Занятие 18. КОНВЕКЦИЯ И ИЗЛУЧЕНИЕ. Конвекция и излучение

Отопительные радиаторы: конвекция или излучение?

Сейчас многие пользователи отопления обогревают свою квартиру или какое-либо жилище при помощи радиаторов, принцип работы у такой системы достаточно простой: в котельной установке происходит нагревание воды до определённой температуры, после этого вода поступает в помещение по трубам. Затем эта нагретая вода проходит по трубам в отопительный прибор, в данном случае это радиаторы, и таким образом происходит нагревание воздуха в помещение.

При этом стоит заметить, что передача тепла может осуществляться конвекцией, то такой прибор отопления будет иметь название конвектор, а если – при помощи излучения, то прибор будет иметь название радиатор. Теперь же стоит акцентировать внимание на конвекции и излучении. В данном случае, конвекция означает то, что воздух, который протекает через развитую поверхность, нагревается очень быстро, а излучение означает нагрев воздуха на поверхности, который имеет повышенную температуру. Конечно, на данный момент уже существует и комплексные приборы отопления – конвекторы-радиаторы.

Как стало уже понятно из выше изложенных предложений, воздух в помещении быстрее прогревается, если использовать способ конвекции. Однако у такого способа присутствует и свой отличительный недостаток: из-за того, что конвекция достаточно активно происходит, за собой она увлекает большое количество пыли, а это не самым лучшим образом сказывает на людях. Поэтому конвекторы лучше всего применять в зонах, где присутствуют существенные проблемы с отоплением, например помещение, где большое количество остекления и необходимо создать воздушную завесу, а обычные приборы отопления не помещаются из-за своих габаритов. При этом от радиаторов исходит только 60 % тепловой энергии, а остальная распространяется по помещению конвективным путём. Вследствие этого конвекция горячего воздуха достаточно минимальна, а вот объекты, которые находятся в помещении хорошо нагреваются. Вот и получается, что отопление радиаторами, чем-то напоминает отопление тёплым полом.

Для примера можно взять алюминиевые секционные радиаторы отопления. Естественно, такие радиаторы имеют свои положительные стороны. Первая сторона заключается в материале из которого и изготовлены батареи. Ведь у алюминия достаточно высокая теплопроводность. Следствие этого является то, что батареи очень быстро забирают тепло у носителя тепла и так же быстро его отдают окружающей среде. Есть и свой недостаток: такие батареи не выдержать высокого давления.

as-in.ru

Конвекция или тепловая радиация - какой обогрев комфортнее?

Радиаторы отопления могут сочетать в своей работе два способа передачи тепла - конвекцию и тепловое излучение, и именно от соотношения этих способов теплопередачи в первую очередь зависят ощущения людей, находящихся в обогреваемом помещении - комфортно им там находиться, или нет.

Конвективный обогрев направлен преимущественно вверх (это понятно, так как потоки нагретого воздуха стремятся вверх, под потолок), а инфракрасные тепловые лучи исходят перпендикулярно от греющей поверхности радиатора, и поэтому обогревают в первую очередь пространство напротив, то есть предметы в нижней части помещения, часть пола и нижние слои воздуха (инфракрасное излучение от радиатора, установленного на стене, будет направлено внутрь или к центру комнаты).

Казалось бы - какая разница, что прогревается первым: верх или низ помещения, ведь в итоге тепло все равно перемешается. На самом деле разница довольно большая, и многие люди ощущают это на себе.

Если радиатор отопления отдает тепло преимущественно конвективным способом (а именно так и происходит в случае установки, например, алюминиевых радиаторов, имеющих высокую тепловую мощность каждой отдельной секции и маленькую общую площадь поверхности радиатора), то мощные потоки теплого воздуха устремляются вверх, откуда потом, со временем остывая, они опускаются вниз.

Но температура воздушного потока, стремящегося вверх оказывается настолько высока, что разница между температурой воздуха наверху и внизу комнаты оказывается очень большой - часто она может с легкостью достигать 15 градусов и выше! Таким образом, если мы установили на термостате 23-25 градусов, что обычно является комфортной температурой для большинства людей (хотя врачи и советуют на ночь устанавливать в районе 18-20, чтобы лучше высыпаться), то температура воздуха на уровне пола будет на 3-5 градусов ниже установленной на термостате, а вот под потолком она запросто может достигать 32-35 градусов!

