Конвекция в холодильнике: Конвекция в холодильнике – суть понятия, в чем состоит явление, чем отличается естественная конвекция от вынужденной, виды

Конвекция

Репетиторы ❯ Физика ❯ Конвекция

Автор: Никита Н. – онлайн репетитор по физике

●

13.01.2012

●

Раздел: Физика

Если вытянуть руку над горячей плитой или над горящей электрической лампочкой, можно ощутить, как над этими предметами поднимаются струи теплого воздуха. Листик бумаги, подвешенный над горящей свечей или электрической лампочкой, под воздействием поднимающегося теплого воздуха начинает вращаться.

Подобное явление можно объяснить следующим образом. Воздух соприкасается с горячей лампой, нагревается, расширяется и обретает менее плотное состояние, в отличие от окружающего холодного воздуха.

Сила Архимеда, которая действует на теплый воздух со стороны холодного воздуха снизу вверх, превосходит силу тяжести, которая действует на теплый воздух. Таким образом, теплый воздух поднимается вверх, тем самым, уступая место холодному воздуху.

Подобные явления мы можем наблюдать при нагревании жидкости снизу. Теплые слои жидкости – менее плотные, а, следовательно, более легкие – вытесняются вверх более плотными и тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, нагреваются от источника тепла и снова вытесняются менее нагретой жидкостью. Таким образом, такое движение равномерно прогревает всю воду. Это можно увидеть более наглядно, если на дно сосуда положить немного кристалликов марганцовки, которая окрашивает воду в фиолетовый цвет. В подобных опытах мы можем наблюдать еще одну разновидность теплопередачи –

конвекция (латинское слово «конвекцио» – перенесение).

Следует отметить, что при процессе конвекции энергия перемещается самими струями газа или жидкости. К примеру, в комнате с отоплением, благодаря явлению конвекции поток нагретого воздуха поднимается к потолку, а холодного опускается к полу. Таким образом, воздух вверху гораздо теплее, чем возле пола.

Существует два вида конвекции: естественная (или другими словами свободная) и вынужденная. Примеры с нагревом жидкости и воздуха в комнате являются примерами естественной конвекции. Мы можем наблюдать вынужденную конвекцию, когда перемешиваем жидкость ложкой, мешалкой, насосом.

Такие вещества как жидкости и газы необходимо нагревать снизу. Если же делать наоборот – нагревать их сверху, конвекции не будет. Теплые слои не могут физически опуститься ниже холодных, более плотных и тяжелых. Таким образом, для протекания процесса конвекции необходимо нагревать газы и жидкости снизу.

В твердых телах конвекция происходить не может. Нам уже известно, что в твердых телах, частицы колеблются около определенной точки, т.к. они удерживаются взаимным притяжением. Поэтому, при нагревании твердых тел, в них не может образовываться вещество. В твердых телах, энергия может передаваться за счет теплопроводности.

Конвекция широко распространена в природе: в нижних слоях земной атмосферы, морях, океанах, в недрах нашей планеты, на Солнце (в слоях до глубины ~20-30% радиуса Солнца от его поверхности). С помощью явления конвекции осуществляют нагрев газов, а также жидкостей в разных технических устройствах.

Простым примером конвекции может также послужить охлаждение продуктов в холодильнике. Циркулирующий по трубам холодильника газ фреон, охлаждает пласты воздуха в верхней части холодильника. Охлажденный воздух, спустившись вниз, охлаждает все продукты, а потом снова направляется вверх. Когда мы раскладываем продукты питания в холодильнике, не стоит затруднять циркуляцию воздуха в нем. Решетка, расположенная ссади холодильника, служит для отвода теплого воздуха, который образуется в компрессоре при сжатии газа. Механизм охлаждения решетки также конвективный, поэтому следует оставлять свободным пространство за холодильником, чтобы конвекция проходила без затруднений.

Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Остались вопросы?

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя.

Задать вопрос

Физика

Курсы физики для студентов нефизических специальностей

Физика

Курсы по физике 10 класс

Информатика и ИКТ

Курс ЕГЭ по информатике

Математика

Курсы по математике 10 класс

Математика

Курсы по алгебре 7 класс

Английский язык

Курсы по бизнес английскому

Высшая математика

Высшая математика для студентов технических специальностей

Для чего нужна кухонная техника с конвекцией

Конвекция — это режим, который присутствует в большинстве современных духовок. Он есть и в других видах техники — в аэрогрилях, микроволновках с грилем, ростерах, хлебопечках.

В этой статье специалисты Miele рассказывают, что такое конвекция, для чего она нужна в духовом шкафу и приводят ее примеры в других бытовых приборах и в природе.

Что такое конвекция

Конвекция — это естественный процесс, при котором потоки воздуха двигаются, перемешиваясь между собой. Теплые перемещаются наверх, холодные — вниз. Газы и жидкости расширяются при нагреве и выталкиваются вверх. Это происходит согласно закону Архимеда, по которому сила, действующая на теплый воздух или жидкость, выше, чем сила тяжести.

