На сколько кв м одна секция алюминиевого радиатора: Правильный расчет радиаторов отопления в доме

Содержание

Правильный расчет радиаторов отопления в доме

В вопросе поддержания оптимальной температуры в доме главное место занимает радиатор.

Выбор просто поражает: биметаллические, алюминиевые, стальные самых разных размеров.

Важно правильно рассчитать мощность и выбрать радиатор, чтобы впоследствии не было ошибок, которые могут поставить под угрозу не только функционирование радиаторов, но и здоровье Вас и Ваших близких.

Нет ничего хуже, чем неправильно рассчитанная необходимая тепловая мощность в помещении. Зимой такая ошибка может стоить очень дорого.

Тепловой расчет радиаторов отопления подходит для биметаллических, алюминиевых, стальных и чугунных радиаторов. Специалисты выделяют три способа, каждый из которых основан на определенных показателях.

Готовимся к зиме – расчет количества секций радиаторов отопления.

Здесь существует три метода, которые базируются на общих принципах:

  • стандартная величина мощности одной секции может варьироваться от 120 до 220 Вт, поэтому берется средняя величина
  • для корректировки погрешностей в расчетах при покупке радиатора следует заложить 20% резерв

Теперь обратимся непосредственно к самим методам.

Метод первый – стандартный

Исходя из строительных правил, для качественного отопления одного квадратного метра требуется 100 ватт мощности радиатора. Займемся подсчетами.

Допустим, площадь помещения составляет 30 м², мощность одной секции возьмем равной 180 ватт, тогда 30*100/180 = 16,6. Округлим значение в большую сторону и получим, что для комнаты площадью в 30 квадратных метров необходимо 17 секций радиатора отопления.

Однако, если помещение является угловым, то полученное значение следует умножить на коэффициент 1,2. В таком случае, количество необходимых секций радиаторов будет равно 20

Метод второй – примерный

Данный метод отличается от предыдущего тем, что основан не только на площади помещения, но и на его высоте. Обратите внимание, что метод работает только для приборов средней и большой мощности.

При малой мощности (50 ватт и менее) подобные расчеты будут неэффективны ввиду слишком большой погрешности.

Итак, если принять во внимание, что средняя высота помещения равна 2,5 метра (стандартная высота потолков большинства квартир), то одна секция стандартного радиатора способна обогреть площадь в 1,8 м².

Расчет секций для комнаты в 30 «квадратов» будет следующим: 30/1,8=16. Снова округляем в большую сторону и получим, что для обогрева данной комнаты нужно 17 секций радиатора.

Метод третий – объемный

Как видно из названия, подсчеты в этом методе базируются на объеме комнаты.

Условно принимается, что для обогрева 5 кубических метров помещения нужна 1 секция мощностью 200 ватт. При длине в 6 м, ширине 5 и высоте 2,5 м формула для расчета будет следующей: (6*5*2,5)/5 =15. Следовательно, для комнаты с такими параметрами нужно 15 секций радиатора отопления мощностью 200 ватт каждая.

Если радиатор планируется расположить в глубокой открытой нише, то количество секций нужно увеличить на 5%.

В случае, если радиатор планируется полностью закрыть панелью, то увеличение следует сделать на 15%. В противном случае будет невозможно добиться оптимальной теплоотдачи.

Прочитайте статью и узнайте как построить схему водяного отопления частного дома.

Вот здесь – все про то как выбрать радиатор отопления

Альтернативный метод расчета мощности радиаторов отопления

Расчет количества секций радиаторов отопления далеко не единственный способ правильной организации обогрева помещения.

Можно рассчитать мощность, необходимую для обогрева помещения и сопоставить ее с предполагаемой мощностью радиаторов отопления.

Посчитаем объем предполагаемой комнаты площадью 30 кв. м и высотой в 2,5 м:

30 х 2,5 = 75 куб.м.

Теперь нужно определиться с климатом.

Для территории европейской части России, а так же Белоруссии и Украины стандартом является 41 ватт тепловой мощности на кубический метр помещения.

Для определения необходимой мощности умножаем объем помещения на норматив:

75 х 41 = 3075 Вт

Округлим полученное значение в большую сторону – 3100 вт. Для тех людей, кто проживает в условиях очень холодных зим, данную цифру можно увеличить на 20%:

3100 х 1,2 = 3720 Вт.

Придя в магазин и уточнив мощность радиатора отопления, можно посчитать, сколько секций радиатора потребуется для поддержания комфортной температуры даже в самую суровую зиму.

Каждый специалист знает, что существует несколько способов подключения радиаторов отопления. Узнайте как выбрать оптимальный.

Как отопить дачу если нет магистрального газа? Есть очень простое решение – об этом можете прочитать по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/obogrevateli/infrakrasny-e-obogrevateli-dlya-dachi.html.

Расчет количества радиаторов

Метод расчета представляет собой выдержки из предыдущих пунктов статьи.

После того, как Вы подсчитаете необходимую мощность для обогрева помещения и количество секций радиатора, Вы приходите в магазин.

Если число секций вышло внушительное (такое бывает в помещениях с большой площадью), то резонно будет приобрести не один, а несколько радиаторов.

Данная схема применима и к тем условиям, когда мощность одного радиатора ниже необходимой.

Но существует еще один быстрый способ посчитать количество радиаторов. Если в Вашей комнате стояли старые чугунные радиаторы с высотой около 60 см, и зимой Вы чувствовали в этом помещении себя комфортно, то посчитайте количество секций.

Полученную цифру умножьте на 150 Вт – это и будет необходимой мощностью новых радиаторов.

В случае выбора биметаллических или алюминиевых радиаторов, можете покупать их из расчета 1 к 1- на одно ребро чугунного радиатора 1 ребро биметаллического.

Разделение на «теплая» и «холодная» квартира давно уже пришло в нашу жизнь.

Многие люди сознательно не хотят заниматься выбором и установкой новых радиаторов, объясняя это тем, что «в этой квартире всегда будет холодно». Но это не так.

Правильный выбор радиаторов вкупе с грамотным расчетом необходимой мощности способен сделать тепло и уют за Вашими окнами даже в самую холодную зиму.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Здесь вы узнаете про расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр: сколько нужно батарей на комнату и частный дом, пример вычисления максимального количества обогревателей на необходимою площадь.

Мало знать, что алюминиевые батареи обладают высоким уровнем теплоотдачи.

Перед их установкой обязательно нужно произвести расчет, какое именно их количество должно быть в каждом отдельном помещении.

Только зная, сколько алюминиевых радиаторов нужно на 1 м2, можно с уверенностью покупать необходимое количество секций.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.

Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

  1. Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.
  2. Температура носителя так же должна учитываться. Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций.
  3. В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент:
    • если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05;
    • при высоте 3.5 м он составляет 1.1;
    • при показателе 4 м – это 1.15;
    • высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2.
  4. Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.


Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

  • S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
  • k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
  • P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м. Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь.

Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

  • если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
  • установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
  • если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
  • закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

Пример расчета

Если рассчитывать, сколько секций алюминиевого радиатора надо на комнату площадью 20 м2 при норме 100 Вт/м2, то так же следует вносить корректировочные коэффициенты потери тепла:

  • каждое окно добавляет к показателю 0.2 кВт;
  • дверь «обходится» в 0.1 кВт.

Если предполагается, что радиатор будет размещен под подоконником, то корректирующий коэффициент составит 1.04, а сама формула будет выглядеть следующим образом:

Q = (20 х 100 + 0,2 + 0,1) х 1,3 х 1,04 / 72 = 37,56

Где:

  • первый показатель – это площадь комнаты;
  • второй – стандартное количество Вт на м2;
  • третий и четвертый указывают на то, что в комнате по одному окну и двери;
  • следующий показатель – это уровень теплоотдачи алюминиевого радиатора в кВт;
  • шестой – корректирующий коэффициент касаемо расположения батареи.

Все следует разделить на теплоотдачу одного ребра обогревателя. Его можно определить из таблицы от производителя, где указаны коэффициенты нагрева носителя по отношению к мощности устройства. Средний показатель для одного ребра равен 180 Вт, а корректировка – 0.4. Таким образом, умножив эти цифры, получается, что 72 Вт дает одна секция при нагреве воды до +60 градусов.

Так как округление производится в большую сторону, то максимальное количество секций в алюминиевом радиаторе конкретно для этого помещения составит 38 ребер. Для улучшения работы конструкции, ее следует разделить на 2 части по 19 ребер каждая.

Вычисление по объему

Если производить подобные вычисления, то потребуются обратиться к нормативам, установленным в СНиП. В них учитываются не только показатели радиатора, но и то, из какого материала построено здание.

