În calitate de furnizor de tuburi de încălzire cu cuarț de uz casnic, am fost întrebat de nenumărate ori despre mecanismul de transfer de căldură al acestor dispozitive. Înțelegerea modului în care funcționează aceste încălzitoare este crucială pentru ca consumatorii să ia decizii în cunoștință de cauză și pentru noi din industrie să îmbunătățim continuu performanța produsului. În acest blog, voi aprofunda în știința din spatele transferului de căldură de acasă - tuburi de încălzire din cuarț uzate.
Bazele transferului de căldură
Înainte de a ne concentra asupra tuburilor de încălzire din cuarț, să trecem în revistă pe scurt cele trei mecanisme fundamentale ale transferului de căldură: conducție, convecție și radiație.
Conducția este transferul de căldură printr-un material fără nicio mișcare a materialului în sine. Apare atunci când moleculele dintr-o parte mai caldă a unei substanțe vibrează mai puternic și transferă această energie către moleculele adiacente, mai puțin energetice. Metalele sunt excelente conductoare de căldură, în timp ce materialele precum lemnul și plasticul sunt conductoare slabe sau izolatori.
Convecția implică transferul de căldură prin mișcarea unui fluid (lichid sau gaz). Când un fluid este încălzit, acesta se extinde, devine mai puțin dens și crește. Fluidul mai rece și mai dens se deplasează apoi pentru a-și lua locul, creând un curent de convecție. Acest proces este frecvent observat în sistemele de încălzire în care aerul cald se ridică dintr-un încălzitor și aerul mai rece este aspirat pentru a fi încălzit.
Radiația este transferul de căldură sub formă de unde electromagnetice. Spre deosebire de conducție și convecție, radiația nu necesită un mediu pentru a transfera căldura. Poate călători printr-un vid, astfel încât căldura soarelui ajunge pe Pământ.
Transfer de căldură în tuburi de încălzire cu cuarț folosite acasă
Tuburile de încălzire cu cuarț folosite la domiciliu se bazează în primul rând pe principiul radiației pentru transferul de căldură. Aceste tuburi sunt un tip deTub electric de încălzire cu infraroșu, ceea ce înseamnă că emit radiații infraroșii atunci când un curent electric trece prin ele.
Structura tuburilor de încălzire cu cuarț
Un tub obișnuit de încălzire de cuarț folosit acasă este format dintr-un plic de sticlă de cuarț care închide un element de încălzire, de obicei realizat din sârmă de tungsten. Sticla de cuarț are mai multe avantaje. Este foarte transparent la radiația infraroșie, permițând trecerea majorității căldurii generate de elementul de încălzire. De asemenea, are o stabilitate termică bună, ceea ce înseamnă că poate rezista la temperaturi ridicate fără a se rupe sau deforma.
Cum se generează radiația infraroșie
Când un curent electric trece prin elementul de încălzire din wolfram, electronii din fir se ciocnesc cu atomii tungstenului. Aceste ciocniri fac ca atomii să vibreze, iar această vibrație generează căldură. Pe măsură ce temperatura elementului de încălzire crește, acesta începe să emită radiații electromagnetice în spectrul infraroșu.
Radiația infraroșie este clasificată în trei categorii în funcție de lungimea de undă: infraroșu apropiat (NIR), infraroșu mediu (MIR) și infraroșu îndepărtat (FIR). Tuburile de încălzire din cuarț folosite acasă emit de obicei radiații infraroșii medii până la îndepărtate. Acest tip de radiație are o lungime de undă mai mare în comparație cu lumina vizibilă și nu este vizibilă pentru ochiul uman. Cu toate acestea, o putem simți ca căldură atunci când este absorbită de corpul nostru sau de alte obiecte din cameră.
Absorbția și încălzirea împrejurimilor
Odată ce radiația infraroșie este emisă de tubul de încălzire cu cuarț, aceasta călătorește prin aer până ajunge la un obiect. Când radiația lovește un obiect, o parte din ea este absorbită, o parte este reflectată și o parte poate trece prin obiect. Radiația absorbită face ca moleculele din obiect să vibreze mai puternic, crescând energia internă a obiectului și, astfel, ridicându-i temperatura.
De exemplu, când stai în fața unuiTub de încălzire din cuarț folosit acasă, corpul tău absoarbe radiația infraroșie și te simți cald. În mod similar, mobilierul, pereții și podelele din cameră absorb radiația și se încălzesc. Aceasta este diferită de încălzitoarele pe bază de convecție, care încălzesc mai întâi aerul din cameră, iar apoi aerul cald transferă căldură obiectelor.
