Riscaldamento dell'aria atmosferica. A proposito di energia termica in un linguaggio semplice! Il riscaldamento dell'aria dipende

Quando il sole diventa più caldo, quando è più alto sopra la tua testa o quando è più basso?

Il sole scalda di più quando è più alto. In questo caso, i raggi del sole cadono ad angolo retto, o quasi ad angolo retto.

Quali tipi di rotazione della Terra conosci?

La terra ruota attorno al proprio asse e intorno al sole.

Perché c'è un cambio di giorno e notte sulla Terra?

Il cambiamento del giorno e della notte è il risultato della rotazione assiale della Terra.

Determina come differisce l'angolo di incidenza dei raggi solari il 22 giugno e il 22 dicembre ai paralleli di 23,5° N. NS. e y. NS.; ai paralleli 66,5°N NS. e y. NS.

22 giugno, l'angolo di incidenza dei raggi solari al parallelo di 23,50 N. 900, S - 430. Al parallelo di 66,50 di latitudine nord. - 470, 66,50 S - angolo di scorrimento.

22 dicembre, angolo di incidenza dei raggi solari al parallelo di 23,50 N. 430, S - 900. Al parallelo di 66,50 di latitudine nord. - angolo di pascolo, 66,50 S -470.

Considera perché i mesi più caldi e più freddi non sono giugno e dicembre, quando i raggi del sole hanno gli angoli di incidenza più grandi e più piccoli su superficie terrestre.

L'aria atmosferica viene riscaldata dalla superficie terrestre. Pertanto, a giugno, la superficie terrestre si riscalda e la temperatura raggiunge un massimo a luglio. Succede anche d'inverno. A dicembre, la superficie terrestre si raffredda. L'aria si rinfresca a gennaio.

Definire:

temperatura media giornaliera in termini di quattro misurazioni al giorno: -8 ° , -4 ° С, + 3 ° С, + 1 ° С.

La temperatura media giornaliera è di -20C.

la temperatura media annuale di Mosca, utilizzando i dati nella tabella.

La temperatura media annuale è di 50C.

Determinare l'ampiezza della temperatura giornaliera per le letture del termometro in Figura 110, c.

L'ampiezza della temperatura nella figura è 180C.

Determina di quanti gradi l'ampiezza annuale a Krasnoyarsk è maggiore rispetto a San Pietroburgo, se la temperatura media di luglio a Krasnoyarsk è + 19 ° С e a gennaio è -17 ° С; a San Pietroburgo + 18 ° С e -8 ° С, rispettivamente.

L'intervallo di temperatura a Krasnoyarsk è di 360 ° C.

L'intervallo di temperatura a San Pietroburgo è di 260 °C.

L'intervallo di temperatura a Krasnoyarsk è più alto di 100°C.

Domande e compiti

1. Com'è il riscaldamento dell'aria nell'atmosfera?

Passando attraverso i raggi del sole, l'atmosfera da essi difficilmente si riscalda. La superficie terrestre si riscalda e diventa essa stessa una fonte di calore. È da esso che l'aria atmosferica viene riscaldata.

2. Di quanti gradi diminuisce la temperatura nella troposfera ogni 100 m?

Salendo pa ogni chilometro, la temperatura dell'aria scende di 6°C. Ciò significa che per 0,60 ogni 100 m.

3. Calcola la temperatura dell'aria all'esterno dell'aereo, se l'altitudine di volo è 7 km e la temperatura sulla superficie terrestre è + 20 ° C.

La temperatura scenderà di 420 durante la salita di 7 km, il che significa che la temperatura all'esterno dell'aereo sarà di -220.

4. È possibile incontrare un ghiacciaio in montagna ad un'altitudine di 2500 m, se ai piedi delle montagne la temperatura è di + 250C.

La temperatura ad un'altitudine di 2500 m sarà di + 100C. Non c'è nessun ghiacciaio ad un'altitudine di 2500 m.

5. Come e perché la temperatura dell'aria cambia durante il giorno?

Durante il giorno, i raggi del sole illuminano la superficie terrestre e la riscaldano, e l'aria si riscalda da essa. Di notte, il flusso di energia solare si interrompe e la superficie, insieme all'aria, si raffredda gradualmente. Il sole è più alto sopra l'orizzonte a mezzogiorno. In questo momento, entra la maggior parte dell'energia solare. Tuttavia, la temperatura più alta si osserva 2-3 ore dopo mezzogiorno, poiché ci vuole tempo per trasferire il calore dalla superficie terrestre alla troposfera. La temperatura più fredda si verifica prima dell'alba.

6. Cosa determina la differenza nel riscaldamento della superficie terrestre durante l'anno?

Durante l'anno nella stessa zona, i raggi del sole cadono sulla superficie in modi diversi. Quando l'angolo di incidenza dei raggi è più ripido, la superficie riceve più energia solare, la temperatura dell'aria aumenta e inizia l'estate. Quando i raggi del sole sono più inclinati, la superficie si riscalda leggermente. La temperatura dell'aria in questo momento scende e arriva l'inverno. Il mese più caldo nell'emisfero settentrionale è luglio, mentre il mese più freddo è gennaio. Nell'emisfero australe - al contrario: il più mese freddo dell'anno - luglio e il più caldo - gennaio.

In alcuni casi, è possibile ridurre significativamente i costi di capitale e operativi fornendo riscaldamento autonomo dei locali con aria calda basato sull'uso di generatori di calore funzionanti a gas o combustibile liquido. In tali unità, non viene riscaldata l'acqua, ma aria: aria fresca, ricircolo o aria mista. Questo metodo è particolarmente efficace per fornire riscaldamento autonomo di locali industriali, padiglioni espositivi, officine, garage, stazioni. Manutenzione, autolavaggi, studi cinematografici, magazzini, edifici pubblici, palestre, supermercati, serre, serre, complessi zootecnici, allevamenti avicoli, ecc.

