущества

К положительным сторонам такого обогревателя относятся:

• Экономичность, быстрое нагревание помещения.
• Простота монтажа, возможность установки газового конвектора своими руками.
• Отсутствие необходимости в водяном отоплении.
• Приемлемая стоимость.
• В отличие от электрического прибора, газовый — не сжигает кислород.
• Автономный режим работы.
• Нет привязки к электросети.
• Возможность подключения устройства к газовому баллону.

к содержанию ↑

Есть ли недостатки?

Минусы тоже имеются:

• Необходимость получения разрешения на монтаж устройства.
• Необходимость пробивания сквозного отверстия в стене там, где устройство закреплено.
• Значительные размеры.

Важно! Если вы решили обзавестись несколькими конвекторами, то подведение газа понадобится к каждому из приборов, а это — непросто.

к содержанию ↑

Классификация

Газовые конвекторы, в основном, разделяются по двум признакам: по мощности и исполнению. С мощностью более или менее ясно. Выбирать нужно тот прибор, который может отопить помещение.

В зависимости от исполнения, различают такие обогреватели:

1. Напольные — устанавливаются на пол. Для монтажа напольного устройства не нужно никаких специальных умений. Прибор может отапливать довольно просторные помещения.

Важно! Из недостатков можно отметить значительную массу и необходимость в основании.

2. Настенные. Это — более компактный вариант. Прибор прекрасно вписывается в домашний интерьер. Чаще всего его монтируют над окном для создания тепловой завесы от холодного воздуха. Мощность приборов невелика. Они годятся для использования в домах площадью до 100 “квадратов”.

Важно! Помимо напольных и настенных устройств, есть еще и встроенные. Они имеют красивый дизайн, и не только не портят, но и украшают интерьер. По своим параметрам конвекторы не отличаются от настенного варианта. Минус — сложности монтажа (нужно заранее подготовить нишу под установку газового конвектора своими руками.

Выбирая конвектор, обязательно обратите внимание на материал, из которого изготовлен теплообменник. Он может быть стальным, медным или чугунным.

Важно! Самый распространенный вариант — сталь, но чугунный теплообменник обеспечивает больший КПД и более долговечен. Медный теплообменник эффективный и долговечный, но стоимость прибора высокая.

к содержанию ↑

Что нужно для установки конвектора своими руками?

• Дрель и сверла к ней.
• Труборез.
• Разводной ключ, гаечные ключи.
• Перфоратор.
• Лопатка.
• Кран газовый.
• Силикон (высокотемпературный, сантехнический).
• Отвертка.
• Саморезы, дюбели.

Важно! Для начала, нужно выбрать место, где будет расположен конвектор. Не ленитесь изучить ГОСТ, согласно которому обогреватель будет располагаться под окном. Все поверхности и мебель нужно закрыть текстилем, поскольку работа предстоит достаточно “пыльная”.

к содержанию ↑

Как сделать конвектор своими руками: алгоритм установки:

1. Определитесь с местом расположения отверстия для ввода газовой трубы.
2. В соответствии с диаметром вытяжной трубы, просверлите в стене отверстие насквозь. Перфоратор идеально подходит для этого.

Важно! Это — самый трудоемкий этап работы. Отверстие придется пробивать достаточно большое, и пыли появится больше, чем хотелось бы.

3. Просверлите отверстия для крепления обогревателя, вбейте в них дюбели.
4. Подключите к конвектору вытяжную трубу, загерметизируйте стык силиконом.
5. Закрепите обогреватель на стене при помощи саморезов.

Важно! На этом этапе без помощника не обойтись, поскольку устройство достаточно тяжелое.

к содержанию ↑

Подключение к газоснабжению

Это — самый ответственный этап, к нему нужно отнестись очень серьезно. Если у вас нет специальных навыков, желательно доверить выполнение работы специалистам. Ремонт газовых конвекторов своими руками — также лишнее. Это удел профессионалов.

Подключение производится по такому алгоритму:

1. Изготовление отвода на газовой трубе. Если специальный отвод имеется, вам нужно просто накрутить на трубу кран.
2. Подвод газовой трубы к конвектору. При этом необходимо проследить, чтобы фитинговое соединение было безукоризненным.
3. При прокладывании трубы ее необходимо закрепить на клипсы с интервалом в 1,0 м.
4. Вызов работника газовой службы для проверки соединений.

Важно! Порядок проверки качества соединений следующий:

• Откройте газовый кран, проверьте все стыки на предмет утечек газа. При этом можно использовать специальный прибор или обычный раствор мыла.
• Запустите конвектор. После зажигания горелки настройте параметры прибора.

