Radiația este transferul energiei electromagnetice sub formă de valuri transversale. Sursa de energie este particulele excitate care apar când particulele excitate revin la nivelul principal al energiei. Această întoarcere este însoțită de emisia de fotoni de radiație.
Procesul de tranziție spre niveluri poate diferi și manifestările sale pot fi diferite. Dacă procesul de tranziție este inițiat de ciocniri ale moleculelor care caracterizează temperatura corpului, atunci radiația este desemnată drept termică. Radiația în acest caz poate avea atât un caracter corpuscular, cât și un caracter de undă. Proprietățile corpusculare cuantice sunt caracteristice pentru radiațiile cu undă scurtă, iar undele - pentru radiația lungă. Radiațiile electromagnetice de diferite tipuri sunt similare unul cu celălalt, dar diferă în lungime de undă și în acțiune.
Radiația termică este definită ca acea porțiune a spectrului, care se caracterizează printr-o lungime de undă de la 10'7M la 10-4 m. În această regiune, iar gama este lumina cu o lungime de undă de 3,9.10-7 la 7,8.10-7 m. Cel mai solid și lichid substanțele emise la toate lungimile de undă de la 0 la infinit și au un spectru complet de radiații. Solidul are un spectru de emisie continuu. Radiația depinde de tipul de substanță din care constă corpul, de temperatura și de suprafața acestuia.
Radiația corpurilor cu o creștere a temperaturii crește brusc, iar spectrul undelor radiate se schimbă. Împreună cu creșterea densității fluxului de radiație, densitatea spectrală maximă se îndreaptă către regiunea unor valuri mai scurte (dependența redusă este cunoscută sub numele de legea din Viena). Astfel, valoarea energiei radiate la lungimi de undă scurte crește. Din acest motiv, la temperaturi ridicate radiația domină convecția și conductivitatea.
La temperaturi scăzute se observă un fenomen opus. În radiația în sine, participă doar cele mai fine straturi de pe suprafața corpului. Căldura difuză prin radiație, spre deosebire de căldura propagată prin convecție și conducție, în parametrii și acțiunea termică, abordează proprietățile radiației solare naturale.
Razele soarelui care cad pe suprafața Pământului au o gamă spectrală de la 260.10-9 la 3000.10-9 m. Aceasta înseamnă că spectrul conține radiații infraroșii vizibile ultraviolete și invizibile. Radiația emițătoarelor infraroșii poate fi găsită atât în emițătoarele cu lumină infraroșie vizibile, cât și în partea invizibilă (în infraroșu) a spectrului (radiatoare întunecate și super-întunecate).
Astfel, devine clar că principiul fizic diferit al transferului de căldură necesită metode diferite de calcul și proiectare a unui sistem de încălzire. În mod similar, efectul sistemului de încălzire asupra confortului termic al persoanei va fi diferit de cerințele energetice.
Să comparăm condițiile de temperatură formate de sistemele centrale de încălzire cu aburi și cu aer cald și cu sistemul de încălzire radiant (figura 19).
Fig. 19. Exemplu de condiții de temperatură în cameră atunci când se utilizează diferite sisteme de încălzire: a - cu încălzire radiantă; b - cu încălzire prin convecție
În încălzirea convectivă, energia termică intră în cameră prin intermediul dispozitivelor convective și al schimbătoarelor de căldură. Sursa de căldură este energia aburului furnizată prin conducte din sursa centrală - centrala termică.
În acest caz, confortul termic este asigurat de aerul încălzit provenit de la schimbătoare și dispozitivele de convecție: faptul că mediul primar de transfer termic este aburul fierbinte. În consecință, aerul astfel încălzit poate fi destul de cald. Cu toate acestea, cu cât este mai cald aerul, cu atât mai ușor se mișcă în sus. Acest lucru duce la faptul că volumul camerei este încălzit de aer de sus în jos, iar temperatura este cea mai ridicată sub acoperiș. În plus, un acoperiș cu diferite găuri tehnologice și ferestre este considerat o cameră cu proprietăți de izolare termică slabă.
Distribuția temperaturilor pentru încălzirea cu aer cald și radiant în funcție de altitudine este prezentată în Fig. 20.
Fig. 20. Distribuția temperaturilor: a - pentru încălzirea radiantă; b - cu încălzire cu aer cald
Cel de-al doilea rezultat negativ este așa-numitul efect de cămin, care mărește schimbul de aer în încăpere. Puterea încălzirii centrale trebuie să acopere pierderile de căldură ale întregului lanț de producție, distribuție și schimb de căldură (Figura 21).
Fig. 21. Producția și schimbul de căldură
Dacă consumul de gaze pentru producerea de energie termică în boilere este de 100%, pierderile din sursa de căldură în sine sunt de 15% sub formă de apă și 20% sub formă de abur din cantitatea totală de energie.