Vantaggi riscaldamento ad aria

Ci sono molti vantaggi del riscaldamento dell'aria rispetto al tradizionale riscaldamento dell'acqua in ambienti di grandi dimensioni, elencheremo solo i principali:

1. Redditività. Il calore viene prodotto direttamente nell'ambiente riscaldato e viene quasi interamente consumato per lo scopo previsto. Grazie alla combustione diretta del combustibile senza un vettore di calore intermedio, si ottiene un'elevata efficienza termica dell'intero sistema di riscaldamento: 90-94% - per i riscaldatori recuperativi e quasi il 100% - per i sistemi di riscaldamento diretto. L'uso di cronotermostati offre la possibilità di ulteriori risparmi dal 5 al 25% di energia termica grazie alla funzione "modalità standby" - mantenimento automatico della temperatura ambiente durante le ore non lavorative a un livello di + 5-7 ° .
2. Possibilità di "accendere" la ventilazione di mandata. Non è un segreto che oggi, nella maggior parte delle imprese, la ventilazione di alimentazione non funzioni correttamente, il che peggiora significativamente le condizioni di lavoro delle persone e influisce sulla produttività del lavoro. I generatori di calore o i sistemi di riscaldamento diretto riscaldano l'aria di ∆t fino a 90 ° C - questo è abbastanza per "forzare" la ventilazione di alimentazione per funzionare anche nell'estremo nord. Pertanto, il riscaldamento dell'aria implica non solo l'efficienza economica, ma anche un miglioramento delle condizioni ambientali e di lavoro.
3. Piccola inerzia. Le unità dei sistemi di riscaldamento dell'aria entrano in funzione in pochi minuti e, a causa dell'elevato ricambio d'aria, la stanza viene completamente riscaldata in poche ore. Ciò consente di manovrare in modo rapido e flessibile quando cambiano le esigenze di riscaldamento.
4. L'assenza di un vettore di calore intermedio consente di abbandonare la costruzione e la manutenzione di un sistema di riscaldamento dell'acqua, che è inefficace per grandi stanze, un locale caldaia, una rete di riscaldamento e un impianto di trattamento dell'acqua. Sono escluse le perdite nella rete di riscaldamento e la loro riparazione, il che consente di ridurre drasticamente i costi di esercizio. In inverno non c'è il rischio di sbrinare i generatori d'aria e l'impianto di riscaldamento in caso di fermi impianto prolungati. Il raffreddamento anche a un "meno" profondo non porta allo sbrinamento del sistema.
5. Un alto grado di automazione consente di generare esattamente la quantità di calore necessaria. In combinazione con l'elevata affidabilità delle apparecchiature a gas, ciò aumenta significativamente la sicurezza dell'impianto di riscaldamento e per il suo funzionamento è sufficiente un minimo di personale di manutenzione.
6. Costi bassi. Il metodo di riscaldamento di grandi stanze con generatori di calore è uno dei più economici e più rapidamente implementati. Il costo di capitale per la costruzione o la ristrutturazione di un sistema di aria è di solito significativamente inferiore al costo dell'organizzazione dell'acqua calda o del riscaldamento radiante. Il periodo di ammortamento delle spese in conto capitale di solito non supera una o due stagioni di riscaldamento.

A seconda dei compiti da risolvere, negli impianti di riscaldamento ad aria possono essere utilizzati riscaldatori di vario tipo. In questo articolo, prenderemo in considerazione solo le unità che funzionano senza l'uso di un vettore di calore intermedio: generatori d'aria recuperativi (con uno scambiatore di calore e scarico dei prodotti della combustione all'esterno) e sistemi di riscaldamento dell'aria diretti (generatori d'aria a miscelazione di gas).

Riscaldatori d'aria a recupero

In unità di questo tipo, il combustibile miscelato con la quantità d'aria richiesta viene fornito dal bruciatore alla camera di combustione. I prodotti della combustione risultanti passano attraverso uno scambiatore di calore a due o tre passaggi. Il calore ottenuto durante la combustione del combustibile viene trasferito all'aria riscaldata attraverso le pareti dello scambiatore di calore e i gas di scarico vengono rimossi attraverso il camino verso l'esterno (Fig. 1) - ecco perché sono chiamati generatori di calore a "riscaldamento indiretto" .

I riscaldatori d'aria recuperativi possono essere utilizzati non solo direttamente per il riscaldamento, ma anche come parte di un sistema di ventilazione di mandata, nonché per il riscaldamento dell'aria di processo. La potenza termica nominale di tali sistemi va da 3 kW a 2 MW. L'aria riscaldata viene fornita all'ambiente tramite un ventilatore incorporato o esterno, che consente di utilizzare le unità sia per il riscaldamento diretto dell'aria con la sua mandata tramite griglie alettate, sia con canalizzazione dell'aria.

Lavando la camera di combustione e lo scambiatore di calore, l'aria viene riscaldata e convogliata o direttamente nell'ambiente riscaldato attraverso le griglie alettate di distribuzione dell'aria poste nella parte superiore, oppure viene distribuita attraverso il sistema di canalizzazione dell'aria. Sulla parte frontale del generatore di calore è posizionato un bruciatore a blocco automatizzato (Fig. 2).

