Обогреватель конвекционный принцип работы: принцип работы, виды, плюсы и минусы. Красноярск

Прежде во всех конвекторах отопления использовались устаревшие ленточные нагреватели, которые работали не слишком эффективно. Но с появлением монолитных нагревательных элементов нового поколения энергоэффективность электроконвектора перешла на совершенно иной уровень комфорта и экономичности. 

Главные плюсы электроконвектора с монолитным нагревателем:

• Х-образный нагреватель работает тихо и без тепловых потерь;
• Реальный КПД достигает 97-99,5%;
• Экономия по сравнению с тепловентиляторами и масляными радиаторами составляет 30-50%;
• Монолитная конструкция нагревателя позволяет избежать щелчков и потрескиваний;
• Срок службы нагревателя 15-25 лет;
• Гарантия на наиболее качественные конвекторы составляет 10 лет;
• Простая и надежная конструкция гарантирует долгую безотказную службу.
   

Принцип работы конвектора

В основе работы электрического конвектора лежит принцип естественной конвекции, при котором более теплые воздушные массы поднимаются вверх, а более холодные опускаются вниз. За счет этого возникает постоянное естественное перемешивание воздушных масс без шумного вентилятора, и появляется возможность установить в комнате равномерный тепловой режим без перепадов температур в разных зонах.  

И рядом с конвектором, и в дальнем углу комнаты температура будет примерно одинаковой. И, как показывает практика, именно такой тепловой режим является наиболее комфортным для находящихся внутри людей. Разница температур при конвективном способе обогрева возникает только между верхними слоями (под потолком) и нижними (около пола). 

Это и есть основной минус конвекторного обогрева — факт, что температура под потолком оказывается выше на 2-3 градуса, чем около пола. Некоторые считают, что часть тепла, концентрирующаяся под потолком — «пропадает зря». Однако это не так. Движение воздушных масс происходит постоянно, и более теплый воздух, который сейчас находится под потолком, через 10-15 минут передаст часть тепла нижним более прохладным слоям и т.д.

Сравнение с инфракрасными обогревателями, масляными радиаторами и тепловентиляторами 

Именно на этой разнице температур, характерной для конвекционного способа прогрева, основана реклама новой разновидности отопительных приборов инфракрасного типа, которые работают на совершенно ином принципе и прогревают в первую очередь не верх, а низ комнаты. Принципиальное их отличие заключается в том, что инфракрасные лучи греют НЕ ВОЗДУХ, а твердые предметы и поверхности (пол, диван, стол). 

Инфракрасные обогреватели очень хороши для помещений с высокими потолками и плохой теплоизоляцией, где нецелесообразно прогревать весь объем, а можно создать только небольшую зону повышенной тепловой комфортности. Но вот для домашнего обогрева ИК излучатели не подходят совсем! 

Потолочный инфракрасный обогреватель не рекомендуется использовать в комнатах с высотой потолков ниже 3 метров, а настенные нагревательные панели типа «доброе тепло» имеют очень маленькую мощность и на практике не способны обогреть жилую комнату.

Поэтому, несмотря на активную пропаганду инфракрасных обогревателей, для домашнего обогрева они НЕ ПОДХОДЯТ. 

Комбинированный конвективно-инфракрасный обогреватель- единственный действительно комфортный вариант применения принципа ИК обогрева в жилой комнате. 

Такой электроприбор сочетает в себе все преимущества и конвекционного, и инфракрасного отопления и позволяет обеспечить максимально экономичный и комфортный прогрев жилых пространств. 

Конвекторный нагреватель прогревает воздух, проходящий через него, а естественная конвекция равномерное распространяет его по разным частям комнаты. 

А настенная панель обеспечивает зональный ИК прогрев, добавляя ощущение повышенной комфортности и делая работу такого отопительного прибора еще более экономичной и энергосберегающей. 

В то время как инфракрасные обогреватели проигрывают электроконвектору в удобстве применения, морально устаревшие варианты бытовых электрообогревателей: масляные радиаторы и тепловентиляторы проигрывают по экономичности, безопасности и сроку службы. 

Масляные радиаторы имеют низкий КПД (не более 75%) за счет очень длинной цепочки теплопередачи: тепло греющего элемента сначала расходуется на разогрев масла, затем масло разогревает металлический корпус и только потом оно попадает в воздух. Кроме того, об раскаленный корпус очень легко обжечься и применение масляных радиаторов категорически запрещается в помещениях с маленькими детьми. 

Тепловентиляторы работают на ТЭНовых нагревателях высокой температуры, которые быстро перегорают, сжигают кислород и сильно пересушивают воздух. Тепловые вентиляторы сильно шумят, имеют очень короткий срок службы и потребляют огромное количество электроэнергии, поэтому сегодня их применяют разве что для дополнительного подогрева в офисах, где за электричество платит организация.  

Вывод: единственный комфортный, безопасный и экономически выгодный вариант обогрева жилой комнаты, рабочего офиса или небольшой торговой площади — это установка настенного электроконвектора. 

Устройство электроконвектора

Итак, конвекторами называют тепловое оборудование, передающие тепло по принципу естественной конвекции от электрического нагревателя или другого теплоносителя (бывают газовые конвекторы, работающие от сжиженного газа) в отапливаемое помещение.

Конструкция любого электроконвектора состоит из основных звеньев:

• конвекционная камера
•  нагревательный элемент
• блок управления с термостатом

Наличие терморегулятора значится ценным приспособлением в конструкции электроконвектора, так как именно он отвечает за контроль температуры. 

Различают 2 типа термостатов — электронный и механический регулятор. Предпочтение лучше отдавать конвекторам с электронным управлением — более точное поддерживают заданную температуру. 

Механические же имеют очень большую погрешность в показателях. Стоимость электроконвектора с механическим терморегулятором будет заметно ниже.

В последнее время внедряются в производство так называемые инверторные конвекторы. В них используются более совершенные типы термостата.

К ним относятся электрические конвекторы Electrolux серии Transformer System — это новое поколение электроконвекторов. Эта серия конвекторов предполагает свободную компоновку — Вы сами выбираете нужную мощность, термостат из 3-х вариантов и если необходимо ножки для напольной установки. 

Главной особенностью является возможность установки новейшего термостата Transformer Digital Inverter — происходит автоматическая плавная регулировка мощности в зависимости от разности температур, необходимой и фактической.

Благодаря цифровой системе управления можно значительно экономить электроэнергию. Так, в конвекторах норвежской компании Nobo термодатчики каждые 47 секунд подает команду — тем самым электрообогреватель включается или отключается, а также переходит в процесс ожидания.

Как правило, сегодня в конвекторах используется монолитный нагреватель. Например, в воздухонагревателях Noirot (Франция) цельнолитые нагреватели RX-Silence PLUS. Изготавливаются они алюминиевого сплава силумина (содержит кремний, титан, марганец), обладающий прочностью и износоустойчивостью. 

Силумины устойчивы к коррозии. Из плюсов также стоит отметить его хорошую теплопроводность и равномерное распределение тепла.

Типоразмеры конвекторов

Для абсолютно любого помещения можно подобрать свой конвектор. Как правило, выпускаются модели стандартной высоты 40 см либо значительно реже можно встретить плинтусные конвекторы 20 см — разработанные специально для установки под панорамными окнами. 

В то же время объединение Нуаро выпускает широчайший ряд конвективных моделей. Так, в серии Melodie Evolution их 5 видов — варьирует и высота и ширина. Высокий электроконвектор имеет высоту 59 см, самый низкий — всего 15 см. Ширина электроконвектора может составлять от 30 см до 130 см. Таким образом, совершенно под любую конструкцию комнаты можно подобрать оптимальный вариант.

Дистанционное управление 

Сегодня возможно удаленное управление конвекторами отопления. Разработчики воздухонагревателей используют разного рода модификации. Управление стало максимально удобное — через интернет приложения посредством Wi-Fi, применяя лишь свой мобильный телефон или планшет.

Так, к системе Nobo Oion 700 можно подключать до 100 различных устройств. Программатор Noirot Cassete 26N руководит одновременно 20 настенными конвекторами электрического отопления. Важно учитывать совместимость каждого модуля и подбирать наиболее подходящий для вас.

Рейтинг лучших производителей конвекторов

№1 — NOBO

К самым лучшим, надежным и энергоэффективным и поэтому самым популярным в мире конвекторам отопления можно смело отнести нагревательные панели Nobo. Конвектор из Норвегии зарекомендовал себя как чрезвычайно надежный и энергосберегающий продукт.  

Если Вы планируете отсутствовать длительное время, включите функцию Анти замерзание +5°С — такой электроконвектор не даст дому полностью остынуть. Допустимость оставлять конвекторы Нобо без присмотра — одно из ведущих их качеств.

Гарантия на Nobo составляет 10 лет, при этом ресурс работы нагревателя до 30 лет! Изначально купив один из самых дорогих приборов на рынке теплового оборудования, вы с лихвой окупите затраты на него и при этом на 30% меньше будете платить электроэнергию по сравнению с недорогими конвекторами.

Следом, можно смело советовать приобрести в зимний период французские электроконвекторы Noirot. В наибольшей степени распространены электрообогреватели Нуаро среди всех выпускающих заводов, способные решить любые задачи по электрическому отоплению.

№2 — NOIROT

Как вы думаете, бывают ли электроприборы с пожизненной гарантией? Да, это конвекторы Нуаро. Безупречная работа и долгий срок службы порядка 25 лет. Конвекторы данного производителя разнообразны по форме, размерам, по целевому назначению. Французский завод Нуаро предлагает элегантные настенные электроконвекторы для самых взыскательных покупателей.

В линейке конвекторных электрообогревателей Noirot Вы найдете идеальные конвекторы отопления для городской квартиры, офиса или загородного дома. Оснащаются современными электронными термостатами, имеют влагозащитный корпус IP24, могут устанавливаться как на стену, так и на ножки с колесиками.

№2 — ELECTROLUX

Есть и более бюджетные решения конвекторного обогревателя например шведской фирмы Electrolux. В ассортименте продемонстрированы конвекторные обогреватели с быстрым и бесшумным обогревом. Особенная аэродинамическая форма, увеличивающая теплоотдачу, выделяется на фоне остальных электроконвекторов, представленных в продаже.

Наличие возможности выбора или полной или половинной мощности — полезное достоинство обогревателей-конвекторов Электролюкс. Присутствует функция «Родительский контроль», обеспечивающая блокировку кнопок от детей.

С конвекторами трансформерами можно выбрать 30 вариантов комплектации. Исключительность очистки Air Gate подтверждена многочисленными исследованиями и личным опытом потребителей. Это редкость — найти в продаже нагревательный прибор и воздухоочиститель в одном аппарате.

№2 — BALLU

Самые доступные по цене и хорошие по качеству конвекторы электрические производит концерн Ballu. Конвекторные электрообогреватели этого производителя не отличаются разнообразием, зато они являются оптимальным решением в условиях ограниченного бюджета. Такие варианты электроконвектора могут применяться только для дополнительного обогрева жилых помещений.

Все электроконвекторы Баллу оснащены датчиком от опрокидывания и защиту от перегрева. В некоторых образцах можно встретить встроенный ионизатор, создающий эффект чистого горного воздуха у вас дома. На сегодняшний день электрические конвекторы Ballu производятся в России, гарантийный срок на них составляет 3 года.

Приобрести электроконвектор по выгодной цене и бесплатной доставкой!

Выгодно купить конвектор в Красноярске Вы всегда можете в нашем интернет-магазине или по адресу: Аэровокзальная, 2а. Действует бесплатная доставка по городу и платная доставка по всей России! 

Электрические конвекторы — как выбрать виды, конструкция, принцип работы

До недавнего времени электрические конвекторы являлись исключительно вспомогательными, аварийными или резервными источниками тепла.

Но, с совершенствованием термоэлементов и технологий, этими приборами стали комплектоваться полноценные системы отопления.

На данный момент производители выпускают множество моделей, имеющих различную форму, мощность и специфику применения.

Принцип действия.

Как видно из названия прибора, основным способом нагрева окружающего пространства у электрического конвектора является воздушная конвенция. Это явление, которое характеризуется естественным движением воздушных потоков обладающих различной температурой.

Интенсивность движения зависит от температуры нагрева, чем она выше, чем меньше плотность и удельная масса воздуха, соответственно выше его подвижность.

Причина конвекционного движения в том, что более легкий теплый воздух поднимается к потолку помещения. В свою очередь холодный воздух опускается вниз, поступает в конвектор и нагревается.

В результате образуется круговорот потоков воздуха в помещении. В итоге все находящиеся в помещении предметы получают тепло только из нагретого воздуха — это и есть принцип действия конвекционного отопления.

Сравним электрический конвекционный обогреватель с радиаторной батареей. Для каждого из них можно выделить два типа обогрева:

• посредством нагретых воздушных масс;
• при помощи инфракрасного излучения.

Обычно у радиатора отопления это соотношение составляет 50 на 50%. У электрических конвекторов любой модели доля нагрева в результате ИК излучения составляет не более чем 10% от общей температуры.

КОНСТРУКЦИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОКОНВЕКТОРА

Поскольку основной задачей этого электрического прибора является нагрев воздушных масс, то его внутреннее устройство предусматривает максимальное снижение внешнего теплового излучения, в отличие от инфракрасных обогревателей. Конструктивно конвектор состоит из следующих элементов:

Внешний корпус.