Примеры конвекции в природе и технике

Самый распространенный пример конвекции — закипающая в кастрюле или чайнике вода. Нагретая жидкость выталкивается вверх, перемещая холодную вниз и перемешиваясь. Увидеть кипящие пузырьки воздуха можно невооруженным взглядом. Другие примеры конвекции в природе:

1. Корка льда на реке. Вода равномерно охлаждается, перемещая охлажденные потоки вниз и выталкивая более теплые. При 4 градусах по Цельсию она имеет одинаковую плотность. Верхний слой постепенно теряет температуру и плотность, что не позволяет ему опуститься вниз. Река покрывается ледяной коркой.
2. Конденсация влаги и облака. Пар от прогретой земли поднимается вверх. Это формирует облака, конденсирует влагу. Остывая, она перемещается вниз, выпадая в виде дождя.

Пример естественной конвекции можно наблюдать в классических русских или сицилийских печах без электрического нагрева. Поступающий через заслонку воздух необходимый для пламени, перемешивается с горячим. Это приводит к выходу продуктов горения из дымохода.

Конвекцию можно наблюдать в различных видах техники:

1. В обогревателях. Он устанавливается на полу, прогревает воздух и поднимает его в верхние слои помещения. Его сменяет прохладный, продолжая цикл работы прибора.
2. В холодильниках. Воздух в камерах прибора охлаждается по причине естественной конвекции. Холодные слои перемещаются вниз, теплые заменяют их и теряют температуру.
3. В духовках, мини-печах, аэрогрилях, хлебопечках и другой подобной технике. В их конструкции предусмотрена принудительная конвекция. Что это такое — специалисты Miele рассказывают более подробно.

Что такое режим конвекции в духовом шкафу

Духовки с режимом конвекции оснащены специальным вентилятором в задней стенке рабочей камеры. Он принудительно перемещает потоки воздуха, что позволяет достичь:

• быстрого прогрева духовки до нужной температуры;
• равномерной температуры в верхней, средней и нижней частях рабочей камеры.

Режим конвекции ускоряет естественный природный процесс и перемешивает горячие и холодные потоки принудительно.

Для чего нужна конвекция в духовке

Режим конвекции присутствует в большинстве моделей современных духовых шкафов. Он позволяет снизить расход электроэнергии / газа для нагрева рабочей камеры и имеет следующие преимущества:

• увеличивает скорость, с которой готовятся различные блюда;
• не позволяет пище пригореть с верхней или нижней стороны;
• обеспечивает равномерность выпечки хлебобулочных изделий, запеченных мяса, рыбы, птицы и других продуктов;
• позволяет располагать блюда на нескольких уровнях духовки, готовить продукты больших размеров, например, целую тушку курицы;
• подходит для бережной и равномерной разморозки продуктов.

Все духовые шкафы Miele оснащены режимом конвекции. Каталог товаров представлен на официальном сайте немецкого производителя.

Выбрать духовой шкаф

Предыдущая записьЛучшие места для чайника на маленькой кухне Следующая записьКак правильно использовать сушилку для фруктов

Термодинамика: понять, что это такое и каковы ее применения в холодильной технике.

by Embraco 25/04/2017 4 минуты Прочитать

Возможно, вы не знаете, но термодинамика является частью вашей повседневной работы. Это слово греческого происхождения указывает на связь между тепловой энергией (термой) и механической силой (динамикой).

Это научная область, изучающая процессы теплопередачи, включая такие аспекты, как изменение температуры, давления и объема. Холодильный цикл полностью основан на термодинамике: от отвода тепла от одного тела (предмета или вещества) до передачи его другому, как видно на иллюстрации на стр. 18.

В этом процессе тепло всегда переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

В этих теплообменных аппаратах передача может происходить посредством трех различных процессов, которые используются в холодильной промышленности или влияют на ее эффективность:

• Конвекция;

• Проводка;

• Радиация.

Конвекция — наиболее распространенный процесс в холодильном оборудовании, с которым вы можете иметь дело.

Встречается главным образом в жидкостях (жидкости и газ). Это результат циркуляции жидкости, которая может происходить как естественным путем, за счет разницы температур жидкости, так и вынужденным образом. Теплообмен, происходящий в испарителе и конденсаторе, является примером конвекции.

Проводимость происходит между двумя объектами с разной температурой или только в одном объекте, но всегда от самой горячей к самой холодной области. Это связано с теплопроводностью каждого материала.

Что касается этого процесса, важно помнить, что отличительной чертой теплоизолятора является его низкая теплопроводность, необходимая для эффективной системы охлаждения. Это относится, например, к таким материалам, как полиуретан, который используется для изоляции шкафов, сохраняя внутреннюю температуру холодильника ниже, чем температура внешней среды.

Облучение не связано напрямую с охлаждением, но влияет на работу оборудования. Это происходит посредством электромагнитных волн, особенно инфракрасного излучения, даже без прямого контакта между телами или веществами.

Примером может служить прогревание Земли солнцем, при котором прямого контакта нет, но есть теплообмен.

Что касается излучения, то следует помнить о важности хранения холодильного оборудования вдали от всех типов источников тепла, чтобы тепло не ухудшало его работу.