к содержанию ↑

Видеоматериал

Несмотря на малую популярность, газовый воздухонагреватель полностью оправдывает затраты на приобретение и установку. Единственным существенным недостатком является то, что он отапливает лишь одну комнату, а не весь дом, как привычная отопительная система с котлом.

Разноцветные конвекционные потоки — Стив Спенглер

Стив Спэнглер

Невидимые конвекционные потоки выявляются с помощью очень красочной демонстрации

Распечатать этот эксперимент

Поиск в библиотеке экспериментов:

Выбрать научную концепцию…Пузыри  (6)Хэллоуинская наука  (13)Кухонная химия (29)Воздух  (54)Биология  (6)Химия  (84)Цвет  (30)Плотность  (27)Электричество (12)Энергия (38)Сила и Движение (66)Пищевая наука (56)Тепло (12)Праздник (3)Свет (23)Магнетизм (8)Оптические иллюзии (5)Растения (7)Полимеры (15)Переработка (2)Камни и минералы (6)Наука Ярмарка  (41)Научная магия  (18)Звук  (8)Состояния вещества  (38)Настольные трюки   (40)Погода  (8)

Прохладный, свежий, чистый горный воздух уже давно является важной причиной, по которой люди переезжают в Колорадо, США. К сожалению, воздух в городе Денвер уже не так чист, как раньше. К 1970-м годам у загрязнения над городом появилось название — «коричневое облако». Расположение Денвера у подножия Скалистых гор делает его подверженным температурным инверсиям , когда теплый воздух выше в атмосфере задерживает более холодный воздух у земли. Это условие предотвращает попадание загрязняющих веществ в атмосферу. Однако явление температурной инверсии не является уникальным для Денвера, о чем свидетельствуют многочисленные сообщения о наблюдениях подобных коричневых облаков над крупными городами по всему миру. Эта демонстрация дает прекрасную иллюстрацию того, что на самом деле происходит в атмосфере при встрече горячих и холодных воздушных масс.

 

Ключевые понятия: Цвет Тепло Погода

Видео экспериментов

Вот что вам понадобится

• Четыре пустые одинаковые бутылки (Посмотрите в отделе соков в продуктовом магазине, чтобы найти бутылки, похожие на показанные на рисунке. Как правило, отверстие бутылки должно быть не менее дюйма [25 мм] в диаметре.)

• Доступ к горячей и холодной воде

• Пищевые красители (желтый и синий) или красящие таблетки Fizzers

• Карта размером 3 x 5 дюймов (8 x 13 см) или старая игральная карта

• Малярная лента

• Ручка

• Бумажные полотенца

• Присмотр за взрослыми

Давайте попробуем

1. Наполните две бутылки горячей водой из-под крана, а две другие бутылки холодной водой. Используйте клейкую ленту и ручку, чтобы пометить бутылки «ГОРЯЧАЯ» и «ХОЛОДНАЯ».

2. Используйте желтый пищевой краситель в теплой воде и синий пищевой краситель в холодной воде. Каждая бутылка должна быть наполнена до краев водой.

3. Первое, что вы заметите, это то, что происходит, когда бутылка с горячей водой ставится на бутылку с холодной водой. Для этого поместите карту на горлышко грелки (желтая вода). Это может быть немного сложно, но с практикой у вас все получится. Удерживая карту на месте, переверните бутылку вверх дном и поместите ее поверх бутылка с холодной водой (голубая вода). Две бутылки должны быть расположены таким образом, чтобы они были соприкасаются рот-в-рот карточкой, разделяющей две жидкости. (Имейте под рукой бумажные полотенца на случай, если что-то пойдет не так именно так, как планировалось.)

4. Осторожно вытащите карту из-под двух бутылок. Убедитесь, что вы держите верхнюю бутылку, когда вынимаете карту. Посмотрите, что происходит с цветными жидкостями в двух бутылках, когда карту удаляют.

5. Вторая часть эксперимента аналогична первой. На этот раз вам нужно поместить холодную воду (синяя) поверх горячей воды (желтая). Повторите шаги 3 и 4 и осторожно извлеките карту. Смотрите, что будет на этот раз.

Как это работает

Воздушные шары поднимаются вверх, потому что теплый воздух в воздушном шаре легче и менее плотный, чем холодный. Точно так же теплая вода легче или менее плотная, чем холодная. Когда бутылка с теплой водой помещается поверх холодной воды, более плотная холодная вода остается в нижней бутылке, а менее плотная теплая вода ограничивается верхней бутылкой. Однако, когда бутылка с холодной водой находится поверх бутылки с теплой водой, менее плотная теплая вода поднимается в верхнюю бутылку, а холодная вода опускается в нижнюю. Движение воды хорошо видно, когда желтый и синий пищевые красители смешиваются, образуя зеленую жидкость.

