Issiqlik PTFE orqali elementdan suyuqlikka qanday o'tadi?

Kimyoviy hammom yuzasi ostida ishlaydigan PTFE suv isitgichini tasavvur qiling. Yig'madagi metall qarshilik elementi elektr energiyasini issiqlikka aylantiradi. Ichki qism ancha qizib ketishi mumkin, ammo tashqi PTFE qobig'i mustahkam va barqaror bo'lib qoladi. Ko'rinadigan olov va hech qanday harakat yo'q. Ammo uning atrofidagi suyuqlik asta-sekin qiziydi. Issiqlik energiyasining qattiqdan suyuqlikka qanday o'tishini so'rash mantiqan.

Yechim issiqlikni ko'chirish uchun o'tkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya birgalikda ishlash usulida topiladi. PTFE suv isitgichida bu mexanizmlar belgilangan termal yo'l bo'ylab birgalikda ishlaydi va har bir bosqich umumiy ishlashga qo'shimcha qiladi.


Isitgich majmuasi elektr tokini qanday o'tkazadi
Qarshilik simi issiqlik uzatish jarayoni boshlanadigan joydir. Rezistiv isitish element orqali oqim o'tganda uning haroratini oshiradi. Siqilgan izolyatsiya qatlami, odatda magniy oksidi yoki shunga o'xshash seramika birikmasi elementni o'rab oladi. Ushbu material ikkita vazifani bajaradi: u oqim o'tkazgichni tashqi qobiqdan ajratib turadi va issiqlikni o'tkazgichdan uzoqlashtiradi.

Ushbu material elektr ma'nosida "izolyatsiya" deb ataladi, lekin u yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lish uchun mo'ljallangan. Energiya issiq qarshilik simidagi yuqori energiya molekulalaridan{1}}izolyatsiya qiluvchi muhitdagi yaqin zarrachalarga o'tadi, o'tkazuvchanlik shunday ishlaydi. Harorat gradienti bu jarayonni boshqaradi, ya'ni issiqlik issiqroq joylardan sovuqroq joylarga o'tadi.

Bu qatlam ba'zi termal qarshilikka ega, ammo ehtiyotkorlik bilan material tanlash va zich siqilish bilan minimal darajada saqlanadi. Ushbu ichki izolyatsiya element yuzasida juda ko'p to'planishiga yo'l qo'ymaslik o'rniga, issiqlikni tezda qobiqqa o'tkazadi.

PTFE qopqog'i orqali o'tkazish
Issiqlik ichki izolyatsiyadan o'tgandan keyin PTFE qobig'ining ichki qismiga tushadi. Shu nuqtadan boshlab, qattiq polimer devor orqali o'tkazuvchanlik narsalarni boshqaradi.

Molekulyar tebranish va qo'shni zarralar orasidagi energiya almashinuvi materiallarda o'tkazuvchanlikni keltirib chiqaradi. PTFE issiqlikni metallar kabi o'tkazmaydi, lekin devor qalinligi to'g'ri bo'lsa, u hali ham issiqlik uzatish uchun yaxshi ishlaydi. Muhandislikdagi odatiy qoidalardan biri shundaki, qalinligi oshgani sayin issiqlik qarshiligi ortadi. Shuning uchun PTFE cho'milish isitgichlari juda qalin bo'lmagan qobiq devorlariga ega, bu esa o'tkazuvchanlikni kamaytiradi.

PTFE devoridagi harorat farqi issiqlikni tashqariga chiqaradi. Isitilgan ichki yig'ilish bilan aloqada bo'lgan ichki sirt suyuqlik bilan aloqa qiladigan tashqi yuzadan issiqroq. Bu farq har doim issiqlik oqimini ushlab turadi. Amalda, PTFE devorini kimyoviy moddalardan himoya qilishi va hali ham yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlashi uchun ingichka bo'lishi muhimdir.

Hozirgi vaqtda issiqlik o'tkazishning eng keng tarqalgan usuli o'tkazuvchanlikdir. PTFE qatlamining termal qarshiligi umuman issiqlik uzatishni hisoblashda doimiy bo'ladi.

Suyuqliklar interfeysidagi konvektsiya
Issiqlik PTFE qobig'ining tashqi tomoniga kirganda, uning ishlash usuli qattiq moddada o'tkazuvchanlikdan suyuqlikdagi konvektsiyaga o'zgaradi. Konvektsiya - bu qattiq sirt va harakatlanuvchi suyuqlik o'rtasida issiqlik uzatish. Bu harorat va suyuqlik harakatining farqi tufayli sodir bo'ladi.

Suyuq molekulalar isitgich yuzasiga tegsa, ular issiqlikni oladi va qiziydi. Ularning isishi bilan ularning zichligi biroz pasayadi, bu ularni tabiiy konveksiya oqimlarida ko'taradi. Keyin, sovuq suyuqlik sirtda o'z o'rnini egallaydi va issiqlik almashinuvi jarayoni davom etadi.

Ko'pgina sanoat tanklarida majburiy konvektsiya bu jarayonni yaxshilaydi. Nasos, aralashtirish yoki aylanish tizimlari suyuqlikni isitish yuzasidan tezroq harakatlanishiga olib keladi. Konveksiya bosqichi odatda haqiqiy hayotda issiqlik uzatish zanjirining eng sekin qismidir. Sirtga yaqin harakatlanmaydigan suyuqlikning chegara qatlamining issiqlik qarshiligi umuman issiqlik uzatishni sekinlashtirishi mumkin.

Yaxshiroq suyuqlik oqimi chegara qatlamini yupqaroq qiladi va konveksiya issiqlik uzatish koeffitsientini oshiradi. Yaxshiroq aylanish, ishlatiladigan elektr miqdorini oshirmasdan isitish samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Radiatsiya suyuqliklardagi kichik omil sifatida
Radiatsiya - bu issiqlik harakatlanishining uchinchi usuli. Bu elektromagnit to'lqinlarning paydo bo'lishiga olib keladigan harorat bilan bog'liq. Termal nurlanish mutlaq noldan yuqori bo'lgan barcha jismlardan keladi.

Isitgich suyuqlikda bo'lgan immersion isitish ilovalarida radiatsiya katta rol o'ynamaydi. Radiatsion energiya odatda suyuqliklar tomonidan tez so'riladi va chiqariladi. Qopqoq yuzasi va uning yonidagi suyuqlik orasidagi kichik masofa qo'shilishi mumkin bo'lgan radiatsiya miqdorini cheklaydi.

Isitgich suyuqlik o'rniga havo yoki gazda ishlaganda, radiatsiya muhimroq bo'ladi. Bunday hollarda issiqlik uzatishning bir qismi isitgich yuzasi va uning atrofidagi yuzalar orasidagi radiatsiya orqali sodir bo'ladi. Suv ostidagi PTFE suv isitgichlarida o'tkazuvchanlik va konveksiya sodir bo'ladigan eng muhim narsalardir.

Issiqlik qarshiligi va tizimning ishlashi birgalikda
PTFE cho'milish isitgichining butun issiqlik uzatish yo'lini issiqlik qarshiligining ketma-ketligi sifatida ko'rish mumkin: izolyatsiya orqali o'tkazish, PTFE qobig'i orqali o'tkazish va suyuqlikka konveksiya. Suv ostida qolgan sharoitda radiatsiya juda kam ta'sir qiladi.

Issiqlik uzatishning umumiy tezligi bu qarshiliklarning qo'shilishi qanchalik bog'liq. Etarli elektr quvvati bo'lsa ham, har qanday nuqtada kuchli termal qarshilik issiqlikni samarali taqsimlashni qiyinlashtirishi mumkin. Masalan, qalin qobiq o'tkazuvchanlikni oshiradi va suyuqlikning yomon harakatlanishi konveksiya qarshiligini oshiradi.

Issiqlik harakatlanishining uchta usuli energiyani ichki elementdan suyuqlikka o'tkazish uchun birgalikda ishlaydi. O'tkazuvchanlik qattiq narsalar orqali issiqlikni o'tkazadi, konvektsiya uni suyuqlik orqali tarqatadi va radiatsiya issiqlik oqimining boshqa usulini qo'shadi.

Ushbu integratsiyalashgan jarayon nega suvga cho'mdiruvchi isitgichning ishlashi sirt maydoni, qobiq qalinligi va oqim sharoitlariga shunchalik bog'liqligini aniq ko'rsatadi. Issiqlik qanday harakat qilishini bilganimizdan so'ng, to'g'ri elektr quvvatini tanlash shakli va suyuqlik dinamikasini optimallashtirish kabi juda muhim ekanligi ayon bo'ladi.