Он имеет два проема для обеспечения воздухообмена. Они расположены сверху и снизу, соответственно для горячих и холодных воздушных потоков.

Обычно, материалом для корпуса служит тонкая листовая сталь или сплавы с алюминием. Он покрывается термостойкой краской различных оттенков, что позволяет гармонично вписать прибор утилитарного назначения в любой изысканный интерьер. Форма защитных решеток на проемах также может иметь разнообразный дизайн.

Электрический нагревательный элемент.

Обычно это ТЭН снабженный ребрами теплообменника, которые в несколько раз увеличивают площадь нагрева. Наилучшим материалом для ребер является медь. У более дешевых моделей — это алюминиевые сплавы, имеющие высокую теплоотдачу, у бюджетных устройств — это жесть.

Пластины теплообменника обычно располагают попарно (по две в ряд).

Модуль управления.

Это механическое или электронное устройство контролирующее температуру нагрева.

Электрический конвектор также может иметь следующее дополнительное оборудование:

1. Термостат. Он может быть как механическим, так и электронным с точностью измерения до 0,1°С.
2. Индикатор электропитания.
3. Таймер. Отключает устройство по истечению определенного времени.
4. Устройство для увлажнения воздуха.
5. Программируемый пульт дистанционного управления, который позволяет управлять не только временем запуска устройства, но и устанавливать режимы эксплуатации.

КАК ВЫБРАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНВЕКТОР

Перед тем как остановить свой выбор на конкретной модели электрического конвектора следует знать их общие достоинства и недостатки. Причин, по которым конвекторы различного типа приобрели свою популярность достаточно много. Вот основные из них:

1. Для установки электроконвекторов не требуется получения специальных разрешений или модернизации сети электропитания в помещении.

2. Установка и эксплуатация устройства не представляет сложности или опасности, К тому же практически отсутствуют затраты на монтаж и ежегодное техническое обслуживание.

3. Стоимость электрического конвектора доступна любому пользователю, она значительно меньше, чем цена газовых, твёрдотопливных котлов отопления. Топовые модели с дополнительными функциями и экономным нагревательным элементом могут стоить $100-120.

4. Электрический конвектор имеет довольно простую конструкцию и надежную автоматику управления и контроля.

5. Некоторые модели от ведущих производителей рассчитаны на интенсивную эксплуатацию сроком до 25 лет.

6. Устройство абсолютно бесшумно в своей работе, так как не имеет движущихся частей. Кстати, это также является фактором, обеспечивающим надежность конвекторов.

7. Не сжигает кислород в помещении. Внешняя поверхность нагревается очень медленно и до невысокой температуры, что идеально подходит для детских комнат, так как дети никогда не обожгутся, случайно наткнувшись на работающий прибор.

8. Управление позволяет контролировать температуру с точностью до 1°С в довольно широких температурных пределах.

Из основных недостатков электрических конвекторов можно отметить значительный объем потребляемой электроэнергии и как результат высокую стоимость эксплуатации.

Устройство обеспечивает медленный прогрев предметов в помещении, то есть является инерционной системой отопления.

Критерии выбора.

При выборе электрического конвектора следует уделить особое внимание следующим техническим и эксплуатационным параметрам:

Мощность.

Если устройство будет использоваться в качестве вспомогательного отопительного прибора, то вполне достаточно мощности в 0,7 КВт на 10 м2 помещения. Если электрический конвектор планируется применять как основной источник тепла, то мощность должна соответственно возрасти.

В зависимости от качества утепления помещения (наличие энергосберегающего стеклопакета, утепление стен пенопластом и т.п.) она может составлять от 750 Вт до 1000 Вт.

Способ подключения.

Как правило, приборы вспомогательного назначения подключаются при помощи обычной вилки. Более мощные устройства, использующиеся как основной источник тепла, присоединяются к системе электроснабжения напрямую, включая и заземление.

Обычно такую систему подачи электричества выделяют в отдельное автономное кольцо с собственным УЗО (устройством защитного отключения).

Особенности управления.

Конвектор с механическим термостатом стоит несколько дешевле и функционирует надежнее, устройства с электронным управлением более дорогостоящи. Обычно они имеют дисплей, на котором отображается текущая температура и режим работы, а так же имеют дополнительные функции защиты.

К примеру, отключение при опрокидывании, контролируют температуру внешнего корпуса и т.п. все это крайне важно, если в доме есть маленькие дети, но существенно поднимает цену изделия.

Не менее важными являются и следующие параметры:

• влагозащищенность корпуса устройства, используемого в ванных комнатах;
• габариты и дизайнерские решения. Современные изделия при почти одинаковых показателях мощности и производительности могут значительно различаться внешними данными;
• гарантии производителя и срок службы.

ВАРИАНТЫ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

С точки зрения установки электрические конвекторы представляют весьма широкие возможности вариантов крепления и установки.

Настенные конвекторы.

Как правило, эти изделия являются полноценными стационарными отопительными приборами. Их устанавливают на месте классических радиаторов отопления – под подоконниками. Такие конвекторы имеют большую мощность и могут присоединяться к общей системе управления.

Это размещение дает еще один позитивный результат, даже при деревянных окнах и щелях под подоконником зимний воздух с улицы не охладит помещение, так как конвектор сработает в качестве тепловой завесы.

Напольные конвекторы.

Такой вариант целесообразен, если необходимо иметь мобильный обогреватель для дополнительного быстрого нагрева воздуха в помещении. Обычно такие устройства используются в квартирах, где есть маленький ребенок. Некоторые модели выпускаются универсальными. Они имеют на тыльной стороне пазы для навешивания на крюки в стене и съемные колесики.

Большинство напольных моделей в обязательном порядке комплектуется детектором опрокидывания, для предотвращения возникновения пожара.

Правило теплотехники! Чем ниже располагается отопительный прибор, и чем он длиннее, тем эффективнее и ровнее будет прогреваться помещение. В таком случае наиболее эффективными являются плинтусные и внутрипольные электрические конвекторы.

Плинтусные электрические конвекторы.

Обычно устанавливаются по всей длине наружной стены здания. Благодаря небольшой высоте до 6-10 см, формирует поток восходящего теплого воздуха средней интенсивности. Это позволяет быстро нагреть помещение в средних воздушных слоях.

Более рациональное перераспределение конвекционных потоков в помещении позволяет существенно снизить мощность, а значит и энергопотребление устройства. На данный момент наиболее распространенными являются устройства с мощность 200-600 Вт при длине прибора 1,5-2 м. Они вполне заменяют напольные конвекторы мощностью 1000 Вт и больше.

Кроме того, сам прогрев воздуха осуществляется на треть быстрее. Плинтусные электрические конвекторы прогревают внутреннюю поверхность наружной стены, что дает дополнительный источник теплового излучения. Такие устройства так же могут быть стационарными и переносными.

Встроенные внутрипольные конвекторы.

Эти устройства представляют стационарные отопительные приборы, которые монтируются непосредственно в цементно-песчаной стяжке при устройстве основания для напольного покрытия. Они могут быть оснащены вентиляторами для более интенсивного функционирования. Монтируются по внешнему периметру помещения.

Используются они в качестве вспомогательной системы отопления как воздушные завесы. Рекомендуется обязательно применять такой тип отопления для стеклянных стен, широких панорамных окон и других строительных конструкций, имеющих минимальную теплозащиту.

Конвекторы с терморегулятором.

Практически все современные электрические конвекторы независимо от модели и области применения имеют сложную систему управления на основе термостата. Он может быть механическим – недорогим и простым в обслуживании. Принцип действия основан на изменении сопротивления биметаллической пластины под воздействием температуры.

Электронный термостат контролирует температуру, как самого устройства, так и в помещении при помощи внешних детекторов. Такие устройства более функциональны и могут программироваться на включение по времени.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

≋ Принцип работы конвекторных обогревателей • Как работает конвектор

Обогревателей на рынке не счесть. Можно сортировать их по техническим характеристикам, разбирать преимущества и недостатки, пока не найдется наиболее подходящий вариант. Но пока поговорим об обогревателе конверторного типа и узнаем больше о принципе его работы.

Равно как и масляный обогреватель, тепловентилятор, конвекторный обогреватель греет воздух, а не предметы (если хотите, чтобы тепло было направлено на вас или на диван — выбирайте инфракрасный обогреватель). Конвектор отличается от своих собратьев конвекционным принципом циркуляции воздуха.

Конвекция — движение теплого, а потому и более легкого воздуха, вверх, с одновременным опусканием холодного, тяжелого воздуха, к полу. Конвекторный обогреватель ставится на ножки или вешается на стену поближе к полу. Решетка для забора воздуха тоже расположена внизу самого обогревателя, где воздух холоднее

Прямо над решеткой забора воздуха располагается нагревательный элемент — ТЭН.

Сам ТЭН удается рассмотреть лишь на небольшом участке, где он присоединяется к проводам электропитания, а остальные части ТЭНа закрыты алюминиевыми пластинами

Это сделано специально, потому что:

• Алюминий легче остальных металлов, а потому обогреватель не становится чрезмерно тяжелым.
• Алюминий лучше проводит и отдает тепло, чем сталь или чугун.
• Пластины изготовлены в такой форме, чтобы отдавать максимальное количество тепла.
• Пластины защищают ТЭН от перегрева и препятствуют значительному пересушиванию воздуха.

Холодный воздух вступает в контакт с пластинами на ТЭНе и так нагревается. Конвекция происходит тем быстрее, чем больше разница температур ТЭНа и поступающего воздуха, она заставляет воздух подниматься вверх. Однако на фото видно, что конвекционный обогреватель не имеет выхода воздуха сверху. Решетка выпуска теплого воздуха размещена на боковой панели.

Боковое расположение решетки необходимо по двум причинам

1. Если решетку выпуска воздуха сделать наверху, через неё на ТЭН будет попадать пыль. Пыль начнет гореть и давать неприятный запах.
2. Когда воздух выходит на боковую часть, а не сразу вверх, он дольше остается на приятном для человека уровне, вы будете лучше чувствовать тепло, чем если бы оно сразу поднялось вверх.

Приятный бонус

ТЭН не касается внешней панели. В результате панель меньше греется, чем в случае с обогревателями такой же мощности, у которых нагревательный элемент контактирует с лицевой панелью. Сама панель остается безопасной температуры – при касании об неё вы не обожжетесь.

Продуманные инженерные решения помогли сделать конвекторный обогреватель современным, эффективным и безопасным источником дополнительного тепла в доме или квартире. Он за короткое время справляется с обогревом большого объема воздуха и при этом минимально его пересушивает. Так что если надо быстро поднять температуру на несколько градусов, конвекторный обогреватель – самое выгодное и удачное решение.

Обогреватель конвекционный SunWay SWH 600

Описание обогревателя

Металлический конвекционный обогреватель SunWay SWH 600 используется для отопления квартир, домов, офисов и других помещений, площадью 10-12 м²  как основное отопление или до 18 м² как дополнительный обогрев. Для равномерного нагрева можно разместить несколько панелей в одном помещении.

Данная модель не имеет встроенного терморегулятора, но снабжена кнопкой включения-выключения — это позволяет не вытаскивать вилку подключения обогревателя из розетки. В сравнении с масляными радиаторами и конвекторами обогреватели SunWay потребляют на 30% меньше электроэнергии. Кроме того, они несут минимальную нагрузку на электросеть, что позволяет использовать их в старых домах.

При использовании обогревателей SunWay в качестве автономного электрического отопления, вы можете получить льготный тариф на электроэнергию при потреблении до 3000 кВт в месяц.

Необходимая мощность обогревателей рассчитывается исходя из индивидуальных характеристик помещения: высота потолков, толщина стен, количество окон и т.д.
Позвоните нам, и наши специалисты БЕСПЛАТНО сделают для вас точный расчет отопления.

Принцип работы обогревателя

Металлический конвекционный обогреватель SunWay использует два вида передачи тепла: инфракрасный волновой и усиленную конвекцию.

Инфракрасный волновой

Лицевая часть обогревателя излучает мягкую инфракрасную волну в диапазоне, близком к солнечному свету. Проходя через воздух инфракрасные лучи не нагревают его, а только следуют до конечной точки — твёрдого тела на пути, которому и отдают тепло. Инфракрасное тепло сразу прогревает помещение, предметы и человека, обеспечивая комфортные ощущения. Действие тепловых лучей приравнивают к ощущениям тепла от печи.

Усиленный конвекционный нагрев

Конвекция — вид теплообмена, при котором тепло передаётся потоками нагретого воздуха. Серия SWH даёт возможность быстрее прогреть помещение за счет направленного потока воздуха, проходящего через вентиляционные каналы решетки обогревателя, расположенные на тыльной части.

Здоровье и безопасность

Обогреватель SunWay нагревается максимум до 80-85°C и излучает исключительно длинные инфракрасные волны. Учитывая, что наше тело само является источником излучения тепла в длинноволновом диапазоне, оно нуждается в пополнении именно длинноволновым теплом. Поэтому данное ИК-излучение не способно нанести вреда вашему здоровью. Напротив, попадая на человека инфракрасные лучи улучшают кровообращение и стимулируют метаболизм.

Из-за отсутствия вентилятора в конструкции не поднимается пыль, что будет важно для людей страдающих респираторными заболеваниями, астматиков и аллергиков. Кроме того, в отличие от обычных конвекторов, металлические обогреватели не сушат воздух и не сжигают кислород, так как нагревательный элемент не соприкасается с воздухом — он уложен по всей площади обогревателя и загерметизирован.

