Объяснение теплопередачи
Теплопередача означает: тепловая энергия транспортируется через границы различных систем. Движущей силой этого физического процесса является разность температур, существующая между текучими средами или твердыми телами. Общее правило здесь состоит в том, что тепло течет только от более высокого до более низкого уровня температуры.
Исключение: тепловой насос для отопления зданий
Если, например, энергия окружающей среды из земли, которая получается при температуре около 10 градусов по Цельсию, также будет использоваться для отопления, необходим тепловой насос. Тип нагрева повышает уровень и позволяет передавать тепло в систему отопления. Состояния всех участвующих веществ изменяются из-за переноса тепловой энергии. В то время как температура передатчика обычно падает, температура приемника тепла увеличивается. Физические состояния веществ также могут изменяться. Например, если вода выделяет много тепла, она превращается в лед. С другой стороны, если он поглощает много тепла, он превращается в пар.
Типы теплопередачи
В настоящее время существуют в основном разные виды теплопередачи. Эти:
- теплопроводность
- тепловое излучение
- передача тепла конвекцией
Теплопроводность
Теплопроводность описывает перенос тепловой энергии между соседними атомами. Это возможно, например, в спокойных жидкостях (газах или жидкостях) или твердых телах, в которых тепло всегда течет от более высокого к более низкому уровню температуры без потерь. Это легко понять, например, держа металлическую ложку одним концом над свечой. Через некоторое время он нагревается на другом конце.
Например, хотя буферное хранилище предназначено для уменьшения теплопроводности через прочную изоляцию, оно должно быть особенно высоким в теплообменнике. Это единственный способ обеспечить, например, то, что значительная часть тепла от сгорания в котле также передается на отопительную воду.
Тепловое излучение
Тепловое излучение описывает перенос тепловой энергии с помощью электромагнитных волн. В отличие от проводимости или конвекции, среда не требуется. Таким образом, тепловое излучение является единственным видом транспорта, который также происходит в вакууме. Как и в случае солнечного излучения, излучаемое тепло одного тела становится заметным только тогда, когда оно поражает другое.
Примером нагревания является поверхностный нагрев. Потому что это также передает большую часть тепла через излучение, обеспечивая тем самым высокий уровень комфорта. Особое преимущество: этот тип теплопередачи увеличивает воспринимаемую температуру, даже когда температура воздуха в помещении снижается. С каждым градусом Цельсия можно сэкономить до 6 процентов расходов на отопление.
Передача тепла конвекцией
Конвекция описывает перенос тепловой энергии, связанной с частицами текучих сред. Это всегда происходит, когда, например, газы или жидкости поглощают или отдают тепло на твердых поверхностях. Это можно представить, например, на радиаторе. Здесь энергия от нагревающей воды сначала передается воздуху помещения через проводимость и оттуда через конвекцию через комнату.
Так называемые конвективные ячейки, в которых среда циркулирует между источником тепла и теплоотводом, являются типичными для передачи тепла конвекцией. В примере с радиатором нагретый воздух поднимается из-за уменьшающейся плотности и отдает тепло, которое он переносит в помещение. Он остывает и возвращается к радиатору. Теперь цикл начинается снова. Между прочим, когда тепло переносится в насосе с горячей водой, говорят о принудительной конвекции. Причиной этого является теплопередача от насоса, на который воздействует снаружи.