Menu Close

Мощность алюминиевых радиаторов отопления таблица: Лучше других батарей по многим показателям! Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления: таблица

Лучше других батарей по многим показателям! Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления: таблица

Алюминиевые батареи обладают некоторыми преимуществами над прочими. Это небольшой вес, простота монтажа и хорошая теплоотдача.

Вместе с техническими показателями выделяют дизайн, поскольку металл достаточно легко обрабатывать.

Технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления

При описании отопительных батарей учитывают 6 факторов, среди которых: показатели давления, габариты, тепловая эффективность, дизайн, срок эксплуатации.

Межосевое расстояние

Это промежуток между коллекторами секции. Большинство устройств имеет стандартную величину в 350 или 500 мм, но также есть множество вариаций. Минимальное значение составляет 200 мм, максимальное — 2000.

Малые устройства применяют для установки около пола, а длинные — в санузлах. Приборы среднего размера обычно устанавливают в ниши, если таковые есть, но это не является обязательным.

Рабочее давление

Алюминиевые радиаторы способны поддерживать работу при 6—20 атм. Но гораздо чаще встречаются приборы с меньшим диапазоном: от 10 до 16. Точное значение указано в техническом паспорте и обусловлено способом изготовления. На эту величину также влияет толщина стенок, но она же уменьшает количество энергии, которое батарея передаёт в атмосферу.

Если алюминиевые устройства планируется установить в многоквартирном доме, следует обратиться в управляющую компанию с вопросом: какое давление поддерживается в магистрали отопления. Это поможет подобрать радиатор под заданные условия.

Внимание! Лучше выбрать батарею, секции которой выдержат нагрузку больше планируемой. Это предотвратит возникновение разрывов или прочих аварий при возможных скачках давления.

Алюминиевые радиаторы — не лучший вариант для размещения в многоэтажном доме.

Они плохо сочетаются с централизованным отоплением, для которого характерен неожиданный рост давления. В автономных системах, напротив, рабочий показатель вряд ли превысит 10 атм.

В технической документации значение может быть представлено в одной из трёх единиц измерения: 1 бар = 1 атм = 0,1 МПа.

Опрессовочное давление

Указано в техническом паспорте рядом с рабочим. Этот показатель отвечает за максимально допустимое значение давления в системе. Его достигают во время проведения испытаний или при прочистке труб от накипи и ржавчины. Предел для алюминия составляет 25—35 атм. Число зависит от технологии производства и иногда может быть выше диапазона.

Справка. Опрессовочное давление достигается довольно редко, поэтому при выборе устройств рекомендуется ориентироваться на рабочий показатель.

Тепловая мощность: на сколько квадратов площади рассчитана одна секция

Алюминиевые радиаторы хорошо отдают энергию в окружающую среду. Коэффициент теплоотдачи измеряют в ваттах. Для алюминия он составляет от 80 до 210 Вт, в зависимости от конструкции и размера. Показатель можно повысить, если придумать особую форму для секций. Высокая отдача энергии позволяет экономить на расходе топлива для обогрева.

Одна секция мощностью 180 Вт способна качественно отопить около полутора квадратных метров. Соответственно, малое алюминиевое изделие способно обогреть около 0,67, а крупное — 1,75 м2.

Некоторые вариации покрывают большую площадь. Для уточнения этой характеристики следует обратиться к производителю определённого устройства.

Дизайн, резьба батареи

Алюминий — мягкий металл, легко поддающийся обработке. Любые предметы, изготовленные из него, включая радиаторы, могут иметь весьма необычную форму. Благодаря этому создают уникальный дизайн, вписывающийся в общую задумку интерьера. Батареи также достаточно легко поддаются покраске. Фирмы, специализирующиеся на подобных устройствах, способны под заказ создать прибор, сочетающийся с орнаментом или рисунком стен. Это помогает скрыть наличие радиатора или выделить его, сделав декорацией.

Несмотря на указанное выше, найти подобные устройства нелегко. Большая часть радиаторов имеет стандартную форму и обычный серебристый цвет. Кроме описанных, встречаются алюминиевые батареи, которые можно использовать для сушки полотенец, а также приборы для размещения в полу. Последние делят на два вида:

  • Конвекторы, которые отдают энергию воды в воздух, прогревая его. Подобные устройства рекомендуется ставить возле окон для предотвращения запотевания последних.

Фото 1. Алюминиевый радиатор отопления, размещаемый в полу. Сверху прибор закрывается решеткой.

  • Систему тёплых полов: трубы укладывают под покрытие для обогрева помещения снизу. Монтаж системы разрешён в комнатах любого типа, но обвязку нельзя размещать под тяжёлыми предметами мебели или бытовой техникой.

Важно! И конвекторы, и тёплый пол можно сочетать с классическими видами обогрева, но не рекомендуется совмещать их друг с другом. Это достаточно трудно и не несёт видимой пользы.

У большинства современных алюминиевых радиаторов отопления стандартный размер резьбы равен одному дюйму.

Вам также будет интересно:

Срок службы

Длительность работы радиатора зависит от качества эксплуатации. Алюминий, как и прочие металлы, подвержен коррозии, поэтому перед установкой устройств следует тщательно подобрать теплоноситель.

Его нельзя изменить в централизованной системе, из-за чего подобные батареи не рекомендуется устанавливать в многоквартирных домах.

Срок службы уменьшается также от физических повреждений. Алюминий весьма мягок и легко гнётся после сильного удара, чего следует избегать. В нормальных условиях радиатор способен прослужить до 20, иногда 25 лет. Значение также зависит от способа изготовления.

Объём воды в батарее

Чтобы рассчитать ёмкость секции, необходимо узнать линейные размеры устройства. Ширина батарей обычно составляет 80 мм, но могут встречаться как меньшие, так и большие. Значение указано в техническом паспорте.

Глубина алюминиевых радиаторов в 90% случаев составляет 80 мм, в 9% — 82 мм. Оставшиеся изделия вмещают на 25% больше, но они менее устойчивы и чаще портятся из-за увеличения объёма: уровень воды повышает показатель давления.

Высота устройств варьируется в широком диапазоне, но для расчёта ёмкости используют межосевое расстояние. Эта величина представляет собой промежуток между коллекторами батареи. Рассматриваемый показатель имеет два распространённых значения: 350 и 500 мм, но также можно встретить устройства от 200 до 3 тыс. Непосредственно высота будет незначительно больше.

Для определения объёма секции необходимо перемножить представленные значения. К результату добавляют произведение ширины на площадь сечения коллектора. Увеличению ёмкости может способствовать изменение формы каналов, что встречается редко.

Таблица сравнительных характеристик: размер секции, теплоотдача и другое

В таблице представлены несколько фирм, занимающихся производством алюминиевых батарей, а также технические показатели последних.

Фото 2. Таблица сравнения характеристик алюминиевых радиаторов отопления у нескольких популярных производителей.

Маркировка алюминиевых радиаторов

Каждая батарея характеризуется тремя символами: одной буквой латинского алфавита и двумя цифрами. Первая из последних обозначает количество секций, вторая — количество стенок с рёбрами. Букву указывают не всегда, но если она присутствует, то обозначает сокращённое торговое наименование. В редких случаях указывают ещё одну — V. Подобные радиаторы можно подключить по нижней схеме, они имеют встроенный регулятор и патрубок.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как увеличить количество секций в алюминиевом радиаторе отопления.

Польза для домовладельцев

Обобщив характеристики алюминиевых батарей, стоит отметить, что их эксплуатация будет гораздо более качественной в частных домах, нежели многоквартирных. Это связано с невозможностью вручную контролировать весь процесс отопления в централизованной системе.

Теплоотдача алюминиевых радиаторов, расчет количества секций и мощность батарей

При выборе отопительного прибора для жилого помещения необходимо учесть целый ряд технических показателей. Важной задачей при покупке радиатора является обеспечение комфортной температуры в рабочем пространстве при любых колебаниях погодных условий. За это отвечает один из главных параметров радиаторов отопления – тепловая мощность.

Теплоотдача и мощность

Эти две характеристики алюминиевых радиаторов практически всегда приводятся, как идентичные величины и во многих статьях используются, как синонимы. Вместе с тем, каждая из них все же имеет свои нюансы, которые вытекают из их физического определения:

  • Теплоотдача – это термодинамический процесс, который заключается в передаче тепла от твердого тела (поверхности радиатора) в окружающую среду через теплоноситель;

    Происходит двумя способами – конвекцией и излучением. У алюминиевого прибора отопления соотношение конвекции и излучения составляет примерно 50:50

  • Мощность – физическая величина, которая показывает, сколько тепла в единицу времени может произвести то или иное устройство. Чем мощнее радиатор, тем большую площадь он может обогреть.
Установленный в квартире алюминиевый радиатор

Фактически алюминиевый радиатор производит полезную работу по обогреву определенной площади, которая зависит от его мощности, за счет явления теплоотдачи. Обе обсуждаемые величины измеряются в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт) и часто отождествляются. Хотя более правильно было бы оперировать понятием мощность, которое определяет количество передаваемой энергии, а не сам процесс передачи. Мы будем употреблять оба выражения, согласно сложившейся в последнее время практике.

Как рассчитать мощность радиатора

На эту тему существует масса статей и обзоров в интернете. Довольно часто обсуждался этот вопрос и на страницах нашего сайта. Поэтому здесь мы приведем лишь самые основные формулы, позволяющие произвести необходимый расчет. Различные методы определяют значение мощности, необходимой обогрева заданной площади, в зависимости от учета тех или иных параметров помещения:

  1. Продольные размеры. Зная длину и ширину, можно рассчитать площадь комнаты. Согласно строительным нормам, для отопления 10 м2 стандартно утепленного помещения требуется теплоотдача в 1 кВт. Соответственно, полную мощность алюминиевого радиатора в киловаттах можно рассчитать, разделив площадь на 10;
  2. Объем. Более точный расчет получается при учете третьего измерения – высоты потолков. В этом случае также применяется заданное в СНиП значение – 41 Вт на 1 м
    3
    . Таким образом, требуемая теплоотдача радиатора в ваттах будет равна объему, умноженному на 41;
  3. Конструкционные особенности помещения. Фактически это тоже расчет, за основу которого взят объем, но с некоторыми уточнениями. Так, например, для каждой двери необходимо добавить к полученному значению 0,1 кВт, а для окна – 0,2 кВт. При расположении комнаты в углу здания умножаем мощность на 1,3, а для частного дома – на 1,5, чтобы учесть утечку тепла через пол и крышу.

    Кроме того, в приведенные формулы необходимо вводить поправочные коэффициенты, учитывающие географическое положение рассматриваемого объекта

  4. Комплексный учет всех факторов: толщины утепления, количества окон, материала полов и потолка, наличия или отсутствия естественной вентиляции. Такие методы довольно сложны, полный объем вычислений выполняется лишь специалистами при необходимости проведения точного расчета системы отопления.
Приблизительный расчет количества секций алюминиевых радиаторов на комнату

Определение требуемой мощности является предварительной стадией расчета алюминиевых радиаторов. Далее обычно следует расчет количества секций, необходимого для обеспечения этой мощности.

Считаем количество секций

На этом этапе все, казалось бы, довольно просто: если известна общая теплоотдача, то разделив ее на паспортную мощность одной секции, мы легко получим необходимое значение количества секций радиатора.

Но эта простота является довольно обманчивой: для не очень хорошо разбирающегося в тонкостях пользователя этот расчет может стать источником серьезных ошибок:

  • Если у вас в результате получилось дробное число, его надо обязательно округлять в большую сторону;
  • Паспортная теплоотдача алюминиевых радиаторов обычно приводится для значения теплового напора 60° С (это значит, что теплоноситель имеет рабочую температуру  90° С). Однако в реальности в частных домах устанавливают системы отопления, рассчитанные на меньшее значение напора. Поэтому перед применением формул эффективную мощность необходимо пересчитать;

    Теплоноситель в современных домах обычно нагревается до меньших температур, поэтому эффективная мощность секции становится ниже, а самих секций требуется больше

  • Мощность радиатора зависит от схемы его подключения к системе. Для больших радиаторов (12 секций и более) оптимальным является диагональный способ, для менее протяженных батарей лучше использовать боковую схему.

Р

Различные варианты расположения радиатора и сопутствующие теплопотери

асчет количества секций алюминиевых радиаторов является одной из наиболее ответственных операций при проектировании всей системы отопления. От правильности его выполнения напрямую зависит комфорт и уют в доме в самую ненастную погоду.

Практический пример

Любые, даже самые простые способы расчета можно понять намного быстрее, если изучать их на конкретном примере.

Допустим, нам нужно рассчитать радиатор для небольшой комнаты, имеющей размеры 4,2х5 м, высоту потолков 3,3 м, два окна и входную дверь. Комната находится внутри дома, т. е. угловых стен в ней нет. Применим все описанные выше методы по очереди:

  1. Площадь помещения равна 5*4,2=21 м2. Значит требуемая мощность радиатора, рассчитанная по первому способу, равна 21/10=2,1 кВт;
  2. Объем комнаты равен ее площади, умноженной на высоту, т. е. 21*3,3=69,3 м3. Тогда теплоотдача по объемному методу составит 69,3*41=2,84 кВт. Нетрудно заметить, что полученная величина превышает полученное первым способом значение почти на 1 кВт;
  3. Дальнейшие поправки лишь еще более увеличивают эту разницу. Так, два окна и дверь добавят к мощности алюминиевых радиаторов еще 0,4 кВт, а при учете поправочного коэффициента на частный дом необходимая мощность достигнет почти 5 кВт.

Алюминиевые радиаторы обычно имеют секции мощностью около 200 Вт при напоре 60° С. Если теплоноситель в вашей системе имеет такие же параметры теплового напора, то, по разным оценкам, вам потребуется от 11 до 25 секций. При таком разбросе окончательное значение необходимо вычислить, применяя более точные методы.

Если число секций получится больше 12, имеет смысл применять не 1, а 2 радиатора, разнеся их по разным углам комнаты.

Приведенный пример свидетельствует о том, что при вычислении размеров и мощности алюминиевого радиатора разные методы могут давать совершенно разные значения. Поэтому такой расчет необходимо проводить максимально тщательно, проверяя границы применимости каждого используемого способа. Ошибки, полученные на этом этапе, могут очень серьезно сказаться на комфортности проживания в доме в течение многих лет его эксплуатации.

как увеличить их мощность и правильно рассчитать количество секций с учетом теплопотерь

Каждый потребитель желает, чтобы при минимуме затрат на отопление, в его доме или квартире было уютно и тепло. В наше время это не глупые неосуществимые фантазии, а вполне достижимые цели, которые можно воплотить в жизнь, вооружившись определенными знаниями об устройстве отопительных систем и уровне теплопотерь в помещении. Например, зная, сколько кВт в 1 секции алюминиевого радиатора, можно заранее рассчитать необходимое количество с учетом площади помещения.

Особенности

Определяясь с тем, какой тип радиаторов установить в помещениях, потребители при сравнении оценивают следующие показатели:

  • Тепловая мощность, от которой зависит, насколько уютно зимой будет в доме. Если сравнить способность металлов проводить тепло, то теплоотдача одной секции алюминиевого радиатора составляет 183 Вт, тогда как у аналога из чугуна – только 160 Вт.
  • Рабочее давление, которое должно соответствовать напору теплоносителя в сети. Для батарей из алюминия показатель 20 Бар, а из чугуна – 9 Бар.
  • Испытательное давление, благодаря которому потребитель узнает, какой силы гидроудары батарея сможет выдержать. Если продолжать сравнивать алюминий и чугун, то оно равно 30 Бар и 15 Бар соответственно.
  • Вместительность, которая в свою очередь влияет на эффективность работы радиатора. Чем меньше теплоносителя в батарее, тем быстрее его нагреть, и тем меньше потребуется энергозатрат для этого. Так теплоносителя в одной секции алюминиевого радиатора помещается 0.27 л, а у чугунного аналога – 1.45 л.
  • Масса одной секции или панели обогревателя.
  • Способ подключения, от которого так же зависит КПД радиатора.

Если сравнивать продукцию, представленную сегодня на рынках тепловых устройств, то можно увидеть, что по большинству параметров выигрывают алюминиевые и биметаллические батареи отопления.

Технические параметры

При рассмотрении конструктивных особенностей батарей из алюминия, нужно учесть:

  • Межосевое расстояние, которое указывает на разницу между верхним и нижним коллекторами. Например, мощность алюминиевых радиаторов отопления с межосевым расстоянием 500 мм составляет 183-190 Вт, что делает их наиболее привлекательными в глазах потребителей, тогда как аналогичное изделие с показателем 350 мм – всего 139 Вт.
  • Количество секций в готовом радиаторе может отличаться в разных моделях, но чаще всего производители выпускают изделия, оснащенные десятью элементами.
  • Способ изготовления алюминиевого радиатора так же важен. Например, литые секционные версии пользуются большим спросом благодаря своей прочности, и могут устанавливаться даже в домах с централизованным отоплением. Радиаторы, изготовленные методом экструдирования, пригодны исключительно для автономного обогрева, так как их детали соединены при помощи пайки, что не так надежно, как литье.
  • Важно учитывать, какую температуру выдерживают алюминиевые радиаторы. Как правило, производители чаще всего указывают +90, а в некоторых моделях даже +110 – 120градусов, тогда как нагрев в самой системе редко превышает +70. Это означает, что мощность, указанная изготовителем в техпаспорте, не соответствует действительности.

Каждый из перечисленных параметров важен, чтобы произвести правильные расчеты их мощности и установить нужное количество секций.

Теплоотдача алюминиевых радиаторов: заявленная и реальная

Многолетний опыт использования батарей из алюминия показал, что заявленные в техпаспортах изделий параметры недотягивают до реальных цифр. Это не означает, что производители врут, просто они не упоминают, что данные показатели действительны в идеальных условиях эксплуатации, чего в жизни, как правило, не бывает.