Движение теплой и холодной воды внутри бутылок называется конвекционным потоком . В нашей повседневной жизни теплые течения воды происходят в океанах. Теплое течение Гольфстрим движется на север вдоль Восточного побережья Америки и пересекает Атлантический океан вплоть до Европы. Конвекционные потоки в атмосфере ответственны за образование гроз при столкновении теплых и холодных воздушных масс.

Хотя смешивающиеся цветные жидкости интереснее наблюдать, другой набор бутылок с теплой и холодной водой помогает проиллюстрировать важное явление, которое может происходить в атмосфере в более прохладные месяцы. В светлое время суток Солнце нагревает поверхность Земли и прогревает ближайший к Земле слой воздуха. Этот теплый воздух поднимается вверх и смешивается с другими атмосферными газами. Когда Солнце садится, менее плотный теплый воздух выше в атмосфере покрывает более холодный воздух ближе к поверхности. Поскольку более холодный воздух более плотный, чем теплый, более холодный воздух задерживается близко к Земле, и атмосферные газы не смешиваются. Это называется  инверсия температуры .

Реальное применение

Каковы результаты температурной инверсии в атмосфере? Загрязнение воздуха гораздо более заметно во время температурной инверсии, поскольку загрязняющие вещества, такие как автомобильные выхлопы и твердые частицы, задерживаются в слое холодного воздуха у поверхности. В результате государственные органы во многих частях страны насыщают автомобильное топливо кислородом в зимние месяцы с помощью таких добавок, как МТБЭ, в попытке уменьшить вредное воздействие уловленных загрязнений. Именно это захваченное загрязнение вызывает эффект коричневого облака. Ветер или осадки часто могут смягчать коричневое облако, перемешивая и разрушая слой теплого воздуха, который удерживает холодный воздух и загрязнения у поверхности Земли.

Что такое конвекционная печь | Лучше ли они, чем обычные печи?

Если вы ищете новую печь, то, возможно, вы заметили все конвекционные печи, выставленные на продажу в эти дни. И если вам нравится большинство наших клиентов, вы, вероятно, задавали себе несколько вопросов, например, что такое конвекционная печь? Как они работают? Что они делают? Отличаются ли они от старомодной обычной печи и какая лучше? В этой статье мы ответим на все эти и другие вопросы.

Конвекционные печи могут выглядеть как обычные печи снаружи, но внутри они работают совершенно иначе. Конвекционные печи имеют вентилятор и вытяжную систему, которая обеспечивает циркуляцию горячего воздуха над продуктами и вокруг них, что уменьшает количество горячих и холодных участков. В результате горячий воздух постоянно окружает пищу, благодаря чему она готовится быстрее и равномернее. Циркуляция горячего воздуха также способствует снижению влажности внутри духовки, благодаря чему пища становится хрустящей снаружи и сочной внутри. Вместо этого конвекционные печи питаются от электричества, что является гораздо лучшим источником тепла для выпечки. Он быстрее включается, лучше поддерживает постоянную температуру и его легче регулировать до точной температуры. Чтобы воспользоваться этими преимуществами, большинство производителей высококачественной плиты предлагают двухтопливные плиты, которые представляют собой газовую плиту и конвекционную печь.

Прочтите все, что вам нужно знать о конвекционных печах.

Красивая кухня в современном стиле со встроенной конвекционной печью из нержавеющей стали.

Настройки конвекции

Большинство современных конвекционных печей имеют настройку, которая переключает печь с конвекции на обычную. Разница в циркулирующем воздухе.

Когда вы включаете конвекционную печь, включаются вентиляторы и вытяжная система, и горячий воздух начинает циркулировать вокруг продуктов. Воздушный поток — это хорошо, потому что он создает постоянную и равномерную температуру вокруг пищи. В коммерческих духовках эта функция была встроена в течение многих лет, но в домашних духовках она появилась намного медленнее.

Когда конвекция отключена, вентиляторы и вытяжка отключены. Духовка становится стандартной, что означает, что ее тепло статично без какой-либо циркуляции. Это означает, что в духовке могут быть более прохладные места, более медленное время приготовления и неравномерное приготовление. В большинстве традиционных духовок продукты, расположенные ближе всего к нагревательному элементу, готовятся быстрее всего, а продукты, находящиеся дальше, готовятся медленнее. Конвекционные печи решают эту проблему.