Например, для дома из кирпича нормой для 1 м2 будет 34 Вт, а для панельных строений – 41 Вт. Чтобы рассчитать количество секций батареи по объему помещения, следует: объем помещения умножить на нормы теплозатрат и разделить на теплоотдачу 1 секции.

Например:

  1. Чтобы высчитать объем комнаты площадью 16 м2, нужно умножить этот показатель на высоту потолков, например, 3 м (16х3 = 43 м3).
  2. Норма тепла для кирпичного здания = 34 Вт, чтобы узнать какое требуется количество для данной комнаты, 48 м3 х 34 Вт (для панельного дома на 41 Вт) = 1632 Вт.
  3. Определяем, сколько требуется секций при мощности радиатора, например, 140 Вт. Для этого 1632 Вт/ 140 Вт =11.66.

Округлив этот показатель, получаем результат, что для комнаты объемом 48 м3 требуется алюминиевый радиатор из 12 секций.

Тепловая мощность 1 секции

Как правило, производители указывают в технических характеристиках обогревателей средние показатели теплоотдачи. Так для обогревателей из алюминия он составляет 1.9-2.0 м2. Чтобы высчитать, какое количество секций потребуется, нужно площадь помещения разделить на этот коэффициент.

Например, для той же комнаты площадью 16 м2 потребуется 8 секций, так как 16/ 2 = 8.

Эти расчеты приблизительные и использовать их без учета теплопотерь и реальных условий размещения батареи нельзя, так как можно получить после монтажа конструкции холодную комнату.

Чтобы получить самые точные показатели, придется рассчитать количество тепла, которое необходимо для обогрева конкретной жилой площади. Для этого придется учитывать многие корректирующие коэффициенты. Особенно важен такой подход, когда требуется расчет алюминиевых радиаторов отопления для частного дома.

Формула, необходимая для этого выглядит следующим образом:

КТ = 100Вт/м2 х S х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7

  1. КТ – это то количество тепла, которое требуется данному помещению.
  2. S – площадь.
  3. К1 – обозначение коэффициента для остекленного окна. Для стандартного двойного остекления он равен 1.27, для двойного стеклопакета – 1.0, а для тройного – 0.85.
  4. К2 – это коэффициент уровня утепления стены. Для неутепленной панели он = 1.27, для кирпичной стены с кладкой в один слой = 1.0, а в два кирпича = 0.85.
  5. К3 – это соотношение площади, занимаемой окном и полом.Когда между ними:
    • 50% — коэффициент составляет 1.2;
    • 40% — 1.1;
    • 30% — 1.0;
    • 20% — 0.9;
    • 10% — 0.8.
  6. К4 – это коэффициент, учитывающий температуру воздуха по СНиП в самые холодные дни года:
    • +35 = 1.5;
    • +25 = 1.2;
    • +20 = 1.1;
    • +15 = 0.9;
    • +10 = 0.7.
  7. К5 указывает на корректировку при наличии наружных стен.Например:
    • когда она одна, показатель равен 1.1;
    • две наружные стены – 1.2;
    • 3 стены – 1.3;
    • все четыре стены – 1.4.
  8. К6 учитывает наличие помещения над комнатой, для которой производятся расчеты.При наличии:
    • неотапливаемого чердака – коэффициент 1.0;
    • чердак с обогревом – 0.9;
    • жилая комната – 0.8.
  9. К7 – это коэффициент, который указывает на высоту потолка в комнате:
    • 2.5 м = 1.0;
    • 3.0 м = 1.05;
    • 3.5 м = 1.1;
    • 4.0 м = 1.15;
    • 4.5 м = 1.2.

Если применить эту формулу, то можно предусмотреть и учесть практически все нюансы, которые могут повлиять на обогрев жилой площади. Сделав расчет по ней, можно быть точно уверенным, что полученный результат указывает на оптимальное количество секций алюминиевого радиатора для конкретного помещения.

Какой бы принцип расчетов ни был предпринят, важно сделать его в целом, так как правильно подобранные батареи позволяют не только наслаждаться теплом, но и значительно экономят на энергозатратах. Последнее особенно важно в условиях постоянно растущих тарифов.

Полезное видео

Сколько секций радиаторов нужно на 1 квадратный метр отапливаемой площади

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Здесь вы узнаете про расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр: сколько нужно батарей на комнату и частный дом, пример вычисления максимального количества обогревателей на необходимою площадь.

Мало знать, что алюминиевые батареи обладают высоким уровнем теплоотдачи.

Перед их установкой обязательно нужно произвести расчет, какое именно их количество должно быть в каждом отдельном помещении.

Только зная, сколько алюминиевых радиаторов нужно на 1 м2, можно с уверенностью покупать необходимое количество секций.

Обратите внимание

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.

Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

  1. Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.
  2. Температура носителя так же должна учитываться. Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций.
  3. В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент:
    • если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05;
    • при высоте 3.5 м он составляет 1.1;
    • при показателе 4 м – это 1.15;
    • высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2.
  4. Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.

Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

  • S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
  • k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
  • P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м. Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь.

Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

  • если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
  • установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
  • если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
  • закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

Пример расчета

Если рассчитывать, сколько секций алюминиевого радиатора надо на комнату площадью 20 м2 при норме 100 Вт/м2, то так же следует вносить корректировочные коэффициенты потери тепла:

  • каждое окно добавляет к показателю 0.2 кВт;
  • дверь «обходится» в 0.1 кВт.

Если предполагается, что радиатор будет размещен под подоконником, то корректирующий коэффициент составит 1.04, а сама формула будет выглядеть следующим образом:

Q = (20 х 100 + 0,2 + 0,1) х 1,3 х 1,04 / 72 = 37,56

Где:

  • первый показатель – это площадь комнаты;
  • второй – стандартное количество Вт на м2;
  • третий и четвертый указывают на то, что в комнате по одному окну и двери;
  • следующий показатель – это уровень теплоотдачи алюминиевого радиатора в кВт;
  • шестой – корректирующий коэффициент касаемо расположения батареи.

Все следует разделить на теплоотдачу одного ребра обогревателя. Его можно определить из таблицы от производителя, где указаны коэффициенты нагрева носителя по отношению к мощности устройства. Средний показатель для одного ребра равен 180 Вт, а корректировка – 0.4. Таким образом, умножив эти цифры, получается, что 72 Вт дает одна секция при нагреве воды до +60 градусов.

Так как округление производится в большую сторону, то максимальное количество секций в алюминиевом радиаторе конкретно для этого помещения составит 38 ребер. Для улучшения работы конструкции, ее следует разделить на 2 части по 19 ребер каждая.

Вычисление по объему

Если производить подобные вычисления, то потребуются обратиться к нормативам, установленным в СНиП. В них учитываются не только показатели радиатора, но и то, из какого материала построено здание.

Например, для дома из кирпича нормой для 1 м2 будет 34 Вт, а для панельных строений – 41 Вт. Чтобы рассчитать количество секций батареи по объему помещения, следует: объем помещения умножить на нормы теплозатрат и разделить на теплоотдачу 1 секции.

Например:

  1. Чтобы высчитать объем комнаты площадью 16 м2, нужно умножить этот показатель на высоту потолков, например, 3 м (16х3 = 43 м3).
  2. Норма тепла для кирпичного здания = 34 Вт, чтобы узнать какое требуется количество для данной комнаты, 48 м3 х 34 Вт (для панельного дома на 41 Вт) = 1632 Вт.
  3. Определяем, сколько требуется секций при мощности радиатора, например, 140 Вт. Для этого 1632 Вт/ 140 Вт =11.66.

Округлив этот показатель, получаем результат, что для комнаты объемом 48 м3 требуется алюминиевый радиатор из 12 секций.

Тепловая мощность 1 секции

Как правило, производители указывают в технических характеристиках обогревателей средние показатели теплоотдачи. Так для обогревателей из алюминия он составляет 1.9-2.0 м2. Чтобы высчитать, какое количество секций потребуется, нужно площадь помещения разделить на этот коэффициент.

Например, для той же комнаты площадью 16 м2 потребуется 8 секций, так как 16/ 2 = 8.

Эти расчеты приблизительные и использовать их без учета теплопотерь и реальных условий размещения батареи нельзя, так как можно получить после монтажа конструкции холодную комнату.

Чтобы получить самые точные показатели, придется рассчитать количество тепла, которое необходимо для обогрева конкретной жилой площади. Для этого придется учитывать многие корректирующие коэффициенты. Особенно важен такой подход, когда требуется расчет алюминиевых радиаторов отопления для частного дома.