Например, теплоотдача алюминиевых радиаторов, которая указывается в документах, может соответствовать истине, если между температурой воздуха и теплоносителя существует разница в 70 градусов. То есть, формула, по которой эти параметры вычисляются, выглядит следующим образом:

(tобратки+ tподачи): 2 – tвоздуха = 70 градусов

Если в техпаспорте указана мощность алюминиевого радиатора 200 Вт при разнице температур 70 °С, то при комнатной температуре +22 °С расчеты получатся следующие:

(tобратки +tподачи) = (22 + 70)х2 = +184 градуса.

Так как по гостам разница температуры в подаче и обратке не должна превышать 20 градусов, то их значение можно высчитать так:

Температура теплоносителя в подающей трубе равна 184:2 +10 = 102 градуса.

В обратной трубе она будет соответствовать 184:2 – 10 = 82 °С.

Исходя из этих вычислений, секция алюминиевого радиатора будет отдавать тепла на 200 Вт, а воздух в помещении прогреется до +22 только в случае, если температура теплоносителя равна 102 градусам. Это нереально, так как максимальный нагрев, который обеспечивают современные котлы – 80-90 градусов, а значит, указанная в техпаспорте мощность 200 Вт не соответствует истине.

Чтобы разобраться, какова реальная тепловая мощность алюминиевых радиаторов отопления, существует таблица с понижающими коэффициентами. Достаточно умножить параметры, указанные в документах, на соответствующие им коэффициенты, и будет получена реальная мощность обогревателя.

Что следует учесть при проведении расчетов мощности?

Проведение вычислений касаемо мощности батарей отопления – это важное дело, требующее внимания к деталям. Например, мало посчитать, какой теплоотдачей должен обладать обогреватель, чтобы нагреть помещение по всей его площади. В данном вопросе нужно учесть такие факторы, как:

  • Способ подключения батареи к теплосети. Если она подсоединена перекрестным способом, то теплопотери составят всего 2%, тогда как при нижнем они увеличатся до 13%, а при однотрубной системе отопления – до 20%.
  • Следует учесть регион проживания с учетом периода самых низких температур в году.
  • Расчет секций алюминиевого радиатора по теплопотерям не возможен без выяснения качества теплоизоляции здания. Если взять за пример частный дом, то придется учесть в расчетах следующие показатели:
  • Наличие дымохода «съедает» 10% тепла.
  • Кровля приносит потерь на 20%.
  • Неутепленные стены и окна по 30% каждые.
  • Подвал заберет 10% тепла.

Подобные потери можно сократить, если утеплить стены, сделать качественное остекление и провести отопление на чердак и в подвал.

  • Если окно в помещении выходит на север, то при подсчете мощности радиатора и количества его секций нужно к результату прибавить 10%.
  • Местоположение радиатора или использование экрана так же влияют на показатели.
  • Нужно точно знать, какая площадь отопления нагревается одной секцией алюминиевого радиатора. Эти данные можно получить из техпаспорта изделия.

Только учтя все нюансы, можно произвести действительно правильные расчеты мощности батареи. Если какие-то параметры определить сложно, то стоит прибавить к результату 20-30% и установить термостат, что точно лишним не будет.

Как увеличить КПД?

В том случае, если батареи уже смонтированы и не оправдали надежд своего владельца на качественное тепло, можно предпринять действия по увеличения их мощности.

  • Начать можно с уборки. Мало кто знает, что обыкновенная пыль снижает теплоотдачу конструкции до 20-25%.
  • Если этого оказалось мало, нужно пригласить сантехников, чтобы они прочистили алюминиевые радиаторы внутри.
  • На целых 15% можно увеличить теплоотдачу алюминиевого радиатора, покрасив его в темный цвет.
  • Установка теплоотражающего экрана за радиатором будет направлять тепло в помещение, а не нагревать стену. Лучше купить готовую модель, но можно воспользоваться и обычной фольгой или металлическим листом. Последний наиболее предпочтителен, так как не только отразит тепло, но и, нагревшись сам, будет делиться им с окружающими.
  • Можно увеличить площадь алюминиевых радиаторов, изготовив из такого же металла кожухи. Они, нагреваясь, будут долго отдавать тепло, даже если отопление временно отключат.
  • Наращивание секций в батарее так же способствует увеличению ее мощности.

Если применить хотя бы один из этих вариантов, то КПД обогревателей увеличится минимум на 10%, снизив при этом энергозатраты.

Теплоотдача – это самый важный показатель, который нужно учитывать при установке алюминиевых радиаторов. Правильно рассчитав и учтя все факторы, влияющие на него, в помещении можно создать микроклимат, который будет, не только приятен людям, но и позитивно отразится на их здоровье.

Полезное видео

Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления: таблица

Если правильно выбрать тип отопительного прибора, то его последующее использование не вызовет никаких существенных затруднений. Рассмотрим, какие параметры радиаторов действительно являются значимыми и что надо сделать, чтобы самостоятельно правильно произвести оснащение помещения выбранным оборудованием.

Общие параметры современных отопительных приборов

Читайте также: Расчет стального радиатора.

Вначале определим изделия, которые войдут в список для сравнительного анализа:

  • Стальные радиаторы в виде наборов пластин сегодня применяются редко. Они не устраивают современных потребителей по эстетическим и техническим параметрам. Поэтому их мы изучать в данной статье не станем.  
  • Чугунные приборы, несмотря на солидный возраст такого конструкторского решения, высоко ценятся потребителями за надежность и долговечность. Некоторые новые модели таких изделий создаются с использованием элементов технологии художественного литья. Их не надо прятать за специальными декоративными экранами, так как они способны быть настоящими украшениями разных по стилю интерьеров.     
  • Алюминиевые радиаторы – самый массовый вид техники для отопления. Их необходимо изучить обязательно.  
  • Биметаллические приборы появились на рынке сравнительно недавно, но их популярность постепенно растет. В них гармонично использованы полезные свойства двух разных материалов.

Читайте также: Чугунные радиаторы вес 1 секции.

Следующая таблица содержит в себе основные параметры по отобранным видам радиаторов. Их объединяет то, что все они состоят из отдельных частей. Такая особенность позволяет создавать такой радиатор, мощность которого в точности будут соответствовать требованиям пользователя.

Следующие данные сгруппированы для изделий с разными расстояниями между осями секций (350 и 500 мм). Это сделано для того, чтобы сравнение было объективным.  

Параметр/ вид прибора отопления

Чугунные

Биметаллические

Алюминиевые

350

500

350

500

350

500

Тепловая отдача (мощность), Вт (значение для одной секции радиатора)

130-140

160

135

205

138-140

180

Давление рабочее/максимально допустимое, Бар

9/15

9/15

20/30

20/30

20/30

20/30

Объем в литрах одной секции

1,11

1,5

0,17-0,18

0,2-0,21

0,19

0,28

Масса одной секции,  кг

5,5

7,2

1,4

1,9

1,2

1,46

Какие критерии необходимо учитывать при выборе

Если использовать приведенные выше данные, то можно сделать вывод о наибольшей эффективности радиаторов, созданных из двух металлов. В них мощность единичной секции самая большая. Внутренний каркас, набор труб изготовлен из прочной стали. Внешняя оболочка – из легкого, хорошо проводящего тепло алюминия. Эти изделия действительно хороши. Их вполне можно использовать, как в городских многоэтажках, таки и в частных коттеджах. Но следует учитывать, что усложнение конструкции заставляет выбирать тщательно производителя, способного обеспечить безупречное качество. Такая продукция от известного бренда будет стоить дороже. Коррозийная устойчивость таких приборов определяется экспертами, как не высокая. Именно поэтому рекомендуется не удалять теплоноситель из них на длительное время.

Алюминиевые секции лишь немного уступают биметаллическим аналогам. Они стоят дешевле. Их легкий вес облегчает перевозку, монтаж, выполнение иных операций. Главными недостатками являются:

  • низкая стойкость к кислотным растворам;
  • возникновение электрохимической разрушительной коррозии при контакте с другими металлами;
  • сравнительно быстрое образование газов внутри и необходимость регулярного удаления воздуха из системы.

Чугунные радиаторы менее иных чувствительны к качеству теплоносителя, его загрязненности механическими примесями. Их можно комбинировать с любыми трубами системы отопления  без ограничений. Ограничениями для использования являются следующие факторы:

  • высокая инерционность;
  • крупный вес;
  • низкая сопротивляемость гидравлическим ударам;
  • сравнительно большой объем.

Как рассчитать систему отопления для определенного объекта недвижимости

Когда учтены все индивидуальные особенности, предстоит правильно рассчитать количество секций, которое необходимо для обогрева определенного помещения. Для этого можно использовать расчет, в котором на 1 куб. м. жилого помещения будет достаточно 40 Вт тепловой мощности (для южной стороны зданий можно уменьшить это значение на 4-6 Вт). 

Этот параметр будет точен, если изоляция стен, пола и потолка  соответствует современным требованиям. Разумеется, понадобится устранить щели и другие дефекты в оконных и дверных блоках. В кухне и других комнатах, где предполагается частое проветривание  надо сделать небольшой запас количества секций (увеличить  мощность на 15-20%).

Для более точного расчета надо учитывать специальные поправочные коэффициенты, которые приводят производители радиаторов отопления в технической документации. Дело в том, что указанные выше цифры справедливы для случая, когда теплоноситель в подающей магистрали имеет температуру +105°С, а в «обратке» – ровно  +70°С. Такие значения при наличии индивидуального газового котла не используются. Более того, следует учитывать температуру окружающей среды.

Действительная теплоотдача алюминиевых и биметаллических радиаторов (мощность секции) может отличаться на десятки процентов в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Именно поэтому, даже при расчете системы отопления с поправочными коэффициентами, практики-специалисты советуют увеличить полученное значение на 10-15%.

Не трудно сделать общий вывод о том, что для правильного выбора радиатора придется в каждом конкретном случае учитывать имеющиеся особенности объекта недвижимости, соответствующей инженерной системы. Так, например, высокая инерционность чугунного изделия может быть полезной. При отключении она гораздо дольше сохранит тепло по сравнению с иными батареями. Но такое изделие обладает слишком большим весом. Его трудно будет монтировать на стенах из газосиликатных блоков, в каркасных зданиях.

Мощность секции – важный, но не определяющий параметр. Для точного определения с покупкой радиатора необходимо внимательно изучать все упомянутые выше факторы.          

особенности алюминиевых, стальных батарей, таблица, видео и фото

Мощность радиатора отопления является именно тем параметром, который определяет, насколько эффективно устройство будет нагревать окружающий его воздух. Планируя реконструкцию отопительной системы, нам необходимо освоить методику расчета производительности подобных изделий, так как ни избыток, ни недостаток мощности недопустимы.

Чтобы обеспечить дом теплом, нужно выбирать обогреватели с оптимальной теплоотдачей

Теплоотдача батарей

Принцип функционирования радиатора

Прежде чем приступать к вычислению эксплуатационных параметров, нам нужно понять, как работает отопительная батарея, и какую величину нам нужно рассчитать для оценки ее эффективности.

Радиатор (неважно, водяной или электрический с масляным теплоносителем) функционирует по достаточно простому принципу:

  • Внутри устройства находятся резервуары, по которым циркулирует нагретый теплоноситель. Горячее вещество поднимается вверх, остывшее – опускается вниз, потому жидкость постоянно находится в движении.

Распределение теплоносителя внутри устройства

Обратите внимание!
У электрических устройств нагрев происходит в самом радиаторе, у водяных – в котле или печи, но в данном случае различия будут несущественными.

  • При движении теплоноситель контактирует со стенками резервуаров, отдавая им часть своего тепла. При этом – чем длительнее время контакта и чем больше разница температур, тем больше тепла отдает жидкость.
  • Нагреваясь изнутри, стенки, в свою очередь, передают тепловую энергию в окружающую среду, нагревая воздух.
  • Для повышения эффективности теплопередачи радиаторы отопления делают в форме ребер, увеличивая площадь поверхности, контактирующей с воздухом. Иногда на поверхности закрепляют дополнительные металлические пластины – они тоже служат для ускорения теплообмена.

Конвекция тепловых потоков в помещении

Обратите внимание!
Наличие теплообменных ребер стимулирует конвекцию – движение горячего воздуха между пластинами.
Таким образом, совмещаются два принципа обогрева: радиаторный и конвекторный.

Мощность радиаторов – стальных, чугунных, алюминиевых, биметаллических и т.д. – определяется тем, сколько тепла они могут отдать в окружающую среду за единицу времени. В паспортах к отопительным батареям этот параметр чаще всего прописывают.

Подбор оптимальной теплоотдачи устройства очень важен:

  • В системах централизованного отопления избыточная теплоотдача приводит к перегреву помещения. В итоге нам приходится нести расходы либо на дополнительное проветривание, либо на установку термоклапанов – сам же микроклимат при этом серьезно ухудшается.
  • Если же производительности установленных устройств будет недостаточно, то они будут вынуждены работать на пределе своих возможностей. С одной стороны, это существенно снижает ресурс изделия, а с другой – приводит к периодическому «недотопу», когда температура в помещении ощутимо снижается, несмотря на все старания водогрейного котла.

При недостатке мощности в помещении будет холодно даже при работе системы на пределе возможностей

  • Кроме того, при сильной нагрузке аппарат может банально выйти из строя. Это в первую очередь касается электрических моделей, потому мощность масляного радиатора нужно подбирать с запасом примерно в 20-25%.

Факторы, влияющие на теплоотдачу

Если проанализировать информацию от производителей и экспертов, то можно увидеть, что, например, мощность алюминиевых радиаторов отопления значительно превышает аналогичный показатель у чугунных моделей старого типа.

Это обусловлено различиями в конструкции и в материале:

  • Во-первых, чем больше внутренний объем батареи, тем больше теплоносителя в нее поступает, и тем больше энергии она отдаст. Поэтому вполне логично, что крупное устройство будет греть эффективнее, чем компактное (при прочих равных условиях, естественно). Цена тоже будет отличаться, и не только за счет разницы в стоимости использованного для производства батареи материала.

Внутренняя полость алюминиевого радиатора

  • Во-вторых, производительность зависит от температуры поступающего теплоносителя: чем горячее будет вода, тем больше тепла из нее получится извлечь.
  • В-третьих, чем лучше материал проводит тепло, тем выше будет его теплоотдача. Наименее эффективными по этому показателю являются изделия из чугуна, а за лидирующие позиции конкурируют медные, алюминиевые и биметаллические модели.

Обратите внимание!
В среднем мощность одной секции алюминиевого радиатора выше, чем аналогичный показатель для биметаллических (алюминий + сталь или алюминий + медь) конструкций.
Однако на практике имеют значение и нюансы технологии производства, так что эта зависимость не является буквальной.

Фото отдельной секции

Для сравнения ниже приводится таблица мощности радиаторов разного типа. Более подробные сведения о тепловой эффективности некоторых моделей отопительных батарей вы можете найти на схемах, приведенных в статье.

Тип радиатора Теплоотдача одной секции, Вт Объем теплоносителя в одной секции, л
Алюминиевый, межосевое расстояние 500 мм 183 0,27
Алюминиевый, межосевое расстояние 350 мм 139 0,19
Биметаллический, межосевое расстояние 500 мм 204 0,2
Биметаллический, межосевое расстояние 350 мм 136 0,18
Чугунный, межосевое расстояние 500 мм 160 1,45
Чугунный, межосевое расстояние 300 мм 110 1,1

Нужно отметить, что мощность стальных радиаторов отопления, которые имеют панельную структуру, указывается из расчета на все изделие в целом, в то время как для секционных конструкций инструкция часто содержит два значения: теплоотдача секции и этот же параметр для всего радиатора.

Таблица мощности стальных радиаторов отопления: цифры приведены для изделий компании Kermi 11, 22 и 33 типа.

Расчет потребляемой мощности

Методики расчета

Для подбора батарей по мощности нам в первую очередь нужно рассчитать, какое количество тепла потребляет помещение.

Сделать это можно несколькими способами, так что здесь мы опишем наиболее эффективный:

  • Для начала нам нужно вычислить объем комнаты, умножив ее площадь на высоту.
  • Затем определяем базовую потребность в тепле, умножая объем на нормативный коэффициент в 41 Вт.

Обратите внимание!
Это значение справедливо для европейской части РФ.
В южных и северных районах действуют свои нормативы, поскольку климат там существенно отличается.

  • Полученную величину нужно скорректировать для компенсации теплопотерь. Для этого прибавляем по 100 Вт на одно окно и около 200 Вт на входную дверь.
  • Есть и другой подход к компенсации теплопотерь: так, при наличии одного окна и одной внешней стены увеличиваем теплопотребление на 20%, двух окон и двух внешних стен – на 30%, при использовании экранов для радиаторов – еще на 25%.

Поправки на теплопотери

Далее полученную цифру используем для вычисления требуемого количества обогревателей. Для этого делим ее на мощность одной секции радиатора отопления и округляем результат до целого числа.

Вычисление количества секций на простом примере

Итак, попробуем разобраться, как же на практике можно выполнить вычисление своими руками.

Исходные данные таковы:

Алюминиевое изделие с межосевым расстоянием 500 мм

  • Площадь комнаты – 16 м2.
  • Высота потолка – 3,5 м.
  • Одно окно, одна наружная стена.
  • Планируется установка секционных батарей с межосевым расстоянием 500 мм (мощность секции алюминиевого радиатора – 139 Вт).
  • Экраны устанавливаться не будут.

Методика расчета следующая:

  • Определяем объем: 16 х 3,5 = 56м3.
  • Рассчитываем потребность в тепле: 56 х 41 = 2296 Вт.
  • Вводим поправку на наличие окон и наружных стен: 2296 + 2296х0,2 = 2755,2 Вт.
  • Рассчитываем количество секций: 2755,2 / 139 = 19,8.

Чем больше помещение, тем больше точек обогрева должно быть

Соответственно, нам нужно установить не менее 20 секций алюминиевого радиатора. В идеале же нужно приобрести две панели по 10 ребер, расположив их на противоположных стенах для более равномерного обогрева – тогда мощности отопительной системы будет достаточно, чтобы поддерживать в этой комнате оптимальный микроклимат.