Конвекционные печи обеспечивают постоянную циркуляцию горячего воздуха вокруг продукта. Сверху, снизу и с обеих сторон. Это создает гораздо более постоянную и равномерную температуру приготовления. Для некоторых вещей конвекция не имеет большого значения, но когда вы готовите пищу, требующую точной и равномерной температуры, это огромное преимущество.

В большинстве духовок также есть настройки выпечки, которые отлично подходят, если вы любите печь. Обдув горячим воздухом некоторых деликатных хлебобулочных изделий может иметь плохие результаты, но настройки выпечки исправляют это, регулируя скорость вентилятора. Когда воздух для выпечки циркулирует намного медленнее, вы получаете такую ​​же равномерную и точную температуру, но с меньшей силой.

Как работают обычные духовки

Если вы хотите понять, как работают конвекционные печи, вам необходимо знать некоторые общие сведения о печах.

Обычная духовка обычно имеет два нагревательных элемента, которые нагревают воздух внутри духовки для приготовления пищи. Газовые духовки используют огонь для нагревания воздуха, но сам огонь не готовит пищу, а горячий воздух.

Нижний нагревательный элемент духовки используется в большинстве случаев для приготовления пищи и выпечки, а верхний нагревательный элемент в основном используется для жарки. Проблема с этой конструкцией заключается в том, что блюдо, расположенное ближе всего к активному нагревательному элементу, готовится быстрее всего, поэтому старомодные духовки печально известны неравномерным приготовлением и наличием холодных мест. Поскольку в традиционной духовке нет конвекционного вентилятора для циркуляции горячего воздуха, температура внутри духовки может варьироваться. Это изменение заставляет пищу готовиться быстрее или медленнее в зависимости от того, в каком месте духовки она находится. Эта традиционная конструкция духовки работает хорошо, но она не очень точна или неравномерна. И это определенно не лучший вариант, если вы планируете заниматься выпечкой высокого класса.

Большинство рецептов написано для обычных духовок, так как люди используют их десятилетиями. Если вы переключитесь на конвекцию, вам нужно будет настроить время и температуру в своем рецепте, чтобы учесть циркуляцию горячего воздуха и более быстрое и более равномерное время приготовления.

Так какая печь лучше? Однозначно конвекционная печь. Ни один серьезный повар, которого я когда-либо встречал, не предпочел бы старомодную обычную печь.

Конвекционные печи Готовьте быстрее

Серьезные повара любят конвекционные печи больше, чем традиционные печи, потому что они не только готовят пищу более равномерно, но и готовят ее примерно на 25 процентов быстрее. Это связано с циркуляцией воздуха, более быстрым временем нагрева и равномерной температурой. .

Если вы привыкли готовить в обычной духовке и только начинаете пользоваться конвекционной печью, вам нужно скорректировать свои рецепты с учетом разницы. Я рекомендую проверять продукты в духовке примерно на 10 минут раньше, чем обычно.

Еще одним преимуществом является то, как быстро конвекционные печи нагреваются. Их не нужно предварительно разогревать, как это делают обычные духовки. Просто включите их до нужной температуры и положите туда продукты. Это намного проще и экономит много времени.

Модельный ряд Viking с двухтопливной конструкцией.

Двухтопливные плиты

Из-за того, насколько хороши конвекционные печи для выпечки, большинство производителей высококлассных коммерческих плит предлагают двухтопливную опцию. Это комбинированная газовая плита с электрическим конвекционным духовым шкафом. С двухтопливным диапазоном вы получаете лучшее из обоих миров с несколькими недостатками.

1. Двойное топливо дороже. Эти плиты не только предназначены для работы на газе, но также нуждаются в системе электропитания и циркуляции. Все это означает, что вам придется выложить серьезные деньги. Wolf, Viking и Jenn Air — отличный выбор топлива для дуэлей.
2. Со всей этой мощностью требуется розетка 220 В. В большинстве старых домов есть только 110 В, которые питают стандартную духовку, поэтому, если у вас ее нет, вам придется запустить линию.
3. Вес. Эти вещи очень тяжелые. Если вы никогда не устанавливали и не перемещали линейку коммерческого стиля, будьте готовы. Тебе понадобится помощь.

Большинство из этих диапазонов имеют горелки с очень высокой BTU, которые превосходны. Но на самом деле все дело в аэрогриле. Настройки отличные, температура постоянная и равномерная, они быстро нагреваются, и у вас больше контроля над температурой.

Для некоторых блюд это не проблема, так как в большинстве рецептов, которые я готовлю, указано около 350 градусов. Но если вы пекарь и в рецепте точно указано 415 градусов, вы сможете это сделать.