Формула, необходимая для этого выглядит следующим образом:

КТ = 100Вт/м2 х S х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7

  1. КТ – это то количество тепла, которое требуется данному помещению.
  2. S – площадь.
  3. К1 – обозначение коэффициента для остекленного окна. Для стандартного двойного остекления он равен 1.27, для двойного стеклопакета – 1.0, а для тройного – 0.85.
  4. К2 – это коэффициент уровня утепления стены. Для неутепленной панели он = 1.27, для кирпичной стены с кладкой в один слой = 1.0, а в два кирпича = 0.85.
  5. К3 – это соотношение площади, занимаемой окном и полом.Когда между ними:
    • 50% — коэффициент составляет 1.2;
    • 40% — 1.1;
    • 30% — 1.0;
    • 20% — 0.9;
    • 10% — 0.8.
  6. К4 – это коэффициент, учитывающий температуру воздуха по СНиП в самые холодные дни года:
    • +35 = 1.5;
    • +25 = 1.2;
    • +20 = 1.1;
    • +15 = 0.9;
    • +10 = 0.7.
  7. К5 указывает на корректировку при наличии наружных стен.Например:
    • когда она одна, показатель равен 1.1;
    • две наружные стены – 1.2;
    • 3 стены – 1.3;
    • все четыре стены – 1.4.
  8. К6 учитывает наличие помещения над комнатой, для которой производятся расчеты.При наличии:
    • неотапливаемого чердака – коэффициент 1.0;
    • чердак с обогревом – 0.9;
    • жилая комната – 0.8.
  9. К7 – это коэффициент, который указывает на высоту потолка в комнате:
    • 2.5 м = 1.0;
    • 3.0 м = 1.05;
    • 3.5 м = 1.1;
    • 4.0 м = 1.15;
    • 4.5 м = 1.2.

Если применить эту формулу, то можно предусмотреть и учесть практически все нюансы, которые могут повлиять на обогрев жилой площади. Сделав расчет по ней, можно быть точно уверенным, что полученный результат указывает на оптимальное количество секций алюминиевого радиатора для конкретного помещения.

Какой бы принцип расчетов ни был предпринят, важно сделать его в целом, так как правильно подобранные батареи позволяют не только наслаждаться теплом, но и значительно экономят на энергозатратах. Последнее особенно важно в условиях постоянно растущих тарифов.

Источник: http://netholodu.com/elementy-otopleniya/radiatory/alyuminievye/raschet-sektsij.html

Расчет количества секций и теплоотдачи биметаллического радиатора

Чтобы штатный режим отопления обеспечивал в комнатах квартиры температуру комфорта, под каждым подоконником должно быть достаточно радиаторных секций. Иногда, в угловых квартирах, они не помещаются под окном и располагаются вдоль стены.

Прежде чем заменить старые батареи, на стильные биметаллические приборы, рассчитайте их потребность, воспользовавшись известными методиками расчета.

Принцип и особенности работы биметаллического радиатора

Главное достоинство и причина популярности этих радиаторов в том, что они по прочности не уступают стальным трубам. Благодаря алюминиевому покрытию, они имеют:

  • Отличный коэффициент теплопередачи;
  • Долгий срок использования;
  • Стильный внешний вид;
  • Легкий вес;
  • Наличие ниппелей для соединения секций, позволяет легко нарастить — уменьшить длину батарей, соответственно теплотехническим расчетам.

Методы расчета

Наиболее популярные способы расчета производятся с использованием фактической площади и объема отапливаемой комнаты.

По площади

Расчет по площади наиболее прост, но позволяет определить количество секций, только в квартирах с высотой около 2,5 м. СНиП предусматривает нагрузку на метр в 100 Вт. Это норматив для средней полосы. На севере за 60 широтой, она может быть значительно выше.

Умножая площадь на 100, мы получаем мощность нормативного потребления тепла. Разделив ее на паспортную теплоотдачу ребра, получим число ребер для обогрева.

По объему

Расчет по объему используется там, где потолки выше 2,6 м. Согласно нормативам, для отопления м.куб. в зависимости от типа здания требуется:

  • для панельного 41 Вт,
  • для кирпичного 34 Вт.

Умножая площадь на высоту комнаты получаем расчетный объем в кубах.

Умножая количество кубов на норматив теплопотребления вашего дома, получаем мощность нормативного потребления тепла, которую используем аналогично п. 2.1.

Сколько секций биметаллического радиатора нужно на 1 м2

Еще один метод расчета. Он хоть и приближенный, но его с успехом используют слесаря сантехники, в случаях, когда расчет касается приборов большой суммарной мощности.

Практики утверждают, что в квартире со стандартной высотой, одна биметаллическая секция средней мощности обеспечивает теплом 1,8 метров площади. В этом случае достаточно знать только площадь комнаты. Поделив ее на 1,8, получаем необходимое количества ребер.

Параметры, которые нужно учитывать при подсчете

Приблизительные расчеты привлекают своей простотой, но не дают достоверной информации. В результате хозяин квартиры может замерзнуть, или переплатить за установку дорогостоящих радиаторов.

Точный расчет должен учитывать множество поправочных параметров:

  • Состояние остекление;
  • Количество наружных стен;
  • Их теплоизоляцию;
  • Тепловой режим верхнего помещения;
  • Климатические характеристики региона и другие параметры.

Поправочные коэффициенты

Окончательная формула теплопотребления выглядит как произведение нормативного значения тепла — 100 вт/м.кв, на поправочные коэффициенты, учитывающие особенности теплопотребления комнаты:

  • К1 учитывает конструкцию остекления. Принимается для спаренных деревянных переплетов 1,27. Окна с двойным стеклопакетом позволяют применять коэффициент 1,0. Значение для стеклопакета с тремя камерами — 0,85;
  • К2 учитывает качество утепления стен и принимается для стен в два кирпича за единицу. При худшей степени изоляции принимается коэффициент 1,27. Дополнительная изоляция позволяет применять понижающий коэффициент 0,85;
  • К3 отражает отношение площади окон к полу. Если процент остекления поставить в числителе, в знаменателе смотрите коэффициент теплопотребления 50/0,8, 40/0,9, 30/1,0, 20/1,1 и 10/1,2;
  • К4 учитывает среднюю температуру наиболее холодной недели года. При -35 градусах это 1,5, при — 25 градусах — 1,3, при — 20 градусах — 1,1, при — 15 градусах — 0,9, а при — 10 градусах — 0,7.
  • К5 дает поправку на количество наружных стен. При одной наружной стене в комнате он равен 1,1, а каждая следующая стена увеличивает его на 0,1;
  • К6 позволяет учесть влияние теплового режима верхнего помещения. За единицу принимается холодный чердак, отапливаемый — 0,9. Если сверху находится жилой этаж — 0,8;
  • К7 выражает зависимость от высоты комнаты. Стандартная — 2,5 м, принимается за единицу. Повышение высоты на пол-метра дает основание увеличить его на 0,05; при трех метрах — 1,05, три с половиной — 1,1, четыре метра — 1,15, четыре с половиной — 1,2.

Пример расчета — сколько секций нужно на комнату 18 м2

Вы живете в кирпичном доме, в средней полосе России, где самая холодная пятидневка имеет среднюю температуру минус 10 градусов.

Живете на последнем этаже, где над вами неотапливаемый чердак, на окнах стоят двойные стеклопакеты, а отношение остекления к полу составляет 30 %. Причем квартира у вас угловая, а площадь комнаты — 18 м.

кв.

Формула подсчета количества тепла будет выглядеть так:

100 Вт / на метр ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×0,7 ×1,2 ×1,0 = 84 Вт/кв.м.

Умножаем что получилось на 18 метров и получаем 1512 Вт. Теперь разделим на тепловую мощность одного биметаллического ребра, которую мы принимает за 170 Вт (а вам следует уточнить ее у продавца). Вышло 8,89 ребер или 9 штук.

По аналогии с этим примером вы сможете рассчитать сколько секций необходимо для вашего помещения и не ошибиться при заказе.

Источник: https://ProRadiatory.ru/bimetallicheskie/kak-rasschitat-kolichestvo-sekcij/

Расчет радиаторов отопления

 При планировании капитального ремонта в вашем доме или же квартире, а так же при планировке постройки нового дома необходимо произвести расчет мощности радиаторов отопления.

Это позволит вам определить количество радиаторов, способных обеспечить теплом ваш дом в самые лютые морозы.

Для проведения расчетов необходимо узнать необходимые параметры, такие как размер помещений и мощность радиатора, заявленной производителем в прилагаемой технической документации.