Заключение

Зная площадь помещения и вычислив мощность радиатора на 1 м2, мы сможем подобрать отопительные приборы, необходимые для обеспечения комфортной температуры в жилище. Конечно, всегда можно установить батареи с запасом по производительности, регулируя их работу вручную или автоматически, но все же и здесь без вычислений не обойтись. Более подробно ознакомиться с методикой определения теплоотдачи батарей вы сможете, просмотрев видео в этой статье.

Таблица и расчет тепловой мощности радиаторов отопления

Мощность – один из основных критериев при выборе радиатора.

Расчет можно сделать самостоятельно, если знать площади помещений, параметры выбранных батарей.

Нюансы создания системы

Система отопления должна быть такой, чтобы обогрев был достаточно быстрым и равномерным. В каждую комнату квартиры или дома устанавливаются батареи, количество и мощность которых должны быть обязательно просчитаны.

Тепло, которое получает помещение, должно быть равно потерям тепла. Можно выделить один упрощенный способ расчета, в соответствии с которым на 10 кв. м. площади нужно устанавливать радиатор, мощность которого должна быть равна 1 кВт. Лучше всего устанавливать конструкции с небольшим запасом, причем желательно увеличивать полученное значение на 15%. Этот приблизительный расчет КПД приборов считается оптимальным для частного использования.

Профессионалы при расчете отопления пользуются более сложными и специфическими методами, которые могут даже определить мощности прибора на 1 кв. м.

Особенности приобретения радиаторов

При покупке батарей нужно изучить их технические параметры, КПД и другие характеристики:

  1. Мощность, которая может быть указана в расходе воды или иного вида теплоносителя, может быть представлена в виде ватт.
  2. Размеры батареи. Высота может быть от 200 до 600 мм. Небольшие изделия обычно создаются из стали, высокие являются чугунными или выполнены из современных и уникальных материалов. Нужно учитывать расстояние между полом и окном помещения.
  3. Напор, для которого предназначен прибор. Каждая система отопления обладает своим напором. Он может быть низкотемпературным, среднетемпературным или высокотемпературным. Обычно в документации к изделиям указывается тепловая отдача, причем она может быть представлена, например, в таком виде 55/45. В этом случае применять батарею можно, если теплоноситель, проходящий через него, будет иметь температуру 55 градусов, а охлаждается он до 45 градусов.

Как выполнить расчет радиаторов

Для того, чтобы определить, какова должна быть мощность батарей и сколько их нужно приобрести, используется специальная формула:

Q=k*A* ΔT,    где

Q – мощность изделия, k – коэффициент теплопередачи радиатора, А – площадь поверхности отопительного прибора, которая представлена в кв. м., ΔT – температурный напор теплоносителя.

Из этой формулы можно найти любое значение, если известны остальные показатели. Определяется КПД батарей, их количество, которое необходимо для обогрева определенного помещения в зависимости от его площади и других параметров.

Пример определения показателей:

Например, важно определить, сколько нужно купить изделий для площади в 15 кв. м. Для этого выполняются следующие действия – 1,5*1,15=1,725 кВт.

Если в паспорте изделия указано, что k*A=31,75 ватт на 1 градус, и если предполагается, что в имеющейся системе отопления напор будет равен 35 градусов, то Q=35*31,75=1111,75 ватт. Этот показатель меньше, чем 1,725, рассчитанный ранее для определенного помещения. Если установить только этот прибор на комнату с размером 15 кв. м., то обогрев будет недостаточным и неравномерным. Выход:

  • купить большее количество радиаторов;
  • добавить несколько секций к имеющемуся изделию;
  • выбрать другую батарею.

Другие особенности выбора прибора

Система отопления считается одной из самых важных, поэтому при подсчете важно учитывать каждый квадратный метр помещения. Если прибор нужен для низкотемпературного напора, то полученный в результате расчета показатель нужно удваивать.

На теплоотдачу изделий также оказывает воздействие то место, где они будут располагаться в комнате. Учитывать надо и метод, который будет применяться для их подключения.

Можно разными способами определить КПД и другие параметры радиаторов. Для этого можно применить специальную таблицу значений, упрощенный вариант расчета или сложный способ, который предполагает применение специализированной формулы. Последний вариант считается самым верным, поскольку он позволяет получить точное значение.

Теплоотдача радиаторов отопления таблица — Климат в доме

Основными критериями выбора приборов для обогрева жилья является его теплоотдача.

Это коэффициент, определяющий количество выделенного тепла устройством.

Иными словами, чем выше теплоотдача, тем быстрее и качественнее будет осуществляться прогрев дома.

Сколько нужно тепла для отопления?

Для точного расчета необходимого количества тепла для помещения следует учитывать множество факторов: климатические особенности местности, кубатуру здания, возможные теплопотери жилья (количество окон и дверей, строительный материал, наличие утеплителя и др.). Данная система вычислений достаточно трудоемкая и применяется в редких случаях.

В основном, расчет тепла определяется на основании установленных ориентировочных коэффициентов: для помещения с потолками не выше 3 метров, на 10 м2 требуется 1 Квт тепловой энергии. Для северных регионов показатель увеличивается до 1,3 Квт.

К примеру, помещение, площадью 80 м2, для оптимального обогрева требует 8 КВт мощности. Для северных районов количество тепловой энергии возрастет до 10,4 КВт

Теплоотдача – ключевой показатель эффективности

Коэффициент теплоотдачи радиаторов – это показатель его мощности. Он определяет количество выделенного тепла за определенный промежуток времени. На мощность конвектора влияют: физические свойства прибора, его тип подключения, температура и скорость теплоносителя.

Мощность конвектора, указанная в его техпаспорте, обусловлена физическими свойствами материала, из которого изготовлен прибор, и зависит от его межосевого расстояния. Чтобы рассчитать необходимое количество секций радиатора для помещения, понадобится площадь жилья и коэффициент теплового потока прибора.

Вычисления производятся по формуле:

Количество секций = S/ 10 * коэффициент энергии (K) / величина теплового потока (Q)

Пример: Необходимо рассчитать количество секций алюминиевой батареи (Q = 0,18) для помещения, площадью 50 м2.

Расчет: 50 / 10 * 1 / 0,18 = 27,7. То есть, для обогрева помещения понадобится 28 секций. Для монолитных приборов, за место Q, ставим коэффициент теплоотдачи радиатора и в результате получаем необходимое количество батарей.

Если конвекторы будут установлены рядом с источниками, влияющими на теплопотери (окна, двери), то коэффициент энергии берется из расчета — 1.3.

Для отопления используются радиаторы: стальные, алюминиевые, медные, чугунные, биметаллические (сталь + алюминий), и все они имеют разную величину теплового потока, обусловленную свойствами металла.

Сравнение показателей: анализ и таблица

 

Помимо материала, из которого изготовлен прибор, на коэффициент мощности влияет межосевое расстояние – высота между осями верхнего и нижнего выходов. Также существенное влияние на КПД оказывает величина теплопроводности.

Тип радиатора Межосевое расстояние (мм) Теплоотдача (КВт) Температура теплоносителя (0С)
Алюминиевые 350 0,139 130
500 0,183
Стальные 500 0,150 120
Биметаллические 350 0,136 135
500 0,2
Чугунные 300 0,14 130
500 0,16
Медные 500 0,38 150

Факторы, которые влияют на показатели

Материал изготовления

Наибольшей теплоотдачей обладают медные и алюминиевые конвекторы. Самый низкий коэффициент мощности наблюдается у чугунных батарей, но он компенсируется их способностью сохранять тепло длительное время.

На эффективность КПД влияет правильный монтаж теплоприборов:

  • Оптимальное расстояние между полом и батареей – 70-120 мм, между подоконником – не менее 80 мм.
  • Обязательно предусматривается установка воздуховыпускника (крана Маевского).
  • Горизонтальное положение теплоприбора.

Радиаторы с лучшей теплоотдачей:

Материал Модель, производитель Номинальный тепловой поток (КВт) Стоимость за секцию (руб)
Алюминий Royal Thermo Indigo 500 0,195 700,00
Rifar Alum 500 0,183 700,00
Elsotherm AL N 500х85 0,181 500,00
Чугун STI Нова 500 (секционного типа) 0,120 750,00
Биметалл Rifar Base Ventil 500 0,204 1100,00
Royal Thermo PianoForte 500 0,185 1500,00
Sira RS Bimetal 500 0,201 1000,00
Сталь Kermi FTV(FKV) 22 500 2,123 (панель) 8200,00 (панель)

Размещение радиаторов

Выделяют следующие типы подключения:

  1. Диагональное. Подающая труба монтируется к конвектору слева сверху, а выводящая снизу справа.
  2. Боковое (одностороннее). Подающая и обратная труба крепятся к теплоприбору с одной стороны.
  3. Нижнее. Обе трубы подводятся к батарее снизу, с противоположных сторон.
  4. Верхнее. Трубы монтируются к верхним выходам теплоприбора, с обеих сторон.

Самым эффективным способом является диагональное подключение, которое позволяет равномерно нагреться прибору. При небольшом количестве секций, можно повысить мощность посредством бокового подключения.

Если секций одного радиатора более 15, то данная схема будет неэффективной, так как дальняя боковая сторона не будет прогреваться в данной мере.

Как улучшить теплоотдачу

Указанный коэффициент мощности конвектора в его техпаспорте, имеет место быть, практически при идеальных условиях. На деле, величина теплового потока несколько снижена,и это обусловлено большими теплопотерями.

В первую очередь, для повышения коэффициента необходимо уменьшить потерю тепла – провести работы по утеплению дома, особое внимание, уделив крыше, так как через нее уходит около 70% теплого воздуха и оконным и дверным проемам.

На стену за теплоприбором целесообразно установить отражающий материал, чтобы направить всю полезную энергию внутрь помещения.

При монтаже теплопровода, следует отдать предпочтение металлическим трубам, так как они также осуществляют теплообмен, соответственно КПД значительно увеличивается.

Подводя итоги, следует отметить, что лучшей теплоотдачей обладают медные, биметаллические и алюминиевые радиаторы. Первые отличаются довольно высокой стоимостью и используются крайне редко.

На основе заявленной мощности радиатора производителем, можно сделать вывод, что биметаллические теплоприборы превосходят алюминиевые.

Однако, на практике больше тепла отдают приборы из алюминия, так как сталь, входящая в состав биметаллических конвекторов обладает высокой теплопроводностью, а значит остывает за более короткий промежуток времени.


Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

Влияние положения радиатора и массового потока на коэффициент теплопередачи сушильной комнаты

Особенности

Большому радиатору требуется много энергии.

Комнатный радиатор можно использовать для сушки товаров.

Потоки массы горячей воды не могут влиять на скорость теплопередачи в радиаторе.

Положение радиатора влияет на скорость принудительной и свободной теплопередачи.

Комнатный радиатор — футуристическое устройство для сушки товаров высокого качества.

Abstract

Комнатный радиатор, который обычно используется в странах с холодным климатом, на самом деле может использоваться в качестве источника тепла для сухих товаров, особенно в сезон дождей, когда солнце редко светит из-за сильного дождя и облачности. Были проведены эксперименты по исследованию влияния положения радиатора и потока массы на скорость теплопередачи. Это исследование предназначено для определения наилучшего положения радиатора и оптимального потока массы.В качестве радиатора использовался оребренный радиатор из медных труб и алюминиевых пластин с габаритными размерами 220 мм × 50 мм × 310 мм. Помещение прототипа было построено с использованием фанеры и деревянного каркаса с габаритными размерами 1000 мм × 1000 мм × 1000 мм. В качестве рабочего тела использовалась нагретая вода, протекающая внутри радиатора, и воздух, естественным образом циркулирующий внутри помещения прототипа. Используемые номинальные массовые потоки составляли 800, 900 и 1000 кг / м 2 с. Температура воды на входе в радиатор поддерживалась 80 ° C, тогда как начальная температура воздуха внутри помещения прототипа составляла 30 ° C.Были исследованы три положения радиатора. Результаты показывают, что влияние потока массы на скорость теплопередачи принудительной и свободной конвекции незначительно, но расположение радиатора сильно влияет на скорость теплопередачи как для принудительной, так и для свободной конвекции.

Ключевые слова

Радиатор

Положение радиатора

Массовый поток

Принудительная и свободная конвекция

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2016 Авторы. Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Отопление как передача энергии | Тепло: передача энергии

Отопление как передача энергии

В предыдущей главе мы рассмотрели тепловые системы. Тепловая энергия объекта — это количество энергии, которое он имеет внутри, другими словами, его внутренняя энергия. В тепловой системе тепловая энергия передается от одного объекта к другому. Тепло — это передача тепловой энергии от системы к окружающей среде или от одного объекта к другому.Эта передача энергии происходит от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.

Очень важно знать, что в науке тепло и температура — это не одно и то же.

  • Тепло — это передача тепловой энергии от системы к ее окружению или от одного объекта к другому в результате разницы температур. Теплота измеряется в джоулях (Дж). Это потому, что тепло — это передача энергии.

  • Температура — это мера того, насколько горячим или холодным является вещество, которое измеряется в градусах Цельсия (° C). Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в объекте или системе. Мы используем термометр для измерения температуры объекта или вещества.

Заполните следующую таблицу, чтобы суммировать разницу между теплом и температурой

Тепло

Температура

Определение

Единица измерения

Символ для единицы

Вот заполненная таблица:

Тепло

Температура

Определение

Передача энергии от более горячего объекта к более холодному объекту или от системы к окружающей среде

Мера того, насколько горячим или холодным является вещество.Мера средней кинетической энергии частиц вещества.

Единица измерения

Джоулей

градусов Цельсия

Символ для единицы

Дж

° С

Тепло — это передача энергии.Во время передачи энергии энергия перемещается от более горячего объекта к более холодному. Это означает, что более горячий объект остынет, а более холодный — нагреется. Передача энергии будет продолжаться до тех пор, пока оба объекта не достигнут одинаковой температуры.

Существует 3 способа передачи тепловой энергии от одного объекта / вещества к другому или от системы к окружающей среде:

  1. Проводимость
  2. Конвекция
  3. Радиация

Рэп-песня, которая познакомит вас (и поможет запомнить!) Проводимости, конвекции и излучения.

Давайте посмотрим на них подробнее.

Проводимость

  • проводимость
  • проводник
  • изолятор

Предлагается ввести эту тему: спросить учащихся, что происходит с металлической чайной ложкой, когда они кладут ее в свой горячий напиток. Если возможно, кратко продемонстрируйте это в классе, даже используя стакан с горячей водой и металлический стержень.Кроме того, используйте пластиковую чайную ложку, чтобы продемонстрировать разницу, поскольку пластик является изолятором.

Вы замечали, что, когда вы кладете холодную металлическую чайную ложку в чашку горячего чая, ручка чайной ложки также через некоторое время нагревается? Вы когда-нибудь задумывались, как это тепло «переходило» от горячего чая к холодной чайной ложке и согревало ее? Это один из способов передачи энергии, который называется проводимостью и . Давайте узнаем, как это работает.

Как ручка металлической чайной ложки нагревается в чашке чая?

Когда энергия передается объекту, энергия частиц увеличивается. Это означает, что частицы обладают большей кинетической энергией, и они начинают двигаться и вибрировать быстрее. По мере того, как частицы движутся быстрее, они «натыкаются» на другие частицы и передают часть своей энергии этим соседним частицам. Таким образом, энергия передается через вещество на другой конец. Этот процесс называется проводимостью .Частицы проводят энергию через вещество, как показано на схеме.

Продемонстрируем это практически.

Установите эту демонстрацию перед классом, когда вы начнете говорить о дирижировании.

МАТЕРИАЛЫ:

  • Горелка Бунзена
  • металлический стержень
  • Вазелин
  • канцелярские скрепки, канцелярские кнопки или английские булавки
  • две деревянные подставки или стопка книг или деревянных блоков для создания двух подставок с обеих сторон
  • 2 колышка

ИНСТРУКЦИЯ:

  1. Установите устройство, как показано на схеме.
  2. Покройте стержень вазелином и поместите его между двумя стойками с колышками, чтобы он не скатился, и удерживайте его на месте. Стержень должен выходить за левую стойку, и здесь должна быть размещена горелка Бунзена, чтобы вазелин не плавился из-за излучения горелки Бунзена, а проводился вдоль металлического стержня.
  3. Прикрепите канцелярские скрепки или булавки к стержню, воткнув их в вазелин.
  4. Зажгите горелку Бунзена и нагрейте один конец стержня.
  5. Наблюдайте, как бумажные булавки или булавки одна за другой выпадают, когда энергия проходит через стержень.

ИНСТРУКЦИЯ:

  1. Ваш учитель настроит демонстрацию, как показано на схеме ниже.
  2. Понаблюдайте, что происходит с булавками или скрепками, когда зажигается горелка Бунзена и к одному концу металлического стержня прикладывается тепло.

В качестве упражнения на удлинение вы можете включить еще одно исследование, в котором вы измеряете скорость передачи энергии по металлическому стержню.Повторите эксперимент, поместив булавки с интервалом 5 см на длинный металлический стержень. Зажмите металлический стержень и нагрейте один конец над горелкой Бунзена. Используйте секундомер, чтобы отследить, сколько времени требуется, чтобы каждая канцелярская булавка упала, и запишите результаты на графике. Это можно было бы еще больше расширить, используя разные металлы и поместив все результаты на один набор осей. Градиент графиков дает скорость теплопроводности.

ВОПРОСЫ:

Что происходит со стержнем над ней, когда горит горелка Бунзена?


Энергия передается металлу стержня прямо над ним.Тепловая энергия этой части стержня увеличивается, и стержень нагревается.

Какая булавка или скрепка упала с металлического стержня первой? Ближайший или самый дальний от горелки Бунзена?


Ближайший к горелке Бунзена упал первым.

Что это говорит нам о том, как тепло проходит по стержню?



Тепло передается от наиболее горячего к более холодному концу стержня.

Давайте снова подумаем о чайной ложке в чае.Чай горячий, а металлическая ложка холодная. Когда вы кладете металлическую чайную ложку в горячий чай, часть тепловой энергии чая передается металлическим частицам. Частицы металла начинают быстрее вибрировать и сталкиваются с соседними частицами. Эти столкновения распространяют тепловую энергию вверх через чайную ложку. От этого ручка чайной ложки становится горячей.