Gli scambiatori di calore dei moderni riscaldatori ad aria, di regola, sono realizzati in acciaio inossidabile (il focolare è in acciaio resistente al calore) e servono da 5 a 25 anni, dopodiché possono essere riparati o sostituiti. L'efficienza dei modelli moderni raggiunge il 90-96%. Il vantaggio principale dei riscaldatori d'aria recuperativi è la loro versatilità.

Possono funzionare a gas naturale, GPL, gasolio, olio, olio combustibile o olio esausto: basta cambiare il bruciatore. È possibile lavorare con aria fresca, con una miscela di aria interna e in modalità di ricircolo completo. Un tale sistema consente alcune libertà, ad esempio, di modificare la portata dell'aria riscaldata, ridistribuire "al volo" il flusso di aria riscaldata in diversi rami dei condotti utilizzando valvole speciali.

In estate, i generatori d'aria recuperativi possono funzionare in modalità ventilazione. Le unità sono montate sia verticalmente che orizzontalmente, a pavimento, a parete o integrate in una camera di ventilazione sezionale come sezione di riscaldamento.

Gli aerotermi recuperatori possono essere utilizzati anche per il riscaldamento di ambienti ad alta categoria di comfort, se l'unità stessa viene prelevata fuori dall'area di servizio diretto.

Principali svantaggi:

1. Uno scambiatore di calore grande e complesso aumenta il costo e il peso del sistema rispetto ai generatori di aria calda a miscela;
2. Necessitano di canna fumaria e scarico condensa.

Sistemi di riscaldamento ad aria diretta

Tecnologie moderne ha permesso di ottenere una tale pulizia della combustione del gas naturale che è diventato possibile non deviare i prodotti della combustione "in un tubo", ma utilizzarli per il riscaldamento diretto dell'aria nei sistemi di ventilazione di alimentazione. Il gas che entra nella combustione si brucia completamente nel flusso di aria riscaldata e, mescolandosi con esso, gli cede tutto il calore.

Questo principio è implementato in una serie di progetti simili di un bruciatore a rampa negli Stati Uniti, in Inghilterra, Francia e Russia ed è stato utilizzato con successo dagli anni '60 del XX secolo in molte imprese in Russia e all'estero. Basati sul principio della combustione ultrapura del gas naturale direttamente nel flusso di aria riscaldata, vengono prodotti aerotermi a miscelazione di gas del tipo STV (STARVEINE - "star wind") con una potenza termica nominale da 150 kW a 21 MW.

La stessa tecnologia dell'organizzazione della combustione, nonché l'alto grado di diluizione dei prodotti della combustione, consentono di ottenere aria calda conforme a tutte le norme vigenti, praticamente esente da impurità nocive (non più del 30% della concentrazione massima ammissibile). I generatori di aria calda STV (Fig. 3) sono costituiti da un blocco bruciatore modulare situato all'interno del corpo (sezione del condotto dell'aria), una linea del gas DUNGS (Germania) e un sistema di automazione.

La custodia è solitamente dotata di una porta pressurizzata per una facile manutenzione. Il blocco bruciatore, a seconda della potenza termica richiesta, è composto dal numero richiesto di sezioni bruciatore di diverse configurazioni. I riscaldatori automatici forniscono un avvio automatico graduale secondo il ciclogramma, il controllo dei parametri di funzionamento sicuro e la possibilità di una regolazione regolare della potenza termica (1: 4), che consente di mantenere automaticamente la temperatura dell'aria richiesta nell'ambiente riscaldato.

Applicazione di aerotermi a miscelazione di gas

Il loro scopo principale è il riscaldamento diretto dell'aria fresca fornita a locali industriali per compensare la ventilazione di scarico e quindi migliorare le condizioni di lavoro delle persone.

Per ambienti con un'alta frequenza di ricambio d'aria, diventa opportuno combinare il sistema di ventilazione di mandata e il sistema di riscaldamento: a questo proposito, i sistemi di riscaldamento diretto non hanno concorrenti in termini di rapporto prezzo / qualità. Gli aerotermi a miscelazione di gas sono progettati per:

• riscaldamento autonomo dell'aria di locali per vari scopi con elevato ricambio d'aria (К 򖅁, 5);
• riscaldamento dell'aria in tende ad aria di tipo cut-off, è possibile abbinarlo a sistemi di riscaldamento e ventilazione di mandata;
• sistemi di preriscaldamento per motori auto in parcheggi non riscaldati;
• vagoni di riscaldamento e sbrinamento, cisterne, automobili, materiali sfusi, prodotti per il riscaldamento e l'essiccazione prima della verniciatura o di altri tipi di lavorazione;
• riscaldamento diretto dell'aria atmosferica o di un agente essiccante in vari impianti tecnologici di riscaldamento e essiccazione, ad esempio essiccazione di grano, erba, carta, tessuti, legno; applicazione in camere di verniciatura e di essiccazione dopo la verniciatura, ecc.

Struttura ricettiva

I riscaldatori di miscelazione possono essere integrati nei condotti dell'aria dei sistemi di ventilazione di mandata e delle barriere termiche, nei condotti dell'aria delle unità di essiccazione, sia in sezioni orizzontali che verticali. Possono essere montati a pavimento o su piattaforma, sotto il soffitto oa parete. Collocati, di regola, in camere di alimentazione e ventilazione, ma possono essere installati direttamente in una stanza riscaldata (secondo la categoria).

Con apparecchiature aggiuntive, gli elementi corrispondenti possono servire stanze delle categorie A e B. Il ricircolo dell'aria interna attraverso riscaldatori d'aria a miscelazione è indesiderabile: è possibile una diminuzione significativa del livello di ossigeno nella stanza.

punti di forza sistemi di riscaldamento diretto

Semplicità e affidabilità, basso costo ed economia, capacità di riscaldare fino a temperature elevate, alto grado di automazione, regolazione regolare, non necessitano di un camino. Il riscaldamento diretto è il metodo più economico: l'efficienza del sistema è del 99,96%. Il livello dei costi di capitale specifici per un sistema di riscaldamento basato su un'unità di riscaldamento diretta combinata con ventilazione forzata è il più basso con il più alto grado di automazione.