Важно

Форма радиатора, материал из которого он выполнен, и уровень теплоотдачи в данных расчетах не учитываются. Зачастую количество радиаторов  равно количеству оконных проемов в помещении, поэтому, рассчитываемая мощность разделяетс

Расчет количества секций радиаторов отопления на 1 кв.м

 При планировании капитального ремонта в вашем доме или же квартире, а так же при планировке постройки нового дома необходимо произвести расчет мощности радиаторов отопления. Это позволит вам определить количество радиаторов, способных обеспечить теплом ваш дом в самые лютые морозы. Для проведения расчетов необходимо узнать необходимые параметры, такие как размер помещений и мощность радиатора, заявленной производителем в прилагаемой технической документации. Форма радиатора, материал из которого он выполнен, и уровень теплоотдачи в данных расчетах не учитываются. Зачастую количество радиаторов  равно количеству оконных проемов в помещении, поэтому, рассчитываемая мощность разделяется на общее количество оконных проемов, так можно определить величину одного радиатора.

Следует помнить, что не нужно производить расчет для всей квартиры, ведь каждая комната имеет свою отопительную систему и требует к себе индивидуальный подход. Так если у вас угловая комната, то к полученной величине мощности необходимо прибавить еще около двадцати процентов. Такое же количество нужно прибавить, если ваша система отопления работает с перебоями или имеет другие недостатки эффективности.

Расчет мощности радиаторов отопления может осуществляться тремя способами:

Стандартный расчет радиаторов отопления

Согласно строительным нормами и другими правилами необходимо затрачивать 100Вт мощности вашего радиатора на 1метр квадратный жилплощади. В таком случае необходимые расчеты производятся при использовании формулы:

С*100/Р=К, где

К— мощность одной секции вашей радиаторной батареи, согласно заявленной в ее характеристике;

С— площадь помещения. Она равна произведению длины комнаты на ее ширину.

К примеру, комната имеет 4 метра в длину и 3.5 в ширину. В таком случае ее площадь равна:4*3.5=14 метров квадратных.

Мощность, выбранной вами одной секции батареи заявлена производителем в 160 Вт. Получаем:

14*100/160=8.75. полученную цифру необходимо округлить и получается что для такого помещения потребуется 9 секций радиатора отопления. Если же это угловая комната, то 9*1.2=10.8, округляется до 11. А если ваша система теплоснабжения недостаточно эффективна, то еще раз добавляем 20 процентов от первоначального числа: 9*20/100=1.8 округляется до 2.

 Итого: 11+2=13. Для угловой комнаты площадью 14 метров квадратных, если система отопления работает с кратковременными перебоями понадобиться приобрести 13 секций батарей.

Примерный расчет — сколько секций батареи на квадратный метр

Он базируется на том, что радиаторы отопления при серийном производстве имеют определенные размеры. Если помещение имеет высоту потолка равную 2.5 метра, то на площадь в 1.8 метров квадратных потребуется лишь одна секция радиатора.

Подсчет количества секций радиатора для комнаты с площадью в 14 метров квадратных равен:

14/1.8=7.8, округляется до 8. Так для помещения с высотой до потолка в 2.5м понадобится восемь секций радиатора. Следует учитывать, что этот способ не подходит, если у отопительного прибора малая мощность (менее 60Вт) ввиду большой погрешности.

Объемный или для нестандартных помещений

Такой расчет применяется для помещений с высокими или очень низкими потолками. Здесь расчет ведется из данных о том, что для обогрева одного метра кубического помещения необходима мощность в 41ВТ. Для этого применяется формула:

К=О*41, где:

 К- необходимое количество секций радиатора,

О-объем помещения, он равен произведению высоты на ширину и на длину комнаты.

Если комната имеет высоту-3.0м; длину – 4.0м и ширину – 3.5м, то объем помещения равен:

3.0*4.0*3.5=42 метра кубических.

Расчитывается общая потребность в тепловой энергии данной комнаты:

42*41=1722Вт, учитывая, сто мощность одной секции составляет 160Вт,можно расчитать необходимое их количество путем деления общей потребности в мощности на мощность одной секции: 1722/160=10.8, округляется до 11 секций.

Если выбраны радиаторы, которые не делятся на секции, от общее число нужно поделить на мощность одного радиатора.

Округлять полученные данные лучше в большую сторону, так как производители иногда завышают заявленную мощность.

 

на сколько квадратов одна секция, сколько ватт на кв метр, как рассчитать количество, сколько обогревает, отапливает

Содержание:

Несмотря на появляющиеся время от времени инновационные разработки обогревателей для жилья, самой надежной и эффективной продолжает оставаться система отопления с радиаторами. Перед ее установкой необходимо точно рассчитать количество радиаторных секций, чтобы избежать недостатка или переизбытка выделяемого тепла.


Основные критерии при расчете отопления

Наряду с общими показателями, при расчете радиаторов отопления на квадратный метр, необходимо взять во внимание ряд факторов, непосредственно влияющих на количество теплопотерь:

  • Число наружных стен. Комната с двумя наружными стенами и одним окном потребует увеличения мощности обогревающих приборов на 20%. В помещениях с двумя окнами количество теплопотерь увеличивается до 30%. Наиболее холодными считаются угловые помещения, где необходимо значительное увеличение энергоресурсов на отопление.
  • Ориентация по сторонам света. Помещения с северным или северо-восточном направлением окон по ходу расчета количества батарей на кв метр требуют добавления к полученной цифре еще 10%. Как показывает практика, потери тепла при таком расположении наиболее значительны.
  • Положение радиаторов. При самостоятельной организации отопительного контура необходимо вооружиться некоторыми принципами. Частично закрытые подоконниками батареи уменьшают свою эффективность на 3-4%. Если для установки обогревателей используются ниши, это влечет за собой увеличение потерь примерно до 7%.
  • Использование экрана. Закрывать батареи экранами – не лучшая идея: подобные действия не одобряются производителями сантехнического оборудования. Если же другого выхода нет, и экран все-таки применяется, следует учесть, что частично закрытые конструкции снижают производительность радиаторов на 7%. Полностью закрытый экран уменьшает эффективность батареи почти на 25%.

Кроме того, в учет необходимо взять число отделанных утеплителем стен, качество стеклопакетов, надежность простенков и т.п. Для того, чтобы из-за недочета количества секций радиатора на квадратный метр в итоге не получить малоэффективную систему, к итоговому результату всегда рекомендуется добавлять 15-20% мощности.

Влияние на результат материала изготовления радиатора

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются следующие разновидности радиаторов:

  • Чугунные. Чаще всего используется чугунная батарея марки МС-140 с уровнем теплоотдачи 180 Вт. Этот показатель справедлив лишь при использовании теплоносителя с максимальной температурой. На практике такое бывает редко, поэтому фактическая мощность прибора – 60-120 Вт. Именно эти цифры рекомендуется использовать при проведении расчете ватт на квадратный метр отопления.
  • Стальные. Имеют почти такую же площадь, что и чугунные. Это же касается и параметров, точные значение которых указываются в сопроводительной документации. При этом масса стальных изделий меньше, что делает их транспортировку и монтаж более простым.
  • Алюминиевые. Дать общий ответ, сколько отапливает одна секция алюминиевого радиатора проблематично, так как подобные изделия представлены в продаже в большом количестве модификаций. Поэтому в каждом конкретном случае расчета количества секций алюминиевых радиаторов необходимо руководствоваться паспортными данными модели. В общем считается, что средним показателем, сколько обогревает одна секция алюминиевого радиатора, является 100 Вт/м2. Если заявленная мощность прибора меньше, то, скорее всего, речь идет о подделке. Также следует сказать, что уровень теплоотдачи алюминия более высокий, чем у чугуна и стали. Это также следует взять во внимание перед тем, как рассчитать количество секций алюминиевых радиаторов отопления.
  • Биметаллические. Эти изделия, совмещающие в себе высокую теплоотдачу алюминия и прочностные качества стали, в настоящее время пользуются наибольшей популярностью у покупателей (уровень мощности одной секции биметаллического радиатора идентичен тому, на сколько квадратов одна секция алюминиевой батареи). Благодаря хорошей теплоотдаче, разрешается несколько сокращать количество секций при установке. Правильный расчет биметаллических радиаторов позволяет сэкономить финансы даже несмотря на то, что биметаллические радиаторы считаются наиболее дорогими.