Благодаря закрытому нагревательному элементу риск возгорания исключён и конструкция абсолютно безопасна. Материалы, которые использовал производитель сертифицированы и при нагреве не станут источником вредных испарений. Все обогреватели прошли испытание и имеют сертификаты соответствия.

Преимущества обогревателя SunWay

• Экономия электроэнергии до 30% в сравнении с масляными радиаторами и конвекторами.
• Равномерный прогрев помещения.
• Не перегружает электросеть.
• Высокая надежность, долговечность и пожаробезопасность.
• Возможность применения для любых типов помещений.
• Система не требует дополнительных площадей под котельные и подведение теплотрасс.
• Работает полностью в автономном режиме.
• Длительный срок эксплуатации (более 30 лет).
• Гарантия 5 лет.

Комплектация

• Обогреватель.
• Комплект креплений на стену.
• Технический паспорт.
• Гарантийный талон.
• Шнур с вилкой.

Устройство и принцип работы электрических конвекторов Atlantic

Электрический конвектор – прибор отопления, теплопередача в котором осуществляется посредством естественного движения воздуха (конвекции). Попадая в конвектор Atlantic, холодный воздух нагревается с помощью нагревательного элемента. Уже нагретые воздушные массы, вытесняемые более холодными поступающими потоками, поднимаются вверх. Таким образом, происходит циркуляция теплого воздуха, в процессе своего движения обогревающего пространство помещения.

До 95% своей теплоотдачи электрический конвектор Atlantic вырабатывает, благодаря процессам тепловой конвекции, и лишь 5% тепла идет от теплового излучения корпуса.

Нагревательные элементы конвектора

«Главная» часть любого электроконвектора – его нагревательный элемент, или ТЭН. По своим конструктивным особенностям все ТЭНы для конвекторов можно условно разделить на две группы:

«Закрытые» нагревательные элементы состоят из стальных трубчатых ТЭНов, на которых закреплен специальный ребристый диффузор. Наличие диффузора увеличивает площадь контакта холодного воздуха с ТЭНом, что позволяет получить более интенсивную отдачу тепла и усилить конвекцию. Преимущество данной конструкции еще и в том, что «закрытые» ТЭНы не имеют открытых нагревательных спиралей, и потому не пересушивают воздух.

«Открытые» нагревательные элементы. Состоят из тонкой диэлектрической пластины, которая «прошита» петлями нагревательной нити из хромоникелевого сплава. Нить покрыта специальным лаком, служащим для создания изоляции. Преимущества открытого ТЭНа – его мгновенный нагрев. Однако такие нагревательные элементы достаточно хрупкие, недолго служат и пересушивают воздух.

Тем не менее, не стоит считать, что конвектор (Atlantic преимущественно использует «закрытые» ТЭНы) с одним типом нагревательного элемента прогреет помещение быстрее и качественнее, чем обогреватель с другим типом ТЭНа. Если разница в скорости и есть, то она практически незаметна. Основные причины перехода большинства известных производителей на использование «закрытых» типов нагревательных элементов – это возросшие требования к стандартам электробезопасности в Европе и, конечно же, комфорт потребителя.

Конвекторы электрические Atlantic, купить которые мы предлагаем по самой доступной в Украине цене, используют «закрытый» тип нагревательного элемента. Эти отопительные приборы характеризуются:

• Усиленной защитой от влаги и брызг воды
• Повышенной электро- и пожаробезопасностью
• Минимальным нагревом корпуса, что исключает вероятность получения ожогов
• Электроконвекторы Atlantic с «закрытыми» ТЭНами воздух не пересушивают, и показатели микроклимата в помещении сохраняются на оптимальном уровне.

Конвекторы Atlantic: контроль и регулировка температурного режима

Контроль и регулировка температуры в конвекторе электрическом Atlantic осуществляется посредством специального электронного устройства – термостата, или терморегулятор.

Благодаря наличию терморегулятора, пользователю гарантируется высокая точность поддержания температуры в помещении (вплоть до долей градуса), а также возможность управления режимами работы конвектора. Кроме того, в некоторых моделях конвекторов отопления Atlantic предусмотрена система, позволяющая программировать данные режимы.

Обогреватели Atlantic оснащаются двумя типами терморегуляторов:

Капиллярные термостаты. Принцип их действия основан на расширении объема жидкости в капиллярной трубке. Расширяясь, жидкость воздействует на мембрану терморегулятора, и, тем самым, переключает контакт питания. Подобные терморегуляторы очень точны – температуру можно устанавливать и поддерживать с точностью до одного градуса. Кроме того, капиллярные термостаты имеют закрытый корпус, защищающий электронику от влаги и пыли.

Биметаллические термостаты. В основе функционирования этих терморегуляторов лежит способность установленной в устройстве биметаллической пластины реагировать на изменения температуры. При повышении температуры пластина изгибается и размыкает цепь питания. После того как температура падает, пластина приобретает свое исходное состояние, и снова замыкает цепь. Недостатки такого терморегулятора заключаются в недостаточно точном (погрешность до 5 градусов) поддержании уровня температуры. Еще один «минус» – открытый электрический контакт, который, подвергаясь внешним воздействиям, может выйти из строя.

Снизить затраты на отопление с помощью электрического конвектора Atlantic можно, для этого необходимо установить специальный программатор Pass Program. Устанавливается программатор в предусмотренный для этого разъем блока управления.

Программатор Pass Program автоматически переключает конвектор отопления Atlantic в экономный режим, что снижает уровень заданной температуры на 3-4 градуса. Таким образом, отопительный прибор самостоятельно переходит в режим пониженного энергопотребления в заданные вами часы (например, когда вы на работе, или в ночное время).

В тоже время, для одного конвектора приобретать программатор экономически не выгодно. Купить программатор Pass Program целесообразнее в случае, когда несколько электроконвекторов (до 15 штук) объединены в единую отопительную систему. Управлять работой сразу всех конвекторов сможет один единственный программатор.

Конвекторы электрические Atlantic: элементы корпуса

Основным функциональным элементом конструкции корпуса конвектора является решетка, служащая для выхода горячего воздуха. Расположение данной решетки и особенности ее конструкции оказывают важное влияние как на внешний вид конвектора Atlantic, так и на качество обеспечения конвекции в помещении.

Большинство конвекторов отопления Atlantic имеет решетки или с отверстиями, направленными строго вертикально вверх, или с различными вариантами направления отверстий вбок. Следует отметить, что конвекторы электрические, отверстия решеток которых направлены вертикально вверх, имеют некоторые недостатки:

• Пыль в данном случае будет попадать на нагревательный элемент, в результате чего может выделяться неприятный «горелый» запах.
• Если конвектор будет стоять близко к стене, то над его решеткой не исключены выгорания обоев или другой отделки.
• Простой доступ к нагревательному элементу способствует снижению пожаробезопасности отопительных приборов.
• Доступность электрического нагревательного ТЭНа может привести к поражению током.

Помимо направления, важную роль также играют размеры самих отверстий решетки. Слишком большие отверстия не могут защитить конвектор от случайного попадания внутрь воды, различных частиц и даже предметов.

В немалой степени на выбор покупателя влияет и дизайн приборов отопления. Электрические конвекторы Atlantic – это отопительные приборы, дизайн которых разрабатывается с учетом самых современных требований. Закругление углов корпуса придает устройствам большего изящества и, одновременно, предотвращает случайные травмы. Кроме того, конвекторы Atlantic имеют на корпусе специальный кронштейн для крепления на стену.

Как подобрать мощность электрического конвектора?

Некоторые производители упрощают алгоритм подбора мощности конвектора, и рекомендуют производить расчеты, пользуясь стандартной схемой – 50 Вт на 1 метр квадратный обогреваемой площади.

Такой подход не всегда корректен, так как необходимая для обогрева помещения мощность зависит не только от площади, но и от теплоизоляционных свойств данного помещения. Для помещений с плохой теплоизоляцией нужно подбирать приборы с большей мощностью. В то же время, если конвектор отопления эксплуатируется в хорошо утепленном помещении или будет выполнять функции вспомогательного отопительного прибора, избыточная мощность устройства лишь поспособствует увеличению счетов по оплате за электроэнергию. Отметим также, что цена конвекторов Atlantic находится в прямой зависимости от мощности приборов.

Установка конвектора Atlantic

Помните: чтобы обеспечить свободную циркуляцию воздуха, расстояние от пола до обогревателя должно быть больше 200 мм. Электрический конвектор не рекомендуется размещать:

• На сквозняках и вблизи дверных проемов. В этом случае конвектор будет работать интенсивнее.
• По углам комнат. Вместо того чтобы прогревать воздушные массы по всему объему помещения, электрообогреватель будет быстро нагревать воздух в углу.
• В огороженных (например, мебелью) участках. Нагрев воздух в огороженном пространстве, отопительный прибор автоматически отключится, оставив остальную часть комнаты холодной.

Для помещений с большим объемом рекомендуют одновременно устанавливать несколько электрических конвекторов, располагая их симметрично.

Электроконвекторы Atlantic: что такое уровень защиты IP?

Уровень защиты – это характеристика степени защищенности доступа к опасным (электрическим и механическим) частям конвектора, а также защиты от попадания внутрь корпуса посторонних предметов, влаги и пыли. Международная маркировка уровня защиты – IP.

Также в этой маркировке всегда присутствуют две цифры. Первая цифра обозначает степень защищенности от попадания твердых частиц, вторая – уровень защиты от попадания воды. Все конвекторы Atlantic с «закрытыми» нагревательными элементами имеют высокий уровень защиты IP 24, где:

• «2» – это защита от частиц шириной свыше 12 мм
• «4» – это защита от любого направления брызг воды

Конвекторы электрические Atlantic с классом защиты IP 24 можно устанавливать в непосредственной близости от источников водораспределения в помещении, то есть даже в душевых и ванных комнатах.

«Открытые» конвекторы отопления защищены слабее, и имеют уровень защиты IP20 или IP21. Цифры «0» и «1» здесь обозначают, что защиты от воды либо нет вообще, либо конвектор защищен только от вертикальных брызг.

разновидности, принцип работы, как выбрать

Инверторный обогреватель

Принцип действия

Инвертор, которым оснащен данный вид устройств, преобразует переменный ток в постоянный, изменяя при этом напряжение и частоту. Этот физический процесс называют инвертированием. Инвертор выглядит как генератор с периодическим напряжением. По форме он схож с дискретным сигналом. Инвертирование оказывает сильнейшее влияние на мощность аппарата, а также все электроприборы с ним становятся менее шумными и более экономичными.

Достоинства и недостатки

Данный вид приборов имеет достаточно преимуществ:

• Экономичен. Когда инверторная система аппарата достигает нужного температурного уровня, механизм прибора не отключается, а продолжает работу на низких оборотах. Это приводит к поддерживанию благоприятного климата в комнате. Обогреватель не нуждается в затратах электроэнергии на функции включения и выключения. Во время использования инвертора такое понятие, как «большой ток» для пуска отсутствует. При запуске аппарата ток не больше номинального, что положительно сказывается на сроке эксплуатации всего устройства. Прибору нет надобности постоянно находиться в режиме включения и выключения. Ведь данные циклы значительно сокращают срок службы прибора. По сравнению с обычными приборами экономия электроэнергии составляет около 40%.
• Практичен и производителен. Данный прибор способен греть даже при очень низком температурном режиме, при этом полезное действие выражается высоким коэффициентом. Обогреватель в процессе работы показывает соотношение выделенного тепла к затраченной энергии, обозначается как EER. Данный показатель у аппарата приравнивается к четырем. К примеру, при расходе 250 Вт, вы получаете более 1 кВт тепла. Это является неплохим показателем.
• Обогреватель при эксплуатации имеет высокие характеристики безопасности и экологичности.
• Работа осуществляется с низким уровнем шума, это связано со снижением скорости вращения при неполной нагрузке. Вне сомнения, данный показатель позитивно влияет на жизнь потребителя.

Большое количество достоинств у прибора не лишает его недостатков, но он всего один. Это немалая стоимость обогревателя по сравнению с другими аналогичными приборами.

Использование в системах отопления

Сегодня инверторный прибор с успехом применяется в системах отопления, источником питания которых служит электричество. Данное нововведение заслужило много положительных отзывов. Его устанавливают везде, где есть подключение к электричеству. Применять инверторное отопление можно без разрешительных документов, в частности, не нужно получать разрешение на установку отопительной системы. Приятным же моментом для потребителей служит стоимость оборудования, которая оказалась намного меньше других отопительных систем.
Обычный газовый котел в наши дни с легкостью заменяется инверторным обогревателем. Тогда работа системы отопления с внедренным инверторным аппаратом будет заключаться в следующем: проходя через обогреватель, электроэнергия поступает в котел. При этом инверторный котел постоянно вырабатывает индукционный ток. Если возникнет ситуация отключения электричества, котел будет продолжать свою работу от аккумулятора. Обогреватель включает магнитную часть и теплообменник.