Конвекция против обычной. Какой тип духовки лучше?

Обе конструкции духовки работают нормально и имеют свои сильные стороны, и какая из них лучше, зависит от того, для чего вы будете ее использовать. Вот некоторые из основных преимуществ каждой из них:

Преимущества конвекционных печей

1. Равномерное пропекание и постоянный нагрев
2. Больше контроля температуры и точности
3. Улучшенное подрумянивание, хрустящая корочка и обжаривание
4. Быстрый предварительный нагрев
5. Лучше подходит для одновременного приготовления нескольких блюд
6. Меньше влаги внутри духовки

Преимущества обычных печей

1. Это то, к чему привыкло большинство людей
2. Рецепты обычно пишутся для обычных духовок
3. Дешевле, чем конвекционная печь
4. Не требует столько энергии

Если вы постоянный домовладелец, который время от времени готовит или выпекает что-нибудь в духовке, то обычная духовка подойдет. Это то, что домашние повара используют уже более века, и почти каждый рецепт написан с учетом стандартной конструкции духовки.

С другой стороны, если вам нужна более высокая точность и лучший контроль, меньшее время приготовления и постоянная температура, конвекционная печь – это то, что вам нужно. Каждый шеф-повар, с которым мы когда-либо разговаривали, предпочитает их, и на то есть веские причины. Они лучше подходят для кулинарии высокого уровня. Но с этой дополнительной точностью возникает более высокая цена, которая для некоторых просто не стоит того.

Красивая роскошная кухня с двухтопливной конвекционной печью производства Wolf.

Зачем использовать конвекционную печь?

Есть немало причин, по которым вам следует перейти на конвекционную печь, и все они связаны с превосходными кулинарными способностями. Если вы хотите быть домашним поваром, то для некоторых вещей вам понадобится подходящее оборудование.

1. Более быстрое приготовление : Поскольку горячий воздух циркулирует прямо вокруг продукта, а не просто находится в неравномерной температуре окружающей среды, пища готовится примерно на 25 процентов быстрее.
2. Равномерное приготовление пищи : Обычные печи могут иметь горячие и холодные точки в зависимости от того, где находится нагревательный элемент. Но вентилятор в конвекционной печи обеспечивает циркуляцию воздуха, что помогает выровнять колебания температуры. В конвекционной печи не имеет значения, где находится нагревательный элемент, потому что горячий воздух движется.
3. Better Crisping : Воздух в обычной духовке может стать влажным, потому что влаге некуда деваться. Конвекционные печи имеют более сухую атмосферу, потому что воздух течет. Дополнительный сухой жар быстрее карамелизует сахар при обжаривании, поэтому такие продукты, как мясо и овощи, становятся более коричневыми. И все это при том, что внутри остается влажным. Хрустящие снаружи и сочные внутри. Не к этому ли стремится каждый повар.
4. Энергосбережение : Поскольку пища готовится быстрее, духовке не нужно работать так долго, что потребляет меньше энергии. В долгосрочной перспективе это сэкономит вам деньги.

Когда использовать конвекционную печь

Существует причина, по которой большинство конвекционных печей имеют настройку для регулировки скорости вращения вентилятора. Несмотря на то, что это фантастические печи, которые должны быть у каждого, циркуляция воздуха не всегда необходима. Вот список случаев, когда вы захотите включить этот переключатель конвекции.

Используйте режим конвекции в духовке для приготовления большинства блюд, запекания и выпечки, включая мясо, овощи, запеканки, печенье, пирожные, пирожные, хлеб и пироги.

Мясо, такое как курица, свинина, говядина и индейка, может получить вкусную хрустящую корочку, оставаясь при этом сочной внутри.

Печенье и пирожные пропекаются лучше благодаря более равномерному нагреву и отсутствию холодных и горячих точек. Несколько противней — отличный вариант для выпечки, потому что через них легко проходит воздух.

Для некоторых видов выпечки, например тортов, быстрого хлеба, заварного крема и других деликатных десертов и выпечки, используйте обычные настройки духового шкафа.

• Жарка : Жареные продукты, такие как мясо и овощи, очень полезны при приготовлении с конвекцией. Они готовятся быстрее и равномернее, а сухой жар делает кожуру более хрустящей и карамелизируется.
• Пироги и пирожные : Конвекционное тепло растапливает жир и создает пар, который помогает увеличить подъемную силу в пирогах и пирожных, таких как круассаны.
• Печенье и пирожные : конвекционный нагрев более равномерен по всей духовке, поэтому вы можете выпекать несколько противней одновременно. В моей обычной духовке противень в середине готовит лучше всего, а внешние противни неровные. Некоторые печенья у обогревателя всегда немного подгорают. Ничего этого не происходит с конвекционной печью.
• Накрытые тарелки : Если вы накрываете еду крышкой или фольгой, потеря влаги не будет проблемой. Меньшее время приготовления — это преимущество без недостатков.
• Поджаривание : Когда вы поджариваете пищу, цель состоит в том, чтобы удалить влагу как можно быстрее. Для этого отлично подходит постоянный поток горячего воздуха.