Максимальные значения теплоотдачи приборов не рекомендуется использовать при расчете секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр – теплоноситель в системе обычно никогда не достигает крайних значений. Более надежный путь – использовать минимальные значения, что позволит гарантированно избежать ошибок. Обустроенная на основе расчета секций алюминиевых радиаторов отопительная система будет обеспечивать комфорт в жилище даже при сильных морозах.

Способы расчета количества секций радиатора на квадратный метр

Для подсчета числа секций батареи на 1 м2 жилища обычно применяется один из нижеперечисленных методов:

  • Чтобы узнать, сколько секций батарей нужно на квадратный метр, необходимо выполнить некоторые расчеты. Как гласят строительные нормы, 100 Вт мощности нагревательного прибора должно приходиться на 1 м2 хорошо утепленного дома. На основе этого и проводятся соответствующие вычисления. К примеру, комната на 15 м2 нуждается в 1500 Вт тепловой мощности радиатора. Для чугунных радиаторов за основу берется параметр в 100 Вт: как уже указывалось, получение максимального значения в 180 Вт на практике добиться практически нереально. В итоге получается оптимальное количество ребер – 15 шт.
  • Помещения нестандартной высоты адекватней рассчитывать по объему. В качестве примера можно взять уже знакомую комнату площадью в 15 м2 и высотой 3 метра: ее объем составит 45 м3. Для одного квадратного метра, в зависимости от особенностей помещения, необходимо 30 — 40 Вт. В панельном доме этот показатель берется, как 40: дальнейший простой расчет показывает, что для эффективного обогрева комнаты необходимо 1800 Вт тепловой мощности.
  • Помещения сложной конфигурации рассчитываются формулами с большим числом коэффициентов. Чтобы избежать этой довольно громоздкой процедуры, рекомендуется воспользоваться услугами онлайн-калькулятора. Введя в специальные графы нужные данные, можно за считанные секунды получить необходимый результат. Кроме удобства, такой способ убережет от ошибок в подсчетах, почти неизбежных при самостоятельной реализации.

После того, как наиболее удобный способ расчета выбран, и нужное значение получено, учета потребуют и все остальные факторы, упомянутые выше. Если они имеются, необходимо увеличить итоговое число на указанный процент теплопотерь. В итоге они полностью компенсируются увеличением мощности отопительной системы.


Расчет алюминиевого радиатора на примере 1 комнаты

03.01.18

Расчет алюминиевого радиатора на примере 1 комнаты

Нельзя просто прийти в магазин и купить радиатор, даже если он очень сильно понравился и стоит совсем недорого. Дело в том, что подобная покупка требует точного расчета, из ориентации на различные критерии. Предположим, что нами выбирается радиатор отопления для комнаты в 16 квадратных метров, которая расположена на северной стороне дома, имеет одно большое окно и две ее стены выходят на улицу.

При этом алюминиевый радиатор отопления, в зависимости от количества секций, может иметь разную мощность. Поэтому первое, что требуется посчитать — это мощность, подходящую на условную квадратуру, при высоте потолков до трех метров. Для этого стоит следовать одному простому правилу: В среднем, чтобы протопить 1 квадратный метр помещения, требуется от 70 до 100 Вт мощности. Экономить не будем, и возьмем 100 Вт на 1 квадратный метр. При этом в нашей комнате 16 квадратных метров, а, значит, нам потребуется 1600 условных ватт мощности одной батареи.

Все бы ничего, но есть правило, что если расчетная комната имеет стены, смежные с улицей, есть окно, а сам дом находится на северной стороне, то к полученному результату придется прибавить еще 30 процентов. Исключения могут составить только комнаты частично жилые или нежилые вовсе. Так вот, исходя из нашего запаса, получаем, что нам для комнаты в 16 квадратных метров потребуется примерная мощность радиатора, равная 2000 Вт. Купить радиаторы отопления с такой мощностью не составит труда.

В среднем, 2000 ватт мощности будут представлять собой радиатор, состоящий из 14 секций. При этом нужно условиться, что если мы будем использовать радиаторы отопления с теплым полом, то количество секций можно снизить до 12. Однако отечественные радиаторы отопления «Tipido»  имеют высокую теплоотдачу до 210 Вт, и для обогрева комнаты в 16 квадратных метров достаточно будет 10 секций.  

Читайте о:

Мощность секции алюминиевого радиатора и количество секций для помещения

Радиаторы отопления – один из важных элементов отопительной системы, их функция заключается в проведении тепла в жилые помещения, в том числе квартиры, коттеджи, дачи, офисные и промышленные территории. Теплоотдача отопительного радиатора зависит от таких показателей, как конвекция и излучение.

Если пространство более 20 кв.м., необходима установка дополнительного радиатора.

Тепловые характеристики алюминиевого радиатора отопления

Конвекция – это естественный самостоятельный перенос тепла, который свойственен жидкостям и газам при перемешивании, которое происходит при нагревании. Естественная конвекция малоэффективна, поэтому с целью повысить коэффициент теплоотдачи в современных системах отопления наиболее часто используют принудительную конвекцию. Осуществляется этот процесс с помощью циркуляционного насоса. Таким образом, воздушные массы, находящиеся в непосредственной близости к поверхности радиатора, нагреваются и поднимаются вверх, а на их место поступает холодный воздух. Именно так происходит конвекционное нагревание воздуха в отдельной комнате.

Излучение – это передача тепловой энергии инфракрасным излучением, которая осуществляется через воздух. Излучение характерно для нагревательных процессов, в том числе обогрев от огня (костер или камин), от спиральных электронагревателей, также и от поверхности радиатора отопления. Передача тепла при помощи излучения напрямую зависит от температуры нагрева самого отопительного прибора(батареи).

Алюминиевые радиаторы отопления – виды, рабочие характеристики, объем, мощность, теплоотдача

К алюминиевому радиатору можно установить терморегулятор и управлять тепловым потоком.

Алюминиевые радиаторы имеют 2 вида – радиаторы из первичного алюминия и вторичного, то есть первый вид изготавливается из чистого сырья, а второй вид переплавляется из вторичного сырья (лома, грязных сплавов). Естественно, батареи из чистого сплава стоят дороже, но они более надежные, качественные и имеют длительный срок службы.

Алюминиевые радиаторы, независимо от фирм-производителей, имеют секционную структуру и 2 основных варианта конструкции – литые и экструзионные. В литых моделях каждая секция сделана отдельно, а экструзионные выполнены по технологии соединения 3-х частей, и вместо сварки отдельных секций используется склеивание или скручивание болтами.

Рабочие характеристики – это один важнейших критериев при выборе модели радиатора. К рабочим характеристикам относятся рабочее давление и мощность теплоотдачи отопительного прибора. Рабочее давление – показатель давления воды-теплоносителя, который выдерживает прибор без риска разрыва и повреждения. Современные производители указывают рабочее давление от 6 до 16 атм. Батареи с низким показателем давления могут быть использованы в системах отопления, где давление теплоносителя контролируется самим пользователем, и риск скачков давления сведен к нулю (частный дом, квартира, дача, коттедж). Чем выше показатель рабочего давления, тем надежнее и прочнее радиатор, так при установке радиатора в коммунальной системе отопления, где риск внезапного повышения давления (гидроудара) вполне ожидаем, лучше брать приборы с высоким показателем рабочего давления.

Читайте также: Чем лучше утеплить дом снаружи
Подробнее о подключении терморегулятора
Установка терморегулятора на радиатор отопления – читайте здесь.

Примеры установки радиаторов

Теплоотдача характеризует количество тепла, которое может отдать одна секция радиатора. Секция алюминиевого радиатора имеет стандартный размер 110-140 мм в глубину, высоту 350-1000 мм, толщину стенки 2-3 мм, объем для теплоносителя 0,35-0,5 л, площадь нагревания 0,4-0,6 кв.м.;. Теплоотдачу алюминиевого радиатора на 50-60% составляет излучение, 40-50% конвекция.

Высокая теплоотдача такой батареи обеспечивается тем, что алюминий обладает высокой теплопроводностью, которая в 3 раза превышает показатели стали и чугуна, а также конструкцией радиатора.

Применение тонких поперечных ребер во внутренней части каждой секции призвана увеличить и без того высокие показатели теплоотдачи прибора в системе отопления. Такое устройство алюминиевой батареи позволяет увеличить теплоотдачу на 80%. Также преимуществом конструкции алюминиевых батарей являются широкие водные каналы, которые обеспечивают отличную и надежную теплопередачу, даже при теплоносителе низкого качества. Максимальная температура теплоносителя (воды внутри отопительной системы), которую выдерживают алюминиевые радиаторы, составляет 130°С.