Плюсы и минусы прибора

Преимущества инверторного обогревателя:

1. По достижении нужной температуры агрегат не отключается, а переключается на функционирование на низких оборотах.
2. Не затрачивается много энергии, так как не надо постоянно включать и выключать устройство. Экономия энергии в сравнении с другими обогревательными устройствами составляет 30-50%.
3. Придерживается заданной температуры воздуха за счет плавного управления скоростями оборота мотора компрессора.
4. Прибор обладает высокой производительностью. Он способен нагревать даже при очень низких температурах.
5. Безопасен и экологичен.
6. Работает практически бесшумно, благодаря встроенному вентилятору.

Преимущества инверторных приборов

К минусам можно отнести:

1. Высокую стоимость по сравнению с другими обогревательными приборами.
2. Чувствительность к перепадам напряжения.
3. Запчасти не стандартизированы, поэтому ремонт может затянуться на несколько недель.

Частые вопросы об электроконвекторах

Какие конвекторы более эффективны – высокие или низкие?

Эффективность прибора зависит не от его размеров, а от мощности. Всевозможные «формфакторы» оборудования созданы, в первую очередь, для удобства его вписания в различные интерьеры.

Не опасно ли оставлять конвектор без присмотра?

Однозначно, нет. Если электропроводка в вашем доме способна выдержать совокупную мощность одновременно работающих приборов, вам не о чем беспокоиться.

Можно ли использовать конвектор как основной источник обогрева?

Как правило, да. Все зависит от конкретной модели оборудования и рекомендаций производителя.

Электроконвектор – подходящий выбор для детской комнаты?

Вполне. Среди продукции большинства популярных производителей есть агрегаты, разрабатываемые специально для детских комнат – с прочным корпусом, с обтекаемыми формами, без острых углов. Отверстия в них малы настолько, насколько это, в принципе, возможно – все для того, чтобы ребенок не смог ничего засунуть внутрь.

Многие современные производители электрических конвекторов отопления предлагают модели отопительного оборудования, адаптированные специально для детских комнат — грамотно сконструированные и максимально безопасные

Как правильно поставить конвектор

Нормативы по установке, требования и ограничения подробно описаны в инструкции по эксплуатации. В частности, там указывается:

• Установка газового конвектора в деревянном доме. Во время работы корпус нагревается до 50-55°С. Необходимо изолировать деревянные поверхности, соприкасающиеся с греющимися деталями конструкции. Правила монтажа в деревянном доме предписывают изготовление противопожарных разрывов кровли.Если используется коаксиальная труба, в месте прохождения через деревянную стену изоляция не требуется. Поверхность коаксиального дымохода нагревается незначительно, в связи с особенной конструкцией горелки и трубы.
• Расположение от пола. Воздушное отопление дачного или жилого дома имеет определенные особенности, влияющие на эффективность отопления. Чтобы обеспечить максимальную производительность, следует устанавливать конвектор как можно ближе к полу. В результате такого решения увеличивается интенсивность циркуляции конвекционных потоков и повышается КПД оборудования.
• Газовая труба подводится к обогревателю исключительно по улице. В месте подключения следует установить запорный кран.

Пробный запуск осуществляется в присутствии представителя газовой службы. В документации конвектора делается соответствующая отметка.

Что лучше, конвектор на газе или котел

Все зависит от технических характеристик здания и особенностей его эксплуатации. На монтаж конвектора требуется меньше времени и материальных средств.

Воздушное отопление рекомендуется использовать в загородных домах, не отапливаемых в зимнее время года. При установке отсутствует необходимость в использовании водяного контура, можно греть здание только время от времени. Даже при отрицательной температуре в комнате, прогреть помещение можно за 20-30 минут.

Газовый конвектор для дома на баллонном газе уступает котлу, подключенному к магистральному трубопроводу по экономичности, но превосходит по функциональным возможностям. Выбор воздушного обогревателя оправдан в случае отсутствия газификации. На полностью заправленном баллоне обогреватель проработает приблизительно 10 дней.

Конвектор лучше и быстрее обогревает помещение и затрачивает для этого меньше топлива, но его эффективность ограничивают свойства конвекционных потоков. Интенсивность нагрева снижается по мере возникновения препятствий: стен, мебели и т.д.

Для обогрева загородного дома или небольших помещений оптимально подойдет обогреватель конвекторного типа. Но для жилых отапливаемых домов с большими комнатами, лучше установить традиционный газовый котел.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Устройство обогревателя и принцип работы

Газовый тепловой конвектор представляет собой аппарат, который способен генерировать тепло за счет сгорания газа. Конструкция агрегата довольно проста.

1. Горелка. К ней подсоединен запальник.
2. Теплообменник, задача которого отдавать тепло проходящему через него воздуху. Для нагрева большего количества воздуха, теплообменник делают ребристым (для увеличения площади).
3. Система для отвода продуктов горения.
4. Система автоматики, установлена в целях безопасности и отключает агрегат при возникновении проблем в работе.
5. Термостат, обеспечивает поддержание в помещении заданной температуры.
6. Корпус служит для защиты устройства и изготовлен из металла, покрытого термостойкой краской.

На рисунке ниже показано устройство газового конвектора.

Принцип работы аппарата заключается в том, что газ, при сгорании в камере, нагревает теплообменник. Поток воздуха, проходя через нижние отверстия агрегата, движется через теплообменник, забирает тепло и выходит нагретым в помещение через верхние отверстия. Тем временем, из камеры продукты горения газа выводятся наружу с помощью двустенного патрубка (коаксиального). Через него же с улицы в аппарат поступает свежий воздух для поддержания процесса горения.

Принцип работы конвектора

Характеристики и принцип работы

Новые модели электрических обогревателей работают в автоматическом режиме. Это значит, что когда прибор достигает установленной температуры, он не выключается, а снижает мощность. Благодаря этому в комнате постоянно поддерживается заданная температура. Поскольку нет повторных включений, оборудование потребляет меньше энергии, в сравнении с масляными нагревателями. Принцип работы инвертора схож с бытовыми кондиционерами. В устройстве установлен тепловой насос с внутренними и внешними блоками. В одном блоке расположен теплообменник, где фреон сжимается, нагреваясь, до 80 градусов. После этого фреон переходит во внешний блок, где преобразуется в газ. За счет этого выделяется тепло, которое направляется в помещение.

Виды электроконвекторов отопления

При выборе климатической техники важно учитывать, что электрические конвекторы могут отличаться друг от друга следующими характеристиками:

1. Типом крепления.
2. Используемым нагревательным элементом.

Обратить внимание следует также на производителя продукции и затраты на электроэнергию

Виды электроконвекторов, по особенностям монтажа

Отопительные приборы, работающие по принципу конвекции воздуха можно разделить на три категории.

Устанавливаемые на стену. Конвекторы настенного типа являются наиболее эффективными. Расположение на стене облегчает процесс конвекции и увеличивает работоспособность и теплоотдачу обогревателей.

Напольный вариант – используется в качестве дополнительного источника тепла. Производительностью отличаются модели с встроенным вентилятором. Конвектор с принудительной циркуляцией воздуха не может похвастаться тихой работой, но хорошо прогревает воздух. Универсальные модели – могут устанавливаться на пол и монтироваться на стену, с помощью специальных креплений. При выборе следует обращать внимание на наличие колесиков в комплекте. Установив колеса на корпус, можно легко переместить нагреватель в любое место комнаты.

Главным преимуществом конвектора является низкий нагрев корпуса устройства. Это позволяет устанавливать обогреватель для отопления деревянного дома.

Классификация конвекторов по используемому нагревательному элементу

Всего используется три типа тэнов. Конструкция нагревательного элемента влияет на возможности эксплуатации обогревателя.

• Игольчатый тэн – простая конструкция, представляет собой хром-никелевую нагревательную нить, расположенную в пластине диэлектрика. Сверху покрыта специальным изолирующим лаком.Обогреватель с игольчатым тэном не подходит для влажных помещений, так как нагревательный элемент не имеет абсолютно никакой защиты от попадания воды, пара, конденсата и других жидкостей. Как правило, игольчатым тэном снабжены бюджетные модели.
• Трубчатый тэн – изготавливается во влагозащищенном исполнении. Конструкция состоит из стальной трубки, заполненной теплопроводящей засыпкой, одновременно являющейся изолятором. Для увеличения теплоотдачи, по бокам тэна закреплены теплораспределяющие ребра, увеличивающие конвекцию. Обогреватели снабжены защитой от перегрева.В качестве недостатков трубчатого тэна можно выделить то, что электроконвектор долго разогревается. Работа прибора может сопровождаться звуками, напоминающими потрескивание горящих дров.
• Монолитный тэн – самые экономные электрические конвекторы для отопления частного дома используют нагревательный элемент монолитного типа. Корпус тэна не имеет швов, работа не сопровождает посторонними шумами.Если планируется сделать электрическое отопление квартиры конвекторами основным, тогда модели с монолитным нагревательным элементом являются оптимальным решением. Во время работы наблюдаются минимальные теплопотери. Обогреватель эффективно и быстро отапливает помещение.Единственный замеченный недостаток монолитного тэна, это высокая стоимость прибора.

Для обогрева помещений с помощью электрического конвектора лучше выбирать устройства, имеющие трубчатый или монолитный нагревательный элемент, и снабженные встроенным терморегулятором электронного или программируемого типа.

Материал теплообменника

Работа конвектора основана на сгорании газа в тепловой камере агрегата, при этом теплообменник изнутри подвергается мощному термическому воздействию, его прогорание быстро выводит конвектор из строя. Поэтому естественно, что материал изготовления должен быть максимально прочным и устойчивым.

Здесь несомненный лидер – чугун. Теплообменник из чугуна термически устойчив, срок эксплуатации таких конвекторов до 50 лет. Еще один плис чугунного теплообменника – это более равномерное распределение тепла и замедленное остывание. Минусом является большая масса и высокий ценовой показатель.

Конвекторы со стальным теплообменником легче и дешевле чугунных

При покупке следует обращать внимание на качество стали, такой газовый конвектор служит не менее 20 лет

Конвектор отопления, что это такое и как работает подробный обзор

Уже немного было сказано о принципе работы, теперь давайте разберемся более подробно. Любой электрический конвектор основан на принципе движения масс воздуха в помещении. Все мы знаем, что холодные массы опускаются вниз, а теплые находятся немного выше. Этим и воспользовались разработчики обогревателей, поместив отверстия для холодного воздуха в нижнюю часть устройства. Нагревательный элемент воздушного типа быстро нагревает, что и есть его основной особенностью. Самое главное то, что нагретый воздух более легкий и не имеет никаких вредных включений. Теплые массы выходят через центральные и верхние отверстия в корпусе. Такое решение позволяет повысить температуру в помещении за максимально короткий отрезок времени. Зачастую для нагрева небольшой комнаты конвектором средней мощности достаточно всего нескольких минут.

Как устроены и как работают конвекторные обогреватели

Перед тем как мы расскажем обо всех плюсах и минусах конвекторных обогревателей, необходимо как следует изучить их устройство. Они состоят из следующих частей:

• Нагревательный элемент – он оснащается оребрением большой площади, обеспечивая нагрев воздушных масс;
• Система управления – она может быть электронной или механической, обеспечивая работу в тех или иных режимах и контролируя температуру;
• Корпус – защищает все внутренности.

Конструкция оборудования предельно простая, и это скорее плюс, чем минус.

Теплый воздух стремится вверх, а его место заполняет холодный — это и есть принцип конвекции.

Давайте посмотрим, как работает конвекторный обогреватель. При включении его в сеть начинает работать нагревательный элемент. Он нагревает воздух, в результате чего его плотность уменьшается – становясь легче, он поднимается к потолку и вымещает оттуда холодные воздушные массы. Холодный воздух спускается вниз и засасывается в конвектор. Через некоторое время после включения техники в комнате создается устойчивый воздушный круговорот, обеспечивающий создание комфортной атмосферы.

За температурным режимом следит автоматика – она отключает конвекторный обогреватель при достижении заданной температуры, и включает его, как только в помещениях становится прохладнее. Автоматика может быть электронной или механической. Электроника более точная, она обеспечивает экономию электроэнергии и наделяет технику множеством дополнительных функций. Что касается «механики», то она более простая, но менее экономичная.

Конвекторный обогреватель с электронным управлением будет стоить дороже, чем его аналог с механическим термостатом – но наличие электроники считается плюсом.

Как выбрать конвектор на газе

Следует обратить внимание на технические характеристики обогревателей. Оптимальным вариантом является выбор конвектора с чугунным теплообменником закрытого типа и программируемым блоком управления

При выборе оборудования потребуется учесть следующее:

• Расчет мощности. При нагреве помещения используется конвекция воздуха. Следовательно, обогреватели эффективны только в ограниченном пространстве. Для каждой комнаты потребуется установить отдельный конвектор. Расчет мощности осуществляется по формуле 100 Вт на 1 м².
• Тип жилья. Для квартиры подойдут нагреватели с закрытой камерой сгорания и выводом продуктов сгорания через коаксиальный дымоход. В своем доме можно поставить любой тип оборудования. Но при монтаже обогревателя с закрытой камерой, необходимо позаботиться о постоянном и интенсивном притоке свежего воздуха.
• Тип топлива. Газовый отопительный конвектор на сжиженном газе запрещается устанавливать в квартире многоэтажного дома, по причине высокой взрывоопасности баллонов.

Все конвекторы изначально изготавливаются с возможностью подключения к магистральному газопроводу. Если планируется в дальнейшем подключить газовый конвектор к баллону, необходимо приобрести специальный редуктор (в некоторых модификациях идет в комплекте).