I generatori di aria calda di tutti i tipi sono dotati di un sistema di automazione di sicurezza e controllo che garantisce l'avvio, il mantenimento della modalità di riscaldamento e lo spegnimento in caso di emergenza senza problemi. Al fine di risparmiare energia è possibile dotare i generatori di aria calda di regolazione automatica tenendo conto delle temperature esterna ed interna, delle funzioni delle modalità di programmazione riscaldamento giornaliera e settimanale.

È inoltre possibile includere nel sistema di controllo e dispacciamento centralizzato anche i parametri dell'impianto di riscaldamento, costituito da più unità di riscaldamento. In questo caso, l'operatore-dispacciatore avrà informazioni operative sul funzionamento e lo stato delle unità di riscaldamento, chiaramente visualizzate sul monitor del computer, e controllerà anche la loro modalità di funzionamento direttamente dal punto di spedizione remoto.

Generatori di calore mobili e pistole termiche

Progettato per l'uso temporaneo - nei cantieri, per il riscaldamento nei periodi di bassa stagione, riscaldamento di processo. I generatori di calore mobili e le pistole termiche funzionano a propano (GPL), diesel o kerosene. Possono essere sia a riscaldamento diretto che con rimozione dei prodotti della combustione.

Tipi di sistemi di riscaldamento dell'aria autonomi

Per il riscaldamento autonomo di vari locali vengono utilizzati vari tipi di impianti di riscaldamento ad aria - con distribuzione del calore centralizzata e decentralizzata; impianti funzionanti interamente su ripresa aria esterna, oppure con ricircolo totale/parziale dell'aria interna.

Negli impianti di riscaldamento ad aria decentralizzati, il riscaldamento e la circolazione dell'aria nell'ambiente è affidato a generatori di calore autonomi collocati in diverse zone o aree di lavoro - a pavimento, parete e sottotetto. L'aria dai riscaldatori viene fornita direttamente nell'area di lavoro della stanza. A volte, per una migliore distribuzione dei flussi di calore, i generatori di calore sono dotati di piccoli sistemi di canalizzazione dell'aria (locali).

Per le unità con questo design, la potenza minima del motore del ventilatore è caratteristica, quindi i sistemi decentralizzati sono più economici in termini di consumo energetico. È anche possibile utilizzare le tende di riscaldamento dell'aria come parte di un sistema di riscaldamento dell'aria o fornire ventilazione.

La possibilità di regolazione locale e di utilizzo dei generatori di calore come richiesto - per zone, in tempi diversi - consente di ridurre notevolmente i costi del combustibile. Tuttavia, il costo del capitale per l'implementazione di questo metodo è leggermente superiore. Negli impianti con distribuzione centralizzata del calore si utilizzano unità di riscaldamento ad aria; l'aria calda da essi generata entra nelle aree di lavoro attraverso il sistema di canalizzazione dell'aria.

Le installazioni, di regola, sono integrate nelle camere di ventilazione esistenti, ma è possibile posizionarle direttamente in una stanza riscaldata - sul pavimento o sul sito.

Applicazione e posizionamento, selezione dell'attrezzatura

Ciascuno dei tipi delle suddette unità di riscaldamento ha i suoi innegabili vantaggi. E non esiste una ricetta già pronta, nel qual caso quale di esse è più opportuna - dipende da molti fattori: la quantità di ricambio d'aria in relazione alla quantità di perdita di calore, la categoria della stanza, la disponibilità di spazio libero per il posizionamento delle attrezzature e le capacità finanziarie. Cercheremo di formare i principi più generali per la selezione appropriata delle attrezzature.

1. Sistemi di riscaldamento per ambienti a basso ricambio d'aria (Scambio d'aria ≤򖅀, 5-1)

In questo caso, la potenza termica totale dei generatori di calore è considerata quasi uguale alla quantità di calore necessaria per compensare le perdite di calore della stanza, la ventilazione è relativamente piccola, quindi è consigliabile utilizzare un sistema di riscaldamento basato su generatori di calore indiretto con ricircolo totale o parziale dell'aria interna del locale.

La ventilazione in tali ambienti può essere naturale o con una miscela di aria esterna e aria di ricircolo. Nel secondo caso, la potenza dei riscaldatori viene aumentata di una quantità sufficiente per riscaldare l'aria di mandata fresca. Tale impianto di riscaldamento può essere locale, con generatori di calore a pavimento oa parete.

Se non è possibile collocare l'unità in un locale riscaldato o quando si organizza la manutenzione di più locali, si può utilizzare un sistema centralizzato: i generatori di calore si trovano nella camera di ventilazione (annesso, al soppalco, nel locale attiguo), e il calore viene distribuito attraverso i condotti dell'aria.

Durante l'orario di lavoro, i generatori di calore possono funzionare in modalità di ricircolo parziale, riscaldando contemporaneamente l'aria di mandata miscelata, durante il periodo di non funzionamento, alcuni di essi possono essere spenti e i restanti possono essere commutati in modalità standby economica + 2- 5°C con pieno ricircolo.