Проводимость — это передача тепловой энергии между соприкасающимися объектами. В примере с чайной ложкой частицы чая соприкасаются с частицами металлической ложки, которые, в свою очередь, соприкасаются друг с другом, и именно так тепло передается от одного объекта к другому.

Все ли материалы проводят тепло одинаково? Давайте выясним.

Заблуждение о температуре. Как вы думаете, почему ваш ковер зимой теплее плитки? Посмотрите это видео, чтобы узнать.

В ответ на видео в поле на полях о том, почему ваш ковер зимой теплее плитки, вы можете вернуться к этому вопросу после того, как проведете следующее расследование, а также посмотрите на пример формы для торта и торта. прямо из духовки.Вы можете вести обсуждение следующим образом:

  • Для начала спросите учащихся, почему они предпочли бы зимой стоять на ковре, а не на плитке. Они, наверное, ответят, что ковер теплее.
  • Затем спросите их, какова, по их мнению, температура каждой поверхности. Учащиеся могут сказать, что им кажется, что плитка имеет более низкую температуру, чем ковер, потому что он кажется более холодным. Это неверно, так как плитка и ковер будут иметь одинаковую температуру, поскольку они оба некоторое время находились в одной и той же среде, и поэтому будут иметь одинаковую температуру.
  • Однако, если вы снова зададите этот вопрос учащимся после проведения следующего исследования, а также взглянув на пример с тортами и тортами, они могут тогда понять, что это еще один пример разницы в проводимости.
  • А именно, плитка и ковер имеют одинаковую температуру, но плитка лучше проводит энергию и поэтому отводит тепло от ваших ног с большей скоростью, чем ковер, из-за чего плитка становится холоднее в помещении. на самом деле они находятся при одинаковой температуре.

Это исследование покажет учащимся, что металлы проводят тепло лучше, чем неметаллы. Если возможно, посмотрите видео Veritasium, предоставленное по ссылке для посещения, перед занятием о заблуждениях, связанных с температурой, и которое демонстрирует эту деятельность. Начните с того, что попросите учащихся почувствовать блоки и спросите, какой из них холоднее. Алюминиевый блок будет холоднее.Затем спросите их, какой блок, по их мнению, растопит кубик льда быстрее всего. Как и на видео, большинство людей думают, что кубик льда на пластиковом блоке тает быстрее, так как он кажется более теплым, чем алюминиевый блок. Однако это заблуждение, и на занятиях будет продемонстрировано, что на самом деле именно алюминиевый блок заставляет кубик льда плавиться быстрее, поскольку металлы являются лучшими проводниками тепла.

ЦЕЛЬ: Исследовать, какие материалы являются лучшими проводниками тепла.

В этом исследовании мы разместим кубик льда на пластиковом блоке и на алюминиевом блоке и будем наблюдать, какой кубик льда тает быстрее всего.

ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования. Как вы думаете, какой блок растопит кубик льда быстрее всего?



Учащиеся могут предположить, что кубик льда тает на пластике быстрее, чем на алюминиевом блоке.Если они это сделают, убедитесь, что они вернутся, чтобы отвергнуть свою гипотезу и пересмотреть ее.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • пластиковый блок
  • алюминиевый блок
  • кубиков льда
  • пластиковое кольцо для удержания кубика льда на блоке

Вы можете использовать любой кусок пластика и алюминия (или другого металла), который сможете найти.по возможности используйте круглое кольцо, чтобы не пролить талую воду.

МЕТОД:

Сначала почувствуйте пластиковый блок и алюминиевый блок. Опишите, что они чувствуют.



Учащиеся заметят, что пластиковый блок на ощупь теплее металлического.

  1. Поместите кубик льда на каждый блок и наблюдайте, что происходит.

НАБЛЮДЕНИЯ:

Какой кубик льда начинает таять первым и самым быстрым?


Сначала тает кубик льда на алюминиево-металлическом блоке.

Это то, что вы думали? Вернитесь к своей гипотезе.


Ответ, зависящий от учащегося. Большинство людей ошибочно считают, что кубик льда тает быстрее на пластиковом блоке, чем на металлическом.

ВЫВОДЫ:

Как вы можете сделать вывод о том, какой материал (пластик или металл) лучше всего проводит тепло?

Металл лучше проводит тепло, чем пластик, поскольку кубик льда на металле плавится первым.

Мы обсудим это в следующем абзаце о том, почему это происходит.

Так как это работает? Это связано с теплопроводностью , скоростью, с которой тепло передается от одного объекта к другому.

Когда вы изначально почувствовали блоки, вы почувствовали, что пластиковый блок теплее.Но мы заметили, что алюминиевый или металлический блок растопил кубик льда быстрее. Это потому, что металлический блок быстрее проводит тепло к кубику льда. Пластиковый блок является худшим проводником тепла, поэтому кубику льда передается меньше тепла, и он не тает так быстро.

Почему тогда алюминиевый блок холоднее пластикового?

Это связано с тем, что алюминий быстрее отводит тепло от руки, чем пластик.Поэтому алюминиевый блок кажется холоднее, а пластиковый — теплее. Когда вы касаетесь чего-либо, вы на самом деле не чувствуете температуру. Скорее вы чувствуете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Давайте подумаем о другом примере выпечки торта. Представьте, что вы только что закончили печь пирог в духовке при температуре 180 ° C.

Выпечка торта в духовке в металлической жести.

Когда вы вынимаете торт из духовки, что, скорее всего, обожжет вас больше: металлическая форма для выпечки или торт?


Скорее всего, форма для торта вызовет более серьезные ожоги.

В качестве следующего вопроса предложите учащимся поразмышлять о том, что они думают о температуре формы для торта и самой емкости. Многие люди ошибочно полагают, что олово горячее пирога, так как на горячее. На самом деле они имеют одинаковую температуру, так как они оба выпекали при 180 ° C.

Вы думаете, что торт и форма имеют одинаковую температуру, когда вы вынимаете их из духовки? Почему?



Да, пирог и форма имеют одинаковую температуру, так как выпекались при 180 oC.Учащиеся могут быть склонны сказать, что олово имеет более высокую температуру, чем торт, поскольку оно кажется более горячим, а металлическое олово вызовет более серьезный ожог, чем настоящий торт. Это заблуждение, и вы должны это обсудить. Как и в случае с алюминиево-пластиковым блоком, форма для выпечки и пирог имеют одинаковую температуру. Но металлическое олово проводит тепло к вашей руке быстрее, чем торт. Поэтому металлическое олово будет более горячим и с большей вероятностью вызовет серьезный ожог, чем торт.Когда вы касаетесь чего-либо, вы на самом деле не чувствуете температуру. Скорее вы чувствуете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Если у вас есть возможность, посмотрите видео в поле Visit , набрав ссылку в своем интернет-браузере, даже на мобильном телефоне. В этом видео демонстрируется пример формы для торта и торта.

То, что мы видели здесь, является еще одним примером теплопроводности.Форма будет проводить тепло к вашей руке намного быстрее, чем торт, поэтому форма обожжет вас, а торт — нет. Форма и пирог имеют одинаковую температуру.

Итак, что мы узнали? Металлы проводят тепло лучше неметаллов.

  • Существуют вещества, через которые проходит тепловая энергия, поэтому они называются проводниками .

  • Существуют вещества, которые не позволяют проводить через них тепловую энергию, поэтому они называются изоляторами .

Это ссылка на то, что мы узнали из книги «Материя и материалы» о свойствах материалов и о том, как их свойства определяют их использование. Напомните учащимся о действиях, которые они выполняли в разделе «Материя и материалы», особенно связанных с проводимостью.

Помните, что то, что материал кажется на холоднее, не означает, что он имеет более низкую температуру.Возможно, он быстрее отводит тепло от вашей руки.

Теперь, когда мы знаем, что металлы являются хорошими проводниками тепла, считаете ли вы, что все металлы одинаково хорошо проводят тепло? Давайте разберемся, какие металлы являются лучшими проводниками.

Посмотрим, какой металл лучше проводит тепловую энергию. Для этого посмотрим, какой металл нагревается первым.

Убедитесь, что вы знаете, как безопасно пользоваться горелкой Бунзена.

Теперь, когда мы установили, что металлы проводят тепловую энергию лучше, чем неметаллы, учащиеся будут исследовать, какие металлы являются лучшими проводниками тепла. Это исследование требует большего количества тепла, чем предыдущее, поэтому учащиеся не должны проверять проводимость пальцами.

Потратьте несколько минут, прежде чем учащиеся начнут, демонстрируя правильную процедуру зажигания горелки Бунзена.В Интернете есть много разных обучающих видео, например, тот, который указан в поле для посещения на полях. Вот список инструкций для вашей справки:

  1. Убедитесь, что вы работаете на подходящей поверхности, например, на огнестойком коврике, и что она чистая и не загромождена.
  2. Убедитесь, что газовая трубка в хорошем состоянии и не погибнет.
  3. Надежно подсоедините к выходу газа и убедитесь, что он не будет легко отсоединен при перемещении горелки Бунзена.
  4. Убедитесь, что воротник у основания горелки Бунзена и отверстие для воздуха закрыты.
  5. Сначала зажгите спичку, держа ее подальше от горелки Бунзена.
  6. Включите газ другой рукой и поднесите спичку к горелке Бунзена, чтобы зажечь ее.
  7. Отрегулируйте отверстие для воздуха, открыв его так, чтобы пламя стало сильнее.
  8. Отрегулируйте интенсивность пламени с помощью воротника внизу.

Вы можете попросить учащихся нарисовать плакаты, объясняющие, как зажечь горелку Бунзена, в качестве дополнительного упражнения, если вы чувствуете, что им нужна дополнительная практика и напоминания.

Помните, что штативы и металлические стержни, которые используют учащиеся, сильно нагреваются во время этого эксперимента. Обязательно дайте устройству остыть перед тем, как упаковать его.

AIM: Определить, являются ли одни металлы проводниками тепла лучше, чем другие металлы.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПЕРЕМЕННЫХ:

Прочтите метод и внимательно посмотрите на схему исследования, чтобы определить различные требуемые переменные.

Какую переменную вы собираетесь изменить?


Тестируемый материал i.е. железо, медь, латунь или алюминий

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь изменить?


Это будет независимая переменная

Какую переменную вы собираетесь измерять?


Время, необходимое для того, чтобы булавка упала.

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь измерять?


Какие переменные должны оставаться неизменными?



Длина и толщина материала должны быть одинаковыми для каждого используемого материала.Расстояние канцелярской кнопки от источника тепла.

Как мы называем переменные, которые должны оставаться неизменными?


ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.



Ответ, зависящий от учащегося. Учащиеся могут предположить, какой металл, по их мнению, будет лучшим проводником, например, медный стержень будет лучшим проводником.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • Горелка Бунзена
  • Вазелин
  • Пруток из меди, железа, латуни и алюминия
  • секундомер
  • канцелярские кнопки
  • штатив
  • картон или бумага
  • совпадений

Перечисленные здесь материалы являются рекомендациями.Вы можете использовать альтернативный аппарат, чтобы продолжить расследование. Например, для нагрева стержней можно использовать спиртовку. Если у вас нет подставки для штатива, вы можете поместить металлические стержни на другую подставку, например на деревянный брусок, так чтобы их концы торчали с одной стороны, чтобы они по-прежнему доходили до горелки Бунзена. Скрепки также можно использовать вместо булавок для рисования. Тип металла не имеет значения, если у вас есть разные металлы одинаковой длины.

МЕТОД:

  1. Приклейте плоский конец канцелярской кнопки к концу каждого из металлических стержней с помощью вазелина.Постарайтесь использовать одинаковое количество вазелина для каждой канцелярской кнопки.
  2. Поместите картон на штатив.
  3. Выровняйте металлические стержни на картоне так, чтобы один конец каждого находился над горелкой Бунзена.
  4. Зажгите горелку Бунзена.
  5. С помощью секундомера измерьте, сколько времени требуется, чтобы каждый из штифтов упал.
  6. Запишите результаты в таблицу.
  7. Нарисуйте гистограмму, чтобы проиллюстрировать ваши результаты.

Картон является изолятором и препятствует передаче тепла от стержней к штативу. Потеря тепла стержнями может повлиять на результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Запишите результаты в следующую таблицу.

Марка металла

Время, необходимое для того, чтобы штифт отпал (секунды)

утюг

медь

латунь

алюминий

Теперь нарисуйте гистограмму, чтобы показать свои результаты.Не забудьте дать своему графику заголовок, чтобы описать, что он представляет.

Какая переменная должна быть на горизонтальной оси абсцисс?


Тип материала должен быть на горизонтальной оси. Это независимая переменная.

Какая переменная должна быть на вертикальной оси?


Время, необходимое для того, чтобы канцелярская булавка упала, должно относиться к вертикальной оси. Это зависимая переменная.

Как вы думаете, почему гистограмма подходит для этого расследования?



Независимая переменная / тип материала не является числовым значением, поэтому для него не требуется числовая строка.Гистограмма используется для представления нечисловых или прерывистых данных.

Независимая переменная всегда отображается по оси x, а зависимая переменная — по оси y. Обе оси должны быть помечены и показывать единицы измерения. График должен иметь заголовок.

Здесь приводится примерный набор данных с гистограммой для справки.Ваши результаты могут отличаться от представленных здесь.

Марка металла

Время, необходимое для того, чтобы штифт отпал (секунды)

утюг

60

медь

30

латунь

50

алюминий

40

АНАЛИЗ:

Какой столбец на вашем графике самый длинный?


Самым длинным стержнем должен быть утюг.

Какой столбик самый короткий?


Самым коротким стержнем должен быть медный стержень.

Запишите материалы в порядке отвода тепла от самого быстрого к самому медленному.


Ответ, зависящий от активности.

Почему плавится вазелин?


Тепло передается посредством теплопроводности через металлический стержень к вазелину, вызывая повышение его температуры, а затем изменение состояния (твердое состояние на жидкое).

Как вы думаете, почему нужно было положить кусок картона или бумаги на штатив под металлические стержни? Подсказка: подставка для штатива также сделана из металла.




Картон действует как изолятор, предотвращая передачу тепла на подставку от стержней.В рамках этого эксперимента тепло должно передаваться только к различным металлическим стержням.

Как вы думаете, почему необходимо использовать одинаковое количество вазелина на концах каждого стержня?



Это сделано для того, чтобы тест был честным, в противном случае некоторые канцелярские кнопки могут застрять лучше, чем другие, что приведет к неточным результатам.

Как вы думаете, мы могли бы провести это расследование, если бы наши стержни были разной длины? Почему?



Нет, в противном случае это было бы нечестное испытание, поскольку нагревание одних стержней придется проводить дальше, чем других, что приведет к неточным результатам.

ОЦЕНКА:

Всегда важно оценивать наши исследования, чтобы увидеть, есть ли что-то, что мы могли бы изменить или улучшить.

Есть ли что-нибудь, что пошло не так в вашем расследовании, что вы могли бы предотвратить?


Ответ, зависящий от учащегося.

Если бы вам пришлось повторить это расследование, что бы вы изменили?


Ответ, зависящий от учащегося. Примеры включают: повторение одного и того же эксперимента три раза и усреднение результатов, увеличение количества тестируемых металлов.

ВЫВОДЫ:

Напишите заключение для этого исследования о том, какой металл является лучшим проводником тепла.

Этот ответ будет зависеть от результатов их экспериментов и конкретных металлов, которые вы использовали в исследовании.

В этом разделе мы рассмотрели, как тепло проходит через металлические стержни и другие предметы. Это всего было твердых объекта. Как энергия передается через жидкости или газы? Давайте узнаем в следующем разделе.

Конвекция

  • конвекция
  • конвекционный ток

В качестве введения к этому разделу вы можете смоделировать концепцию «сидения в ванне», наполнив прямоугольную пластиковую ванну или небольшой резервуар для воды холодной водой, а затем налив горячей водой с одной стороны.Предложите учащимся почувствовать холодную сторону ванны, а затем почувствовать ее через несколько минут.

Если вам удастся достать лавовую лампу, это может стать очень увлекательным вступлением к уроку. Вы можете выключить свет и поставить лавовую лампу на стол, когда ученики войдут в класс. Затем вы можете объяснить, что собираетесь выяснить, почему капли поднимаются, а затем падают обратно в лавовую лампу. Если у вас нет лавовой лампы, вы также можете посмотреть это видео:

Представьте горшок с водой на плите.Только дно кастрюли касается плиты, но вся вода внутри кастрюли, даже вода, не касающаяся стенок, становится теплее. Как энергия передается по воде в горшке? Передача энергии происходит из-за конвекции .

Давайте выполним упражнение, которое поможет нам визуализировать, как происходит конвекция.

Цветные конвекционные потоки (видео)

МАТЕРИАЛЫ:

  • Стеклянный стакан 200 мл
  • перманганат калия
  • Горелка Бунзена или спирта, штатив, проволочная сетка

Учтите, что вам нужно всего несколько гранул перманганата калия, иначе вы ничего не увидите.

Альтернативой вышеуказанным материалам является:

  1. Отрежьте горлышко прозрачной емкости 4 или 5 л.
  2. Наполните емкость на три четверти холодной водопроводной водой.
  3. Налейте цветную горячую воду (может быть окрашена пищевым красителем) в небольшую бутылку с легко снимаемой крышкой. Закройте крышку.
  4. Опустите маленькую бутылку в контейнер.
  5. После опускания осторожно откройте его, затем осторожно выньте руку из контейнера с крышкой.
  6. Обратите внимание на то, что цветная горячая вода поднимается из маленькой бутылки через холодную воду, а затем снова падает вниз, охлаждая на своем пути вверх — наблюдайте за конвекционными потоками.

ИНСТРУКЦИЯ:

Учащиеся не должны просто бросать перманганат калия в воду. Важно, чтобы они аккуратно поместили его на дно стакана с одной стороны, чтобы они могли видеть, как движутся потоки в воде.