Вернуться к оглавлению

Рассчитать мощность секции батареи

Расчет необходимой мощности радиатора.

Тепловая мощность одной секции алюминиевой батареи, объем которой 0,5 л, декларируется производителями на уровне до 180 Ватт, реально при температуре воды-теплоносителя 65-70°C она составляет не меньше 140 Ватт. Просматривая характеристики радиатора, потенциальные покупатели могут увидеть формулу теплоотдачи ∆t 70 °C – 160/200 Вт.

Обозначение ∆t представляет собой разность между средней температурой воздуха в помещении и усредненной температурой в отопительной системе. То есть для показателя ∆t 70°C будет применимы температура воздуха в помещении 20°C, а средняя температура в системе отопления должна составлять 100°C при подаче и 80°C в обратке, но такие цифры в реальности вряд ли возможны.

Поэтому при расчете теплоотдачи одной секции корректно брать показатель ∆t 50°C. Если взять среднюю секцию батареи, размер которой 100х600х80 мм, то она может обогреть около 1,5 кв.м. площади, что соответствует теплоотдаче 140-160 Ватт. При подборе необходимого количества секций для конкретной комнаты необходимо учитывать расположение и состояние стен данного помещения. Если это угловая комната или одна из стен по каким-то причинам сильно промерзает, то соответственно эти факты нужно учитывать.

Кроме того, рассчитать количество секций батареи со стандартными харктеристиками (объем, теплоотдача) можно по следующей формуле К = S*100/P, где К – число необходимых секций, S – площадь отапливаемого помещения, Р- мощность одной секции. Если брать среднюю мощность секции 150 Ватт и площадь комнаты 25 кв.м., то расчет будет выглядеть так 25х100/150. Получается, что для эффективного отопления комнаты в 25 кв.м., нужно 16 секций. По такой формуле можно рассчитать объем необходимого количества секций для помещения любой площади.

Алюминиевые радиаторы являются одним из самых распространенных на сегодняшний день видов батарей, которые используются как в общих коммунальных, так и в индивидуальных системах отопления. При установке данного вида радиаторов необходимо строго придерживаться правил монтажа, чтобы исключить действие коррозии, учитывать рабочее давление в системе, а расчет мощности и количества секций производить при учете особенностей и условий данного помещения.

Как выбрать радиатор для вторичного рынка

Что может быть хуже, чем сидеть на обочине дороги с перегретым автомобилем?

Будь то вид пара, идущего из капота, или запах горячей охлаждающей жидкости, разбрызганной по всему моторному отсеку (или лужей под автомобилем), мало что может сделать демпфер в круизе выходного дня, как перегретый двигатель.

Мы настоятельно советуем вам избегать этой ситуации, и вы можете начать с прочного и здорового радиатора для вашего автомобиля.С помощью технического отдела Summit Racing мы составили обзор распространенных стилей, материалов и конструкций радиаторов. Эти базовые знания помогут вам выбрать оптимальный радиатор для вторичного рынка.

Радиаторы с поперечным потоком и с нисходящим потоком
Радиаторы часто подразделяются на два основных типа: с поперечным потоком и с нисходящим потоком.

Радиатор с поперечным потоком состоит из вертикального бака с каждой стороны с рядом охлаждающих трубок и ребер, составляющих его

Радиатор с поперечным потоком

ядро.С помощью водяного насоса охлаждающая жидкость проходит горизонтально через активную зону со стороны входа к стороне выхода, в отличие от радиатора с нисходящим потоком, у которого резервуары идут горизонтально вверху и внизу. Охлаждающая жидкость входит в верхнюю часть радиатора, проходит вертикально через сердечник и выходит через выпускное отверстие внизу. Поскольку охлаждающая жидкость течет сверху вниз, водяной насос работает под действием силы тяжести, что позволяет охлаждающей жидкости быстрее проходить через радиатор. Что лучше для вашего автомобиля?

Радиатор с нисходящим потоком

«Когда дело доходит до конструкции, поперечный поток обычно более эффективен из-за скорости — или ее отсутствия — с которой он перемещает охлаждающую жидкость», — сказал Майк Босильчич из технического отдела Summit Racing.«В отличие от радиатора с нисходящим потоком, которому противодействует сила тяжести, радиатор с поперечным потоком удерживает охлаждающую жидкость немного дольше, что позволяет ей немного лучше рассеивать тепло».

Радиатор с поперечным потоком часто является лучшим выбором для двигателей с высокими оборотами и высокой выходной мощностью.

«Еще одна причина, по которой дизайн с поперечным потоком стал действительно популярным, — это более гладкие линии капота на современных автомобилях», — сказал Босильчич.«Радиатор с нисходящим потоком просто слишком высок, чтобы вписаться в низкопрофильную конфигурацию».

С другой стороны, радиаторы с нисходящим потоком могут иметь оригинальный ностальгический вид и часто подходят там, где не подходят радиаторы с поперечным потоком. Запихивание радиатора с поперечным потоком в более старый моторный отсек, предназначенный для нисходящего потока, часто требует изготовления.

Как всегда, вам потребуются соответствующий вентилятор, водяной насос и термостат, чтобы максимально использовать радиатор, будь то конструкция с поперечным или нисходящим потоком.

Алюминиевый радиатор

Алюминий и медь-латунь
Два основных типа материалов для радиаторов — алюминий и медь-латунь.

Медно-латунные радиаторы входили в стандартную комплектацию старых автомобилей и использовались на некоторых автомобилях вплоть до 1980-х годов. Радиатор из меди и латуни не может сравниться с винтажным или подходящим для того времени внешним видом. Также трудно превзойти медь-латунь по теплопроводности.

Так почему же в последнее время перешли на алюминиевые радиаторы?

Хотя медь-латунь является отличным проводником тепла, она также является относительно слабым материалом по сравнению с алюминием.Чтобы избежать вздутия или разрыва под давлением, диаметр медно-латунных трубок, по которым проходит хладагент, должен быть небольшим. И это большая проблема, когда речь идет о возможностях охлаждения.

Медно-латунный радиатор

Поскольку алюминий является более прочным материалом, чем медь-латунь, диаметр алюминиевой трубки можно увеличить, чтобы пропускать больше охлаждающей жидкости. Это означает, что больше охлаждающей жидкости подвергается процессу теплообмена, что дает радиатору большую охлаждающую способность.

Второе и более очевидное преимущество алюминиевого радиатора — это вес.Поскольку алюминий весит примерно на 60 процентов меньше, чем медь-латунь, алюминиевый радиатор часто является идеальным выбором для высокопроизводительных двигателей и двигателей для соревнований.

У алюминиевых радиаторов есть еще одно преимущество: меньшее количество рядов внутри радиатора.

Количество рядов в зависимости от размера трубки
Как мы упоминали ранее, радиаторы состоят из ряда или нескольких рядов трубок и ребер, по которым транспортируется охлаждающая жидкость. Поскольку алюминий намного прочнее, чем медь-латунь, диаметр трубки можно увеличить без увеличения толщины стенок трубки (необходимость при увеличении размера медных трубок).В результате двухрядный алюминиевый радиатор с однодюймовыми трубками будет рассеивать тепло примерно с той же скоростью и эффективностью, что и пятирядный медно-латунный радиатор с трубками меньшего диаметра в полдюйма.

Эта двухрядная конструкция также снижает пропускание воздуха через сердцевину, позволяя вентилятору вашего автомобиля более эффективно помогать в процессе охлаждения.

«Большинство производителей высокопроизводительных радиаторов отказались от идеи, что чем больше рядов, тем лучше», — сказал Босильчич. «Теперь речь идет о толщине сердечника и размере охлаждающей трубки — даже при сравнении алюминиевых радиаторов.Более крупный трубчатый радиатор гораздо лучше способен отводить тепло просто из-за его увеличенной мощности, и единственное отличие, которое можно заметить, заключается в том, что его сердцевина немного толще ».

Вердикт: выбор подходящего радиатора
Мы рассмотрели основные стили, материалы и конструкции радиаторов. В общем, алюминиевые радиаторы — идеальный выбор для высокопроизводительных автомобилей с высокой производительностью, автомобилей для соревнований и нестандартных уличных удилищ. Медно-латунные радиаторы — отличный выбор для реставрации или ностальгического образа.

По словам Босильчича, есть еще пара практических правил:

«Когда дело доходит до выбора радиатора, чем больше, тем лучше», — сказал он. «Люди должны также помнить, что универсальные радиаторы — это универсальные радиаторы. Это делает радиатор прямой установки гораздо лучшим вариантом, если таковой имеется ».

