Prezentare generală de bază a termodinamicii compresorului de aer
21 aprilie, 2022
Pentru a înțelege mai bine fizica termodinamicii compresorului de aer și a generării de căldură, acest articol discută principiile și două legi ale gazului.
Cum se transferă căldura?
Transferul de căldură este un concept fundamental în termodinamică, esențial pentru înțelegerea diferitelor procese industriale, inclusiv a sistemelor de aer comprimat.
Ca urmare a introducerii noastre în termodinamică, acest articol explorează cele trei tipuri principale de transfer de căldură: Conducție, convecție și radiație și semnificația lor în diferite aplicații.
Transferul de căldură poate avea loc în trei moduri diferite:
Conducție
Convecție
Radiație
În situații reale, transferul de căldură are loc simultan, dar nu în mod egal în toate cele trei moduri.
În fiecare caz, căldura curge de la cald la rece: Acesta este un principiu fundamental al termodinamicii în care căldura curge în mod natural de la o regiune de temperatură mai mare la o regiune de temperatură mai scăzută.
3 tipuri de transfer de căldură
Conducție
Conducția este transferul de căldură printr-un material solid. Apare atunci când moleculele dintr-o substanță vibrează și transferă energie către moleculele vecine. Acest proces este crucial în multe aplicații industriale în care materialele trebuie să conducă căldura în mod eficient.
Exemplu de conducție: Atingerea unei tije metalice care a fost încălzită la un capăt Căldura trece prin ea până la punctul final.
Convecție
Convecția este transferul de căldură prin mișcarea fluidelor (lichide sau gaze). Acest tip de transfer de căldură este esențial în sistemele în care este necesară mișcarea fluidului pentru a distribui căldura în mod egal.
Exemplu de convecție: Apă clocotită. Căldura de la sobă face ca apa din partea de jos să devină mai puțin densă și să crească, în timp ce apa mai rece coboară.
Radiație
Radiația este transferul de căldură prin unde electromagnetice. Spre deosebire de conducție și convecție, radiația nu necesită un mediu și poate apărea prin spațiu gol.
Exemplu de radiație: Căldura de la soare încălzind o suprafață sau prăjind o bezea la foc. Energia soarelui călătorește prin vidul spațiului și încălzește obiectele de pe Pământ.
Conductivitate termică și formule de transfer de căldură
Formula conductivității termice
Conductivitatea termică este o măsură a capacității unui material de a conduce căldura. Formula este:
Q = λ * A * t * (Δ T / Δ x)
unde
- Q este căldura transferată (J);
- Λ este coeficientul de conductivitate termică (W/m*K);
- A este zona debitului de căldură (m2),
- t este timpul (s),
- ΔT este diferența de temperatură (K);
- Δx este distanța (m).
Formula de transfer de căldură pentru convecție
Formula pentru transferul convectiv de căldură este:
Q = - h *; A *; t. *; Δ T
unde
- Q Este transferul de căldură (J),
- h Este coeficientul de transfer termic convectiv (W/m2*K);
- A este suprafața (m2),
- t. este timpul (s),
- ΔT Este diferența de temperatură dintre suprafață și lichid (K).
Semnul negativ indică faptul că transferul de căldură are loc de la o temperatură mai mare la una mai mică.
Formula de transfer de căldură prin radiații
Formula pentru transferul convectiv de căldură este:
Q = - K *; A *; t. *; Δ T
unde
- Q Este căldura totală transmisă (J);
- K Este coeficientul de transfer termic (W/m2*K);
- A este zona (m2),
- t. este timpul (s),
- ΔT Este diferența de temperatură (rece-fierbinte) (K).
Diferența medie logaritmică de temperatură (LTMD) în schimbătoarele de căldură
Transmisia de căldură într-un schimbător de căldură este în fiecare punct o funcție a diferenței de temperatură predominante și a coeficientului total de transfer de căldură. Aceasta necesită utilizarea unei diferențe logaritmice de temperatură medie de 20 m în loc de o aritmetică liniară ΔT.