Всем нам хорошо известно мудрое изречение известного полководца Кутузова: "Держи голову в холоде, а ноги в тепле", а тут получается все наоборот - голове слишком жарко, а ногам прохладно.

Ситуация еще более усугубляется тем, что, как правило, радиаторы высокой тепловой мощности имеют очень компактные размеры (ведь для того, чтобы обеспечить требуемые тепловые поступления нужно очень маленькое количество мощных радиаторных секций) - а это означает, что такой чересчур компактный радиатор не перекрывает ширину оконного проема, и от окна в комнату поступают холодные потоки воздуха.

Конечно, впоследствии этот холодный воздух прогревается, но некоторый сквозняк в комнате присутствует постоянно. Получается, что к большим перепадам температур "верх-низ" добавляется еще движение прохладного воздуха от окна. И хотя средняя температура воздуха при этом является нормальной (в комнате в общем вроде как тепло), но вот за счет такой "неравномерности" температур и возникающих вследствие этого ненужных потоков воздуха (сквозняков), ощущения комфорта у находящихся в комнате людей уже не возникает.

В этом отношении гораздо более комфортным будет тепло от не самого мощного радиатора, но который при этом имеет большую площадь греющей поверхности - ведь при этом теплопередача в окружающее пространство начинает осуществляться за счет тепловой радиации (теплового излучения), которое направляется не вверх, а в сторону от греющей поверхности.

Именно сочетание конвекции и теплового излучения дает тот тепловой комфорт, которого мы все ожидаем от системы отопления: часть тепла уходит наверх, часть тепла направляется к центру комнаты - при этом перепады температур между различными частями комнаты сводятся к минимуму. Плюс за счет больших размеров такой радиатор перекрывает оконный проем и начинает работать как тепловая завеса - то есть отсекает холодный воздух, который идет от стекла.

Если же говорить о том, в каких пропорциях должны сочетаться эти два способа теплопередачи, то среди специалистов идеальным считается сочетание конвективного и лучистого тепла примерно в равных соотношениях (то есть 50/50).

Однако такого соотношения на практике достичь довольно трудно. Проще всего обеспечить передачу тепла преимущественно за счет конвекции.

Именно поэтому большинство современных радиаторов отопления (в том числе и сама многочисленная группа - алюминиевые радиаторы) осуществляют передачу тепла таким способом. Стальные панельные радиаторы передают тепло и тепловым излучением, и конвекцией, но из-за ряда причин панельные стальные радиаторы не могут применяться в городских квартирах, да и в системах отопления частных домов их используют нечасто.

Вообще надо отметить, что производители радиаторов водяного отопления не уделяют этому вопросу должного внимания - все их усилия направлены на получение максимальной тепловой мощности отдельной секции, а не на повышение общей комфортности процесса обогрева.

Из всех радиаторов отопления, представленных на сегодняшнем рынке, пожалуй, единственными моделями, которые могут похвастать таким оптимальным соотношением двух способов теплопередачи являются биметаллические радиаторы ROYAL TERMO BiLiner - в них лучистая и конвективная теплопередача представлена именно в таком идеальном соотношении.

Интересно, что такого баланса различных способов теплопередачи в этих радиаторах удалось достичь только благодаря тому, что для создания этой серии были привлечены специалисты по воздушной аэродинамике. Только благодаря проведению компьютерного моделирования погружения радиатора в воздушную среду, и построению математической модели распределения воздушных потоков, исходящих от различных частей радиатора, стало возможным оптимизировать конструкцию радиатора таким образом, чтобы обеспечить именно такое идеальное соотношение лучистого и конвективного нагрева.

Браво, ROYAL TERMO!

radiatory-krasnoyarsk.ru

Занятие 18. КОНВЕКЦИЯ И ИЗЛУЧЕНИЕ



ПЛАН ЗАНЯТИЯ

1. Анализ результатов предыдущей лабораторной работы (5-7 минут)
2. Закрепление изученного материала, работа в группах  (30-35 минут)
3. Проверка домашнего задания (10-15 минут)
4. Формирование новых знаний (20-25 минут)
5. Домашнее задание (5-10 минут)

ОБОРУДОВАНИЕ

• Общее оборудование: компьютер, проектор, экран
• Лабораторные журналы
• Демонстрационное оборудование: спиртовка или сухое горючее, лист бумаги, круглодонная колба, марганцовка, штатив с муфтой и лапкой, набор вертушек, электрическая плитка, весы, спички, модель воздушного шара, U-образный манометр, болометр
• Лабораторное оборудование: две или три вертушки, нагреватель
• Иллюстративный материал: «Учет теплопроводности в технике», «Снегозадержание на полях», «Теплопроводность почвы», «Схема конвекционных потоков», «Подъем воздушного шара», «Парники и теплицы»

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Сделай небольшой парник, и помести в него семена для проращивания, ежедневно наблюдай за ними и записывай результаты своих наблюдений. Подготовь описание способа изготовления своего парника и проиллюстрируй его рисунками или фотографиями.