  1. Наполните стакан холодной водопроводной водой наполовину.
  2. Осторожно нанесите небольшое количество перманганата калия на одну сторону стакана. НЕ РАЗМЕШАТЬ.
  3. Нагрейте воду с перманганатом калия непосредственно под стенкой стакана с помощью бунзеновской / спиртовой горелки и наблюдайте, что происходит.
  4. Поставьте контрольный эксперимент и поместите несколько зерен перманганата калия на дно стакана, наполненного водой.Не нагревайте этот стакан и наблюдайте за тем, что происходит.

ВОПРОСЫ:

Что вы увидели, когда вода в нагретом стакане начала нагреваться? Нарисуйте картинку, чтобы показать то, что вы видите.

Учащиеся должны увидеть фиолетовый цвет растворенного перманганата калия, движущийся по кругу вверх через воду.

Что происходит с перманганатом калия в этом стакане?



По мере того, как перманганат калия растворяется в воде, он протаскивается через воду.

Не могли бы вы объяснить узор, который вы видели?



Теплая вода поднимается и заменяется более холодной водой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

На данный момент учащиеся не знакомы с теорией конвективных токов, поэтому их ответы будут довольно простыми.

Сравните это со стаканом, который не был нагрет. Что вы наблюдали в этом стакане?



Перманганат калия растворяется, но не образует восходящих токов.Он будет равномерно и плотно диффундировать по дну стакана. Через долгое время он равномерно распределится по воде.

Давайте теперь объясним, что мы наблюдали в последнем упражнении. Конвекция — это передача тепловой энергии из одного места в другое за счет движения частиц газа или жидкости. Как это произошло?

При нагревании газа или жидкости вещество расширяется.Это связано с тем, что частицы в жидкостях и газах приобретают кинетическую энергию при нагревании и начинают двигаться быстрее. Поэтому они занимают больше места по мере того, как частицы отдаляются друг от друга. Это заставляет нагретую жидкость или газ двигаться вверх, а более холодную жидкость или газ — вниз. Когда теплая жидкость или газ достигают вершины, они снова охлаждаются и, следовательно, снова движутся вниз.

Затем мы говорим, что нагретая жидкость или газ менее плотны, поскольку те же частицы теперь занимают большее пространство.Мы узнаем больше о плотности в следующем году в Gr 8.

В последнем действии частицы воды приобрели кинетическую энергию и удалялись друг от друга, занимая больше места. Затем эта вода движется вверх, поскольку она менее плотная, чем холодная вода, то есть она легче, чем холодная вода. Мы могли наблюдать это, когда перманганат калия растворялся в воде и перемещался вместе с частицами воды, а затем снова перемещался вниз по мере охлаждения воды.

Это движение жидкости или газа называется конвекционным потоком , и энергия передается от одной области в жидкости или газе к другой. Взгляните на диаграмму, показывающую конвекционный ток.

Учащимся нужно быть осторожными с этим экспериментом. Т-образный картон легко зажечь свечой, и им следует быть осторожными, чтобы не обжечь пальцы при зажигании свечей.

МАТЕРИАЛЫ:

  • Картон Т-образный
  • свеча
  • скрученная бумага или шина
  • стакан
  • Коробка спичек

ИНСТРУКЦИЯ:

Вы можете капнуть немного воска на основу, а затем прикрепить к нему свечу, чтобы она стояла.

  1. Зажгите свечу и поместите ее в стакан сбоку от стакана.
  2. Поместите Т-образный картон в стакан так, чтобы между дном стакана и картоном оставался небольшой зазор.
  3. Зажгите скрученный рулон бумаги и подержите его в стакане с противоположной стороны от свечи, как показано на рисунке.
  4. Посмотрите, что происходит с дымом.

ВОПРОСЫ:

Что происходит с дымом от бумаги?


Дым опускается под картон и поднимается вверх рядом со свечой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Некоторые частицы дыма могут двигаться вверх.

Как вы думаете, почему дым движется таким образом?




Свеча нагревает воздух над собой, что создает конвекционный поток, который втягивает более холодный воздух с другой стороны картона к свече.Это движение частиц воздуха увлекает за собой частицы дыма. Частицы дыма позволяют нам визуализировать конвекционное течение.

В последних двух действиях мы наблюдали конвекционные токи в жидкости и в газе. Конвекционные токи могут образовываться только в газах и жидкостях, поскольку эти частицы могут свободно перемещаться. Они не удерживаются в фиксированных положениях, как в твердом теле.Твердые частицы удерживаются вместе слишком плотно, чтобы они могли двигаться при нагревании. Твердые частицы будут вибрировать быстрее только при нагревании, но не сдвинутся со своих позиций.

Твердые частицы будут двигаться со своих позиций только тогда, когда они наберут достаточно кинетической энергии, чтобы произошло изменение состояния и твердое тело расплавилось и превратилось в жидкость.

Капли в лавовой лампе движутся вверх и вниз в лампе, сначала нагреваясь и расширяясь, а затем достигая поверхности и остывая, чтобы снова опускаться вниз.

Капли в лавовой лампе движутся вверх и вниз, показывая нам конвекционные токи, поскольку лампа обеспечивает источник тепла внизу.

Как работает лавовая лампа? (видео)

Теперь, когда мы узнали о конвекции, как мы можем применить это в окружающем нас мире? Интересно узнать о концепциях и теориях в науке, но еще интереснее, когда мы узнаем, как это влияет на нашу повседневную жизнь.

Представьте, что вашему учителю дали обогреватель и кондиционер для вашего класса. Обогреватель согреет ваш класс зимой, а кондиционер сохранит прохладу летом. Вы должны помочь своему учителю решить, где каждый предмет должен быть помещен в классе. Идти по стене у потолка или у пола? Стоит ли им подойти к окну?

Это фотография кондиционера.

ИНСТРУКЦИЯ:

Разделитесь на группы по 2 или 3 человека.

Обсудите, где в классе вы бы разместили обогреватель, чтобы он мог эффективно обогревать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Утеплитель следует ставить возле пола. По мере того, как он нагревает воздух вокруг себя, теплый воздух поднимается и заменяется холодным.Затем прохладный воздух нагревается и поднимается. Это создает конвекционный поток, который нагревает всю комнату. На диаграмме должна быть показана восходящая циркуляция теплого воздуха.

Обсудите, где в классе вы бы установили кондиционер, чтобы он мог эффективно охлаждать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Кондиционер следует ставить под потолком.По мере того, как он охлаждает теплый воздух у потолка, холодный воздух движется вниз к полу и заменяется теплым воздухом снизу. Затем теплый воздух охлаждается кондиционером. Это создает конвекционный поток, который охлаждает всю комнату. На диаграмме должна быть показана нисходящая циркуляция холодного воздуха.

Постарайтесь найти специалиста по кондиционерам или отоплению, с которым вы сможете пройти собеседование.Попросите их объяснить, как лучше всего установить кондиционер и обогреватель.

Теперь мы рассмотрели, как энергия передается через различные материалы, будь то твердые тела (проводимость) или жидкости и газы (конвекция). Но что делать, если нет частиц, передающих тепловую энергию? Есть ли еще способ передачи энергии?

Радиация

  • излучение
  • матовый
  • отражают
  • абсорбировать

Вы когда-нибудь задумывались, как Солнце может согреть нас, даже если оно так далеко? Энергия передается от Солнца всему на Земле.Солнцу не обязательно касаться Земли для передачи энергии. Кроме того, между Землей и Солнцем есть пространство. Энергия Солнца способна согреть нас, даже не касаясь нас.

Этот перенос энергии называется излучением . Он отличается от проводимости или конвекции, поскольку не требует, чтобы предметы касались друг друга или движения частиц.

Радиация происходит от греческого слова , радиус , что означает луч света.

Солнце излучает тепло во всех направлениях. Энергия передается через космос на Землю

Свету требуется около 8 минут, чтобы добраться от Солнца до Земли.

Мы также можем видеть, как тепло передается радиацией здесь, на Земле, а не только между Солнцем и Землей. Продемонстрируем разницу между излучением и конвекцией с помощью свечи.

Предлагается сделать это в качестве демонстрации и разбить учащихся на небольшие группы.Затем вы можете контролировать, насколько близко они прикладывают руки к пламени. Обратите внимание, что тепло излучается во всех направлениях вокруг источника тепловой энергии (включая верхнюю часть свечи). То, что заставляет нас чувствовать тепло вверху, — это эффект конвекционных потоков горячего воздуха, движущихся вверх. Сначала им следует подержать руки над пламенем, чтобы почувствовать тепло от конвекции. Затем они должны подержать руки рядом, чтобы почувствовать теплоотдачу от излучения. Наконец, вы также можете продемонстрировать проводимость, используя металлическую ложку и держа ее в огне.

МАТЕРИАЛЫ:

  • свеча в подсвечнике
  • металлическая ложка или металлический стержень
  • совпадений

ИНСТРУКЦИЯ:

  1. Зажгите свечу и поместите ее в подсвечник. Ваш учитель может сделать это и попросить вас подходить к демонстрации целыми группами.
  2. Сначала держите руку над свечой.
  3. Затем возьмитесь за свечу рукой.
  4. Ответьте на следующие вопросы.

ВОПРОСЫ:

Теперь мы знаем, что тепло от свечи будет передаваться окружающему ее воздуху. Они согреются. Куда уйдет этот воздух?


Частицы воздуха будут двигаться вверх.

Итак, когда вы держите руку над свечой, что вы чувствуете и почему?



Когда вы держите руку над свечой, частицы теплого воздуха передают энергию вашей руке, заставляя ее нагреваться, и вы чувствуете повышение температуры.

Но как насчет того, чтобы держать руку за свечу? Чувствуете ли вы тепло от свечи?


Это не конвекция, поскольку частицы воздуха не перемещаются вбок, когда они нагреваются от пламени.Итак, как энергия передается вашей руке, когда вы чувствуете тепло на стороне свечи?


Энергия передается излучением.

Наконец, если бы ваш учитель поместил металлическую ложку в пламя свечи, и вы почувствовали конец, что бы вы почувствовали через некоторое время?


Как передавалась энергия от пламени на конец ложки?


Передача энергии проводилась.

На этой фотографии показаны все три формы передачи тепла. Объясните, какой тип теплопередачи представлен каждой рукой.

Энергия передается тремя способами.


Рука справа, держащая ложку, представляет собой теплопроводность, поскольку тепло передается от пламени через металл ложки.Рука над свечой представляет собой конвекцию, поскольку тепло передается от пламени движущимися частицами воздуха, которые нагреваются и поднимаются вверх. Рука над свечой также будет получать тепло от излучения, так как тепло распространяется во всех направлениях. Рука слева рядом со свечой представляет излучение, когда энергия передается от источника через пространство к руке.

Как мы видели в предыдущем упражнении, энергия передается от свечи к вашей руке посредством конвекции и излучения.Вы когда-нибудь стояли рядом с огромным огнем? Вы почувствуете излучаемое тепло, даже если воздух может быть очень холодным. Это потому, что энергия передается вам посредством излучения через промежутки между частицами в воздухе.

Что если вы дотронетесь до черной или белой стены? Как вы думаете, есть ли разница в том, как разные поверхности поглощают и отражают излучение ? Давайте узнаем, проведя расследование.

В этом исследовании рассматривается, как различные материалы поглощают или отражают излучение.Важно, чтобы площадь поверхности каждого материала оставалась одинаковой, чтобы результаты были надежными. Это расследование лучше всего работает в жаркий солнечный день. Постарайтесь найти самое солнечное место на территории школы, чтобы провести расследование.

Мы собираемся исследовать, какие поверхности поглощают больше всего тепла, используя темную бумагу, светлую бумагу и блестящую бумагу, такую ​​как алюминиевая фольга. Мы будем использовать температуру внутри конверта, сделанного из каждого вида бумаги, как меру количества тепла, поглощаемого бумагой.Как вы думаете, почему мы можем это сделать?



Обсудите это со своим классом, так как важно, чтобы они понимали, почему они проводят расследование. Когда бумажный конверт поглощает тепло, энергия передается воздуху внутри конвертов. Это вызовет повышение температуры, которое покажет термометр. Чем больше энергии поглощается, тем больше энергии передается внутрь и тем выше температура.Бумага, отражающая наибольшее количество энергии, покажет наименьшее повышение температуры.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС:

Какие поверхности будут поглощать больше всего солнечного излучения и, следовательно, быстрее всего увеличивать температуру?

ПЕРЕМЕННЫЕ

Какую переменную вы собираетесь измерять?


Температура вещества.

Как мы называем измеряемую вами переменную?


Какую переменную вы собираетесь изменить?


Как мы называем эту переменную?


Что должно быть одинаковым для всех различных материалов?


Площадь поверхности каждого вещества, подвергающегося воздействию Солнца, должна быть одинаковой (т. Е.размер конверта). Продолжительность воздействия солнечных лучей на материалы.

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.

Ответ, зависящий от учащегося. Гипотеза может быть такой: «Блестящая поверхность будет поглощать меньше всего тепла, а черная / темная бумага — больше всего».’

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • черная матовая бумага
  • Белая книга
  • фольга алюминиевая
  • 3 спиртовых термометра
  • секундомер или таймер
  • клей или скотч

Вы также можете расширить исследование, протестировав больше цветов, например красный и желтый, чтобы увидеть их сравнение.

МЕТОД:

  1. Сложите каждый лист бумаги и алюминиевую фольгу в виде конверта.
  2. Поместите термометр в каждый конверт и запишите начальную температуру.
  3. Положите все конверты на солнце.
  4. Проверяйте температуру по термометрам каждые 2 минуты в течение 16 минут.
  5. Запишите результаты в таблицу.
  6. Нарисуйте линейный график для каждого конверта на одном и том же наборе осей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Результаты этого эксперимента зависят от размера бумажного конверта, который делают учащиеся, а также от количества солнечного света, падающего на конверты. Показания также могут время от времени колебаться в результате облачности.

Запишите результаты в следующую таблицу.

Время (минуты)

Температура в черном бумажном конверте (° C)

Температура в белом бумажном конверте (° C)

Температура в конверте из алюминиевой фольги (° C)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Нарисуйте линейный график для каждого конверта на пустом месте ниже.Не забудьте дать своему графику заголовок.

Время должно быть отложено по горизонтальной оси, а температура — по вертикальной оси. Нарисуйте три разных графика для трех разных материалов. Сравнение наклона трех графиков позволит учащимся определить, какой материал прогрелся быстрее всего. Быстрее всего прогрелась линия с самым крутым уклоном.

Температура черной бумаги должна повышаться быстрее всего, и поэтому кривая будет самой крутой.Алюминиевый конверт должен нагреваться медленнее всего и иметь самый неглубокий изгиб с белой бумагой между ними.

График должен иметь заголовок. Примером подходящего заголовка может быть «Сравнение скорости повышения температуры различных поверхностей».

АНАЛИЗ:

Что вы замечаете в формах нарисованных вами графиков? Графики прямые или кривые?


Ответ, зависящий от активности.Полученные значения будут зависеть от размера конвертов, которые делают учащиеся, а также от количества солнечного света, на которое они попали. Важно, чтобы они видели растущую тенденцию в линиях графика.

Какая линия на вашем графике самая крутая? Что это говорит нам?



График, представляющий черную бумагу, должен быть самым крутым графиком.Это означает, что температура этого конверта увеличивалась быстрее всего. Это потому, что черный матовый цвет поглощает больше всего излучения.

Сравните ваши результаты для белой бумаги и блестящей поверхности. Что это вам говорит.



Конверт из алюминиевой фольги должен показывать минимальное повышение температуры, поскольку блестящие поверхности отражают тепло.

ОЦЕНКА:

Расследование прошло гладко? Или вы бы что-нибудь изменили?



Ответ, зависящий от учащегося.Учащиеся должны обсудить качество своего метода и получили ли они ожидаемые результаты. Они могут предложить повторить эксперимент три раза и получить среднее увеличение с течением времени.

Были ли у вас результаты, которые не соответствовали общей схеме?


Ответ, зависящий от учащегося.Некоторые учащиеся могут получить выбросы, но другие могут иметь четкие результаты с четкими закономерностями.

ВЫВОД:

Напишите заключение для вашего расследования. Не забудьте вернуться к следственному вопросу, на который мы хотели ответить.




Учащиеся должны сделать вывод, что черные поверхности поглощают больше всего излучения и, следовательно, показывают самое большое и быстрое повышение температуры, тогда как блестящие поверхности поглощают меньше всего, поскольку они больше всего отражают.

Солнечное излучение необходимо для жизни на Земле, но ультрафиолетовое излучение Солнца также может сильно повредить нашу кожу. Не забывайте надевать солнцезащитный крем и шляпу на улице и избегать попадания прямых солнечных лучей с 11:00 до 14:00.

Исследование показало, что темная оболочка показала наибольшее повышение температуры. Более светлый конверт показал меньшее повышение температуры.Конверт из блестящего материала показал наименьшее повышение температуры.

Итак, что мы узнали? Кажется, что темные цвета поглощают больше солнечного излучения, чем светлые или отражающие цвета. Итак, если вы хотите согреться в холодный день, темная одежда будет поглощать больше доступного тепла солнечного излучения, чем светлые тона.

Средняя летняя температура в Хотазеле, городе на Северном мысе, составляет около 34 ° C. Если бы вы жили в Хотазеле и вам нужно было купить новую машину, вы бы купили машину светлого или темного цвета? Объяснить, почему.



Лучшим цветом для покупки будет белый автомобиль, потому что, как показало исследование, светлые цвета поглощают меньше тепла, чем темные. Так светлый автомобиль в идеале останется самым крутым внутри.

У вас есть возможность опрыскать автомобиль, чтобы поверхность стала более блестящей. Как вы думаете, это поможет сохранить прохладу в машине в жаркие летние месяцы? Объяснить, почему.