Formula pentru Log Mean Temperature Difference (LMTD) este:
ZBORURI SPRE LÜBECK = SCHEMA - SCHEMA / ln ( SCHEMA / HUNEDOARA )
unde
- ZBORURI SPRE LÜBECK Este diferența de temperatură medie a jurnalului (K),
- SCHEMA este diferența de temperatură dintre cele două fluide la un capăt al schimbătorului de căldură (−1);
- SCHEMA este diferența de temperatură dintre cele două fluide de la celălalt capăt al schimbătorului de căldură (−2);
- ln se referă la logaritmul natural.
Aplicații de transfer de căldură și recuperare de căldură
Transferul de căldură și recuperarea căldurii sunt cruciale în diverse industrii, inclusiv în producție, automobile și energie. În timp ce transferul de căldură implică mișcarea căldurii dintr-un loc în altul, recuperarea căldurii se concentrează pe captarea și reutilizarea căldurii reziduale.
Producţie
În procesul de fabricație, transferul eficient de căldură este esențial pentru forjarea metalelor, turnarea plasticului și producția chimică. Gestionarea termică adecvată asigură calitatea produsului și reduce consumul de energie. Pe de altă parte, sistemele de recuperare a căldurii captează căldura reziduală din aceste procese și o reutilizează în altă parte în instalație, cum ar fi preîncălzirea materiilor prime sau a spațiilor de încălzire.
Auto
În industria auto, transferul de căldură este esențial pentru răcirea motorului, controlul climatizării și gestionarea bateriilor vehiculelor electrice. Sistemele termice eficiente sporesc performanța și longevitatea vehiculului prin îndepărtarea eficientă a căldurii de componentele critice. Între timp, sistemele de recuperare a căldurii pot capta căldura generată de motoare și sisteme de evacuare pentru a îmbunătăți eficiența consumului de combustibil sau pentru a alimenta sistemele suplimentare de vehicule.
Energie
În sectorul energetic, transferul de căldură este esențial pentru generarea de energie electrică, fie prin combustibili fosili tradiționali sau surse regenerabile, cum ar fi energia solară și eoliană. Sistemele eficiente de schimb termic maximizează producția de energie și minimizează deșeurile. Recuperarea căldurii, pe de altă parte, implică captarea căldurii reziduale din procesele de generare a energiei electrice și utilizarea acesteia în alte scopuri, cum ar fi încălzirea centralizată sau generarea suplimentară de energie electrică prin sisteme combinate de căldură și energie electrică (CHP).
Soluţii de aer şi gaz pentru producătorii de baterii pentru vehicule electrice
![Ștecher încărcător electric pentru vehicul cu afișaj digital]()
Soluţii de aer şi gaz pentru producătorii de baterii pentru vehicule electrice
Transfer de căldură în sistemele de aer comprimat
Generarea de căldură în timpul compresiei
În timpul procesului de compresie, presiunea aerului și temperatura cresc datorită lucrărilor efectuate asupra aerului. Această căldură trebuie gestionată pentru a menține eficiența sistemului și pentru a preveni deteriorarea.
Importanța răcirii aerului comprimat
Căldura necontrolată din sistemele de aer comprimat poate duce la deteriorarea echipamentului, la reducerea eficienței și la condensarea umidității. Răcirea aerului comprimat este crucială pentru a preveni aceste probleme.
Utilizarea căldurii pentru echipamentele auxiliare
Căldura generată în sistemele de aer comprimat poate fi utilizată în echipamentele auxiliare, cum ar fi uscătoarele și rezervoarele de uscare, sporind eficiența generală a sistemului.
Recuperarea căldurii
Recuperarea căldurii implică captarea și reutilizarea căldurii reziduale generate în timpul compresiei. Acest proces reduce consumul de energie, reduce costurile de operare și promovează durabilitatea prin minimizarea energiei irosite.
Beneficiile recuperării căldurii:
Consum redus de energie: Utilizarea căldurii reziduale reduce dependența de sursele externe de încălzire.
Costuri de operare mai mici: Economiile de energie se traduc în cheltuieli operaționale mai mici.
În acest videoclip, explorăm recuperarea căldurii compresorului. Știați că o parte semnificativă din energia electrică consumată de compresoare se transformă în căldură este adesea irosită?