Виды конвекторов на газе

Чтобы подобрать подходящий конвектор, следует узнать об основных отличиях существующего оборудования, плюсах и минусах модификаций.

По каким признакам можно классифицировать обогреватели?

• Способ монтажа – существуют настенные и напольные модели. Первые занимают меньше места, отличаются небольшим весом и эффективностью, ограничены производительностью (максимальная мощность 10 кВт).Для отопления гаража, помещений с большой площадью, лучше выбрать напольную модель. Обогреватели имеют большой вес за счет увеличенного теплообменника. Производительность напольных конвекторов достигает нескольких мВт (промышленные версии).
• Отвод отработанных газов. В обычном конвекторе установлена открытая камера сгорания газа. Принцип работы устройства несколько напоминает простую дровяную печь. Конструкция имеет несколько недостатков – сжигает кислород, требует хорошей вентиляции помещения, а также изготовления сложной системы дымоотведения. Конвекторы нового поколения используют закрытую камеру сгорания. Вместо дымохода используется коаксиальная труба. Забор воздуха осуществляется с улицы, потому в процессе работы не сжигается кислород в помещении. Системы с закрытой камерой сгорания имеют только один недостаток – стоимость, больше чем у классических моделей на 30-50%.
• Материал теплообменника. Принцип работы конвектора связан с постоянным термическим воздействием. Одной из частых причин выхода из строя обогревателя является прогорание стенок камеры. Теплообменник изготавливают из стали или чугуна. Кристаллическая структура последнего металла обеспечивает длительный срок эксплуатации (около 50 лет) и высокую теплоотдачу. Стальная камера проработает около 10-15 лет.
• Вентилятор. Конвекторы большой мощности снабжены системой принудительной циркуляции воздуха. Бюджетные бытовые модели могут не иметь вентилятора.
• Тип газа. Модели предназначены для работы на любом виде «голубого» топлива. Газовый конвектор на природном газе может работать и на пропане. Для переоборудования потребуется специальный переходной комплект.
• Автоматика управления. Бюджетные модели укомплектованы обычными термостатами. Программируемый блок управления позволяет контролировать температуру в помещении и устанавливать необходимый режим отопления.

Стоимость газового конвектора зависит от материала теплообменника, наличия переходного комплекта, а также характеристик блока управления.

Electrolux ECH/AG2-1500 T – экономичность, большой ресурс

Эффективность нагревателя Electrolux обеспечивается мощного ТЭНа, длина которого увеличена на 10; за счёт обновлённой конструкции.

Прибор отличается высокой теплоотдачей, а также впечатляющим сроком службы. Ресурс работы только нагревательного элемента – не меньше 25 лет. Это больше, чем у инверторных обогревателей других производителей с похожей ценой.

Бесперебойная работа техники обеспечивается встроенной термозащитой. Из-за этого исключена возможность перегрева. А при достижении предельной температуры конвектор отключается автоматически.

Ещё одна особенность – не нагревающаяся в процессе работы передняя панель. В то время как система фильтрации Air Gate BIO эффективно очищает воздух. В наборе её фильтров – элементы для удаления табачного дыма, а также защиты от вирусов.

Причины покупки оборудования:

• экономичность работы;
• качество сборки;
• бесшумность работы – в процессе эксплуатации почти не слышно звука реле;
• фильтрация в виде пластиковой сетки;
• колёса на ножках, обеспечивающие удобное перемещение прибора.

Минусы техники:

• скорость нагрева;
• громоздкие ножки – хотя такая особенность обеспечивает прибору устойчивость;
• отсутствие ручки, с помощью которой можно было бы переносить обогреватель.

Назначение

Предназначен конвектор, работающий на природном газе для обогрева помещений различного назначения. При этом горение происходит в закрытой камере, воздух подается с улицы и туда же сбрасываются продукты горения. Теплота, выделяемая в процессе сжигания топлива, передается корпусу камеры сгорания и теплообменнику, а далее воздуху внутри помещения. За счет быстрого нагрева воздух поднимается вверх, освобождая место более холодному, поддерживая активный конвекционный процесс по всей комнате.

Газовый конвектор быстрее и активнее прогревает воздух, чем его электрические собратья или тем более радиаторы конверторного типа для водяной системы отопления. Это связано с большей температурой поверхности теплообменника и увеличенной скоростью теплопередачи от камеры сгорания.

Газовый конвектор – отличное решение в следующих ситуациях:

• Основное отопления небольшого помещения или домика с одним или двумя смежными комнатами.
• В качестве замены твердотопливной печи, которая до этого использовалась для обогрева дома.
• Для быстрого прогрева и поддержания комфортной температуры в гараже, подсобном помещение, небольшом загородном доме.
• В качестве дополнения к центральной системе отопления в помещениях, где установка водяного радиатора затруднена (подвальное и полуподвальное помещение, мансарда, веранда и т.п.).
• Для отопления тепличного хозяйства.

В качестве замены основного отопления газовый конвектор подойдет разве что для малых домов или отдельных комнат. Эффективно отапливаемая площадь легко рассчитывается исходя из доступных по мощности моделей газовых конвекторов. В продаже чаще встречаются устройства с мощностью 2,5-6 кВт реже до 12 кВт. В первом случае конвектора хватит для обогрева комнаты площадью до 50 м2. Самые мощные модели востребованы разве что для промышленных и общественных помещений площадью до 100 м2.

Общее описание

Подобная разновидность устройства обладает встроенным инвертором, который преобразует переменный ток в постоянный, при этом изменяются напряжение и частота. В физике данный процесс называется инвертированием. Описываемые приборы представляют собой генераторы с периодическим напряжением. Они по форме приближены к дискретному сигналу или синусоиде. Данный процесс существенно влияет на мощность агрегата. За счет этого электрические приборы при функционировании проявляют бесшумность и экономичность.

Газовый конвектор

Для отопления помещений любого назначения сейчас используются самые разнообразные приборы и источники тепла. Задействованы все возможные варианты исполнения и принципов действия от электрических обогревателей, газовых котлов и до использования геотермальной энергии. Среди этого многообразия встречается и отопительный газовый конвектор. Это устройство внешне напоминает обычный радиатор, только чуть крупнее и работает на магистральном природном или сжиженном газе. В нем не нагревается вода с последующим распределением по радиаторам, тепло от сжигания газа через теплообменник сразу попадает в помещение.

Интересно разобраться в особенностях такого типа обогревателей и определить сферу его применения исходя из преимуществ и недостатков газового конвектора.

Достоинства и недостатки прибора

Электрический инверторный обогреватель обладает такими преимуществами:

1. При достижении необходимой температуры изделие не выключается, а начинает работать на маленькой мощности.
2. Не тратится большое количество электрической энергии, потому что нет необходимости постоянно включать и отключать аппарат. Если сравнивать с другими типами обогревателей, то экономия может достигать до 50 процентов.
3. Изделие придерживается необходимой температуры окружающей среды за счет автоматического управления скоростью вращения двигателя компрессора.
4. Устройство обладает большим уровнем производительности. Другими словами, оно может нагревать воздух при отрицательном значении температуры.
5. Прибор безопасен в эксплуатации и не загрязняет окружающую среду.
6. Обогреватель работает очень тихо, из-за встроенного вентилятора.

К недостаткам стоит отнести такие факторы:

1. Высокая цена прибора по сравнению с остальными типами обогревателей.
2. Сильная чувствительность к частым перепадам напряжения питающей сети.
3. Запасные части не стандартизированы и при поломке ремонт будет довольно долгим.

О преимуществах электрических конвекторов

Нельзя не осветить данный аспект, так как необходимо ясно понимать, какие плюсы и минусы имеет такое оборудование. Основное достоинство заключается в том, что коэффициент полезного действия достигает 95%. Это означает, что потребляемое электричество практически полностью преобразовывается в тепло. Бесшумная работа – вот еще один важный момент. Для многих этот фактор является решающим, по вполне понятным причинам. Если вы пришли с работы в холодную квартиру, то ее нужно как можно быстрее нагреть. С решением данного вопроса лучше всего справится конвектор. Устройству нет необходимости тратить время на нагрев носителя. Достаточно подождать всего одну минуту, и агрегат будет работать с заданной температурой. Нельзя не сказать о стоимости оборудования, которая гораздо меньше, нежели у газовых котлов, масляных обогревателей и т. п.

Принцип действия инверторного котла

Традиционное электрическое оборудование работает по принципу передачи энергии непосредственно теплоносителю посредством ТЭНов. При этом, если прибор имеет в комплектации ТЭНы, то, следовательно, нужно подготовить место для нагрева воды.

ТЭНы также сильно подвержены влиянию коррозии, поэтому их необходимо защитить от необратимых процессов.

Инверторное оборудование работает на основе электромагнитной индукции. Генерация самого тока происходит благодаря переменному магнитному полю. С этой целью необходимо преобразовать постоянный сетевой ток в переменный. С этой задачей превосходно справляется инвертор, действие которого возможно, как от сети, так и от аккумуляторов.

Существует два вида контуров в инверторном котле:

1. Магнитный, позволяющий генерировать магнитное поле переменного типа.
2. Теплообменник, который способствует нагреву теплоносителя.

При соответствующей подачи переменного электричества, катушка начинает формировать магнитное поле. Это способствует нагреванию жидкости в системе и дальнейшей ее передачи по трубам.

Схема индукционной системы нагрева

Немного общей информации об устройстве

В Европе уже довольно давно многие пользуются электроотоплением. В нашей же стране ввиду высоких цен на электроэнергию это проблематично. Тем не менее, как-то греться нужно, а потому покупка конвектора – одно из оптимальных решений. Принцип работы устройства достаточно прост. Суть заключается в естественной конвекции воздуха, проходящего через нагревательный элемент. Такого вида отопительное оборудование имеет небольшую форму, что позволяет размещать его там, где удобно. Сегодня есть как напольные, так и настенные варианты. Форма в большинстве случаев прямоугольная, хотя также встречаются квадратная и т. п. Так что такое конвекторы, спросите вы? Это устройство, имеющее в своем корпусе множество отверстий. В боковые и нижние поступает холодный воздух, потом он нагревается и выходит через отверстия на лицевой стороне.

Как работает конвектор

Принцип работы газового конвектора основан на изменении свойств газа при увеличении его температуры.

Смонтированный газовый конвектор

Проходя через теплообменник конвектора, воздух нагревается, становится легче и поднимается выше, а на его место приходят новые порции холодного воздуха. Такое перемещение воздушных слоев называется конвекцией, отсюда и произошло название прибора.

Внутренне устройство и принцип действия этого обогревателя однозначно определяют способ его размещения: конвектор лучше всего установить как можно ниже, тогда эффективность его работы будет наибольшей.

Дело в том, что самый холодный воздух, в силу своей плотности и большего веса, всегда находится внизу, и нагреваться при такой конфигурации он будет в первую очередь. На практике газовый отопительный агрегат чаще всего стараются смонтировать под окном, где теплопотери обычно максимальны.

Принцип работы газового конвектора

Газовый обогреватель часто комплектуется тангенциальным вентилятором. Его установка помогает увеличить скорость подачи нагретого воздуха и заметно убыстрить процесс прогрева помещения. Кроме того, некоторые дорогие модели имеют увеличенную толщину стенок корпуса и поэтому способны аккумулировать значительные объемы тепла, а затем передавать его в окружающее пространство при помощи теплового излучения. Такие приборы объединяют в себе преимущества обычных радиаторов и конвекторов и обеспечивают наиболее высокое качество отопления.

Разновидности

Агрегаты инверторного типа подразделяются на несколько видов. Популярность приобретают приборы, которые работают на природном и сжиженном газе. Данные приборы используют для прогрева дач, коттеджей и открытых участков.

Первый вид – это электрический инверторный обогреватель, питается он от электросети, что весьма удобно для большого количества людей. Существуют также инфракрасные его разновидности. Отличие их от других отопительных приборов в том, что нагревают они не воздушную массу, а объекты вокруг себя, которые через некоторое время передают тепло в окружающее пространство. Накаляются только те предметы, которые попадают в зону действия инфракрасных лучей (подробнее — в статье принцип работы обогревателя с инфракрасным излучением). Данный тип обогревателей применяют не только в домашних условиях, но и на улице – для обогрева гаражей, веранд, хозяйственных помещений.

Инфракрасные инверторные обогреватели лидируют по объёму продаж, считаются наиболее экономичными и стойкими к различным неблагоприятным условиям, практичными и долговечными.

Ко второму виду относят кондиционеры, в которые внедрены тепловые насосы. Схема его работы описана выше.

К третьему виду относят газовые обогреватели, которые отлично справляются с обогревом любых помещений. Их основная задача – удержание необходимой температуры в здании. Газовые приборы характеризуются тем, что отдают много тепла при минимуме топливных затрат.

Устройство ИК-обогревателей: что такое инфракрасный обогреватель

Принять решение о покупке того или иного прибора всегда проще, когда имеешь некоторое представление о том, как он устроен и каким образом работает. Разберемся, что такое инфракрасный обогреватель. Ведь в работе этого прибора используется необычный способ нагрева.

На фото:

Инфракрасный обогреватель (благодаря особенностям своей конструкции) может выполнять роль полотенцесушителя в ванной комнате.