2. Sistemi di riscaldamento per ambienti con un grande ricambio d'aria, che richiedono costantemente l'apporto di grandi volumi di aria fresca di rinnovo (Scambio d'aria 򖅂)

In questo caso, la quantità di calore necessaria per riscaldare l'aria di mandata potrebbe già essere diverse volte superiore alla quantità di calore necessaria per compensare la perdita di calore. Qui, è più opportuno ed economico combinare un sistema di riscaldamento dell'aria con un sistema di ventilazione di mandata. L'impianto di riscaldamento può essere realizzato sulla base di unità di riscaldamento ad aria diretta, oppure sulla base dell'utilizzo di generatori di calore recuperativi nella versione con maggior grado di riscaldamento.

La potenza termica totale dei riscaldatori deve essere uguale alla somma della richiesta di calore per il riscaldamento dell'aria di mandata e del calore necessario per compensare le perdite di calore. Negli impianti di riscaldamento diretto, viene riscaldato il 100% dell'aria esterna, fornendo il volume richiesto di aria di mandata.

Durante l'orario di lavoro, riscaldano l'aria dall'esterno alla temperatura di progetto + 16-40 ° C (tenendo conto del surriscaldamento per garantire la compensazione della perdita di calore). Per risparmiare denaro durante le ore non lavorative, è possibile spegnere alcuni riscaldatori per ridurre il consumo di aria di mandata e trasferire il resto in modalità standby per mantenere + 2-5 ° .

I generatori di calore recuperativo in modalità standby forniscono ulteriori risparmi passandoli alla modalità di ricircolo completo. I costi di capitale più bassi quando si organizzano sistemi di riscaldamento centralizzati - quando si utilizzano i riscaldatori più grandi possibili. I costi di capitale per i generatori di aria calda a miscelazione di gas STV possono variare da 300 a 600 rubli / kW di capacità termica installata.

3. Sistemi di riscaldamento ad aria combinati

L'opzione migliore per ambienti con un notevole ricambio d'aria durante l'orario di lavoro con un'operazione di un turno o un ciclo di lavoro intermittente - quando la differenza nella necessità di fornire aria fresca e calore durante il giorno è significativa.

In questo caso, è consigliabile il funzionamento separato di due sistemi: riscaldamento in standby e ventilazione di mandata, combinati con un sistema di riscaldamento (post-riscaldamento). Allo stesso tempo, i generatori di calore recuperativi sono installati nella stanza riscaldata o nelle camere di ventilazione per mantenere solo la modalità standby con ricircolo completo (alla temperatura esterna di progetto).

Il sistema di ventilazione di mandata, combinato con il sistema di riscaldamento, fornisce il riscaldamento del volume richiesto di aria fresca di mandata a + 16-30 ° C e riscalda l'ambiente alla temperatura di esercizio richiesta e, per risparmiare denaro, viene acceso solo durante l'orario di lavoro.

È costruito sulla base di generatori di calore recuperativi (con un maggiore grado di riscaldamento) o sulla base di potenti sistemi di riscaldamento diretto (che è 2-4 volte più economico). È possibile combinare il sistema di riscaldamento di mandata con il sistema di riscaldamento dell'acqua calda esistente (può rimanere in servizio), l'opzione è applicabile anche per l'ammodernamento graduale del sistema di riscaldamento e ventilazione esistente.

Con questo metodo, i costi operativi saranno i più bassi. Pertanto, utilizzando riscaldatori ad aria tipi diversi in varie combinazioni, è possibile risolvere contemporaneamente entrambi i problemi: sia il riscaldamento che la ventilazione.

Esistono molti esempi di applicazione dei sistemi di riscaldamento dell'aria e le possibilità della loro combinazione sono estremamente diverse. In ogni caso, è necessario eseguire calcoli termici, tenere conto di tutte le condizioni d'uso ed eseguire diverse opzioni per la selezione delle apparecchiature, confrontandole in termini di convenienza, importo dei costi di capitale e costi operativi.

Riscaldamento aerodinamico

riscaldamento di corpi che si muovono ad alta velocità in aria o altro gas. Un. - il risultato del fatto che le molecole d'aria che attaccano il corpo vengono decelerate vicino al corpo.

Se il volo viene eseguito alla velocità supersonica dei raccolti, la frenata avviene principalmente nell'onda d'urto (Vedi Onda d'urto) , apparendo davanti al corpo. Un'ulteriore decelerazione delle molecole d'aria avviene direttamente sulla superficie del corpo, in strato limite (vedi Strato limite). Quando le molecole d'aria vengono decelerate, la loro energia termica aumenta, cioè la temperatura del gas vicino alla superficie di un corpo in movimento aumenta la temperatura massima a cui il gas può riscaldarsi in prossimità del corpo in movimento è vicina alla cosiddetta. temperatura di frenata:

T 0 = T n + v 2 / 2c p,

dove Tn- temperatura dell'aria in ingresso, v- velocità di volo del corpo, c p- calore specifico del gas a pressione costante. Quindi, ad esempio, quando un aereo supersonico vola con tre volte la velocità del suono (circa 1 km/sec) la temperatura di decelerazione è di circa 400°C, e quando la navicella entra nell'atmosfera terrestre con la 1° velocità spaziale (8,1 km/sec) la temperatura di ristagno raggiunge gli 8000°C. Se nel primo caso, durante un volo sufficientemente lungo, la temperatura della pelle dell'aeromobile raggiunge valori prossimi alla temperatura di ristagno, quindi nel secondo caso, la superficie della navicella inizierà inevitabilmente a collassare a causa dell'incapacità del materiali per resistere a temperature così elevate.