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Понятия термодинамики начали развиваться в 17 веке, с первыми научными экспериментами по давлению, температуре и объему. Исследования продолжались со временем, пока в 1824 году французский ученый Сади Карно не опубликовал текст, ставший основой современной термодинамики.

После Карно были разработаны определения, которые до сих пор используются для принципов этой науки, известных как законы термодинамики.

Нулевой закон термодинамики:  Если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, они находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Это закон, который позволил определить температурные шкалы, например, выраженные в градусах Цельсия, Фаренгейта или Кельвина.

Первый закон термодинамики: Между любыми двумя состояниями равновесия изменение внутренней энергии равно разнице теплопередачи в систему и работе, совершаемой системой.

Этот закон имеет больше общего с современными холодильниками, поскольку он определяет, что можно повысить температуру системы либо путем добавления тепла (тепловой энергии), либо путем совершения над ней работы.

Второй закон термодинамики: Существует три способа выражения этого закона, которые были разработаны учеными, осознавшими необходимость выделения отдельных аспектов:

• Невозможно отвести тепловую энергию от системы при определенной температуре и преобразовать эту энергию в механическую работу без каких-либо изменений в системе или ее окружении. (Высказывание Кельвина)

• Не существует процесса, при котором единственным действием тепловой энергии является передача энергии от холодного тела к горячему. (Утверждение Клаузиуса)

• Термическая машина, работающая циклически, не может иметь единственного эффекта извлечения тепла из резервуара и выполнения целостной работы с этим количеством энергии. (утверждение Кельвина-Планка).

Холодильный цикл и термодинамика

Важно знать, что обычные холодильники работают по принципу механического цикла сжатия пара. Но что это значит?

Во-первых, надо помнить, что в основе этого цикла лежит процесс изменения физического состояния хладагента (из жидкого в газообразное и наоборот). Эти вещества конденсируются (становятся жидкими) при высоких давлениях и испаряются (становятся газами) при низких давлениях.

Холод в системах охлаждения происходит из-за изменения состояния этого жидкого хладагента в газообразное.

Этот процесс зависит от работы, выполняемой компрессором, который использует механическую энергию для сжатия жидкого хладагента из испарителя в газовую фазу.

При таком сжатии давление и температура охлаждающей жидкости увеличиваются. Попадая в конденсатор, хладагент отдает тепло окружающей среде, вызывая понижение его температуры и возникновение конденсации, т. е. процесса фазового перехода из газа в жидкость.

После этого хладагент проходит через регулирующий элемент – капиллярную трубку или расширительный клапан, который, сужая проход, замедляет его скорость на испарителе, вызывая снижение его давления.

Жидкий хладагент поступает в жидком состоянии и под низким давлением в испаритель, во время которого снова переходит из жидкого состояния в газообразное. При смене фазы он поглощает тепло, присутствующее в кондиционируемых предметах в корпусе холодильника, и возвращается к компрессору, перезапуская цикл охлаждения.

Поделись этим

Конвекция и теплопроводность в дверном проеме

• Дом
• Новости
• Конвекция и теплопроводность в дверном проеме

Конвекция и теплопроводность в дверном проеме

В холодильных камерах есть все типы транспорта, перемещающегося между температурами окружающей среды и более низкими и морозильными. Независимо от того, какой продукт хранится в этих помещениях, цель состоит в том, чтобы сохранить продукт холодным или даже замороженным. Еще одна цель — сохранить пространство для хранения как можно более сухим. При интенсивном обмене воздуха между температурой окружающей среды, более прохладной и морозильной камерой влажность может привести к образованию льда и снега в морозильной камере. Уменьшение теплопередачи между помещениями — это задача № 1, которую можно разделить на две категории:   Конвекция и Кондукция .

Конвекция – это воздухообмен, который передает тепловую энергию (тепло или более высокую температуру) в более холодную зону (холодильную или морозильную камеру). Это не только повышает температуру в морозильной камере, требуя больше энергии для отвода тепла, но и увеличивает влажность в этой критической контрольной точке. Накопление льда и снега может увеличиться, когда теплый влажный воздух вступает в контакт с холодным сухим воздухом. Чтобы уменьшить скопление льда и снега, решающее значение имеют плотное уплотнение двери и сокращение времени цикла двери.

Теплопроводность — теплопередача через вещество или, в данном случае, дверную панель. Двери холодильных камер обычно имеют определенную толщину (значение R), чтобы уменьшить передачу тепла через панель. Другими словами, более толстые дверные панели передают тепло медленнее, чем тонкие шторы или панели. Поскольку проводимость составляет лишь часть потерянной энергии по сравнению с конвекцией, R-значение имеет некоторую убывающую отдачу. В большинстве морозильных камер значение R должно быть равно 4 или выше, чтобы избежать необходимости использовать энергосберегающие нагревательные лампы или вентиляторы с подогревом для предотвращения накопления льда на дверных панелях. Эти дополнительные системы оттаивания могут стоить вашей компании тысячи долларов. Однако наличие двери с толстыми панелями также может стоить вам экономии энергии, потому что в большинстве случаев более толстые двери означают более низкую скорость, а когда дело доходит до движения через дверной проем, передача тепла увеличивается.