Принцип работы

Используется инфракрасное излучение. Любое тело или вещество, если его нагреть до определенной температуры начинает излучать тепловую энергию в инфракрасном спектре. Эта энергия нагревает не воздух, а предметы, которые затем уже отдают тепло воздуху. Именно по этому принципу Солнце передает свою энергию на Землю. Точно так же работает и ИК-обогреватель — нагревает предметы в помещении с помощью инфракрасного излучения.

Устройство

Нагревательный элемент-излучатель и рефлектор — это основные компоненты ИК-обогревателей. Они монтируются в прочный термостойкий корпус из металла. В принципе, вид излучателя и нагревательного элемента не влияет на эффективность работы прибора.

На фото:

Компактный электрический ИК-обогреватель Royat-2 обеспечивает практически моментальный обогрев помещения площадью 10-15 кв. м

Типы нагревательных элементов

Комбинированные обогреватели. Если встроить в корпус прибора возле поверхности излучателя один или несколько вентиляторов, то обогреватель будет сочетать и инфракрасный, и классический конвективный нагрев. В последнее время подобные устройства стали приобретать все большую популярность у покупателей. Они превосходят обычные ИК-обогреватели по эффективности, однако при этом сводят на нет одно из их достоинств: конвекционные потоки воздуха начинают поднимать в помещении пыль.

На фото: Инфракрасный обогреватель EIH/AG – 1000 E с конвектором от Electrolux.

Панель с металлической нитью внутри. Нить обладает высоким сопротивлением электрическому току. Накаливаясь, она обеспечивает необходимую температуру, а панель излучает электромагнитные волны ИК-диапазона. Панель из-за своих конструктивных особенностей подходит исключительно для плоских (панельных) ИК-обогревателей — настенных и потолочных, а в напольных устройствах не используется.

Лампа накаливания особой конструкции — может применяться в ИК-обогревателях любого типа. В современных ИК-обогревателях устанавливают галогенные, кварцевые или карбоновые лампы.

• Галогенные лампы — приборы с ними имеют относительно низкую стоимость, но их не всегда удобно использовать в жилых помещениях: при работе они светятся. Понятно, что не каждый захочет разместить такой ИК-обогреватель, например, в спальне.
• Кварцевые и карбоновые лампы лишены подобного недостатка: спектр их излучения практически не выходит за пределы невидимого ИК-диапазона, — однако они заметно дороже. Некоторые производители заявляют, что кварцевые и карбоновые лампы оказывают оздоровительный эффект. В этом вопросе, наверное, лучше прислушаться к медикам, которые считают, что бытовые отопительные приборы не имеют никакого отношения к лечебным процедурам.

На фото:

Газовый ИК-обогреватель может работать на пропане (в баллонах) и метане (магистральный газ). Обогреватель, установленный на потолке помещения управляется пультом дистанционного управления.

Другие элементы ИК-обогревателей

Рефлектор (отражатель), выполненный из алюминия или тщательно отполированной стали. Он служит для формирования зоны излучения от прибора — придачи ей нужной формы и направления.

Термостат и датчики пожароопасности. Термостат поддерживает заданную температуру, а датчики отключают прибор при опрокидывании или опасном повышении температуры.

Особенности монтажа

Поверхность излучателя должна охлаждаться. Поэтому ИК-обогреватель должен быть установлен на расстоянии 3-5 см от стен или потолка. Конвекция при его работе возникает, хотя она намного менее интенсивна, чем конвекция, вызванная работой классических радиаторных систем отопления. Тем не менее, даже слабый конвективный поток позволяет воздуху в помещении быстрее нагреться до комфортной температуры.

На фото:

Безопасное потолочное крепление: горячая рабочая поверхность недоступна для случайных контактов.

В статье использованы изображения: rusklimat.ru, timberk.ru

Промышленное конвекционное тепловое оборудование | HeatTek

Преимущества систем конвекционного нагрева воздуха

Основным преимуществом наших систем конвекционного отопления является однородность температуры. Знание и перемещение нужного количества контролируемого воздуха дает нам постоянные предсказуемые температуры во всей рабочей камере печи. В начале каждого проекта HeatTek будет выполнять расчеты с учетом таких факторов, как загрузка продукта, рабочие температуры, размер камеры, скорость нагрева, плотность загрузки продукта, размеры отверстий, плотность изоляции и объем выхлопных газов.Учет всех этих конструктивных факторов обеспечивает постоянный нагрев на протяжении всей эксплуатации.

Применение конвекционного отопления

Наши системы конвекционного обогрева могут использоваться в широком спектре промышленных применений, в том числе:

Мы обслуживаем широкий спектр отраслей, включая авиакосмическую, автомобильную, моторную, медицинскую и здравоохранительную, нефтегазовую, производство пластмасс и резины, отделку древесины и многое другое.

Ремонт и модификация оборудования для конвекционного воздушного отопления

Мы не только проектируем и производим печи для систем конвекционного отопления для наших клиентов, но также модифицируем существующее оборудование.Это позволяет вам поддерживать эффективную и надежную работу вашего теплового технологического оборудования на долгие годы, при этом оптимизируя свои операции с помощью новейших горелок, вентиляторов и средств управления.

Дополнительные услуги

В HeatTek мы предоставляем множество услуг, чтобы помочь вам с тепловыми процессами. Наряду с разработкой и производством оборудования для конвекционного воздушного отопления мы также обеспечиваем:

• Инжиниринговые услуги
• Системы воздушного охлаждения
• Противопожарные системы
• Обучение
• Установка
• Услуги по вводу в эксплуатацию
• Профилактическое обслуживание
• Запасные части

Чтобы узнать больше о предоставляемых нами услугах, свяжитесь с HeatTek сегодня.

Принудительная конвекция — Energy Education

Принудительная конвекция — это особый тип теплопередачи, при котором жидкости вынуждены перемещаться для увеличения теплопередачи. ^[2] Это нагнетание может быть выполнено с помощью потолочного вентилятора, насоса, всасывающего устройства и т. Д.

Многим знакомо утверждение, что «поднимается жара». Это упрощение идеи о том, что горячие жидкости почти всегда менее плотны, чем те же самые жидкости в холодном состоянии, но есть исключения (см. Исключения для слоев атмосферы и термохалинной циркуляции). Эта разница в плотности приводит к тому, что более горячий материал естественным образом оказывается поверх более холодного из-за более высокой плавучести более горячего материала. ^[3]

Естественная конвекция может вызвать заметную разницу в температуре в доме.Часто это становится местом, где некоторые части дома теплее, а некоторые прохладнее. Принудительная конвекция создает более равномерную и, следовательно, комфортную температуру во всем доме. Это уменьшает холодных точек в доме, уменьшая необходимость проверять термостат на более высокую температуру или надевать свитера.

Эксплуатация

Создать принудительную конвекцию так же просто, как включить вентилятор. Воздух нагревается в печи и прогоняется через дом с помощью воздуходувки , которая является вентилятором внутри системы вентиляции. Этот нагнетатель выпускает определенное количество воздуха, и этот выходной воздушный поток делится между всеми выходными решетками (также называемыми вентиляционными отверстиями обогревателя) в доме. ^[5] Пройдя через вентиляционные отверстия, выталкиваемый вентиляторами, теплый обработанный воздух выбрасывается через вентиляционные отверстия в полу или потолке в комнаты дома.С помощью естественной конвекции этот воздух затем проходит через комнату, нагревая комнату, поднимаясь наверх за счет естественной конвекции и медленно опускаясь на пол по мере охлаждения. Затем снова включается система нагрева воздуха и его подачи по всему дому, чтобы согреть его. ^[6]

То, как очищенный воздух попадает в выходные отверстия, имеет значение, поскольку структура воздуховодов может создавать сопротивление потоку воздуха в изгибах, перегородках или местах, где размер воздуховода изменяется.Это изменение, в свою очередь, влияет на то, насколько хорошо эта система принудительной подачи воздуха может обогревать дом, поскольку все они разделяют выходной поток воздуха из одного источника — печи. Поэтому важно правильно спланировать воздуховод. ^[5] Как правило, лучший способ прохождения воздуха через воздуховод — это использовать прямой воздуховод круглой формы с гладкой внутренней стенкой, поскольку изгибы и углы препятствуют потоку воздуха. По возможности следует соблюдать это руководство, чтобы воздух, вытесняемый печью, правильно нагревал дом.Кроме того, если выходные вентиляционные отверстия не закрыты мебелью или не установлены за занавесками, то теплый воздух, выходящий из печи, может циркулировать по всему помещению.

Распространено заблуждение, что чем больше воздуха выходит из вентилятора — или чем больше вентилятор «толкает» воздух, тем сильнее возникает эффект принудительной конвекции из-за большого количества выталкиваемого нагретого или охлажденного воздуха. вентилятором. Однако это не совсем так. Отчасти то, как воздух движется через дом или другое здание, связано с давлением и температурой, которые существуют в комнате до того, как через нее пройдет больше воздуха.Например, если в комнате есть холодная зона, и цель состоит в том, чтобы равномерно нагреть комнату, изменение давления в области между холодной и теплой зонами, известной как переходная «теплая» зона, влияет на то, насколько хорошо вентилятор сможет переместить теплый воздух в холодную зону. Если перепад давления в этой теплой зоне выше, будет меньшая скорость потока воздуха в холодную часть комнаты, что затруднит вентилятору нагнетание теплого воздуха в эту часть. Это явление известно как падение давления на радиаторе , и его можно легко резюмировать, сказав, что вентилятору труднее проталкивать теплый или холодный воздух через область между двумя областями с разными температурами, которые также имеет большой перепад давления на границе.2) [/ math] пропорционально разнице между начальной температурой материала ([math] T_s [/ math]) и конечной температурой материала ([math] T _ {\ infty} [/ math]) через константа пропорциональности [math] h [/ math]. Скорость теплопередачи также сильно зависит от шероховатости и формы нагреваемого материала. Закон Ньютона о нагревании и охлаждении меняется в зависимости от того, является ли конвекция принудительной или нет. Для естественного охлаждения значение [math] h [/ math] равно определенному числу.Однако, принудительно вызывая конвекцию и перемещая нагретый или охлажденный воздух из одного места в другое, можно изменить эту константу пропорциональности и быстрее нагреть или охладить объект.

Более подробный математический взгляд на принудительную конвекцию см. На странице Университета Саймона Фрейзера.

Потолочные вентиляторы

Использование потолочных вентиляторов в доме также представляет собой другой тип принудительной конвекции. Потолочные вентиляторы можно использовать как зимой (рисунок 2), так и летом (рисунок 3), но их настройки должны быть разными, чтобы выполнять желаемую задачу.В летние месяцы вентилятор обычно работает на более высокой скорости. Угол наклона лопастей выталкивает воздух вниз через комнату. Обычно это соответствует вращению против часовой стрелки, если смотреть на вентилятор снизу. Этот нисходящий ветерок способствует испарению пота обитателей дома, охлаждая их. В зимние месяцы вентилятор нужно использовать на более низкой скорости. Лопасти также вращаются в другом направлении, обычно по часовой стрелке, если смотреть снизу вентилятора, который вытягивает более холодный воздух из нижних частей комнаты.Затем более холодный воздух снизу смешивается с более теплым воздухом, который поднялся, и смешивает их, распределяя более теплый воздух по всему зданию.

Список литературы

Теплообмен

Учебное пособие по физике

Если вы следовали инструкциям с самого начала этого урока, значит, вы постепенно усложняли понимание температуры и тепла. Вы должны разработать модель материи, состоящую из частиц, которые вибрируют (покачиваются в фиксированном положении), перемещаются (перемещаются из одного места в другое) и даже вращаются (вращаются вокруг воображаемой оси).Эти движения придают частицам кинетическую энергию. Температура — это мера среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Чем больше частицы вибрируют, перемещаются и вращаются, тем выше температура объекта. Мы надеемся, что вы приняли понимание тепла как потока энергии от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой. Разница температур между двумя соседними объектами вызывает эту теплопередачу. Передача тепла продолжается до тех пор, пока два объекта не достигнут теплового равновесия и не будут иметь одинаковую температуру.Обсуждение теплопередачи было построено вокруг некоторых повседневных примеров, таких как охлаждение горячей кружки кофе и нагревание холодной банки с попой. Наконец, мы исследовали мысленный эксперимент, в котором металлическая банка с горячей водой помещается в чашку из пенополистирола с холодной водой. Тепло передается от горячей воды к холодной до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру.

Теперь мы должны ответить на некоторые из следующих вопросов:

• Что происходит на уровне частиц, когда энергия передается между двумя объектами?
• Почему всегда устанавливается тепловое равновесие, когда два объекта передают тепло?
• Как происходит теплопередача в объеме объекта?
• Существует более одного метода передачи тепла? Если да, то чем они похожи и чем отличаются друг от друга?

Давайте начнем обсуждение с возвращения к нашему мысленному эксперименту, в котором металлическая банка с горячей водой была помещена в чашку из пенополистирола с холодной водой.Тепло передается от горячей воды к холодной до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру. В этом случае передачу тепла от горячей воды через металлическую банку к холодной воде иногда называют теплопроводностью. Кондуктивный тепловой поток подразумевает передачу тепла от одного места к другому при отсутствии какого-либо материального потока. Нет никаких физических или материальных движений из горячей воды в холодную. От горячей воды к холодной передается только энергия.Кроме потери энергии, от горячей воды больше ничего не ускользнет. И кроме получения энергии, в холодную воду больше ничего не входит. Как это произошло? Каков механизм, который делает возможным теплопроводный поток?