Cu ajutorul sistemelor de recuperare a energiei, putem refolosi acest exces de căldură pentru încălzire, uscare sau generarea de apă caldă pentru sarcini precum dușurile și procesele industriale, cum ar fi curățarea sticlelor și temperarea ciocolatei.
Doriți să aflați mai multe despre recuperarea energiei pentru afacerea dvs.? Înțelegerea diferitelor tipuri de transfer de căldură este crucială pentru diferite aplicații industriale, inclusiv pentru sistemele de aer comprimat. Prin gestionarea și utilizarea eficientă a căldurii, industriile pot îmbunătăți eficiența și pot reduce costurile.Aflați mai multe în ebook-ul nostru.
Pentru mai multe informații despre recuperarea căldurii și alte soluții eficiente din punct de vedere energetic, vizitați pagina noastră de recuperare a căldurii.
Întrebări frecvente și exemple de transfer de căldură în viața de zi cu zi
Care sunt cele trei tipuri de transfer de căldură?
Cele trei tipuri de transfer de căldură sunt conducția, convecția și radiația. Conducția este transferul de căldură prin contact direct între materiale, așa cum se vede atunci când o tijă de metal se încălzește de-a lungul lungimii sale.
De ce căldura curge de la cald la rece?
Fluxul de căldură de la cald la rece este condus de a doua lege a termodinamicii, care afirmă că entropia sau dezordinea tinde să crească într-un sistem izolat.
Cum se transferă căldura prin conducție?
Căldura este transferată prin conducție prin contact direct între molecule într-un material solid.
Cum se transferă căldura prin convecție?
Căldura este transferată prin convecție prin mișcarea fluidelor, distribuind căldura uniform.
Cum este transferată căldura prin radiații?
Căldura este transferată prin radiații prin unde electromagnetice, fără a fi nevoie de un mediu.
Care este un exemplu de transfer de căldură prin conducție?
Un exemplu de conducție este o lingură de metal care se încălzește de la mâner la vârf atunci când este plasată într-un lichid fierbinte.
Care este un exemplu de transfer de căldură prin convecție?
Un exemplu de convecție este circulația aerului cald într-o cameră încălzită.
Care sunt câteva exemple de transfer de căldură prin radiații?
Exemple de radiații includ căldura de la un șemineu și căldura de la soare.
Ce tip de transfer de căldură este apa clocotită?
Fierberea apei implică convecție, unde căldura determină apa să circule și să transfere căldura.
Ce tip de transfer de căldură se poate întâmpla prin spațiul gol?
Radiația poate apărea prin spațiul gol, deoarece nu necesită un mediu.
Ce fel de transfer de căldură este soarele?
Soarele transferă căldură pe Pământ prin radiații.
Ce tip de transfer de căldură utilizează uscătoarele?
Uscătoarele folosesc de obicei convecție pentru a transfera căldură și materiale uscate.
Ce tip de transfer de căldură este un cuptor cu microunde?
Un cuptor cu microunde foloseste radiatii pentru a transfera caldura si a gati mancarea.
Care este chimia din spatele prăjirii marshmallows?
Când bezele sunt prăjite, transferul de căldură prin radiații provoacă o schimbare chimică. Zahărul suferă caramelizare și reacții Maillard, producând molecule de apă care se evaporă și lasă în urmă carbonul, rezultând un exterior înnegrit și crocant. Această combinație de reacții chimice oferă marshmallow prăjit aroma și textura lor distinctive.
Articole asociate
Modificări ale stării gazelor
18 februarie, 2022
Pentru a înțelege funcționarea aerului comprimat, o introducere de bază în fizică poate fi oportună. Aflați mai multe despre termodinamică și despre modul în care aceasta este vitală pentru înțelegerea modului în care funcționează compresoarele de aer.
Debitul de gaz prin conducte
4 august, 2022
Pentru a înțelege funcționarea aerului comprimat, o introducere de bază în fizică poate fi oportună. Aflați mai multe despre termodinamică și despre modul în care aceasta este vitală pentru înțelegerea modului în care funcționează compresoarele de aer.