Методические рекомендации к проведению занятия

1 этап. Анализ результатов предыдущей лабораторной работы

В начале занятия необходимо обсудить с учащимися результаты лабораторной работы, выполненной на прошлом занятии, и обратить особое внимание на сделанные ими выводы, подчеркнув различия в теплопроводности твердых тел, жидкостей (воды) и газов (воздуха).

2 этап. Закрепление изученного материала

Затем  можно разделить учащихся на три группы и предложить им для подготовки ответов и последующего обсуждения распечатанные материалы на такие темы:«Учет теплопроводности в технике»,  «Снегозадержание на полях».  «Теплопроводность почвы».  Через 10 – 15 минут один из членов каждой группы представляет классу рассказ по своей теме и отвечает на вопросы учителя и учащихся по этой теме. Если  он не сможет ответить на какие-то вопросы, то члены его группы могут придти к нему на помощь.  После обсуждения всех трех тем учитель подводит итоги этого этапа работы, подчеркивает особенности такого способа теплопередачи как теплопроводность и переходит к проверке домашнего задания.

3 этап. Проверка домашнего задания

Перед проверкой домашнего задания  нужно обратить внимание учащихся на то, что они исследовали дома другой способ теплопередачи, который называется конвекцией. После обсуждения результатов выполнения домашнего задания по изучению конвекционных потоков в комнате и ответов на вопросы учащихся можно переходить к следующему этапу занятия – к изучению нового материала и к работе с лабораторными журналами. Домашние опыты учащихся с вертушками можно не обсуждать с классом, результаты этих экспериментов найдут свое отражение на 43 и 44 страницах их лабораторных журналов.

4 этап. Формирование новых знаний

В начале этого этапа занятия учитель показывает опыты по конвекции, затем учащиеся описывают результаты этих экспериментов в своих лабораторных журналах, кратко отражают в них также результаты своих домашних исследований с вертушками и формулируют выводы из всех этих опытов. Затем учитель должен перейти к краткому рассказу об излучении - о третьем способе теплопередачи. Наверное, следует сообщить учащимся название этого вида излучения – инфракрасное, иначе ребята будут использовать не совсем правильный термин – тепловое излучение.

В ходе объяснения важно подчеркнуть существенное отличие этого вида теплопередачи от теплопроводности и конвекции – излучение может происходить и в отсутствии вещества – в вакууме. После этого можно показать опыт  с U-образным манометром, нагретым телом и  болометром, обсудить с учащимися ход опыта  и  его результаты. А затем следует напомнить  учащимся о том, что инфракрасное излучение Солнца является  причиной и важнейшим участником всех процессов на Земле. После ответов на вопросы учащихся по новому материалу можно перейти к  формулировке домашнего задания.

5 этап. Домашнее задание

На заключительном этапе занятия прежде, чем сформулировать домашнее задание можно вместе с учениками вспомнить о том, что действие инфракрасного излучения широко используется человеком, привести несколько примеров, а затем объяснить, что одним из примеров такого использования инфракрасного излучения являются парники, модели которых им нужно будет сделать дома. Вторая часть домашнего задания потребует от ребят ведения систематических  наблюдений за прорастающими семенами и ведения записей своих наблюдений в течение двух недель. Такая работа требует терпения, внимания и аккуратности. Поэтому учителю обязательно нужно подчеркнуть эти особенности выполнения домашнего задания.

При проверке заданий, выполненных в лабораторном журнале нужно обратить внимание на точность описаний результатов всех опытов (классных и домашних), а также на логичность и полноту выводов из них.

school-collection.lyceum62.ru

• 
  Конвекция излучение и
• 
  Тормозная система пневмо
• 
  Характеристики двигатель 3д6
• 
  Как происходит теплопроводность
• 
  Регулировка тормозов уаз
• 
  Кран кс
• 
  Стартер ямз 238
• 
  Грузозахватные приспособления для кранов
• 
  Деревянные ящики гост
• 
  Машины бурильно крановые
• 
  Гранд старекс фото