Il calore viene trasferito da aree di gas con una temperatura aumentata a un corpo in movimento, e A. n. Esistono due forme di A. n. - convettivo e radiativo. Il riscaldamento convettivo è una conseguenza del trasferimento di calore dalla parte esterna "calda" dello strato limite alla superficie del corpo. Il flusso di calore convettivo è determinato quantitativamente dal rapporto

qk = a(T e -T w),

dove T e - temperatura di equilibrio (la temperatura limite alla quale la superficie del corpo potrebbe essere riscaldata se non ci fosse la rimozione di energia), T w - temperatura superficiale reale, un- coefficiente trasferimento di calore convettivo, a seconda della velocità e dell'altitudine di volo, della forma e delle dimensioni del corpo, nonché di altri fattori. La temperatura di equilibrio è prossima alla temperatura di ristagno. Tipo di dipendenza dal coefficiente un dai parametri elencati è determinato dal regime di flusso nello strato limite (laminare o turbolento). Nel caso di un flusso turbolento, il riscaldamento convettivo diventa più intenso. Ciò è dovuto al fatto che, oltre alla conduttività termica molecolare, le fluttuazioni turbolente della velocità nello strato limite iniziano a svolgere un ruolo importante nel trasferimento di energia.

Con un aumento della velocità di volo, la temperatura dell'aria dietro l'onda d'urto e nello strato limite aumenta, con conseguente dissociazione e ionizzazione molecole. Gli atomi, gli ioni e gli elettroni risultanti si diffondono in una regione più fredda - sulla superficie del corpo. C'è una reazione inversa (ricombinazione) , andando con il rilascio di calore. Ciò costituisce un ulteriore contributo alla convezione A. n.

Al raggiungimento di una velocità di volo di circa 5000 m / sec la temperatura dietro l'onda d'urto raggiunge i valori ai quali il gas inizia a irradiarsi. A causa del trasferimento radiante di energia dalle aree con temperature elevate alla superficie del corpo, si verifica il riscaldamento per radiazione. In questo caso, il ruolo più importante è svolto dalle radiazioni nelle regioni visibile e ultravioletta dello spettro. Quando si vola nell'atmosfera terrestre a velocità inferiori alla prima velocità cosmica (8,1 km/sec) il riscaldamento per irraggiamento è piccolo rispetto al riscaldamento convettivo. Alla seconda velocità cosmica (11.2 km/sec) i loro valori si avvicinano e a velocità di volo di 13-15 km/sec e più in alto, corrispondente al ritorno sulla Terra dopo voli su altri pianeti, il contributo principale è dato dal riscaldamento per radiazione.

Il ruolo particolarmente importante di A. n. suona quando i veicoli spaziali ritornano nell'atmosfera terrestre (ad esempio, Vostok, Voskhod, Soyuz). Per combattere l'A. n. i veicoli spaziali sono dotati di speciali sistemi di protezione termica (vedi. Protezione termica).

Illuminato .: Nozioni di base sul trasferimento di calore nell'aviazione e nella tecnologia missilistica, M., 1960; Dorrens W.H., Flussi di gas viscosi ipersonici, trad. dall'inglese., M., 1966; Zel'dovich Ya.B., Raizer Yu.P., Fisica delle onde d'urto e dei fenomeni idrodinamici ad alta temperatura, 2a ed., Mosca, 1966.

N.A. Anfimov.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M .: enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Guarda cos'è "Riscaldamento aerodinamico" in altri dizionari:

Riscaldamento di corpi che si muovono ad alta velocità in aria o altro gas. Un. il risultato del fatto che le molecole d'aria che attaccano il corpo vengono decelerate vicino al corpo. Se il volo viene eseguito con suono supersonico. velocità, la frenata avviene principalmente nell'ammortizzatore ... ... Enciclopedia fisica

Riscaldamento di un corpo che si muove ad alta velocità in aria (gas). Un notevole riscaldamento aerodinamico si osserva quando un corpo si muove a velocità supersonica (ad esempio, quando le testate di intercontinentali missili balistici) EdwART.…… Dizionario marino

riscaldamento aerodinamico- Riscaldamento della superficie di un corpo in una corrente gassosa, che si muove in un mezzo gassoso ad alta velocità in presenza di convezione, ea velocità ipersoniche e scambio termico per irraggiamento con il mezzo gassoso nello strato limite o d'urto. [GOST 26883 ... ... Guida tecnica per traduttori

Un aumento della temperatura di un corpo che si muove ad alta velocità in aria o altri gas. Il riscaldamento aerodinamico è il risultato della decelerazione delle molecole di gas vicino alla superficie del corpo. Quindi, quando un veicolo spaziale entra nell'atmosfera terrestre a una velocità di 7,9 km / s ... ... dizionario enciclopedico

riscaldamento aerodinamico- aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (minerale) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. attikmenys: angl. riscaldamento aerodinamico vok. aerodynamische Aufheizung, fr. riscaldamento aerodinamico, m pranc.…… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas- un aumento della temperatura di un corpo che si muove ad alta velocità in aria o altri gas. A. e. il risultato della decelerazione delle molecole di gas vicino alla superficie del corpo. Quindi, all'ingresso del cosmico. veicolo spaziale nell'atmosfera terrestre a una velocità di 7,9 km / s, velocità dell'aria pa in superficie ... Scienze naturali. dizionario enciclopedico

Riscaldamento aerodinamico della struttura del razzo- Riscaldamento della superficie del razzo durante il suo movimento in strati densi dell'atmosfera ad alta velocità. UN. - il risultato del fatto che le molecole d'aria che attaccano il razzo vengono decelerate vicino al suo corpo. In questo caso, c'è una transizione di energia cinetica ... ... Enciclopedia delle forze missilistiche strategiche

Concorde Concorde all'aeroporto ... Wikipedia

Ricordare

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Come si riscalda la superficie terrestre e l'atmosfera. Il sole emette un'enorme quantità di energia. Tuttavia, l'atmosfera lascia che solo la metà dei raggi solari raggiunga la superficie terrestre. Alcuni di essi sono riflessi, altri sono assorbiti da nuvole, gas e particelle di polvere (Fig. 83).