Sistemul de încălzire cu radiații este compus din dispozitive de încălzire - emițătoare, care sunt amplasate deasupra zonei încălzite. După pornirea și încălzirea la temperatura nominală, emițătorii încep să emită unde electromagnetice care, cu pierderi mici, trec prin aer, ajung pe podea și sunt transformate în căldură. Acest lucru înseamnă că aerul este încălzit din nou, dar de la podea, care devine astfel cel mai cald loc în instalație. Emițătorii pot fi amplasați cu avantajul numai în locul în care sunt localizați oamenii pentru a le oferi condițiile de temperatură necesare, adică pentru a forma zone de temperatură fără a le separa prin partiții. Formarea regimurilor de temperatură necesare în aceste zone contribuie la reducerea consumului de gaze de la 70 la 30%.
Gradientul de temperatură, în funcție de înălțimea cu încălzire radiantă, este aproape de cerințele de încălzire ideală. În acest caz, temperatura aerului la nivelul capului persoanei este mai mică decât în cazul încălzirii cu aer cald. Această temperatură a aerului determină avantajul utilizării încălzirii radiante, deoarece încălzirea spațiului necesită o putere mai mică; acest lucru se poate vedea din următoarea ecuație pentru pierderile termice ale unui obiect:
Qo = E [kj. Sj. (Ti - te)]
Cu încălzire prin încălzire și încălzire, o zonă considerabilă a construcției camerei rezistă diferenței de temperatură dintre temperaturile interne și externe:
unde / \ t = 30 ° C - (-20 ° C) = 50 ° C.
În cazul încălzirii radiante, diferența de temperatură este:
/ \ t = 17 ° C - (-20 ° C) = 37 ° C.
Deoarece suprafața structurii și coeficientul de transfer de căldură sunt aceleași pentru ambele cazuri, raportul puterii termice va fi egal cu raportul / \ t. Ca procent, puterea termică a încălzirii radiante pentru acoperirea pierderilor termice ale structurii va fi de numai 74% din valoarea pentru sistemul de căldură și aer. Astfel, o comparație complexă este mult mai complicată, dar corespunde raportului mediu al capacităților termice, care în practică sunt de 80%.
O temperatură mai scăzută a aerului permite transferul căldurii biologice care se formează în timpul funcționării și astfel împiedică supraîncălzirea corpului.
Acest fenomen de încălzire radiantă provine din transferul fizic al căldurii, unde fluxul de tip fascicol formează o adaos de căldură la temperatura aerului percepută de om. Foarte simplist, aceasta poate fi descrisă de următoarea ecuație:
unde tp este temperatura simțită de o persoană;
tv este temperatura aerului;
Este intensitatea fluxului radiant și numărul 0.072 este constanta obținută empiric. Conform acestei ecuații cu intensitatea fluxului radiant de 100 Wm-2 crește în continuare temperatura la 7,2 ° C Astfel, pentru a se obține o temperatură de 18 ° C cu flux radiant de 100 Wm-2, după introducerea valorilor în ecuație se obține:
18 ° C = tv + 100 Wm - 2,0,072;
Acest calcul în această formă este doar orientativ și are scopul de a înțelege principiul fizic. Este imposibil să se calculeze puterea termică cu ea, deoarece nu ia în considerare alte condiții necesare pentru acest calcul.
Când încălzirea radiatoarelor ca dispozitive de încălzire directă nu ia în considerare pierderile asociate cu distribuția căldurii. Astfel, utilizarea gazului este mai adecvată.
Economia totală de energie a combustibilului pentru încălzirea radiantă poate atinge 70% comparativ cu sistemele de încălzire cu combustie caldă și cu aer cald.
Utilizarea sistemelor de încălzire radiantă ca sisteme de încălzire progresive și eficiente oferă anumite beneficii din punctul de vedere al formării mediului de lucru.
1. Utilizarea centralizată a gazelor naturale asigură ușurința utilizării și controlul mai convenabil al temperaturilor interioare.
2. Temperatura aerului la nivelul podelei este mai mare cu 2-3 ° C decât la o altitudine de 1,5 m deasupra podelei.
3. într-un mod mai uniform, temperatura este distribuită pe întreaga înălțime a obiectului încălzit între radiatorul de gaz și podea.
4. Când se utilizează încălzirea radiantă, nu există nici o mișcare de praf.
5. Încălzirea radiantă este sigură pentru mediu.
6. Nu necesită utilizarea apei.
7. Sistemul radiant, în comparație cu sistemul de încălzire cu aer, funcționează aproape în tăcere.
8. Sistemul de încălzire cu radiații nu poate îngheța.
9. Încălzirea camerei se realizează în 10-25 minute.
10. Instalare și reparare ușoară.
Lipsa încălzirii radiante: sistemul de încălzire radiant nu poate fi utilizat în încăperi în care există riscul de incendiu.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: