Kartrijli isitgichlar va isitish idishlari orasidagi bo'shliq hajmining issiqlik uzatish samaradorligiga o'ziga xos ta'siri

Kartrijli isitgichlar va isitish idishlari orasidagi bo'shliqning kattaligi issiqlikning qanchalik yaxshi uzatilishiga katta, chiziqli bo'lmagan ta'sir ko'rsatadi, bu isitish tezligiga, energiya sarfiga va butun isitish tizimining harorat bir xilligiga bevosita ta'sir qiladi. Issiqlik o'tkazuvchanligi (bu masofa kichik bo'lganda asosiy usul) va konvektiv issiqlik uzatish (bo'shliq katta bo'lganda asosiy usul) issiqlikning isitgichdan idishga o'tishining asosiy usullaridir. Termal nurlanish faqat ozgina rol o'ynaydi. Bo'shliqning o'lchami issiqlik harakatining asosiy usulini va u olgan yo'lning termal qarshiligini o'zgartiradi. Bu shuni anglatadiki, bo'shliq juda kichik yoki juda katta bo'lsa, issiqlik uzatish samaradorligi keskin pasayadi. Faqat juda tor optimal bo'shliq diapazoni nisbatan samarali issiqlik uzatish uchun o'tkazuvchanlik va konvektsiyani muvozanatlashi mumkin. Haqiqiy{7}}dunyo sanoat sharoitida, agar bo'shliq kerakli qiymatda bo'lmasa, issiqlik uzatish samaradorligi 50% dan ko'proq pasayishi mumkin. Bu isitish tizimini loyihalashda yodda tutish kerak bo'lgan muhim omil.

1. Asosiy mexanizm: bo'shliqning o'lchami issiqlik harakatini va termal qarshilik miqdorini qanday o'zgartiradi


Issiqlikning biror narsa orqali qanchalik yaxshi harakatlanishiga ta'sir qiluvchi asosiy omil - bu termal qarshilik. Issiqlik qarshiligi qanchalik baland bo'lsa, u orqali kamroq issiqlik o'tadi. Isitgich va idish orasidagi bo'shliq issiqlik uzatish yo'liga yana bir termal qarshilik qatlamini qo'shadi. Bo'shliqning kattaligi ushbu issiqlik qarshiligining turi va miqdoriga ta'sir qiladi:
- Boʻshliq yoʻq (qattiq kontakt): qattiq issiqlik oʻtkazuvchanligi (isitgichning metall qobigʻidan tortib idish metalligacha) issiqlik harakatining asosiy usuli hisoblanadi. Bu vaqtda issiqlikning harakatlanishini to'xtatadigan yagona narsa bu kontakt yuzasining mikro-pürüzlülüğü va oksid/changning yupqa qoplamasi. Bu eng past umumiy termal qarshilik va eng yaxshi issiqlik uzatish samaradorligi (isitgichning issiqlik chiqishining 90% gacha yoki undan ko'pini idishga o'tkazish mumkin).
- Bo'shliq bilan: bo'shliq havo (yoki boshqa vosita) bilan to'ldiriladi va issiqlikning katta qismi bo'shliq muhiti orqali va suyuqlik konvektiv issiqlik uzatish orqali idishga o'tadi (isitgich → bo'shliq → idish). Bir oz miqdorda termal nurlanish ham yordam beradi. Havo kabi gazlar juda past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega (faqat metallning 1/1000 qismi) va bo'shliq muhiti juda ko'p issiqlik qarshiligiga ega bo'lgan qatlam hosil qiladi. Bo'shliq kattalashganda, yuqori termal qarshilik qatlami qalinlashadi, bu esa issiqlikning o'tishini ancha qiyinlashtiradi.
- Bo'shliq muhitini almashtirish: Agar bo'shliqdagi havoni issiqlikni yaxshi o'tkazuvchi vosita bilan almashtirsangiz (masalan, issiqlik o'tkazuvchan silikon moy yoki issiqlik tashuvchi moy), bo'shliqning issiqlik qarshiligini sezilarli darajada kamaytirishingiz va issiqlik uzatish samaradorligini to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish darajasiga qaytarishingiz mumkin. Bu real hayotda narsalarni optimallashtirishning eng keng tarqalgan usuli.

2. Har xil bo'shliq o'lchamlarining issiqlik uzatish samaradorligiga ta'siri

Boʻshliq kattaligining issiqlik uzatish samaradorligiga taʼsiri chiziqli boʻlmagan{0}}qoidaga amal qiladi: boʻshliq kattalashgani sari samaradorlik dastlab tez pasayadi, lekin boʻshliq maʼlum bir nuqtaga yetgandan keyin pasayish tezligi sekinlashadi. Havoni bo'shliq vositasi sifatida (haqiqiy hayotda eng keng tarqalgan holat) va standart zanglamaydigan po'latdan yasalgan kartridj isitgichidan misol sifatida foydalanish, turli bo'shliq diapazonlarining o'ziga xos ta'siri quyidagicha:

(1) Juda kichik bo'shliq (0 dan 0,1 mm gacha): o'tkazuvchanlik va zaif konveksiya orqali yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi

Masofa metall yuzasining mikro{0}}pürüzlülüğünden kichikroq va isitgich va idish deyarli bir-biriga tegib turadi. Issiqlik o'tkazuvchanligi hali ham issiqlik harakatining eng muhim usuli bo'lib, kichik bo'shliqdagi havoning oddiy tabiiy konvektsiyasi umumiy issiqlik uzatishga katta ta'sir ko'rsatmaydi. Umumiy issiqlik qarshiligi bo'shliqsiz qaraganda biroz kattaroqdir va issiqlik uzatish samaradorligi yuqori bo'lib qoladi (85% -90%), bu sanoatda foydalanish uchun eng yaxshi bo'shliqlar diapazoni hisoblanadi.

(2) Kichik bo'shliq (0,1-1 mm): samaradorlik keskin pasayadi, chunki termal qarshilik tezda ko'tariladi.

Bu issiqlik uzatish qanchalik yaxshi bo'lishiga eng katta ta'sir ko'rsatadigan bo'shliqlar oralig'i. Qattiq o'tkazuvchanlik aloqa maydoni ajratish kattalashgani sayin tez qisqaradi va havo termal qarshilik qatlami ancha qalinroq bo'ladi. Qattiq bo'shliqda tabiiy havo konvektsiyasi juda cheklangan (samarali suyuqlik oqimi yo'q), bu juda yuqori issiqlik qarshiligiga ega bo'lgan "turg'un havo qatlami" hosil qiladi. Ultra{3}}kichik bo'shliq bilan solishtirganda, issiqlik uzatish samaradorligi 50% dan ko'proq pasayadi va issiqlikning faqat 30% dan 40% gacha samarali tarzda idishga o'tkazilishi mumkin. Ushbu diapazondagi masofa qanchalik katta bo'lsa, samaradorlik tezroq pasayadi.

(3) O'rtacha bo'shliq (1-5 mm): samaradorlik asta-sekin pasayadi, konvektiv issiqlik uzatish eng muhim omil hisoblanadi.

Bo'shliq havoning samarali tabiiy konvektsiyasini ta'minlash uchun etarlicha keng va issiqlik uzatish rejimi butunlay konvektiv issiqlik uzatishga (radiatsiya qo'shilgan holda) o'zgardi. Bo'shliq kattaroq bo'lsa, havo muhitining issiqlik uzatish yo'li uzayadi va uning atrofidagi muhitga ko'proq issiqlik yo'qoladi. Bu samaradorlikni har doim pasaytirishga olib keladi, garchi pasayish tezligi kichik bo'shliq oralig'iga qaraganda ancha sekinroq bo'lsa. Masofa 1 mm dan 5 mm gacha bo'lganida, samaradorlik atigi 10% ga tushadi va bu diapazonda issiqlik uzatish samaradorligi 20% dan 30% gacha.

(4) Big gap (>5 mm): past samaradorlik bir xil bo'lib qoladi va juda ko'p issiqlik yo'qotadi

Bo'shliqdagi havo konvektsiyasi odatda to'liq rivojlangan, ammo issiqlik uzatish yo'li haddan tashqari uzun. Isitgichdagi issiqlikning katta qismi idishga o'tish o'rniga radiatsiya va konveksiya orqali atrofdagi havoga yo'qoladi. Issiqlik uzatish samaradorligi 10% dan 20% gacha past bo'lib qoladi va bo'shliqni kattaroq qilish uni bundan ortiq kamaytirmaydi.

3. Bo'shliqning hajmini ta'minlaydigan muhim narsalar kattaroq ta'sir ko'rsatadi

Bo'shliq hajmining issiqlik uzatish samaradorligiga haqiqiy ta'siri faqat bitta narsa emas; boshqa omillar ham ta'sir qiladi va bu ta'sirni kuchaytiradi. Haqiqiy vaziyatlarda-buni hisobga olish kerak:

1. Bo'shliq muhiti: Havoning eng past issiqlik o'tkazuvchanligi va eng salbiy ta'siri bor. Bo'shliqni issiqlik o'tkazuvchan silikon surtma bilan to'ldirish (issiqlik o'tkazuvchanligi 1,5 Vt / (m · K) dan katta yoki teng) yoki issiqlik o'tkazuvchi moy bo'shliqning issiqlik qarshiligini 90% dan ko'proq kamaytirishi mumkin va hatto 0,5 mm bo'shliq bilan issiqlik uzatish samaradorligini 80% dan ortiq tiklash mumkin.

2. Isitish harorati: Isitgichning yuzasi qanchalik issiq bo'lsa, bo'shliq muhitida termal nurlanish va majburiy konveksiya ko'proq bo'ladi. Bu bo'shliqdan kelib chiqqan issiqlik uzatish samaradorligini yo'qotishning bir qismini qoplashi mumkin (lekin to'liq emas; samaradorlik hali ham to'g'ridan-to'g'ri aloqaga qaraganda ancha past).

3. Aloqa yuzasining holati: masofa juda kichik bo'lsa ham, notekis aloqa yuzasi, qalin oksidli qatlam, chang yoki yog 'qoralari kontaktning termal qarshiligini oshiradi. Bu silliq, toza aloqa yuzasiga nisbatan issiqlik uzatish samaradorligini 20% dan 30% gacha kamaytirishi mumkin.

4. O'rtacha oqim holati: Majburiy konveksiya (bunday shamollatuvchi shamollash yoki bo'shliq bo'ylab harakatlanadigan suyuqlik) konvektiv issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishi va o'rta va katta bo'shliqlarning biroz yaxshi ishlashiga olib kelishi mumkin, ammo bu gaz muhitining yuqori issiqlik qarshiligiga ega ekanligini o'zgartira olmaydi.

4. Sanoat sharoitida bo'shliqlarni nazorat qilishni yaxshilash uchun foydali maslahatlar

Bo'shliqni optimallashtirishning asosiy maqsadi bo'shliqning samarali termal qarshiligini kamaytirishdir. Haqiqiy o'rnatish usuli va isitish ehtiyojlariga asoslanib, quyidagi mumkin bo'lgan qadamlar eng yaxshidan eng yomonigacha tasniflanadi:

1. Ultra-kichik bo'shliqni (0–0,1 mm) o'rnatishga intiling: Isitgich va idish bir-biriga mahkam joylashishi uchun isitish idishining o'rnatish teshigini yuqori aniqlik bilan qayta ishlang (tolerantlik 0,05 mm dan kam yoki unga teng). Bu issiqlik uzatish samaradorligini maksimal darajada oshirishning eng yaxshi usuli va tezlik va energiya samaradorligi muhim bo'lgan holatlar uchun eng yaxshisidir (masalan, qolipni isitish, yuqori{8}}aniqlikdagi haroratni nazorat qilish uskunalari).

2. Bo'shliqni issiqlikni yaxshi o'tkazadigan vosita bilan to'ldiring: Agar ishlov berish yoki yig'ishning aniqligi tufayli muqarrar kichik bo'shliqlar (0,1-1 mm) bo'lsa, bo'shliqni yuqori-haroratga chidamli issiqlik o'tkazuvchan silikon surtma yoki issiqlik o'tkazuvchan keramika kukuni bilan to'ldiring. Ushbu usul bo'shliqning issiqlik qarshiligini 90% dan ko'proq kam xarajat va kam harakat bilan kamaytirishi mumkin. Bu sanoat ishlab chiqarishida samaradorlikni oshirishning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi.

3. Kontakt yuzasining holatini yaxshilang: oksidi qatlamlari va burmalardan xalos bo'lish uchun isitgichning tashqi qismini va idishni o'rnatish teshigining ichki qismini jilolang. O'rnatishdan oldin chang va yog 'qoralarini tozalash uchun aloqa joyini tozalang. Kontakt termal qarshiligini pasaytirish va sirtni oksidlanishni to'xtatish uchun oz miqdorda oksidlanishga qarshi moydan foydalanish mumkin.

4. Har qanday holatda ham o'rta va katta hajmdagi bo'shliqlardan qoching. Agar bo'shliq 1 mm dan katta bo'lsa va uni issiqlik o'tkazuvchi vosita bilan to'ldirish imkoni bo'lmasa, o'rnatish teshigini qayta ishlang yoki bo'shliqni kichikroq qilish uchun buta qo'shing. O'rta va katta bo'shliqlar issiqlik uzatishni juda samarasiz qiladi, ko'p energiya sarflaydi va harorat ko'tarilishini sekinlashtiradi. Ular normal talablarga ega bo'lgan har qanday sanoat isitish holatiga mos kelmaydi.

5. Seal the gap for high-temperature heating: Use a high-temperature-resistant sealant to seal the two ends of the gap for high-temperature heating situations (>300 daraja). Bu sovuq havoning bo'shliqqa tushishini va issiq havoning chiqishini to'xtatadi, bu esa bo'shliqning konvektiv issiqlik uzatish samaradorligini biroz oshiradi va atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini kamaytiradi.

Xulosa

Kartrijli isitgichlar va isitish idishlari orasidagi bo'shliqning o'lchami ular orasidagi issiqlik qanchalik yaxshi harakatlanishi uchun juda muhimdir. Hatto kichik bo'shliq (0,1-1 mm) havo vositasi sifatida foydalanilganda samaradorlikni 50% dan ko'proq kamaytirishi mumkin. O'rta va katta bo'shliqlar uchun samaradorlik faqat 10% -30% gacha past bo'lib qoladi. Bu ta'sirning asosiy sababi shundaki, bo'shliq issiqlikning juda samarali bo'lgan qattiq o'tkazuvchanlikdan gaz konvektsiyasiga o'tishning asosiy usulini o'zgartiradi, bu juda samarali emas. Gazning past issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlik uzatish yo'li bo'ylab yuqori issiqlik qarshiligi qatlamini hosil qiladi.

Haqiqiy{0}}dunyo sanoat sharoitlarida boʻshliqni nazorat qilishning eng yaxshi yoʻli yuqori-aniqlikdagi ultra-kichik boʻshliqqa tegmaslikka erishishdir. Kichkina bo'shliqlarning oldini olish mumkin bo'lmagan o'rnatishlar uchun bo'shliqni to'ldirishning eng yaxshi va arzon usuli yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan vositadir, masalan, issiqlik o'tkazuvchan silikon moy. Har qanday o'rta yoki katta bo'shliqqa yo'l qo'ymaslik uchun qayta ishlash yoki strukturani optimallashtirishdan foydalanish kerak, chunki issiqlik uzatish samaradorligini yo'qotish doimiy bo'lib, kechiktirilgan isitish va ortiqcha energiya sarfi kabi katta qiyinchiliklarga olib keladi. Kartrijli isitgich isitish tizimining yuqori issiqlik uzatish samaradorligiga ega ekanligiga ishonch hosil qilish uchun bo'shliq o'lchamini juda kichik (0 dan 0,1 mm gacha) saqlash yoki issiqlik o'tkazuvchan moddalar bilan to'ldirish kerak.