Да, это поможет, поскольку блестящие поверхности обладают большей отражающей способностью и поэтому больше лучистого тепла отражается, а не поглощается, сохраняя внутреннюю часть автомобиля более прохладной.

uxcell, 5 шт., Черный алюминиевый радиатор, радиатор, радиатор, 14x14x7 мм, промышленные электрические продукты для управления тепловым режимом santafewash.com

uxcell 5 шт. Черный алюминиевый радиатор радиатора радиатора 14x14x7 мм: Компьютеры и аксессуары.Купить uxcell 5 шт. Черный алюминиевый радиатор радиатора Радиатор 14x14x7 мм: Радиаторы — ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при определенных покупках. Это качественный и эффективный радиатор с двусторонним отводом с теплопроводностью. Мы рекомендуем вам выбрать его. 。 Клейкая основа из термоленты.。 Может применяться с другими устройствами, такими как BeagleBone.。 Эти радиаторы имеют достаточно короткие профили, чтобы поместиться в стандартные корпуса Raspberry Pi. 。 Эти радиаторы можно использовать в других устройствах, таких как BeagleBone, для охлаждения процессора, регуляторов и т. Д.。 Широко используется для набора микросхем ПК, силовой ИС, силового электрического устройства и т. Д. Используйте клей для радиатора для установки радиатора. Клей здесь не входит. Пожалуйста, проверьте таблицу технических характеристик и убедитесь, что размер радиатора подходит вашего компонента .。。。。


uxcell 5 шт. Черный алюминиевый радиатор радиатора радиатора 14x14x7 мм

10-ампер / 125-вольт Lynn Electronics C13515P10AWH-15F Кабель питания IEC60320 C13 — NEMA 5 SJT, куртка белого цвета. 0402 100 Ом 1 штука 5% 4 ТОЛЩАЯ ПЛЕНКА PANASONIC EXB-28V101JX РЕЗИСТОРНАЯ СЕТЬ, Длина кабеля: Другой, Цвет: Белый Кабели 2шт OTG3.1 переходник с разъема Micro USB для подключения к розетке типа C для ноутбука, телефона, 50 шт. IGBT-транзисторы 600V 3A с рейтингом короткого замыкания IGBT. APPLETON ST-

L Железный угловой разъем 90 градусов 1-1 / 2IN, OMNIHIL 10 футов длиной 3.0 Высокоскоростной кабель USB-A — USB-C, совместимый с мощным беспроводным динамиком ABRAMTEK E600, , многожильный медный проводник 24AWG Длина: 1,5 м Обслуживание сети Happyshopping Сетевой кабель Tool Cat5e, серый, Ethernet-кабель ITBEBE Cat6, 50 футов, синий, плоский интернет-шнур с позолоченными разъемами RJ45 3 микрона и защелкивающимися зажимами Молниеносная скорость и превосходная сила сигнала, FCP067N65S3 MOSFET 650V 44A N-Channel SuperFET MOSFET Pack of 10.Ограничители переходных напряжений TVS SURF MT DO214AA 50 шт. Диоды TVS, транзисторы IGBT 35A Ultrafast IGBT 600V 100kHz 50 шт., POSITAL IXARC UCD-IPT00-XXXXX-VBS0-2RW Incremental Rotary Encoder.


Эрозионно-коррозионное поведение алюминия в проточной деионизированной воде при различных температурах

Реферат

Для оптимизации рабочей температуры и скорости потока охлаждающей воды в системе охлаждения тиристорного клапана высокого напряжения постоянного тока (HVDC), характеристики эрозионной коррозии алюминия электроды в деионизованной воде при различных температурах.С повышением температуры воды ток коррозии алюминиевого электрода постепенно увеличивается, а сопротивление переноса заряда постепенно уменьшается, поэтому коррозия алюминия имеет тенденцию становиться серьезной. Алюминиевый электрод в деионизированной воде 50 ° C имеет самый отрицательный потенциал коррозии (-0,930 В), максимальный ток коррозии (1,115 × 10 –6 А · см –2 ) и минимальное сопротивление переноса заряда (8,828 × 10 −6 Ом), поэтому коррозия алюминия при этой температуре наиболее серьезна.Когда температура деионизированной воды увеличивается, термодинамическая активность ионов и растворенного кислорода в деионизированной воде увеличивается, и процесс массопереноса ускоряется. Следовательно, реакция электрохимической коррозии поверхности алюминия будет ускорена. Продукты коррозии, покрывающие поверхность алюминиевого электрода, — это в основном Al (OH) 3 . С повышением температуры воды на поверхности алюминия увеличивалось количество ямок и канавок, образовавшихся в результате коррозии.В данной работе рассчитаны молярная энергия активации Ea и константа равновесия K реакции коррозии алюминия при различных температурах. Это проясняет влияние температуры на реакцию коррозии алюминия, которая обеспечивает основу для защиты алюминия от коррозии. Результаты этого исследования будут способствовать исследованиям, направленным на совершенствование технологий производства, используемых для систем охлаждения тиристорных клапанов высокого напряжения постоянного тока.

Ключевые слова: молярная энергия активации, константа равновесия, алюминий, эрозионная коррозия, деионизированная вода, радиатор, постоянный ток высокого напряжения

1.Введение

Когда работает преобразователь постоянного тока высокого напряжения (HVDC), большое количество тепла передается алюминиевому радиатору, который находится в прямом контакте с тиристором. Затем тепло выводится из системы охлаждающей водой, протекающей во внутреннем отверстии алюминиевого радиатора, чтобы поддерживать нормальную рабочую температуру преобразователя. Охлаждающая вода — это деионизированная вода с очень низкой проводимостью. Накипь, которая образуется на калибровочных электродах в контурах охлаждения HVDC, в которых используется деионизированная вода, является давно известной и нерешенной проблемой и имеет большое влияние на безопасную работу системы охлаждения HVDC [1,2].Осадки на калибровочном электроде могут быть оксидом или гидроксидом алюминия. Основной причиной образования накипи на платиновом электроде для сортировки накипи является коррозия алюминиевого радиатора [3,4]. В других электрохимических системах некоторые исследователи изучали коррозионное поведение в растворах NaCl с высокой проводимостью [5,6] и применяли органические ингибиторы коррозии для подавления коррозии алюминия [7,8]. Однако, учитывая, что деионизированная вода должна обеспечивать низкую проводимость, эти исследования не имеют практического эффекта в системах HVDC.Следовательно, необходимо изучить коррозионные характеристики алюминия в аналогичной среде, в которой используется внутренняя охлаждающая вода в системе HVDC. Чтобы уменьшить коррозию алюминия в системах охлаждения тиристорного клапана высокого напряжения постоянного тока, ранее сообщалось о коррозионных свойствах алюминия, погруженного в деионизированную воду, аммиак [9], диоксид углерода [10] и бикарбонат натрия [11] при определенной температуре. Температура и скорость потока охлаждающей воды не только регулируют охлаждающий эффект, но также влияют на скорость коррозии внутренней поверхности алюминиевого радиатора и скорость масштабирования платинового калибровочного электрода.Температура деионизированной воды в непосредственном контакте с внутренними частями является важным фактором, влияющим на электрохимическую коррозию алюминия [12]. Температура воды напрямую влияет на константу кинетики процесса массопереноса. Скорость коррозии металла увеличивается вдвое, что контролируется процессом переноса заряда при повышении температуры на 10 К или процессом диффузии при повышении температуры на 30 К [13]. Температура также может изменить коррозию алюминия и образование накипи на платиновом калибровочном электроде, влияя на растворимость реагентов и продуктов [14].Кроме того, с повышением температуры растворимость кислорода уменьшается, а биологическая активность увеличивается, что влияет на скорость коррозии металлов [15].

Необходимо уточнить коррозионные характеристики алюминия в деионизированной воде при различных температурах. Исходя из предпосылки обеспечения охлаждающего эффекта системы охлаждения клапана HVDC, заключение может помочь в оптимизации температуры и скорости потока охлаждающей воды в системе охлаждения клапана HVDC; Вышеизложенное будет полезно для повышения эффективности производства.В этой статье метод эксперимента с потоком в трубе используется для моделирования эксперимента по эрозионной коррозии с алюминиевыми электродами, и обсуждается поведение алюминия в деионизированной воде при различных температурах при эрозионной коррозии.

2. Материалы и методы

2.1. Эксперимент по эрозии и коррозии

Для тестирования использовался метод эксперимента с потоком в трубе. Экспериментальная установка по эрозионной коррозии представлена ​​на рис. Рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения были закреплены в тефлоновой трубе диаметром 10 см для имитации процесса эрозионной коррозии в алюминиевом радиаторе.Температура деионизированной воды составляла 10, 20, 30, 40 и 50 ° C. Ротаметр использовался для контроля скорости потока деионизированной воды в трубе, и скорость потока воды во всех тестах составляла 3 м / с -1 .

Схема экспериментальной установки для эксперимента по эрозионной коррозии.

2.2. Электрохимическая система

Алюминиевые рабочие электроды были вырезаны из алюминиевого радиатора HVDC, который состоял из Si (0,57 мас.%), Fe (0,63 мас.%), Cu (0,14 мас.%), Mn (1.27 мас.%), Zn (0,09 мас.%), Li (0,03 мас.%) И Al (97,31 мас.%) [16]. Рабочая поверхность электрода размером 1 см 2 была сохранена, а остальная часть была покрыта эпоксидной смолой. Перед испытаниями рабочие электроды полировали алмазной бумагой и порошком нанооксида алюминия и очищали деионизированной водой и абсолютным этанолом.

Платиновый черный электрод использовался в качестве противоэлектрода, а электрод сравнения представлял собой насыщенный каломельный электрод (SCE). Потенциалы SCE при 10, 20, 30, 40 и 50 ° C равны 0.254, 0,247, 0,241, 0,234 и 0,228 В (относительно стандартного водородного электрода (SHE)) соответственно. Испытываемые электролиты представляли собой деионизированную воду, и их удельная проводимость при 10, 20, 30, 40 и 50 ° C составляла приблизительно 0,139, 0,141, 0,145, 0,147 и 0,150 мкСм · см -1 соответственно. В каждом тесте использовалась новая деионизированная вода.

2.3. Электрохимический тест

Тафелевские поляризационные кривые и спектры спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) были получены с использованием электрохимической рабочей станции CHI660D (CHI, Шанхай, Китай).Поляризационные кривые Тафеля тестировались при потенциале холостого хода, и скорость развертки потенциала составляла 1 мВ с -1 . Диапазон потенциалов составлял 0,8 В (от потенциала на 0,4 В ниже стабильного до потенциала на 0,4 В выше стабильного). Потенциалы коррозии и плотности тока коррозии были получены из поляризационных кривых Тафеля. Коррозионные характеристики поверхностей алюминиевых электродов определяли по результатам испытаний на ЭИС при потенциале холостого хода.Частотный диапазон ЭИС составлял от 1 Гц до 10 5 Гц с амплитудой 5 мВ.

Алюминиевые рабочие электроды были подвергнуты эрозии в течение 1, 3, 5, 7 и 9 часов, а затем были проведены поляризационные кривые Тафеля и тесты EIS. Стабильный потенциал регистрировали для каждого электрохимического теста.

2.4. Характеристика

Скорость электрохимической коррозии алюминия в деионизированной воде была низкой. Для более быстрого получения поверхности коррозии и продуктов коррозии алюминия образцы для сканирующей электронной микроскопии (SEM), энергодисперсионной спектроскопии (EDS), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) и порошковой дифракции рентгеновских лучей (XRD) подвергали ускоренной коррозии. потенциостатическим анодным окислением при 0.5 В (по сравнению с Pt) в течение 0,5 ч [17,18]. В качестве катодов использовались платиновые электроды большой площади, в качестве анода использовалась алюминиевая фольга размером 1 см × 1 см после полировки и промывки, а проточная деионизированная вода с 3 мс -1 использовалась в качестве электролита при 10, 20, 30. , 40 и 50 ° С.

Состав продуктов коррозии определяли с использованием прибора для дифракции рентгеновских лучей на порошке D8-Focus с мишенью из Cu (Bruker, Карлсруэ, Германия). Диапазон углов сканирования составлял от 5 до 80 градусов, а скорость сканирования составляла 8 ° min -1 .Химические связи продуктов коррозии были охарактеризованы с помощью инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье Nicolet 6700 (Thermo Fisher, Waltham, США). СЭМ-изображения получали с использованием сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией сверхвысокого разрешения SU8010, способного выполнять высокоэффективную рентгеновскую энергодисперсионную спектроскопию (Hitachi, Токио, Япония).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Тафелевские поляризационные кривые

Тафелевские поляризационные кривые алюминиевых электродов при различных температурах показаны на рис.Потенциал коррозии алюминия постепенно и отрицательно сдвигается с повышением температуры, что указывает на ускорение скорости коррозии алюминия. Более того, с увеличением времени эрозии потенциал коррозии алюминия при определенной температуре постепенно и в отрицательную сторону сдвигается, указывая на то, что склонность алюминия к коррозии возрастает.

Тафелевские поляризационные кривые алюминиевых электродов в деионизированной воде при 10 ( a ), 20 ( b ), 30 ( c ), 40 ( d ) и 50 ° C ( e ) .

Потенциалы коррозии и плотности тока коррозии алюминиевого электрода при различных температурах показаны на рис. С увеличением времени эрозии ток коррозии алюминия при различных температурах сначала уменьшался, а затем увеличивался. На начальной стадии коррозии коррозия алюминия подавлялась, поскольку на алюминиевых поверхностях образовывались оксидные пленки в качестве защитных слоев, но затем коррозия поверхностей алюминиевых электродов продолжала происходить. Ток коррозии достиг минимума через 5 часов при температуре 10, 20 и 30 ° C, а ток коррозии достиг минимума через 3 часа при температуре 40 и 50 ° C.Приведенные выше результаты показывают, что образование оксидных пленок на поверхности алюминия происходит быстрее при высоких температурах, чем при низких. Кроме того, ток коррозии значительно увеличивался с повышением температуры. Коррозия алюминия увеличивалась с повышением температуры. Коррозия и растворение алюминия происходили во время анодной поляризационной кривой [19]. Алюминиевые электроды с одинаковым изменением потенциала имели небольшие анодные наклоны Тафеля, быстрые изменения тока коррозии и быстрые скорости реакции коррозии.Наклоны анодного тафеля алюминия при различных температурах показаны на рис. С повышением температуры воды анодный тафелевский наклон алюминия постепенно уменьшался, а скорость изменения тока коррозии алюминия увеличивалась, таким образом, коррозия алюминия становилась более серьезной.

Таблица 1

Потенциалы коррозии и плотности тока алюминиевых электродов в деионизированной воде при различных температурах.

1468-0,1468 −0,177 1468 −0,177 —5

0

5 с повышением температуры воды

Температура (° C) Время промывки (ч) Потенциал коррозии (В) Плотность тока коррозии (10 -7 А · см -2 ) Катодный тафелевый наклон (В дец. −1 ) Анодный тафелевый наклон (V dec −1 )
10 1 −0.671 2,733 -0,183 0,223
3 -0,678 2,646 -0,185 0,222
5 -0,682
7 -0,693 2,495 -0,183 0,220
9 -0,707 2,903 -0,193
696 3,091 -0,194 0,222
3 -0,713 2,647 -0,168 0,214
5 -0,715
92
92
7 −0,748 2,800 −0,183 0,218
9 −0,751 3,646 −0,177 0,223
721 4,897 -0,187 0,216
3 -0,738 3,971 -0,191 0,214
5 -0,744 -0,744 93814
7 −0,745 4,522 −0,173 0,213
9 −0,776 4,166 −0,172 0,215
−0,172 0,215
40 900,787 9,085 -0,197 0,211
3 -0,805 8,064 -0,193 0,214
5 -0,812 092 -0,812 900
7 −0,815 8,552 −0,199 0,211
9 −0,827 8,510 −0,196 0,214
−0,196 0,214
5092

66 5092

11,15 -0,199 0,202
3 -0,891 9,634 -0,178 0,209
5 -0,897

92

-0,897

92

9149,992
7 −0,904 9,959 −0,175 0,204
9 −0,930 10,60 −0,179 0,205

5 термодинамическая активность ионов и растворенного кислорода в воде увеличилась [20], и процессы массопереноса были ускорены, что увеличило скорость реакции Al 3+ и OH в электролите и способствовало анодной и катодной реакциям. .Вышесказанное явилось причиной более серьезной коррозии алюминия.

3.2. EIS

Кривые EIS и соответствующая эквивалентная принципиальная схема алюминиевых электродов при различных температурах показаны на рис. Диаграммы Найквиста коррозии алюминия при различных температурах были похожими, с полукругом и прямой линией. Полукруглый диаметр в высокочастотной области представляет собой импеданс переноса заряда во время процесса коррозии, который отражает коррозионную стойкость алюминия в растворе.Для эквивалентной схемы EIS (f), R1 представляет сопротивление раствора между алюминиевым электродом и электродом сравнения, R2 представляет импеданс электролита через слой осаждения, R3 представляет импеданс переноса заряда для окисления алюминия, C1 представлял емкость слоя оболочки, C2 представлял емкость двойного слоя, а W представлял импеданс диффузии ионов в электролите [21,22]. Подгонянные кривые хорошо согласуются с экспериментальными данными, которые показывают, что эквивалентная схема представляет реакцию коррозии алюминия в деионизированной воде при различных температурах.

Кривые EIS для алюминиевых электродов в деионизированной воде при 10 ( a ), 20 ( b ), 30 ( c ), 40 ( d ), 50 ° C ( e ) и соответствующая эквивалентная схема ( f ). Исходные данные и аппроксимирующие кривые обозначены пунктирными и сплошными линиями соответственно.

Данные для соответствующего численного моделирования эквивалентной схемы представлены на рис. С повышением температуры воды сопротивление переноса заряда постепенно уменьшалось, указывая на то, что коррозионная стойкость алюминия в деионизированной воде постепенно снижалась, а коррозия алюминия усиливалась.При той же температуре сопротивление переносу заряда алюминия сначала увеличивалось, а затем уменьшалось с увеличением времени эрозии. Вышеупомянутый результат был обусловлен тем, что на начальной стадии коррозии на поверхности алюминия образовался слой защитной оксидной пленки для подавления коррозии алюминия, но после продолжительного периода времени коррозия поверхности алюминия продолжала бы происходить. Результаты согласуются с поляризационными кривыми. Высокая температура воды может усугубить коррозию алюминия.