Когда настраивать параметры

Воздушный поток может стать проблемой при приготовлении некоторых более деликатных продуктов, которые начинаются как жидкое тесто и застывают в процессе приготовления. Продувка воздухом может привести к перекосу конечного продукта. Когда вы готовите подобные продукты, выключите конвекцию или установите ее на соответствующий уровень. Большинство конвекционных печей высокого класса имеют настройки, специфичные для этих продуктов. Такие продукты, как заварной крем, фланы, суфле, некоторые пирожные и хлеб лучше обходятся без воздушного потока.

Некоторые рецепты лучше сочетаются с различными способами приготовления. Вы можете начать с обычного приготовления, пока тесто схватится, а затем переключиться на конвекцию.

Поэкспериментируйте и найдите рецепты, специально предназначенные для приготовления в режиме конвекции.

Когда не следует использовать конвекцию

Не используйте конвекцию для влажных, нежных десертов и выпечки. Такие вещи, как пирог с ангельской едой, чизкейк, банановый хлеб и пирог. Для таких вещей отключите настройку или, если у вас есть специальная настройка для этого типа еды, обязательно используйте ее.

Современная кухня со встроенной конвекционной печью Kitchen Aid.

Советы по конвекционной печи для начинающих

Если вы решили попробовать конвекционную печь вместо старой традиционной, вам следует знать еще несколько вещей.

• Понизить температуру : Если вы следуете рецепту или просто готовите определенные блюда самостоятельно, то обычно вам нужно понизить температуру примерно на 25 градусов. Конвекционный нагрев более сухой, более стабильный и более горячий, чем в стандартной духовке, поэтому вам нужно будет приспособиться.
• Проверяйте еду : Поскольку пища готовится быстрее в конвекционной печи, вы должны проверять ее на протяжении 3/4 времени выпекания, пока не привыкнете к духовке. Если вы привыкли выпекать эти куки в течение 20 минут, вместо этого проверьте их через 15.
• Не блокируйте поток воздуха : Конвекционные печи работают за счет циркуляции горячего воздуха внутри. Если вы блокируете поток воздуха противнями с высокими бортами или используете много фольги на решетках, печь не будет работать так же хорошо. Держите воздух свободным и струящимся для лучших результатов приготовления.

Конвекционные печи — отличный способ выпечки. У меня никогда не было ни одной жалобы или сожаления клиентов после того, как они перешли. Существует определенная кривая обучения, которую вам придется пройти, потому что жар немного отличается, но как только вы это сделаете, ваша готовка обязательно улучшится.

Почему я люблю конвекционные печи

Есть так много причин, по которым я предпочитаю конвекционные печи старомодным традиционным стилям, что трудно перечислить их все, но вот некоторые из них.

#1 Предварительный нагрев не требуется

Возможно, для кого-то это не так важно, но для меня эта единственная функция — лучшее, что есть в конвекционной печи. У меня очень плотный график, и я не могу ждать 15 минут, пока моя обычная плита нагреется до нужной температуры. Я имею в виду, у кого есть столько времени, чтобы просто ждать. Дети кричат, у меня миллион дел, я всегда спешу и просто хочу что-нибудь засунуть в духовку.

Что всегда происходит, так это то, что я спешу и кладу еду заранее, чтобы она приготовилась, пока духовка предварительно разогревается. Это, конечно, приводит к большому количеству неправильно приготовленной пищи. Это всегда было съедобно, но не мое лучшее. И ты точно не захочешь съесть один из моих тортов. Отсутствие необходимости разогревать еду — это такая большая нагрузка на мой взгляд. Просто ставлю в духовку и начинаю готовить. Что может быть проще.

#2 Сочное хрустящее мясо

Я всегда хотел приготовить жаркое, хрустящее снаружи и сочное внутри. Курица, говядина, индейка, мне все равно. Я просто хочу подать что-то не переваренное и не сухое. И я, честно говоря, никогда даже не приближался к тому, чтобы сделать это со своей старой традиционной духовкой. А вот с аэрогрилем я так делаю каждый раз. Еда просто выходит намного лучше, и я действительно понятия не имею, почему. Я не делаю ничего другого. Я кладу мясо, следую рецепту и включаю огонь на то, что мне нужно, и так долго, как я должен, и получается именно так, как я хочу.