По возможности рекомендуется использовать вентилятор для обеспечения правильного прохождения воздуха через радиатор.

Чтобы сузить выбор для вашего конкретного применения, вот несколько вещей, которые вы должны знать, когда начинаете покупать радиатор:

    • Свободное место в моторном отсеке
    • Объем двигателя и степень сжатия
    • Мощность двигателя — мощность в лошадиных силах и крутящий момент
    • Использование по назначению
    • Тип вентилятора — электрический или вентилятор
    • Тип трансмиссии — для автоматических трансмиссий требуется охладитель трансмиссии

Вооружившись этими знаниями, ваш продавец запчастей сможет направить вас в правильном направлении.

Автор: Дэвид Фуллер Дэвид Фуллер — управляющий редактор OnAllCylinders. За свою 20-летнюю карьеру в автомобильной промышленности он освещал множество гонок, шоу и отраслевых мероприятий, а также написал статьи для нескольких журналов. Он также сотрудничал с ведущими и отраслевыми изданиями по широкому кругу редакционных проектов. В 2012 году он помог создать компанию OnAllCylinders, где ему нравится освещать все аспекты хот-роддинга и гонок.

Алюминий против латуни / Flex-a-lite Блог

Ведутся многовековые споры о том, из какого материала лучше делать радиаторы: из латуни или алюминия. Большинство людей при выборе радиатора обращают внимание на конструкцию сердечника радиатора — сколько трубок, размер трубы, сколько ребер на квадратный дюйм и т. Д. — но сердцевина — не единственная часть радиатора, которая может охлаждаться. Боковые баки вмещают больше охлаждающей жидкости, чем сердечник!

Практически каждый высокопроизводительный автомобиль, который вы видите в автомобильных журналах, имеет алюминиевый радиатор.Таким образом, вы можете предположить, что алюминий обладает лучшими охлаждающими свойствами. На самом деле это неправда, и мы хотели бы поделиться некоторыми фактами и данными испытаний, которые сравнивают алюминий с латунью и даже с композитными боковыми бортами радиаторов.

Отвод тепла — это термин для измерения способности материала передавать тепло воздуху. Работа радиатора сводится к следующему: отбирать тепло двигателя, которое было передано охлаждающей жидкости двигателя, и передавать его в атмосферу. Отвод тепла измеряется количеством британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час, которое система может рассеять.Более высокое значение БТЕ / час означает лучшую теплопередачу и лучшее охлаждение.

Латунные радиаторы устанавливались почти на всех автомобилях до 80-х годов. Типичный латунный радиатор оригинального оборудования отводит тепло со скоростью около 1500 БТЕ / час. Это неплохо, поэтому в качестве материала для радиаторов была выбрана латунь. В 80-х годах производители автомобилей хотели снизить затраты и снизить вес автомобиля. Это привело к изменению конструкции радиатора на использование композитных (пластиковых) баков с алюминиевым сердечником. Пластиковые резервуары пропускают около 1000 БТЕ / час; значительно меньше, чем у традиционной латунной конструкции.Далее мы переходим к алюминиевым радиаторам. Вы можете удивиться, узнав, что типичные гладкие алюминиевые баки радиаторов на вторичном рынке рассеивают тепло со скоростью около 700 БТЕ / час! Это меньше половины БТЕ латунных боковых танков!

Когда мы решили начать разработку наших радиаторов Flex-a-fit, мы увидели возможность значительно улучшить теплопередачу в баках, где большая часть охлаждающей жидкости находится в радиаторе. Мы также поняли, что можем упростить установку радиатора, охлаждающих вентиляторов и других сопутствующих компонентов.Мы изготавливаем резервуары из экструдированного алюминия, а не из листового алюминия. Конструкция имеет ребра охлаждения внутри бака, чтобы значительно увеличить площадь поверхности, контактирующей с горячей охлаждающей жидкостью двигателя. Большая контактная поверхность означает лучшую теплопередачу. С внешней стороны мы используем дизайн с Т-образным каналом, который увеличивает площадь поверхности и предоставляет прорези, которые надежно удерживают крепеж для кронштейнов.

Результатом с точки зрения охлаждения является конструкция бака радиатора из алюминия, пропускающая способность более 2000 БТЕ / час! Это на 135 процентов эффективнее, чем у обычного алюминиевого бачка радиатора на вторичном рынке, и на 41 процент эффективнее, чем у латунного бачка радиатора.

Вы можете узнать больше об алюминиевых радиаторах Flex-a-fit, нажав здесь.

из ->

Имеет ли значение цвет радиатора?

Это из Национального бюро стандартов Министерства торговли США, опубликовано 19 июля 1935 года. Откройте PDF-файл, чтобы увидеть диаграмму.

В течение ряда лет эта тема привлекала значительное внимание общественности, и очевидно, что существенные факты не всегда были поняты.Целью этой записки является предоставление наиболее важных фактов по делу.

Оказывается, что по своему влиянию на характеристики радиаторов краски делятся на два класса. Во-первых, те, в которых пигмент состоит из небольших чешуек металла, таких как алюминиевая и бронзовая краски, наиболее часто используемые для окраски радиаторов, которые имеют металлический вид и будут называться металлическими красками. Во-вторых, белые и цветные краски, в которых пигмент состоит не из металлов, а из оксидов или других соединений металлов.Таким образом, белые свинцовые краски или краски, содержащие соединения цинка или других металлов, будут называться неметаллическими красками. Эти неметаллические краски доступны практически во всех цветах, включая белый и черный, в то время как металлические краски имеют цвет металла или сплава, из которого состоят хлопья.

Вначале сделаем основной вывод, который будет объяснен более подробно позже, что последний слой краски на радиаторе — единственный, который имеет заметный эффект.И что радиатор, покрытый металлической краской, будет выделять меньше тепла при других идентичных условиях, чем аналогичный радиатор, покрытый неметаллической краской. Чтобы получить одинаковое количество тепла от двух только что рассмотренных радиаторов, температура радиатора, окрашенного металлической краской, должна быть несколько выше. В этих условиях на два радиатора подается одинаковое количество тепла. А поскольку малые изменения температуры радиатора существенно не влияют на эффективность котла или потери тепла в трубопроводах, для обеспечения тепла в каждом случае требуется практически одинаковое количество топлива.Другими словами, хотя по разным причинам может быть желательно избегать использования металлических красок на радиаторах, использование неметаллических, а не металлических красок не приведет к заметной экономии топлива.

Назначение системы отопления — поддерживать в комнатах дома температуру, превышающую температуру, преобладающую на открытом воздухе. Тепло, выделяемое при сжигании топлива, передается в комнаты с помощью радиаторов. Радиатор не создает и не разрушает тепло, и большой радиатор, хотя он может нагреть комнату больше, чем маленький, должен получать все тепло, которое он вводит.В том смысле, что они в конечном итоге передают все тепло, поступающее в комнату, все радиаторы эффективны на 100%. Слово «эффективность», однако, используется и по-другому, и сейчас его принято использовать во всех возможных случаях, но вряд ли будет правильно сказать, что нанесение металлической краски на радиатор снижает его эффективность, когда эффект сводится к минимуму. уменьшить его емкость. Размер радиаторов в доме может повлиять на количество топлива, необходимое для отопления, только за счет увеличения или уменьшения тепла, теряемого при передаче от котла к радиатору и которое теряется в дымоходе.Только когда радиаторы настолько малы, что делает неэффективной всю отопительную установку, можно ожидать заметной экономии топлива за счет установки радиаторов большего размера.

После этих предварительных объяснений мы можем перейти к рассмотрению видов эффектов, которые могут быть получены при использовании различных видов красок. Тепло, выделяемое радиатором, удаляется двумя способами. Во-первых, воздух, проходящий мимо радиатора и поднимающийся из него, нагревается и переносит тепло в другие части комнаты.Во-вторых, горячая поверхность радиатора излучает тепло за счет излучения, как это делают светящиеся электрические и газовые обогреватели. Большинство типов паровых и водяных радиаторов выделяют меньше половины своего тепла за счет излучения, и, очевидно, название «радиатор», хотя и используется повсеместно, не является особенно подходящим.

Если взять бетонный корпус, конкретный секционный чугунный радиатор, если он окрашен какой-либо неметаллической краской, может передавать в комнату 180 британских тепловых единиц в час на каждый квадратный фут своей поверхности, если он снабжается необходимым количеством тепла от котла. .Сжигание одного фунта хорошего угля дает около 12 000 британских тепловых единиц, и, если уголь используется в бытовых отопительных установках, возможно, половина этого количества, или 6000 британских тепловых единиц, может, наконец, быть перенесена из радиаторов в комнаты. Большая часть другой половины произведенного тепла неизбежно теряется через дымоход.