Таблица 2

Параметры EIS алюминиевых электродов, полученные путем подгонки данных к модели эквивалентной схемы.

Температура (° C) Время промывки (ч) R1 (Ω) R2 (Ω) R3 (10 −6 Ω) C1 (10 −9 F ) C2 (10 −6 F)
10 1 346,2 3985 53,475 7.263 5,634
3 329,4 4623 63,145 7,132 5,551
5 356,7 4514

92

326,8 4238 58,423 7,032 5,589
9 315,4 4176 57,872 7,462 5.647
20 1 276,1 3551 48,624 7,378 5,526
3 264,3 4021 53,684 9,099 9,099 7,0 284,9 3967 52,167 6,047 5,182
7 215,7 3826 50,872 7,099 5.459
9 264,8 3762 50,076 7,367 5,498
30 1 422,8 2783 36,094

92

7,338 900 900 900 900 900 454,3 3411 49,460 6,860 5,357
5 463,1 3955 51,754 6,526 5.154
7 513,5 3153 42,542 6,921 5,375
9 435,1 3013 38,164 6,389

92

38,164 6,389

92

9001 340,5 1462 17,53 3,458 4,887
3 274 2284 32,237 5,287 4.981
5 285,7 1715 28,046 4,027 6,773
7 279,7 1564 21,377 3,407

68

3,407

68

2836 19,159 4,754 3,849
50 1 236,4 899,8 8,828 9,009 6.594
3 201,5 990 17,513 5,224 7,513
5 233,3 968 15,388 968

92

900,188

92

900,160 900,19 983,6 13,714 8,028 6,084
9 242,4 939,3 11,689 8,642 6,227

3.3. SEM

Морфология поверхности алюминиевых электродов после коррозии потенциостатическим анодным окислением при 0,5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде при различных температурах. Явные явления коррозии можно было наблюдать на корродированной алюминиевой поверхности, когда температура воды составляла 40 (d) и 50 ° C (e). Были овраги, ямы и продукты коррозии. Напротив, коррозия алюминия в низкотемпературной деионизированной воде была относительно мягкой. Как показано на графиках а – в, на поверхности электрода появилось лишь небольшое количество коррозионных ямок и ямок.С повышением температуры воды коррозионные ямы становились больше, а продуктов коррозии было больше, поэтому коррозия поверхности алюминия была более серьезной. Эти результаты согласуются с поляризационными кривыми Тафеля и EIS.

СЭМ-изображения поверхностей алюминиевых электродов в деионизированной воде при 10 ( a ), 20 ( b ), 30 ( c ), 40 ( d ) и 50 ° C ( e ) и поперечное сечение алюминиевого электрода после коррозии при постоянном напряжении 0.5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде 50 ° C ( f ). Желтыми стрелками обозначены овраги и ямы.

СЭМ-изображение поперечного сечения алюминиевого электрода после потенциостатического анодного окисления при 0,5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде 50 ° C показано на f. Между слоем продуктов коррозии на внешней поверхности и однородным и плотным алюминиевым внутренним слоем наблюдались существенные различия. Толщина слоя продуктов коррозии составляла ~ 40 мкм.

3.4. EDS

SEM-изображение и EDS-диаграммы продуктов коррозии на поверхности алюминиевого электрода после потенциостатического анодного окисления при 0.5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде при 50 ° C. В элементном составе продуктов коррозии преобладали алюминий и кислород. Согласно элементной диаграмме EDS атомное соотношение алюминия и кислорода составляет 84,2: 15,8. Алюминий и кислород равномерно распределялись по поверхности электрода. Алюминий мог поступать из коррозионного слоя и подложки, в то время как кислород в основном концентрировался в продуктах коррозии. Поскольку коррозия поверхности алюминиевого электрода была более серьезной при высокой температуре, на поверхности алюминия было больше продуктов коррозии при высоких температурах.В это время можно было сделать вывод, что продуктами коррозии на поверхности алюминия были Al (OH) 3 или Al 2 O 3 . Слои коррозии были относительно компактными и имели прочное сцепление с основным металлом. Это может предотвратить более глубокую коррозию на более поздней стадии.

SEM-изображения ( a ) и элементный анализ EDS Al ( b ) и O ( c ) продуктов коррозии на поверхности алюминиевого электрода после коррозии при постоянном напряжении 0.5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде 50 ° C.

3.5. ИК и XRD

Продукты коррозии на поверхности алюминиевых электродов были протестированы ИК и XRD. ИК-спектр продуктов коррозии показан на а. Образец имел серию сильных пиков поглощения с волновыми числами 3286, 2967, 2924 и 2861 см -1 , которые были вызваны колебанием растяжения гидроксила (-ОН). Пики поглощения при волновых числах 1533 и 1452 см -1 были вызваны деформационным колебанием гидроксила (-ОН).Валентные колебания пиков поглощения при 1067, 1003 и 910 см. -1 соответствовали связи Al-O [23,24]. Результаты ИК подтвердили, что продуктами коррозии в основном был Al (OH) 3 .

ИК-спектр ( a ) алюминиевого электрода после коррозии при постоянном напряжении 0,5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде 50 ° C, XRD-спектры ( b ) алюминиевого электрода после коррозии при постоянном напряжении 0,5 В в течение 0,5 ч при различных температурах и линейных аппроксимирующих кривых Аррениуса ( c ) алюминия при различных температурах.

Спектры XRD продуктов коррозии на поверхности алюминиевого электрода после потенциостатического анодного окисления при 0,5 В в течение 0,5 ч в деионизированной воде при различных температурах показаны на б. Для всех образцов наблюдались четыре сильных пика при 39 °, 45 °, 65 ° и 78 °, что хорошо соответствовало Al (PDF № 04-0708) [25]. Пики при 25 °, 57 ° и 63 ° также могут соответствовать пикам в стандартной карте для Al (OH) 3 (PDF № 26-0025) [26]. Таким образом, продуктами коррозии в основном были Al (OH) 3 .Коррозия алюминия в деионизированной воде ускоряется при постоянном потенциале анодного окисления. Реакция выделения водорода на катоде делала раствор щелочным, и на аноде происходила реакция растворения анода и реакция коррозии. Продуктами коррозии в щелочной среде в основном были Al (OH) 3 . Кроме того, время коррозии было коротким, и Al (OH) 3 не мог быть далее преобразован в Al 2 O 3 . С повышением температуры воды пики продукта коррозии Al (OH) 3 при 25 °, 57 ° и 63 ° постепенно увеличивались.По мере повышения температуры количество продуктов коррозии на поверхности алюминия постепенно увеличивалось, и коррозия алюминия постепенно становилась серьезной.

3,6. Термодинамика процесса коррозии алюминия

Предыдущие результаты электрохимических испытаний показывают, что повышение температуры воды может усугубить коррозию алюминия. Было замечено, что с повышением температуры воды термодинамическая активность ионов и растворенного кислорода в деионизированной воде увеличивается [20], а процесс массопереноса ускоряется, что увеличивает скорость реакции Al 3+ и OH . — в деионизированной воде и способствовал анодной и катодной реакциям.Это явилось причиной того, что электрохимическая реакция на поверхности алюминия усилилась, а коррозия алюминия стала более серьезной. Кроме того, приведенные выше наблюдения объясняют обострение коррозии алюминия исходя из экспериментальной динамики. Были предприняты следующие попытки изучить термодинамические характеристики реакций коррозии алюминия.

На основании формулы Аррениуса [27] молярная энергия активации E a реакции коррозии алюминия может быть рассчитана из плотности тока самокоррозии i corr :

где i corr — плотность тока самокоррозии, E a — молярная энергия активации, A — предэкспоненциальный множитель, R — газовая постоянная (8.314 моль −1 K −1 ), а T — абсолютная температура. Построив график плотности тока самокоррозии i corr для каждой температуры, когда время эрозионной коррозии составляло 9 ч, линейная аппроксимирующая кривая Аррениуса показана на c. Молярная энергия активации реакции коррозии алюминия составляла 25,956 кДж / моль -1 , что можно было получить из линейных наклонов ln i corr и 1/ T .

EDS, ИК и XRD исследования подтвердили, что продуктами коррозии в основном был Al (OH) 3 .Реакцию коррозии алюминиевого анода можно записать как следующую реакцию (Уравнение (3)):

Al + 3OH− = Al (OH) 3 + 3e−

(3)

Управление уравнениями (1) и ( 2), они могут быть преобразованы в уравнение (4):

На основе данных из Справочника по химии Ланге [28] свободная энергия Гиббса реакции коррозии алюминия (уравнение (3)) при стандартных условиях (100 кПа, 298,15 K), и ΔrGmθ составляет 159,5 кДж моль -1 . Согласно уравнению (5) скорость реакции коррозии алюминия может быть рассчитана при стандартных условиях, и K θ было равно 1.136 × 10 −28 . Согласно уравнению (4), скорость реакции коррозии K алюминия может быть получена, как показано на.

Таблица 3

Свободная энергия Гиббса и константы равновесия реакции коррозии алюминия при различных температурах.

68 152,78 900.26
Температура (° C) 10 20 30 40 50
ΔrGm (кДж моль -1 ) 161,74 166,22 170,70
K 6,523 × 10 −29 9,502 × 10 −29 1,350 × 10 −28 1,876 × 10 −28 2,554 × 10 −28

Как показано на фиг.4, с повышением температуры воды константа равновесия реакции коррозии K непрерывно увеличивается, скорость реакции коррозии постоянно увеличивается, а коррозия алюминия постепенно становится более серьезной. .При повышении температуры энергия активации E a, необходимая для реакции коррозии, практически не изменилась, но более активные ионы H + , OH , Al 3+ в деионизированной воде достигли «активации» (термодинамическая активность увеличилась), таким образом, большее количество ионов могло участвовать в реакции коррозии. Кроме того, можно было рассчитать изменение энтальпии реакции коррозии алюминия при стандартных условиях (100 кПа, 298,15 K), ΔrHmθ было 383 кДж · моль -1 и больше 0.Следовательно, реакция коррозии алюминия была эндотермической реакцией. Согласно принципу Ле Шателье, с повышением температуры воды эндотермическая реакция будет протекать в прямом направлении, и скорость реакции коррозии возрастет. Результаты термодинамических расчетов здесь также согласуются с предыдущими результатами электрохимических испытаний и физических характеристик.

4. Выводы

Эрозионно-коррозионные характеристики алюминиевых электродов в проточной деионизированной воде со скоростью 3 мс –1 при различных температурах (10, 20, 30, 40 и 50 ° C).Продуктами коррозии, покрывающими поверхность алюминиевого электрода, в основном были Al (OH) 3 . С повышением температуры воды ток коррозии алюминия постепенно увеличивался, сопротивление переноса заряда постепенно уменьшалось, и коррозия алюминия становилась более серьезной. Алюминиевый электрод в деионизированной воде при 50 ° C имеет самый отрицательный потенциал коррозии (-0,930 В), максимальный ток коррозии (1,115 × 10 -6 А · см -2 ) и минимальное сопротивление переноса заряда (8.828 × 10 −6 Ом). Коррозия алюминия при этой температуре была наиболее серьезной, и причиной этого была термодинамическая активность ионов и растворенного кислорода в деионизированной воде. Энергия активации и константа равновесия реакции коррозии алюминия были рассчитаны на основе плотности тока самокоррозии, а механизм влияния температуры на реакцию коррозии алюминия был выяснен с помощью термодинамических расчетов. Высокая температура деионизированной воды не способствовала защите алюминия от коррозии.

Эта работа была сосредоточена на реальном производстве, и ее результаты обеспечивают научную основу для защиты от коррозии применяемых алюминиевых радиаторов в системах охлаждения тиристорных клапанов высокого напряжения постоянного тока. Снижение температуры деионизированной воды во внутренних системах охлаждения может замедлить коррозию алюминиевого радиатора и снизить расход воды. Однако это увеличило бы нагрузку на внешнюю систему охлаждения.

Самые энергоэффективные радиаторы

Введение

Энергоэффективные радиаторы бывают самых разных форм, которые подходят для разных домов, зданий и потребностей.Они также различаются по цене, поэтому, если вы планируете перейти на энергосберегающие радиаторы, это руководство идеально подойдет для того, чтобы помочь вам принять правильное решение, отвечающее вашим потребностям.

Типы энергоэффективных радиаторов

Не все радиаторы одинаковы. Существует множество различных стилей и дизайнов, и некоторые из них предназначены для разных свойств. Однако определенная часть радиаторов спроектирована так, чтобы быть энергоэффективными, что в наше время становится все более важным для всех.У энергоэффективных радиаторов есть целый ряд плюсов, от финансовой экономии до положительного воздействия на окружающую среду, но, конечно же, они не без недостатков. Взгляните на различные радиаторы ниже и решите, какой вариант лучше всего подходит для вас.

Двухтопливные радиаторы

Двухтопливные радиаторы — одна из самых популярных новинок в отопительной отрасли. Стили варьируются от полотенцесушителей до вертикальных кухонных обогревателей. Они являются действительно полезным вложением в ваш дом по разным причинам, а их универсальность может сделать их лучше, чем чисто электрическое или чисто центральное отопление.

Двухтопливный радиатор может питаться либо от центрального отопления, либо от электричества, и переключаться так же свободно, как вы этого хотите. Это означает, что вы можете запитать все свои двухтопливные радиаторы одновременно, используя систему центрального отопления, или изолировать отдельные радиаторы для обогрева определенных комнат с помощью электрической функции. Их универсальность не имеет себе равных на рынке, а их рентабельность невероятна. Ниже приведен список плюсов и минусов, чтобы проиллюстрировать преимущества этих радиаторов и то, что вы можете упустить, используя их:

Плюсы
  • Отлично подходит для обогрева отдельных комнат. Может быть, вам просто нужно обогреть ванную комнату, чтобы получить поджаренное полотенце, или, может быть, вы хотите, чтобы летом в комнате вашего ребенка было прохладно.Возможность запитать определенные радиаторы в доме чрезвычайно полезна.
  • Используйте меньше газа — У всех нас есть те комнаты, которые редко используются, но с чисто центральным радиатором, эта комната будет отапливаться независимо от того, нужно ли вам тратить деньги зря.
  • Быстрое переключение — на этих двухтопливных радиаторах мощность можно изменить, просто повернув клапан, чтобы отключить часть центрального отопления. Сделать это быстро и легко.
Минусы
  • Вам нужно будет вручную управлять каждым радиатором

Как видите, у этих типов радиаторов почти нет минусов, и их тоже можно приобрести, не нарушая при этом копеечку.Вы можете купить их всего за 90 или 450 фунтов стерлингов. Все зависит от нужного вам размера и фасона.

Электрорадиаторы

Электрические радиаторы — отличный способ обогреть ваш дом с учетом энергоэффективности, но это также отличное решение для обогрева вашего дома, если у вас нет доступа к газу. Эти типы радиаторов невероятно просты в установке, поскольку для их работы требуется только розетка.

Эти радиаторы фактически заполнены термодинамической жидкостью, часто маслом, которое при использовании с электричеством преобразуется в тепловую энергию.Из-за нехватки воды внутри радиаторов нет необходимости удалять из них воздух, что значительно упрощает обслуживание. Радиатор поставляется с термостатом, с помощью которого вы можете контролировать количество тепла, выделяемого обогревателем.

Эти радиаторы экономичны, энергоэффективны и идеально подходят для небольших домов или квартир. Вы можете купить небольшие отдельно стоящие обогреватели всего за 20 фунтов стерлингов и больше, настенные радиаторы могут стоить до 700 фунтов стерлингов за большие. Однако вы можете купить настенные радиаторы, подходящие для дома, примерно за 200 фунтов стерлингов.Вот плюсы и минусы использования и установки электрических радиаторов:

Плюсы
  • Поскольку 100% энергии преобразуется в тепло, электрические радиаторы более энергоэффективны и экологически безопасны, чем центральное отопление.
  • Вы можете контролировать температуру электрических радиаторов поворотом шкалы, чего часто не хватает в традиционных системах центрального отопления.
  • Быстрая и простая установка, напольная или настенная.
  • Практически не требует обслуживания и очень редко требует внимания торговцев.
Минусы
  • Перебои в подаче электроэнергии могут сделать вашу систему отопления непригодной для использования в редких случаях.
  • Хотя само оборудование рентабельно, мощность, необходимая для его работы, примерно в 3 раза дороже, чем бензин. Тем не менее, вам может не понадобиться использовать его так часто, как центральное отопление, и вы можете питать электрические радиаторы индивидуально, что означает, что вы все равно увидите некоторую экономию.

Двухпанельные радиаторы

Двухпанельные радиаторы также иногда называют радиаторами типа 22 и состоят из двух стальных панелей и двух конвекторов, которые создают тепловую составляющую радиатора. Они особенно полезны для комнат, которые больше среднего, поскольку они производят больше тепла, чем стандартные радиаторы. В свою очередь, чем длиннее панели на радиаторе, тем больше тепла он будет излучать. Это обеспечивает большее количество тепла на время работы радиатора.

На самом деле они довольно дешевы, от 60 до 130 фунтов стерлингов. Это невероятная ценность для количества выделяемого тепла, и это фантастический вариант для обширных помещений. Вот плюсы и минусы этих типов радиаторов.

Плюсы
  • Их можно купить очень дешево, они доступны в различных размерах и стилях, подходящих для любой комнаты.
  • Вы получаете вдвое большую мощность по сравнению с традиционным радиатором, и вам не нужно его включать в течение длительного времени.Обогрев больших помещений намного быстрее, что повышает рентабельность.
Минусы
  • Двухпанельные радиаторы для некоторых комнат могут быть немного громоздкими.
  • Иногда может оказаться слишком мощным для небольших помещений, перегревая их и делая их неудобными.
  • Дизайн обычно довольно мягкий и простой.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы нагреваются намного быстрее, чем другие радиаторы, а также работают при чрезвычайно высокой температуре по сравнению с другими.Это, как правило, удешевляет их эксплуатацию по сравнению с тем, как долго вам нужно поддерживать их мощность горения. В дополнение к своим нагревательным свойствам алюминий очень устойчив к коррозии, что значительно упрощает техническое обслуживание с течением времени и увеличивает ожидаемый срок службы вашего радиатора. Алюминиевые радиаторы также очень легко перерабатываются, что способствует их экологической безопасности.