Riso. 83. Consumo di energia solare che entra nella Terra

Passando attraverso i raggi del sole, l'atmosfera da essi difficilmente si riscalda. La superficie terrestre si riscalda e diventa essa stessa una fonte di calore. È da esso che l'aria atmosferica viene riscaldata. Pertanto, vicino alla superficie terrestre, l'aria nella troposfera è più calda che in quota. Salendo per ogni chilometro la temperatura dell'aria scende di 6" C. In alta montagna, a causa delle basse temperature, la neve accumulata non si scioglie nemmeno in estate. La temperatura nella troposfera cambia non solo con l'altitudine, ma anche durante determinati periodi di tempo: giorni, anni.

Differenze nel riscaldamento dell'aria durante il giorno e l'anno. Durante il giorno, i raggi del sole illuminano la superficie terrestre e la riscaldano, e l'aria si riscalda da essa. Di notte, il flusso di energia solare si interrompe e la superficie, insieme all'aria, si raffredda gradualmente.

Il sole è più alto sopra l'orizzonte a mezzogiorno. In questo momento, entra la maggior parte dell'energia solare. Tuttavia, la temperatura più alta si osserva 2-3 ore dopo mezzogiorno, poiché ci vuole tempo per trasferire il calore dalla superficie terrestre alla troposfera. La temperatura più fredda si verifica prima dell'alba.

Anche la temperatura dell'aria cambia a seconda delle stagioni. Sai già che la Terra si muove intorno al Sole nella sua orbita e l'asse terrestre è costantemente inclinato rispetto al piano orbitale. Per questo motivo, durante l'anno nella stessa zona, i raggi del sole cadono sulla superficie in modi diversi.

Quando l'angolo di incidenza dei raggi è più verticale, la superficie riceve più energia solare, la temperatura dell'aria aumenta e inizia l'estate (Fig. 84).

Riso. 84. La caduta dei raggi del sole sulla superficie terrestre a mezzogiorno del 22 giugno e del 22 dicembre

Quando i raggi del sole sono più inclinati, la superficie si riscalda leggermente. La temperatura dell'aria in questo momento scende e arriva l'inverno. Il mese più caldo nell'emisfero settentrionale è luglio, mentre il mese più freddo è gennaio. Nell'emisfero australe è vero il contrario: il mese più freddo dell'anno è luglio e il più caldo è gennaio.

Dalla figura, determinare come differisce l'angolo di incidenza dei raggi del sole il 22 giugno e il 22 dicembre ai paralleli 23,5°N. NS. e y. NS.; ai paralleli 66,5°N NS. e y. NS.

Considera perché i mesi più caldi e più freddi non sono giugno e dicembre, quando i raggi del sole hanno gli angoli di incidenza più grandi e più piccoli sulla superficie terrestre.

Riso. 85. Temperature medie annuali dell'aria della Terra

Indicatori di variazioni di temperatura. Per identificare i modelli generali di variazione della temperatura, utilizzare l'indicatore delle temperature medie: media giornaliera, media mensile, media annuale (Fig. 85). Ad esempio, per calcolare la temperatura media giornaliera durante il giorno, la temperatura viene misurata più volte, questi indicatori vengono sommati e la somma risultante viene divisa per il numero di misurazioni.

Definire:

• temperatura media giornaliera in termini di quattro misurazioni al giorno: -8 ° , -4 ° С, + 3 ° С, + 1 ° С;
• la temperatura media annuale di Mosca, utilizzando i dati nella tabella.

Tabella 4

Quando si determina la variazione di temperatura, di solito vengono annotati i suoi valori più alti e più bassi.

La differenza tra la lettura più alta e quella più bassa è chiamata intervallo di temperatura.

L'ampiezza può essere determinata per un giorno (ampiezza giornaliera), mese, anno. Ad esempio, se la temperatura massima giornaliera è + 20 ° C e la più bassa è + 8 ° C, l'ampiezza giornaliera sarà di 12 ° C (Fig. 86).

Riso. 86. Gamma giornaliera di temperature

Determina di quanti gradi l'ampiezza annuale a Krasnoyarsk è maggiore rispetto a San Pietroburgo, se la temperatura media di luglio a Krasnoyarsk è + 19 ° С e a gennaio è -17 ° С; a San Pietroburgo + 18 ° С e -8 ° С, rispettivamente.

Sulle mappe, la distribuzione delle temperature medie si riflette utilizzando le isoterme.

Le isoterme sono linee che collegano punti con la stessa temperatura media dell'aria per un certo periodo di tempo.

Di solito mostra le isoterme dei mesi più caldi e più freddi dell'anno, ovvero luglio e gennaio.

Domande e compiti

1. Come si riscalda l'aria nell'atmosfera?
2. Come cambia la temperatura dell'aria durante il giorno?
3. Cosa determina la differenza nel riscaldamento della superficie terrestre durante l'anno?

Tutti i processi vitali sulla Terra sono causati dall'energia termica. La fonte principale da cui riceve la Terra energia termica, è il Sole. Emette energia sotto forma di vari raggi - onde elettromagnetiche. Viene chiamata la radiazione del Sole sotto forma di onde elettromagnetiche, che si propagano a una velocità di 300.000 km / s, che consiste in raggi di varie lunghezze, che trasportano luce e calore sulla Terra.