Mecanisme de transfer de căldură complementare
Deși radiația este mecanismul principal de transfer de căldură, există și unele efecte secundare legate de conducție și convecție într-un sistem de tuburi de încălzire din cuarț folosit acasă.
Conducere
În interiorul tubului de încălzire cu cuarț, conducția joacă un rol în transferul căldurii de la elementul de încălzire cu tungsten către plicul din sticlă de cuarț. Căldura generată în elementul de încălzire este condusă prin micile goluri dintre element și sticlă, precum și prin orice structuri de susținere din interiorul tubului. Cu toate acestea, deoarece cuarțul nu este un bun conductor de căldură în comparație cu metalele, cea mai mare parte a căldurii este radiată mai degrabă decât condusă de-a lungul tubului.
Convecție
Pe măsură ce obiectele din cameră absorb radiația infraroșie și se încălzesc, ele pot transfera căldură și aerului din jur prin conductie. Aerul cald din apropierea obiectelor încălzite se ridică apoi, creând un curent de convecție. Această convecție ajută la distribuirea mai uniformă a căldurii în întreaga cameră. De exemplu, dacă aveți un tub de încălzire din cuarț plasat lângă podea, aerul cald care se ridică din podeaua încălzită și alte obiecte vor circula în cameră, încălzind treptat întregul spațiu.
Avantajele încălzirii pe bază de radiații în tuburi de încălzire cu cuarț
Există mai multe motive pentru care încălzirea pe bază de radiații în tuburile de încălzire din cuarț folosite acasă este populară:
Încălzire rapidă
Radiația infraroșie poate încălzi direct obiectele fără a fi nevoie să încălziți mai întâi aerul. Aceasta înseamnă că vă puteți simți cald aproape imediat după ce porniți încălzitorul. În schimb, încălzitoarele pe bază de convecție pot dura ceva timp pentru a încălzi aerul și apoi a transfera căldura la obiectele din cameră.
Eficiență energetică
Deoarece încălzirea prin radiații vizează anumite obiecte și oameni, poate fi mai eficientă din punct de vedere energetic decât încălzirea întregului volum de aer dintr-o cameră. Puteți folosi un tub de încălzire din cuarț pentru a încălzi o zonă mică în care stați sau lucrați, mai degrabă decât să irosești energie încălzind o încăpere mare întreagă.
Curat și liniștit
Tuburile de încălzire cu cuarț nu produc emisii sau poluanți în timpul funcționării. De asemenea, nu au piese mobile, ceea ce înseamnă că funcționează în liniște. Acest lucru le face potrivite pentru utilizare în dormitoare, birouri și alte zone în care zgomotul și calitatea aerului sunt considerații importante.
Aplicații și considerații
Tuburile de încălzire din cuarț folosite acasă sunt utilizate în mod obișnuit în diferite setări, cum ar fi camere de zi, dormitoare și birouri de acasă. Ele pot fi găsite și în unele aplicații industriale și comerciale, precum ateliere mici sau vitrine.
Când utilizați aÎncălzitor cu cuarț albsau un tub de încălzire din cuarț folosit acasă, există câteva lucruri de reținut. În primul rând, asigurați-vă că plasați încălzitorul la o distanță sigură de materialele inflamabile pentru a evita orice pericol de incendiu. În al doilea rând, deși tuburile de încălzire cu cuarț sunt în general sigure, este totuși important să urmați instrucțiunile producătorului pentru utilizarea și întreținerea corespunzătoare.
Concluzie
În concluzie, mecanismul de transfer de căldură al tuburilor de încălzire din cuarț folosite acasă se bazează în primul rând pe radiații. Radiația infraroșie emisă de elementul de încălzire din interiorul tubului de cuarț încălzește direct obiectele din cameră, oferind o încălzire rapidă și eficientă. În timp ce conducția și convecția joacă, de asemenea, roluri secundare în procesul general de transfer de căldură, radiația este cea care conferă acestor încălzitoare avantajele lor unice.
Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre noastreTuburi de încălzire din cuarț folosite acasăsau luați în considerare o achiziție pentru casa sau afacerea dvs., am fi bucuroși să discutăm despre nevoile dvs. specifice. Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru mai multe informații și pentru a începe o discuție privind achizițiile.
Referințe
- Incropera, FP și DeWitt, DP (2002). Fundamentele transferului de căldură și masă. John Wiley & Sons.
- Cengel, YA și Ghajar, AJ (2015). Transferul de căldură și masă: elemente fundamentale și aplicații. McGraw - Hill Education.