Подобный вопрос относится к вопросу на уровне частиц. Чтобы понять ответ, мы должны думать о материи как о состоящей из крошечных частиц, атомов, молекул и ионов. Эти частицы находятся в постоянном движении; это дает им кинетическую энергию.Как упоминалось ранее в этом уроке, эти частицы перемещаются по всему пространству контейнера, сталкиваясь друг с другом и со стенками своего контейнера. Это называется поступательной кинетической энергией и является основной формой кинетической энергии для газов и жидкостей. Но эти частицы также могут колебаться в фиксированном положении. Это дает частицам кинетическую энергию колебаний и является основной формой кинетической энергии для твердых тел. Проще говоря, материя состоит из маленьких вигглеров и маленьких вздоров.Вигглеры — это частицы, колеблющиеся в фиксированном положении. Они обладают колебательной кинетической энергией. Удары — это те частицы, которые движутся через контейнер с поступательной кинетической энергией и сталкиваются со стенками контейнера.

Стенки контейнера представляют собой периметры образца вещества. Так же, как периметр вашей собственности (как в недвижимости) является самым дальним продолжением собственности, так и периметр объекта является самым дальним продолжением частиц в образце материи.По периметру, маленькие бомбы сталкиваются с частицами другого вещества — частицами контейнера или даже с окружающим воздухом. Даже вигглеры, закрепленные по периметру, трясутся. Находясь по периметру, их шевеление приводит к столкновениям с находящимися рядом частицами; это частицы контейнера или окружающего воздуха.

На этом периметре или границе столкновения маленьких бомберов и вигглеров являются упругими столкновениями, в которых сохраняется общее количество кинетической энергии всех сталкивающихся частиц.Конечный эффект этих упругих столкновений заключается в передаче кинетической энергии через границу частицам на противоположной стороне. Более энергичные частицы потеряют немного кинетической энергии, а менее энергичные частицы получат немного кинетической энергии. Температура — это мера среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Таким образом, в среднем в более высокотемпературном объекте больше частиц с большей кинетической энергией, чем в более низкотемпературном объекте.Поэтому, когда мы усредняем все столкновения вместе и применяем принципы, связанные с упругими столкновениями, к частицам в образце материи, логично сделать вывод, что объект с более высокой температурой потеряет некоторую кинетическую энергию, а объект с более низкой температурой получит некоторую кинетическую энергию. . Столкновения наших маленьких бомжей и вигглеров будут продолжать передавать энергию до тех пор, пока температуры двух объектов не станут одинаковыми. Когда это состояние теплового равновесия достигнуто, средняя кинетическая энергия частиц обоих объектов становится равной.При тепловом равновесии количество столкновений, приводящих к выигрышу в энергии, равно количеству столкновений, приводящих к потере энергии. В среднем нет чистой передачи энергии в результате столкновений частиц по периметру.

На макроскопическом уровне тепло — это передача энергии от высокотемпературного объекта низкотемпературному объекту. На уровне частиц тепловой поток можно объяснить в терминах суммарного эффекта столкновений целой группы маленьких взрывных устройств .Нагревание и охлаждение — макроскопические результаты этого явления на уровне частиц. Теперь давайте применим этот вид частиц к сценарию металлической банки с горячей водой, расположенной внутри чашки из пенополистирола, содержащей холодную воду. В среднем частицы с наибольшей кинетической энергией — это частицы горячей воды. Будучи жидкостью, эти частицы движутся с поступательной кинетической энергией, и ударяются о частиц металлической банки. Когда частицы горячей воды ударяются о частицы металлической банки, они передают энергию металлической банке.Это нагревает металлическую банку. Большинство металлов являются хорошими проводниками тепла, поэтому они довольно быстро нагреваются по всей емкости. Канистра нагревается почти до той же температуры, что и горячая вода. Металлическая банка, будучи цельной, состоит из маленьких вигглеров . Вигглеры по внешнему периметру металла могут столкнуться с частицами в холодной воде. Столкновения между частицами металлической банки и частицами холодной воды приводят к передаче энергии холодной воде.Это медленно нагревает холодную воду. Взаимодействие между частицами горячей воды, металлической банки и холодной воды приводит к передаче энергии наружу от горячей воды к холодной. Средняя кинетическая энергия частиц горячей воды постепенно уменьшается; средняя кинетическая энергия частиц холодной воды постепенно увеличивается; и, в конце концов, тепловое равновесие будет достигнуто в точке, где частицы горячей и холодной воды будут иметь одинаковую среднюю кинетическую энергию.На макроскопическом уровне можно наблюдать снижение температуры горячей воды и повышение температуры холодной воды.

Механизм, в котором тепло передается от одного объекта к другому при столкновении частиц, известен как теплопроводность. При проведении нет чистой передачи физического материала между объектами. Ничто материальное не пересекает границу. Изменения температуры полностью объясняются увеличением и уменьшением кинетической энергии во время столкновений.

Мы обсудили, как тепло передается от одного объекта к другому посредством теплопроводности. Но как он проходит через большую часть объекта? Например, предположим, что мы достаем керамическую кружку для кофе из шкафа и ставим ее на столешницу. Кружка комнатной температуры — может быть, 26 ° C. Затем предположим, что мы наполняем керамическую кофейную кружку горячим кофе с температурой 80 ° C.Кружка быстро нагревается. Энергия сначала проникает в частицы на границе между горячим кофе и керамической кружкой. Но затем он течет через большую часть керамики ко всем частям керамической кружки. Как происходит теплопроводность самой керамики?

Механизм теплопередачи через объем керамической кружки описан так же, как и раньше. Керамическая кружка состоит из набора упорядоченных виглеров. Это частицы, которые колеблются в фиксированном положении.Когда керамические частицы на границе между горячим кофе и кружкой нагреваются, они приобретают кинетическую энергию, которая намного выше, чем у их соседей. По мере того как они извиваются более энергично, они сталкиваются с своими соседями и увеличивают свою кинетическую энергию колебаний. Эти частицы, в свою очередь, начинают более энергично покачиваться, и их столкновения с соседями увеличивают их колебательную кинетическую энергию. Процесс передачи энергии посредством маленьких бэнгеров продолжается от частиц внутри кружки (в контакте с частицами кофе) к внешней стороне кружки (в контакте с окружающим воздухом).Вскоре вся кофейная кружка станет теплой, и ваша рука почувствует это.

Этот механизм проводимости за счет взаимодействия частиц с частицами очень распространен в керамических материалах, таких как кофейная кружка. То же самое работает с металлическими предметами? Например, вы, вероятно, заметили высокие температуры, достигаемые металлической ручкой сковороды, когда ее ставят на плиту. Горелки на плите передают тепло металлической сковороде. Если ручка сковороды металлическая, она тоже нагревается до высокой температуры, достаточно высокой, чтобы вызвать сильный ожог.Передача тепла от сковороды к ручке сковороды происходит за счет теплопроводности. Но в металлах механизм проводимости несколько сложнее. Подобно электропроводности, теплопроводность в металлах возникает за счет движения свободных электронов . Электроны внешней оболочки атомов металла распределяются между атомами и могут свободно перемещаться по всей массе металла. Эти электроны переносят энергию от сковороды к ручке сковороды. Детали этого механизма теплопроводности в металлах значительно сложнее, чем приведенное здесь обсуждение.Главное, чтобы понять, что передача тепла через металлы происходит без движения атомов от сковороды к ручке сковороды. Это квалифицирует передачу тепла как относящуюся к категории теплопроводности.

Является ли теплопроводность единственным средством передачи тепла? Может ли тепло передаваться через объем объекта другими способами, кроме теплопроводности? Ответ положительный. Модель теплопередачи через керамическую кофейную кружку и металлическую сковороду включает теплопроводность.Керамика кофейной кружки и металл сковороды твердые. Передача тепла через твердые тела происходит за счет теплопроводности. Это в первую очередь связано с тем, что твердые тела имеют упорядоченное расположение частиц, которые закреплены на месте. Жидкости и газы — не очень хорошие проводники тепла. На самом деле они считаются хорошими теплоизоляторами. Обычно тепло не проходит через жидкости и газы за счет теплопроводности. Жидкости и газы — это жидкости; их частицы не закреплены на месте; они перемещаются по большей части образца материи.Модель, используемая для объяснения передачи тепла через объем жидкостей и газов, включает конвекцию. Конвекция — это процесс передачи тепла от одного места к другому за счет движения жидкостей. Движущаяся жидкость несет с собой энергию. Жидкость течет из места с высокой температурой в место с низкой температурой.

Чтобы понять конвекцию жидкостей, давайте рассмотрим передачу тепла через воду, которая нагревается в кастрюле на плите. Конечно, источником тепла является горелка печи.Металлический горшок, в котором находится вода, нагревается конфоркой печи. По мере того, как металл нагревается, он начинает передавать тепло воде. Вода на границе с металлическим поддоном становится горячей. Жидкости расширяются при нагревании и становятся менее плотными. По мере того, как вода на дне горшка становится горячей, ее плотность уменьшается. Разница в плотности воды между дном и верхом горшка приводит к постепенному образованию циркуляционных токов . Горячая вода начинает подниматься к верху кастрюли, вытесняя более холодную воду, которая была там изначально.А более холодная вода, которая была наверху горшка, движется к дну горшка, где она нагревается, и начинает подниматься. Эти циркуляционные токи медленно развиваются с течением времени, обеспечивая путь для нагретой воды для передачи энергии от дна горшка к поверхности.

Конвекция также объясняет, как электрический обогреватель, установленный на полу холодного помещения, нагревает воздух в помещении. Воздух, находящийся возле змеевиков нагревателя, нагревается. По мере того, как воздух нагревается, он расширяется, становится менее плотным и начинает подниматься.Когда горячий воздух поднимается, он выталкивает часть холодного воздуха в верхнюю часть комнаты. Холодный воздух движется в нижнюю часть комнаты, чтобы заменить поднявшийся горячий воздух. По мере того, как более холодный воздух приближается к обогревателю в нижней части комнаты, он нагревается обогревателем и начинает подниматься. Снова медленно образуются конвекционные токи. Воздух движется по этим путям, неся с собой энергию от обогревателя по всей комнате.

Конвекция — это основной метод передачи тепла в таких жидкостях, как вода и воздух.Часто говорят, что тепла поднимается в этих ситуациях на . Более подходящее объяснение — сказать, что нагретая жидкость поднимается на . Например, когда нагретый воздух поднимается от обогревателя на полу, он уносит с собой более энергичные частицы. По мере того как более энергичные частицы нагретого воздуха смешиваются с более холодным воздухом у потолка, средняя кинетическая энергия воздуха в верхней части комнаты увеличивается. Это увеличение средней кинетической энергии соответствует увеличению температуры.Конечным результатом подъема горячей жидкости является передача тепла из одного места в другое. Конвекционный метод передачи тепла всегда предполагает передачу тепла движением вещества. Это не следует путать с теорией калорийности, обсуждавшейся ранее в этом уроке. В теории калорийности тепло было жидкостью, а движущаяся жидкость — теплом. Наша модель конвекции рассматривает тепло как передачу энергии, которая является просто результатом движения более энергичных частиц.

Два обсуждаемых здесь примера конвекции — нагрев воды в кастрюле и нагрев воздуха в комнате — являются примерами естественной конвекции.Движущая сила циркуляции жидкости является естественной — разница в плотности между двумя местами в результате нагрева жидкости в каком-либо источнике. (Некоторые источники вводят понятие выталкивающих сил, чтобы объяснить, почему нагретые жидкости поднимаются. Мы не будем здесь приводить подобные объяснения.) Естественная конвекция является обычным явлением в природе. Океаны и атмосфера Земли нагреваются естественной конвекцией. В отличие от естественной конвекции, принудительная конвекция включает перемещение жидкости из одного места в другое с помощью вентиляторов, насосов и других устройств.Многие системы отопления дома включают принудительное воздушное отопление. Воздух нагревается в печи, выдувается вентиляторами через воздуховоды и выпускается в помещения в местах вентиляции. Это пример принудительной конвекции. Перемещение жидкости из горячего места (около печи) в прохладное (комнаты по всему дому) приводится в движение вентилятором. Некоторые духовки являются духовками с принудительной конвекцией; у них есть вентиляторы, которые нагнетают нагретый воздух от источника тепла в духовку. Некоторые камины увеличивают нагревательную способность огня, продувая нагретый воздух из каминного блока в соседнее помещение.Это еще один пример принудительной конвекции.

Последний метод передачи тепла включает излучение. Излучение — это передача тепла посредством электромагнитных волн. Для излучать означает посылать или распространять из центра. Будь то свет, звук, волны, лучи, лепестки цветов, спицы колес или боль, если что-то излучает , то оно выступает или распространяется наружу из источника.Передача тепла излучением включает перенос энергии от источника к окружающему его пространству. Энергия переносится электромагнитными волнами и не связана с движением или взаимодействием материи. Тепловое излучение может происходить через материю или через область пространства, лишенную материи (то есть вакуум). Фактически, тепло, получаемое на Землю от Солнца, является результатом распространения электромагнитных волн через космическую пустоту между Землей и Солнцем.

Все объекты излучают энергию в виде электромагнитных волн. Скорость, с которой эта энергия высвобождается, пропорциональна температуре Кельвина (T), возведенной в четвертую степень.