La radiazione può essere diretta e diffusa. Senza l'atmosfera, la superficie terrestre riceverebbe solo radiazioni dirette. Pertanto, la radiazione proveniente direttamente dal Sole sotto forma di luce solare diretta e in un cielo senza nuvole è chiamata diretta. Trasporta la maggior quantità di calore e luce. Ma, passando attraverso l'atmosfera, i raggi del sole sono parzialmente dispersi, deviati da percorso diretto come risultato della riflessione delle molecole d'aria, delle gocce d'acqua, delle particelle di polvere e dei raggi che vanno in tutte le direzioni. Tale radiazione è chiamata diffusa. Pertanto, c'è luce anche in quei luoghi dove la luce solare diretta (radiazione diretta) non penetra (chiusura della foresta, lato in ombra di rocce, montagne, edifici, ecc.). La radiazione diffusa determina anche il colore del cielo. Tutta la radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre, ad es. diretto e disperso, detto totale. La superficie terrestre, assorbendo la radiazione solare, si riscalda e diventa essa stessa fonte di radiazione termica nell'atmosfera. Si chiama radiazione terrestre, o radiazione terrestre, ed è in gran parte trattenuta dalla bassa atmosfera. La radiazione solare assorbita dalla superficie terrestre viene spesa per riscaldare l'acqua, il suolo, l'aria, l'evaporazione e le radiazioni nell'atmosfera. Terreno piuttosto che definire regime di temperatura troposfera, cioè i raggi del sole che attraversano tutto non lo riscaldano. Più un gran numero di il calore viene ricevuto e riscaldato alle temperature più elevate negli strati inferiori dell'atmosfera, direttamente adiacenti alla fonte di calore: la superficie terrestre. Il riscaldamento diminuisce con la distanza dalla superficie terrestre. Ecco perché nella troposfera con l'altezza diminuisce in media di 0,6°С per ogni 100 m di dislivello. Questo è un modello generale per la troposfera. Ci sono momenti in cui gli strati d'aria sovrastanti risultano essere più caldi di quelli sottostanti. Questo fenomeno è chiamato inversione di temperatura.

Il riscaldamento della superficie terrestre differisce in modo significativo non solo in altezza. La quantità di radiazione solare totale dipende direttamente dall'angolo di incidenza dei raggi del Sole. Quanto più questo valore è vicino a 90°, tanto più energia solare viene ricevuta dalla superficie terrestre.

A sua volta, l'angolo di incidenza della luce solare su un punto specifico della superficie terrestre è determinato dalla sua latitudine. La forza della radiazione solare diretta dipende dalla lunghezza del percorso che i raggi del sole percorrono attraverso l'atmosfera. Quando il Sole è allo zenit (vicino all'equatore), i suoi raggi cadono verticalmente sulla superficie terrestre, cioè. superare l'atmosfera per la via più breve (a 90°) e donare intensamente la propria energia a una piccola area. Mentre ti allontani da zona equatoriale a sud o a nord, la lunghezza del percorso dei raggi del sole aumenta, ad es. l'angolo della loro incidenza sulla superficie terrestre diminuisce. Sempre più raggi iniziano a scorrere lungo la Terra e si avvicinano alla linea tangente nella regione dei poli. In questo caso, lo stesso raggio di energia viene diffuso su una vasta area e la quantità di energia riflessa aumenta. Quindi, dove i raggi del sole cadono sulla superficie terrestre con un angolo di 90 °, è costantemente alto e mentre si sposta verso i poli diventa sempre più freddo. È ai poli, dove i raggi del sole cadono con un angolo di 180 ° (cioè tangenzialmente), che il calore è minimo.

Una distribuzione così irregolare del calore sulla Terra, a seconda della latitudine del luogo, consente di distinguere cinque zone di calore: una calda, due e due fredde.

Le condizioni per il riscaldamento dell'acqua e del suolo mediante irraggiamento solare sono molto diverse. La capacità termica dell'acqua è doppia rispetto a quella della terra. Ciò significa che con la stessa quantità di calore, la terra si riscalda due volte più velocemente dell'acqua e quando si raffredda accade il contrario. Inoltre, l'acqua evapora quando viene riscaldata, il che consuma una notevole quantità di calore. A terra, il calore è concentrato solo nel suo strato superiore, solo una piccola parte viene trasferita in profondità. In acqua, i raggi riscaldano immediatamente uno spessore significativo, facilitato dalla miscelazione verticale dell'acqua. Di conseguenza, l'acqua accumula calore molto più della terra, lo trattiene più a lungo e lo utilizza in modo più uniforme rispetto alla terra. Si riscalda più lentamente e si raffredda più lentamente.

La superficie terrestre è eterogenea. Il suo riscaldamento dipende in gran parte da Proprietà fisiche suolo e ghiaccio, esposizione (l'angolo di inclinazione delle aree terrestri in relazione alla caduta raggi di sole) piste. Le peculiarità della superficie sottostante determinano la diversa natura della variazione della temperatura dell'aria durante il giorno e l'anno. Le temperature dell'aria più basse durante il giorno sulla terraferma si registrano poco prima dell'alba (nessun afflusso di radiazione solare e forte radiazione terrestre di notte). I più alti sono nel pomeriggio (14-15 ore). Durante l'anno nell'emisfero settentrionale, le temperature dell'aria più elevate sulla terraferma si registrano a luglio e le più basse a gennaio. Sopra la superficie dell'acqua, la temperatura dell'aria massima giornaliera viene spostata e viene rilevata a 15-16 ore e almeno 2-3 ore dopo l'alba. Il massimo annuale (nell'emisfero settentrionale) si verifica ad agosto e il minimo a febbraio.