Теперь у меня есть оправдание всему, что я готовила в прошлом. Во всем виноваты печи.

№3. Выпечка

Честно говоря, я не умею печь. Вообще. Даже мое печенье с шоколадной крошкой, которое вы достаете в трубочке и кладете на лист, будет неровным, а иногда и подгоревшим. Моя старая духовка очень сильно нагревалась с одной стороны, а не с другой, поэтому одна корзина с печеньем выходила недожаренной, средние были в порядке, но печенье сзади справа горело. Если бы я готовила по одному подносу за раз, это заняло бы целую вечность.

Теперь я загружаю противни, ставлю их в духовку, как мне нравится, и все получается отлично. Я знаю, что я все еще не опытный пекарь, но, по крайней мере, теперь я могу это делать, не подгорая и не готовя продукты неравномерно.

#4. Рыба

Я никогда не готовил много рыбы, потому что она всегда была сухой. Но мне нравится, как получается в духовке с конвекцией. Может быть, это только я, но есть что-то совсем другое в том, как конвекционное тепло готовит рыбу. Он более равномерный и готовится быстрее, поэтому я могу гораздо быстрее достать его из духовки. Рыба никогда не пересыхает, что мне очень нравится. Вам обязательно стоит попробовать.

Двойная печь, двухтопливная конвекционная печь из нержавеющей стали производства Wolf.

Заключение: что такое конвекционная печь

Если вы ищете новую духовку, то, возможно, вы заметили все конвекционные печи, выставленные на продажу в эти дни. И если вам нравится большинство наших клиентов, вы, вероятно, задавали себе несколько вопросов, например, что такое конвекционная печь? Как они работают? Что они делают? Отличаются ли они от старомодной обычной печи и какая лучше? В этой статье мы ответим на все эти и другие вопросы.

Конвекционные печи могут выглядеть как обычные печи снаружи, но внутри они работают совершенно иначе. Конвекционные печи имеют вентилятор и вытяжную систему, которая обеспечивает циркуляцию горячего воздуха над продуктами и вокруг них, что уменьшает количество горячих и холодных участков. В результате горячий воздух постоянно окружает пищу, благодаря чему она готовится быстрее и равномернее. Циркуляция горячего воздуха также способствует снижению влажности внутри духовки, благодаря чему пища становится хрустящей снаружи и сочной внутри. Вместо этого конвекционные печи питаются от электричества, что является гораздо лучшим источником тепла для выпечки. Он быстрее включается, лучше поддерживает постоянную температуру и его легче регулировать до точной температуры. Чтобы воспользоваться этими преимуществами, большинство производителей высококачественной плиты предлагают двухтопливные плиты, которые представляют собой газовую плиту и конвекционную печь.

Вы спросите, что такое аэрогриль? Для меня это гораздо лучший способ приготовления пищи, благодаря которому я чувствую себя настоящим домашним поваром.

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, напишите нам в любое время. Мы хотели бы услышать от вас.

Речь идет о теплопередаче – Лаборатория наверху (Исследования Международной космической станции)

На этой неделе комментарии приглашенного блогера и научного сотрудника Международной космической станции Тары Раттли, доктора философии, в ее размышлениях о физических науках о кипение в космосе.

Если вы не думаете о себе как о человеке, который когда-либо мог бы заинтересоваться физикой, давайте сведем это к минимуму.

Ты голоден. Настало время макарон. Ваша кастрюля с водой стоит на плите, вы включили максимальный нагрев, и начинается ожидание закипания. Вы нетерпеливо смотрите на кастрюлю, когда кажется, что вода начинает бурлить. Вам не терпится увидеть пузырьки, которые означают, что вы можете положить макароны в эту воду. Но что эти пузырьки говорят вам и что делает их ключевым показателем идеальной температуры воды для пасты?

 

 

На Земле вода закипает в результате естественной конвекции.
(Изображение предоставлено Маркусом Швайсом из Википедии)

 

Если немного упростить, кипячение на самом деле является очень эффективным процессом теплопередачи, и в данном случае кипячение передает тепло от огня на плите воде. который приготовит вашу пасту. Здесь, на Земле, это кажется достаточно простым: вы включаете конфорку, ждете несколько минут, и когда появляются все эти маленькие пузырьки, вы готовы приступить к приготовлению пищи.