Мощность излучения = k • T ⁴

Чем горячее объект, тем больше он излучает. Солнце явно излучает больше энергии, чем горячая кружка кофе. Температура также влияет на длину и частоту излучаемых волн. Объекты при обычной комнатной температуре излучают энергию в виде инфракрасных волн.Поскольку мы невидимы для человеческого глаза, мы не видим эту форму излучения. Инфракрасная камера способна обнаружить такое излучение. Возможно, вы видели тепловые фотографии или видеозаписи излучения, окружающего человека или животное, или горячую кружку кофе, или Землю. Энергия, излучаемая объектом, обычно представляет собой набор или диапазон длин волн. Обычно его называют спектром излучения . По мере увеличения температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются.Более горячие объекты, как правило, излучают более коротковолновое и более высокочастотное излучение. Катушки электрического тостера значительно горячее комнатной температуры и излучают электромагнитное излучение в видимой области спектра. К счастью, это обеспечивает удобное предупреждение для пользователей о том, что катушки горячие. Вольфрамовая нить накаливания излучает электромагнитное излучение в видимом (и за его пределами) диапазоне. Это излучение не только позволяет нам видеть, но и нагревает стеклянную колбу, в которой находится нить накала.Поднесите руку к лампочке (не касаясь ее), и вы также почувствуете излучение лампочки.

Тепловое излучение — это форма передачи тепла, поскольку электромагнитное излучение, исходящее от источника, переносит энергию от источника к окружающим (или удаленным) объектам. Эта энергия поглощается этими объектами, вызывая увеличение средней кинетической энергии их частиц и повышение температуры. В этом смысле энергия передается из одного места в другое посредством электромагнитного излучения.Изображение справа было получено тепловизором. Камера обнаруживает излучение, испускаемое объектами, и представляет его с помощью цветной фотографии. более горячих цветов представляют области объектов, которые излучают тепловое излучение с большей интенсивностью. (Изображения любезно предоставлены Питером Льюисом и Крисом Уэстом из SLAC Стэндфорда.)

Наше обсуждение на этой странице относилось к различным методам теплопередачи. Были описаны и проиллюстрированы проводимость, конвекция и излучение.Макроскопия была объяснена с точки зрения частиц — постоянная цель этой главы Учебного пособия по физике. Последняя тема, которую мы обсудим в Уроке 1, носит более количественный характер. На следующей странице мы исследуем математику, связанную со скоростью теплопередачи.

1. Рассмотрим объект A с температурой 65 ° C и объект B с температурой 15 ° C.Два объекта помещаются рядом друг с другом, и маленькие бомбы начинают сталкиваться. Приведет ли какое-либо столкновение к передаче энергии от объекта B к объекту A? Объяснять.

2. Предположим, что объект A и объект B (из предыдущей задачи) достигли теплового равновесия. Столкнулись ли частицы двух объектов друг с другом? Если да, то приводит ли какое-либо столкновение к передаче энергии между двумя объектами? Объяснять.

Теплообменники — типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, то есть жидкостями, парами или газами, с разными температурами.В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт. Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников. Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования в процессах как нагрева, так и охлаждения.

Эта статья посвящена теплообменникам, исследует различные конструкции и типы, а также объясняет их соответствующие функции и механизмы. Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника — это упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии.Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла — теплопроводности, конвекции и излучения. В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале — более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение.Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал во времени t , ΔT — разница температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A — это площадь поперечного сечения материала, а d — толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности за счет движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода.Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Таким образом, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка — скорость передачи тепла, h _c — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h _c является функцией свойств жидкости, аналогично теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении проводимости.

Излучение

Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловое излучение не требует промежуточной среды для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 ^o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистую скорость радиационных потерь тепла можно выразить с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q — теплопередача в единицу времени, T _ч — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, ^o K), T _c — температура более холодной окружающей среды. (также в абсолютных единицах, ^o K), σ — постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 ^-8 Вт / м ² K ⁴ ). Термин, представленный как ε , представляет собой коэффициент излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.

Основные принципы, лежащие в основе теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

• Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
• Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая на влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон — также называемый законом обмена энергией — по существу гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

  Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU _{система} представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU _{окружающей среды} представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

• Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:
  Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем — когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний — двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы — это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В целом эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники функционируют, позволяя жидкости с более высокой температурой ( F ₁ ) взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью более низкой температуры ( F ₂ ), что позволяет тепло для передачи от F ₁ к F ₂ для движения к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F ₁ и увеличению температуры для F ₂ .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

• Конфигурация потока
• Способ строительства
• Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника относительно друг друга.В теплообменниках используются четыре основные конфигурации потока:

• Попутный поток
• Противоток
• Поперечный поток
• Гибридный поток

Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно и в одном направлении друг с другом. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется такая конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько каналов и устройств (например.g., как противоточные, так и перекрестные потоки) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Метод строительства

В то время как в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

• Рекуперативная в сравнении с регенеративной
• Прямое и косвенное
• Статическая и динамическая
• Типы используемых компонентов и материалов

Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между системами рекуперативного и рекуперативного теплообменника заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративные теплообменники , также называемые емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямые и косвенные

для обмена теплом между жидкостями используются процессы прямого или косвенного контакта.

В теплообменниках прямого контакта жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в косвенных теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямого контактного переноса, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенного контактного переноса, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статическая и динамическая

Существует два основных типа регенеративных теплообменников — статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении текучей среды через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются на протяжении всего процесса теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном из примеров статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, в то время как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости при прохождении через нее. На рисунке 2 ниже показан процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Компоненты и материалы теплообменника

Существует несколько типов компонентов, которые можно использовать в теплообменниках, а также широкий спектр материалов, используемых для их изготовления.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят — и широко используются — для создания теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи — однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках жидкости не претерпевают никаких фазовых превращений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках жидкости действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

• Кожухотрубные теплообменники
• Двухтрубный теплообменник
• Пластинчатые теплообменники
• Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. К другим конструктивным характеристикам, доступным для этого типа теплообменника, относятся оребренные трубы, одно- или двухфазная теплопередача, противоточный, прямоточный или перекрестный поток, а также одно-, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из доступных типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные змеевики и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию и конфигурацию теплообменника, состоящую из двух или более концентрических цилиндрических трубок или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).В соответствии с конструкцией всех кожухотрубных теплообменников одна жидкость протекает через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и протекают по своим собственным каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией потока.

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены — с помощью болтов, пайки или сварки — так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Стандартная пластинчатая конструкция также доступна с некоторыми вариациями, например, пластинчато-ребристые или пластинчатые теплообменники. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожухо-спиральные теплообменники.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители — это теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы — это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают их до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований приложения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

• Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
• Требуемая тепловая мощность
• Ограничения по размеру
• Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный тип жидкостей — e.г., воздух, вода, масло и т. д. — задействованные, а также их физические, химические и термические свойства — например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. — помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию. для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники способны работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, о которых специалисты отрасли могут иметь в виду при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи через нагреватель и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать тот, который полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменников, включая компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют соотношение ≥700 м ² / м ³ для приложений газ-газ и ≥400 м ² / м ³ для жидкости-к-газу. газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли оно вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к снижению затрат на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально менее дорогим, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация дизайна

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, — это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е. эффективность) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общий перепад давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и Т. Д., для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника — например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. — влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для приложения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями проектировщика) между номинальными характеристиками и размерами, которые удовлетворяют технологическим характеристикам и требованиям при минимально необходимых затратах.

Применение теплообменников

Теплообменники — это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
2. http://sky.kiau.ac.ir
3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
8. https://chem.libretexts.org
9. http://physicalworld.org
10. https://link.springer.com
11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
12. http://hedhme.com
13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
14. https: // www.scribd.com/doc/132/Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше от технологического оборудования

Конвекция | Климатическое управление Северной Каролины

Конвекция — это передача тепла за счет движения жидкостей и газов.

Почему меня это волнует? Конвекция иногда ответственна за образование гроз, и эти грозы летом могут стать причиной значительного количества дождя для производителей.Конвекция также способствует охлаждению ветром, что может представлять опасность для людей, работающих на улице в холодные и ветреные дни.

Я уже должен быть знаком с : Температура

Рисунок A. Термическое формование и подъем. (Изображение из Университета Северного Вермонта)

Конвекция — это передача тепла от более теплой области к более холодной путем перемещения теплой жидкости или газа из нагретой области в неотапливаемую. В кипящей воде горячая вода на дне кастрюли поднимается на поверхность, что приводит к появлению пузырьков нагретой воды, а иногда и пара, видимых на поверхности.В метеорологии конвекция часто ассоциируется с поднимающимся воздухом и облаками, а иногда и с грозами. Поднимающийся воздух охлаждается при понижении давления и может достигать точки, в которой водяной пар в воздухе конденсируется и образует облака. Эти восходящие столбы воздуха называют «термиками». Кучевые облака в хорошую погоду часто образуются на вершине этих восходящих столбов воздуха. Иногда могут образовываться грозы там, где много водяного пара и тепла. Возможно, вы слышали, как метеоролог по телевизору упоминал дневную конвекцию, приводящую к грозам в жаркие летние дни.

Рисунок B. Воздух поднимается и опускается рядом с обогревателем.

Конвекция не ограничивается только метеорологией. Фактически, многие из наших повседневных действий связаны с конвекцией или наблюдаются за ней. Например, если вы пьете кофе (или любой другой горячий напиток), вы можете заметить, что от горячего напитка поднимается пар. В этом случае мы видим конвекцию, поскольку пар передает тепло воздуху. Другой пример — обогреватель зимой. Обогреватель испускает теплый воздух, который поднимается вверх в комнату (Рисунок B).В конце концов, теплый воздух остынет и опустится на дно комнаты, прежде чем снова попадет в обогреватель. Со временем этот процесс будет нагревать и перемешивать воздух, пока обогреватель остается включенным.

Как это относится к сельскому хозяйству?

Рис. C: Табак дымовой сушки (изображение Бриджит Ласситер)

Конвекция отвечает за многие естественные процессы, которые мы наблюдаем в природе каждый день.Например, конвекция может влиять на слои тумана, которые часто наблюдаются прохладным осенним утром, когда воздух у поверхности теплее, чем атмосферный воздух выше. Дым, поднимающийся от огня, также может указывать на токи проводимости, возникающие при подъеме нагретого воздуха. Кроме того, старые табачные амбары дымовой сушки работали по принципу конвекции, когда нагретый воздух из дна поднимался через воздух, чтобы высушить висевший табак (рис. C). Конвекция воздуха также является фактором охлаждения теплых тел зимой, когда холодный воздух соприкасается с кожей и тепло отводится, что может привести к переохлаждению и обморожению при сильном холоде ветром.

Хотите узнать больше? Проводимость, излучение

Ссылки на национальные стандарты естественнонаучного образования:

Естественные науки 5-го класса: 5.P.3.1: Объясните эффекты передачи тепла (при прямом контакте или на расстоянии) между объектами при разных температурах. (проводимость, конвекция или излучение).

7-й класс естественные науки: 7.E.1.5: Объясните влияние конвекции, глобальных ветров и струйного течения на погодные и климатические условия.

Науки о Земле: EEn.1.1.4: Объясните, как поступающая солнечная энергия делает возможной жизнь на Земле. (расширение)

Physical Science: PSc.3.1.1: Объяснение тепловой энергии и ее передачи.

Действия, сопровождающие приведенную выше информацию:

Операция: Конвекция — моделирование движения воздуха (ссылка на исходное упражнение).

Инструкции по настройке для учителя

Задание для учащихся: документ в формате PDF, документ Word

Описание: В этом упражнении показано, как токи проходят через воду с использованием пищевого красителя и горячей и холодной воды.Это имитирует, как воздух может действовать как жидкость. Студенты полностью поймут процесс конвекции и то, как в этом процессе передается тепло.

Связь с темами: Конвекция, Общая циркуляция атмосферы, Циркуляция океана

Действие: Несоответствующее событие конвекции

Описание: Это упражнение демонстрирует конвекцию и, возможно, воду. проводиться перед учащимися, чтобы учащиеся думали о том, что происходит во время этого задания.Вначале задание не полностью объясняется учащимся, а вместо этого ставится перед ними, чтобы создать мысль. Эта деятельность может быть открытием для передачи тепла посредством конвекции.

Связь с темами: Конвекция, Круговорот океана

Активность: Energy Webquest

Деятельность учащихся: документ pdf, документ Word

Описание: В этом упражнении студенты просматривают несколько веб-сайтов, которые проходят их через слои атмосферы и передачи энергии в атмосфере.

Связь с темами: Структура атмосферы, проводимость, конвекция, излучение

В чем разница между проводимостью, конвекцией и излучением?

Скачать статью в формате PDF

Теплообмен — это физический акт обмена тепловой энергией между двумя системами за счет рассеивания тепла. Температура и поток тепла — основные принципы теплопередачи. Количество доступной тепловой энергии определяется температурой, а тепловой поток представляет собой движение тепловой энергии.

В микроскопическом масштабе кинетическая энергия молекул находится в прямой зависимости от тепловой энергии. С повышением температуры молекулы увеличиваются в тепловом возбуждении, проявляющемся в линейном движении и вибрации. Области с более высокой кинетической энергией передают энергию областям с более низкой кинетической энергией. Проще говоря, теплопередачу можно разделить на три большие категории: теплопроводность, конвекция и излучение.