Они стоят немного дороже, чем другие с алюминиевыми радиаторами, от 150 до 600 фунтов стерлингов.Как и в случае с большинством радиаторов, размер определяет стоимость. Вот плюсы и минусы алюминиевых радиаторов:

Плюсы
  • Нагревается невероятно быстро и до высокой температуры, чтобы сократить время работы и снизить затраты.
  • Может быть легко переработан в конце жизненного цикла.
  • Содержит очень мало воды и не подвержен коррозии, что обеспечивает долгий срок службы.
  • Чрезвычайно легкий.
Минусы
  • Может быть дороже, чем другие радиаторы.
  • Может быть опасным для детей, если не защищен из-за высокой температуры.
  • Может остывать так же быстро, как и нагревается.

Ежемесячная стоимость энергоэффективных радиаторов

Аспект экономической эффективности энергоэффективных радиаторов варьируется в зависимости от множества факторов, таких как размер дома, расположение в доме, пол, время года и многое другое. Однако вы можете оценить приблизительную стоимость эксплуатации энергоэффективного радиатора, чтобы увидеть, какой из них лучше всего подойдет вашим потребностям и вашему дому.Ниже мы приводим примерную ежемесячную стоимость каждого радиатора.

Двухтопливные радиаторы

Двухтопливные радиаторы, вероятно, труднее всего оценить из-за их универсальности. Но вот некоторые оценки, которые помогут вам определиться.

Точная цена зависит от ставки, которую вы получаете от поставщика услуг за газ и электричество. Чтобы оценить стоимость вашего двойного радиатора, используйте это уравнение:

Суточная стоимость радиатора = Мощность радиатора (кВт) x часы использования x пенсы за кВт час

Вы можете использовать это же уравнение для сравнения энергоэффективного радиатора с имеющимся у вас оборудованием.Стоимость зависит от количества времени, потраченного на любую настройку, количества часов, в течение которых вы используете радиатор, и различных других факторов в вашем доме. Однако, установив двухтопливный радиатор, каждый раз, когда вы будете использовать функцию электричества на отдельных радиаторах, а не на всех, вы значительно сэкономите на своих ежемесячных расходах.

Электрорадиаторы

На первый взгляд может показаться, что газ является более дешевым вариантом для обогрева дома, учитывая, что газ примерно в 3-4 раза дешевле электроэнергии на 1 кВтч.Однако здесь не учтены аппараты, работающие на газе и электричестве.

Электрические обогреватели экономят ваши деньги, потому что их можно включать индивидуально. Таким образом, вместо того, чтобы включать 8 радиаторов в доме каждый раз, когда вам нужно согреть спальню, вы просто включаете один. Вы также экономите деньги на время, необходимое для нагрева, поскольку электрические обогреватели достигают желаемой температуры вдвое быстрее. Газовые котлы также тратят значительное количество энергии — около 10%.

Двухпанельные радиаторы

В этих радиаторах до сих пор используется традиционный метод газового отопления; однако они предназначены для выделения гораздо большего количества тепла за то же время. Некоторые люди, у которых есть большие комнаты в доме, обнаруживают, что независимо от того, как долго они оставляют свой традиционный радиатор включенным, комната никогда не нагревается должным образом. Это связано с тем, что радиатор не может производить достаточно тепла.

Используя двухпанельный радиатор, вы можете достаточно и очень быстро обогревать большие помещения, значительно сокращая время, необходимое для его включения.Они могут оказаться нерентабельными в небольших помещениях и могут оказаться слишком мощными, поэтому крайне важно тщательно выбирать этот радиатор, чтобы получить преимущества экономии.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы обеспечивают экономию средств благодаря нескольким факторам. Во-первых, они очень быстро нагреваются до высокой температуры. Подобно двухпанельному радиатору, это позволяет вам тратить гораздо меньше времени на работу радиатора и сжигание энергии, в конечном итоге тратя меньше в месяц.По оценкам, алюминиевые радиаторы экономят около 5-10% в год по сравнению с традиционным отоплением.

Годовая стоимость энергоэффективных радиаторов

Экономия затрат на энергоэффективные решения часто достигается и лучше отслеживается в течение нескольких лет, а не недель или месяцев. Часто это происходит потому, что просмотр их в течение слишком короткого периода времени может скрыть сэкономленные средства.

Каждый из рассмотренных и исследованных нами радиаторов обеспечивает экономию по-разному и для разных домов.Электроэнергия и алюминий идеально подходят для небольших помещений, двухтопливный режим — лучший вариант для тех, кому требуется большая гибкость и контроль, а двойная панель с легкостью обогреет большие помещения.

Если вы выберете правильное решение, вы увидите результаты за период года. Но имейте в виду другие факторы, которые вы можете контролировать при покупке энергоэффективного радиатора или комплекта радиаторов. Подумайте, как ваш дом влияет на стоимость отопления с такими факторами, как деревянный пол, сквозняки в дверях или окнах, количество радиаторов вокруг вашего дома и как часто вы используете систему отопления.

Возможная экономия при переходе на энергоэффективные радиаторы

Если вы хотите заменить имеющуюся систему отопления на энергоэффективную, в ходе этого процесса можно сэкономить. Во-первых, если вы покупаете полный комплект у поставщика, у поставщика или розничного продавца могут быть огромные скидки. Вы также можете изучить возможность установки солнечных батарей для выработки собственного электричества. Многие люди и домохозяйства сделали выбор в пользу этого в последние годы из-за невероятной экономии на счетах за электроэнергию.Если в вашем доме много солнечного света, это может даже приносить вам деньги с годами.

Обеспечение эффективности радиаторов

Существует множество способов поддерживать эффективность вашей системы отопления в течение долгого времени за счет правильного обслуживания и ухода. Ниже приведен список способов убедиться, что ваши радиаторы работают на оптимальном уровне.

Промывочные радиаторы

Радиаторы

необходимо промыть, чтобы удалить любой скрытый отстой или скопившийся внутри них, который удушает циркулирующую жидкость.Вы можете сказать, страдает ли ваш радиатор от этого, по тем частям радиатора, которые могут быть холодными, а другие — горячими. Это не только будет стоить больше денег, так как вы не получаете необходимого тепла, но также начало влиять на вашу систему в целом. Вот как это сделать:

  1. Выключите систему отопления
  2. Положите лист под радиатор, который собираетесь промывать
  3. Выключите все клапаны, чтобы отрезать радиатор от остальной системы
  4. Используйте ключ радиатора, чтобы открыть спускной клапан, собрав воду и отстой в ведре прямо под ним
  5. Поверните ключ, чтобы заблокировать его, когда из радиатора ничего не выходит
  6. Протрите влажной тканью, снова откройте клапаны и включите систему отопления.

Изоляционные трубы

Идея теплоизоляции труб состоит в том, чтобы ограничить количество тепла, теряемого от труб с горячей водой, идущих к радиатору.Изоляция труб — это действительно дешевый и простой способ еще больше повысить производительность вашей системы отопления. Просто купите пену, герметизирующую веревку или изоляцию из стекловолокна в любом строительном магазине и оберните ими трубы с горячей водой, стараясь не обжечь руки. Может быть безопаснее отключить систему отопления перед работой с трубами.

Используйте термостатические клапаны радиатора

Термостатический радиаторный клапан обычно называют TRV и представляет собой радиаторный клапан, который саморегулируется при установке в систему водяного отопления.Они работают, считывая температуру воздуха в комнате и, в свою очередь, регулируя поток горячей воды, чтобы поддерживать желаемую температуру. Их очень легко установить, и их можно приобрести в самых разных стилях и цветах примерно за 30 фунтов стерлингов.

Часто задаваемые вопросы

Q: Масляные радиаторы более энергоэффективны?

A: Масляные радиаторы более эффективны в зависимости от количества потраченной впустую энергии. Масляные радиаторы преобразуют всю энергию в тепло, не тратя зря электричество.

Q: Сколько стоят солнечные панели?

A: Вы можете приобрести набор солнечных батарей по цене от 4 000 до 6 000 фунтов стерлингов. Это может показаться чрезвычайно крупной покупкой, но вы увидите преимущества на долгие годы, и, по оценкам экспертов, они могут окупить себя в течение нескольких лет.

Q: Как установить термостатический вентиль радиатора?

А:

  1. Изолируйте радиатор
  2. Изолируйте подачу воды к радиатору
  3. Снимите радиатор со стены, следуя инструкциям поставщика радиатора
  4. Снять текущий клапан
  5. Установите новый клапан в соответствии с инструкциями поставщика
  6. Установить радиатор на стену
  7. Установите новый адаптер и головку
Вопрос: Сколько стоит канат для уплотнения?

A: Веревка для уплотнения обычно стоит около 1 фунта стерлингов за метр, и ее можно найти в любом хозяйственном магазине.

Вопрос: Как я могу узнать, сколько мне платят за кВтч?

A: Ваш поставщик энергии будет иметь полную информацию о том, сколько с вас взимается за кВтч, а также есть ли способ уменьшить это, изменив тарифный план.

Источники

  1. https://companyblue.co.uk/blogs/news/how-to-calculate-electric-towel-rail-or-electric-elements-running-cost
  2. https://www.britishgas.co.uk/energy/gas-and-electricity.HTML
  3. https://www.heatandplumb.com/blog/is-a-heated-towel-rail-exurities-to-run/
  4. https://www.viessmann.co.uk/heating-advice/how-much-gas-does-a-boiler-use-per-hour
  5. https://communities.theiet.org/discussions/viewtopic/348/22814
  6. https://www.thegreenage.co.uk/cheaper-heat-home-gas-electricity/
  7. https://www.bisque.co.uk/blog-and-press/the-environmental-benefits-of-aluminium-radiators
  8. https: // www.thegreenage.co.uk/how-to-make-heating-system-more-efficient/
  9. https://www.onlyradiators.co.uk/blog/how-to-guides/how-to-flush-sludge-in-radiators
  10. https://www.bestheating.com/info/how-to-flush-a-radiator-in-10-steps/
  11. https://www.thespruce.com/water-pipe-insulation-2718695
  12. https://www.screwfix.com/c/heating-plumbing/thermostatic-radiator-valves/cat831012
  13. https://www.futuradirect.co.uk/blogs/electric-heating/benefits-of-using-an-oil-filled-radiator
  14. https: // www.theecoexperts.co.uk/solar-panels/cost
  15. https://www.ableskills.co.uk/blog/tutorials/how-to-fit-thermostatic-valves-to-your-radiator/

Автор: Джош С

Я писатель с тех пор, как ушел из армии в 2013 году, сразу после школы. Я писал для самых разных отраслей, в самых разных стилях, начиная от найма, собственности и всего, что между ними. Я не только копирайтер, но и внештатный спортивный журналист и писатель-фантаст.Я попал в шорт-лист на несколько призов в области художественной литературы, и мой первый роман должен выйти в начале следующего года, в зависимости от графика издателя. У меня также есть диплом с отличием по английскому языку и творческому письму.

Теплоемкость и удельная теплоемкость

  • Определите теплоемкость.
  • Определите удельную теплоемкость.
  • Выполните расчеты с учетом удельной теплоемкости.

Какой бассейн прогреется быстрее?

Если бы плавательный бассейн и болот, заполненные водой с одинаковой температурой, подвергались одинаковому подаче тепловой энергии, то в детском бассейне температура, несомненно, повышалась бы быстрее, чем в плавательном бассейне.Теплоемкость объекта зависит как от его массы, так и от его химического состава. Из-за своей гораздо большей массы плавательный бассейн с водой имеет большую теплоемкость, чем ведро с водой.

Теплоемкость и удельная теплоемкость

Различные вещества по-разному реагируют на тепло. Если металлический стул стоит на ярком солнце в жаркий день, он может стать довольно горячим на ощупь. Вода с одинаковой массой на одном и том же солнце не станет почти такой же горячей. Мы бы сказали, что вода имеет высокую теплоемкость (количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта на 1 ° C.) Вода очень устойчива к перепадам температуры, а металлы — нет. Удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C. В таблице ниже приведены значения удельной теплоты некоторых распространенных веществ. Символ удельной теплоемкости: c p , индекс p указывает на то, что удельная теплоемкость измеряется при постоянном давлении. Единицами измерения удельной теплоемкости могут быть джоули на грамм на градус (Дж / г ° C) или калории на грамм на градус (кал / г ° C).В этом тексте для удельной теплоемкости будет использоваться Дж / г ° C.

Удельная теплоемкость некоторых распространенных веществ
Вещество Удельная теплоемкость (Дж / г ° C)
Вода (л) 4,18
Вода (и) 2,06
Вода (г) 1,87
Аммиак (г) 2,09
Этанол (л) 2,44
Алюминий (и) 0.897
Углерод, графит (ы) 0,709
Медь (и) 0,385
Золото 0,129
Утюг (ы) 0,449
Выводы 0,129
Ртуть (л) 0,140
Серебро 0,233

Обратите внимание, что вода имеет очень высокую удельную теплоемкость по сравнению с большинством других веществ.Вода обычно используется в качестве охлаждающей жидкости для оборудования, поскольку она способна поглощать большое количество тепла (см. , таблица выше). Прибрежный климат намного более умеренный, чем внутренний климат из-за наличия океана. Вода в озерах или океанах поглощает тепло из воздуха в жаркие дни и отдает его обратно в воздух в прохладные дни.

Рисунок 17,5

Эта электростанция в Западной Вирджинии, как и многие другие, расположена рядом с большим озером, поэтому воду из озера можно использовать в качестве охлаждающей жидкости.Прохладная вода из озера закачивается в растение, а более теплая вода выкачивается из растения и возвращается в озеро.

Сводка
  • Определены теплоемкость и удельная теплоемкость.
Практика

Вопросы

Посмотрите видео и ответьте на вопросы ниже

  1. Что было в первом воздушном шаре?
  2. Что было в аэростате отправки?
  3. Почему не лопнул первый воздушный шар?
  4. Почему лопнул второй воздушный шар?
Обзор

Вопросы

  1. Что такое теплоемкость?
  2. Что такое удельная теплоемкость?
  3. У вас есть 10-граммовый кусок алюминия и 10-граммовый кусок золота, стоящие на солнце.Какой металл сначала нагреется на десять градусов?
  4. У вас есть 20-граммовый кусок алюминия и 40-граммовый кусок алюминия, лежащие на солнце. Какая часть первой встанет на десять градусов?
  • heat capacity: Количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта на 1 ° C.
  • удельная теплоемкость: Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C.

Список литературы

  1. Бассейн: Пользователь: Mhsb / Wikimedia Commons; Детский бассейн: Пользователь: Aarchiba / Википедия.Бассейн: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Freshwater_swimming_pool.jpg; Детский бассейн: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wading-pool.jpg.
  2. Пользователь: Raeky / Wikimedia Commons. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mount_Storm_Power_Plant,_Areial.jpg.

[/ hidden-answer

Разработка системы параболического затенения лунного радиатора на JSTOR

Абстрактный

Несколько факторов имеют важное значение в разработке активных систем терморегулирования для планетных сред обитания.Ключевыми требованиями являются низкая масса и энергопотребление системы, а также высокая надежность. Также важна простота упаковки и развертывания на поверхности планеты. В случае лунной базы вблизи экватора эти требования становятся еще более сложными из-за суровых тепловых условий. Одной из технологий, которая может быть частью системы терморегулирования для удовлетворения этих требований, является штора радиатора. Шторы радиатора улучшают отвод прямого радиационного тепла в пространство, блокируя солнечное или инфракрасное излучение, что снижает производительность радиатора.Первоначальные разработки, как численные, так и экспериментальные, были выполнены в Космическом центре Джонсона (АО) для подтверждения концепции. Исследования показали, что масса системы отвода тепла может быть уменьшена на 50% по сравнению с незатененным радиатором с низкой поглощающей способностью. Несколько различных геометрических форм оттенков были оценены с использованием математических моделей Thermal Synthesizer System (TSS). Эти модели указали на наиболее многообещающие геометрические формы оттенков, предоставив оценку их ожидаемых характеристик. Модели также использовались для изучения влияния различных оптических свойств, чтобы понять, как система будет работать с течением времени.Модели использовались для оптимизации дизайна с учетом таких факторов, как конечные эффекты, отношение высоты к длине и высота тени. Прогнозы тепловой математической модели показывают, что параболическая тень снизит эффективную температуру стока окружающей среды радиатора более чем на 100 К по сравнению с незатененным вертикальным радиатором. Чтобы проверить численные прогнозы, также было проведено тестирование концепции параболической тени радиатора. Проверка концепции на термовакуумное испытание было проведено на небольшом тестовом образце с жестким параболическим оттенком в различных рабочих условиях.Жесткий оттенок использовал часть цилиндра для аппроксимации параболы и имел неидеальные оптические свойства. Тем не менее, оттенок снизил эффективную температуру радиатора на 70К по сравнению с незаштрихованным радиатором в термовакуумном тесте. Один из вариантов дизайна оттенка, который изучается, — это надувной оттенок. В этой конструкции давление газа используется для сохранения параболической формы шторы, которая закрыта прозрачной крышкой, образуя длинную трубчатую оболочку. Внутри корпуса установлен вертикальный радиатор.Аналитические исследования показывают, что светоотражающие характеристики ухудшаются из-за прозрачной крышки, но общая масса системы может быть уменьшена по сравнению с другими гибкими параболическими конструкциями штор из-за исключения опорной конструкции и использования легких материалов. В планах на будущее — создание испытательного объекта надувной шторы и создание гибкого образца для испытания параболического штора. В конце концов, эти образцы для испытаний можно было использовать в полномасштабных испытаниях на термовакуумность.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.