Пока вы ждете, пока закипит кастрюля с водой, внутри происходит сложный процесс. Во-первых, жидкость на дне кастрюли, ближайшей к источнику тепла, начинает нагреваться; как это происходит, он поднимается. Поднимающаяся горячая вода заменяется более холодными и плотными молекулами воды. Молекулы воды в вашей кастрюле постоянно обмениваются таким образом благодаря силе тяжести, в конечном итоге нагревая всю кастрюлю с жидкостью. Это называется естественной конвекцией — движением молекул через жидкость, которая является основным методом передачи тепла (и массы).

  

Без плавучести и конвекции кипящие жидкости
ведут себя в космосе совершенно иначе.
(Видео любезно предоставлено НАСА)

 

Но естественной конвекции недостаточно, поскольку она еще не обеспечивает те пузырьки, которые вам нужны для пасты. Чтобы получить эти пузыри, вам нужно подождать достаточно долго, пока дно кастрюли не станет горячее, чем точка кипения воды. Когда точка кипения превышена, вы, наконец, начинаете видеть крошечные пузырьки водяного пара, которых вы так долго ждали! Пузырьки поднимаются за счет плавучести , а затем разрушаются, когда достигают более плотной и относительно более холодной воды на поверхности горшка. Это движение не только помогает быстрее перемещать воду (например, перемешивание), но и сами пузырьки также передают тепловую энергию. Это образование пузырьков называется пузырьковым кипением; гораздо более эффективный способ передачи тепла, чем естественная конвекция сама по себе. На самом деле, настолько эффективно, что в конечном итоге приводит к более сложному кипению, называемому переходным кипением — сильно турбулентному потоку пузырьков, который указывает, что вода теперь достаточно горячая, чтобы приготовить макароны.

Однако в космосе пузыри ведут себя иначе. Без гравитации эффекты плавучести и конвекции отсутствуют. Более теплая вода не может подняться; вместо этого он остается возле источника тепла, становясь все горячее и горячее. Между тем, оставшаяся вода дальше от источника тепла остается относительно прохладной. Когда нагретая жидкость достигает точки кипения, пузырьки не поднимаются на поверхность. Вместо этого образовавшиеся пузырьки сливаются в один большой пузырь, который остается на нагретой поверхности. Внутри пузыря заключена драгоценная тепловая энергия! В результате получается неэффективный или, по крайней мере, совершенно другой способ передачи тепла.

 

 

Изображение кипения жидкости на нагревательной решетке во время низкой гравитации
, сделанное самолетом НАСА KC-135. Синие области обозначают
областей с низкой теплопередачей.
(любезно предоставлено Мэрилендским университетом)

Как оказалось, есть много ученых, которые очарованы тем фактом, что если вскипятить воду в космосе, то получится один большой пузырь, который стремится «проглотить» меньший пузыри. Почему увлечение? Что ж, помимо знаний из учебника по фундаментальной термодинамике, поскольку кипение является таким эффективным процессом теплопередачи, понимание этого сложного процесса может помочь построить более эффективные системы охлаждения для Земли и космоса. Например, автомобильные инженеры заинтересованы в разработке компактных энергоэффективных систем для охлаждения горячих автомобильных двигателей, основанных на механике теплопередачи при кипении.

На самом деле, ваш собственный холодильник использует хладагент с низкой точкой кипения и некоторыми связанными с этим изменениями давления, чтобы ваши продукты оставались холодными внутри. Передавая тепло от воздуха холодильника к хладагенту до точки кипения, тепло в конечном итоге рассеивается от пузырьков и излучается в воздух в вашем доме. По сути, хотя воздух внутри вашего холодильника может показаться вам холодным, на самом деле он достаточно теплый, чтобы вскипятить охлаждающую жидкость, что является тем самым процессом теплопередачи, который отвечает за сохранение холода вашей еды.

Установка для экспериментов по кипячению, или BXF, которая была запущена на STS-133 в феврале 2010 года, позволит ученым провести углубленные исследования сложностей, связанных с образованием пузырьков в результате теплопередачи. Например, какую роль играют поверхностное натяжение и испарение при пузырьковом кипении, если плавучесть и конвекция не входят в уравнение? Что можно сказать о вариациях свойств поверхности нагрева? Контролируя гравитацию на Международной космической станции, ученые могут исследовать различные элементы кипения, что потенциально может привести к улучшению конструкции системы охлаждения. Повышение эффективности технологии охлаждения может оказать положительное влияние на мировую экономику и окружающую среду; две горячие темы, которые могут многое выиграть от кипячения в космосе.

Доктор Тара Раттли — научный сотрудник Международной космической станции (МКС) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в Космическом центре Джонсона (АО) в Хьюстоне.