Площадь одной секции чугунного радиатора составляет около двух квадратных футов для меньших секций и до семи или восьми квадратных футов для больших секций, так что 10-секционный радиатор будет иметь площадь поверхности от 20 до 80. квадратный фут.

Из 180 БТЕ в час, около 2/3 или 120 БТЕ пойдет на нагревание воздуха, проходящего над радиатором. 120 БТЕ, передаваемые непосредственно в воздух, не могут быть увеличены или уменьшены путем перекраски радиатора. Оставшиеся 60 британских тепловых единиц, не уносимые воздухом, излучаются в виде лучистой энергии. Количество лучистой энергии, которое может излучать горячая поверхность за час, зависит от типа краски, используемой для последнего слоя. Предполагалось, что радиатор окрашен неметаллической краской.Если его перекрасить металлической краской, такой как алюминий или бронза, он больше не сможет излучать 60 британских тепловых единиц в час, но может излучать только 30 британских тепловых единиц, так что вместо передачи 180 британских тепловых единиц в комнату в час. , теперь он может передавать только 150 BTU. Покрытие алюминиевой или бронзовой краской не является изоляционным покрытием, как покрытие из магнезии или асбеста, но имеет аналогичный эффект, хотя и по совершенно другой причине. Получающееся в результате снижение тепловыделения полностью связано с уменьшением излучающей способности открытой поверхности, а не с незначительной изоляционной способностью тонкого слоя краски.Таким образом, очевидно, что грунтовки под краской, независимо от их вида, не оказывают существенного влияния на характеристики радиатора, за исключением практически невозможного случая, когда краска была достаточно густой, чтобы действовать как изолирующее покрытие. Поэтому при перекрашивании радиатора нет необходимости удалять старую краску. Эффект от добавления металлической краски эквивалентен удалению 1/6 части радиатора, или почти 17%, или как если бы одна из шести секций была удалена. Таким образом, радиатор из пяти секций, окрашенных белой или цветной краской, должен быть примерно таким же эффективным, как другой из шести секций того же типа, окрашенных металлической краской, поскольку каждая из них будет передавать одинаковое количество тепла в комнату для обеспечения необходимого количества тепла. были поставлены каждому.

В следующих приложениях числовые значения, приведенные выше, будут использоваться, как если бы они были точными, но следует понимать, что они являются просто репрезентативными и не будут применяться точно к какому-либо конкретному случаю, за исключением случая. Влияние окраски на мощность радиатора зависит от размера и конструкции радиатора. Снижение мощности, вызванное нанесением алюминиевой краски, меньше для больших радиаторов, чем для маленьких, особенно в случае больших радиаторов, имеющих много колонн или труб на секцию.В большом радиаторе трубчатого типа, имеющем семь трубок на секцию, более трех четвертей тепла уносится непосредственно воздухом, и, следовательно, окраска алюминием снижает мощность радиатора только примерно на 10%. Если только видимые части радиатора окрашены алюминиевой краской, уменьшение мощности также очевидно меньше, чем если бы вся поверхность была покрыта.

Приложение 1: Предположим, что дом, в котором все радиаторы окрашены алюминиевой краской, и что радиатор в одной комнате оказался слишком маленьким, так что, когда другие комнаты достаточно теплые, в этой комнате слишком холодно.Если радиатор в этом помещении окрашен неметаллической краской, белой или цветной, выделяемое им тепло может быть увеличено с 10 до 20%, не влияя на условия в других помещениях, хотя для этого потребуется сжигать больше топлива. подвести дополнительное тепло в одну комнату. Если увеличение будет достаточным, можно избежать затрат на установку радиатора.

Аналогичным образом, можно улучшить условия, используя бронзовую или алюминиевую краску на радиаторах в перегретых помещениях, а также цветную или белую краску в недостаточно отапливаемых помещениях, не тратя средства на установку новых радиаторов большего или меньшего размера.

Приложение 2: При установке радиаторов в новом доме могут быть установлены радиаторы несколько меньшего размера, если они будут окрашены цветными красками, а не бронзовыми или алюминиевыми красками.

Приложение 3: Если радиаторы в системе горячего водоснабжения окрашены металлической краской и все слишком малы, поэтому для обогрева дома необходимо поддерживать более высокую температуру воды, чем желательно, их можно перекрасить неметаллической краской. краской, и тогда можно будет обогреть дом водой.система не совсем ахти. Заметной экономии топлива не будет.


Приложение 4: Поскольку подвалы обычно перегреваются, и большая часть подаваемого тепла тратится впустую, можно добиться некоторой экономии, покрасив обогреватель и трубы металлической краской. Однако это не может служить ничем иным, как плохой заменой покрытия из хорошего изоляционного материала толщиной около дюйма; что позволяет существенно сэкономить на расходах на уголь. Изоляционный материал будет оставаться эффективным в течение многих лет, в то время как краска становится неэффективной, если ее покрыть пылью.

Приложение 5: Если радиатор расположен рядом с внешней стеной, как большинство из них, очевидно, что тепло, подаваемое непосредственно к этой стене, более или менее расходуется впустую. Поэтому небольшую экономию можно получить, используя металлическую краску на стороне, обращенной к стене, и неметаллическую краску на видимых частях. Прирост недостаточно велик, чтобы быть важным, но, с другой стороны, при нанесении неметаллической краски на металл не стоит тратить время на перекрашивание стороны рядом со стеной.

Вот таблица, на которой показано влияние различных цветов краски: Radiator-color.pdf

Высокопроизводительные алюминиевые радиаторы с точной посадкой

Griffin для


Высокопроизводительные алюминиевые радиаторы ExactFit Griffin
Griffin с гордостью представляет всю новую серию алюминиевых радиаторов ExactFit. Обладая 30-летним опытом работы на рынке производительного охлаждения и одним из Компания Griffin разработала серию ExactFit, самую большую коллекцию образцовых радиаторов OEM.Эти новые продукты имеют точную установку OEM, штампованные резервуары в стиле OEM, монтажные и монтажные работы на все заводское оборудование.

При двойном внимании к точности и производительности продукты ExactFit устанавливаются точно так же, как и компоненты OEM. Они предлагают все необходимые монтажные петли, кронштейны и втулки, чтобы обеспечить бесшовную установку без каких-либо резки, гибки или специальных инструментов. Оптимальная производительность достигается за счет использования двух рядов Griffin. эксклюзивный MegaCool 1.25-дюймовые трубки или один ряд эксклюзивных трубок ExtremeCool 1,50 дюйма Griffin. Трубки большей ширины, используемые в этой линейке продуктов, создают больше площади поверхности в том же количестве пространства. Это позволяет продукту намного превосходить характеристики обычных двухрядных 1,00-дюймовых радиаторов. Построен только из лучшего Алюминий AA3003, эти новинки превосходят все остальные как по чистоте, так и по дизайну. Имея лучшую в отрасли двухлетнюю гарантию и не требуя специальных охлаждающих жидкостей, новые радиаторы Exact Fit являются лучшими в линейке.Алюминиевые радиаторы серии ExactFit наиболее просты в установке, обеспечивают лучший внешний вид OEM и обеспечивают превосходное охлаждение. Изготовленный на заказ электрический вентилятор и алюминиевые кожухи доступны для большинства продуктов ExactFit.

Сохраняя наше американское наследие и нашу постоянную инициативу по выпуску продукции «Сделано в США», эта новая серия будет производиться исключительно на нашем заводе. 330,000 кв. Ft. производственное предприятие в Пьемонте, Южная Каролина.

Сохраняйте спокойствие на МКС

В странном новом мире, где горячий воздух не поднимается и тепло не проходит, системы терморегулирования Международной космической станции поддерживают тонкий баланс между глубокой заморозкой космоса и палящим жаром Солнца.

Это вторая из пяти статей о строительстве МКС. Первый исследовал архитектуру и строительный дизайн станции.В будущих выпусках будут исследованы мощность, сантехника и эргономика станции.

(требуется RealPlayer)

21 марта 2001 г. — Вселенная — это место крайностей: свет, тьма … влажность, сухость … воздух, вакуум … голод, сыт. Человеческая жизнь стремится к равновесию. Мы чувствуем себя наиболее комфортно в местах, где не слишком жарко и не слишком холодно, не слишком светло или не слишком темно — другими словами, «в самый раз».

Большая часть нашей планеты подходит под это описание.Пока вы держитесь подальше от Южного полюса и не упадете в вулкан, Земля будет довольно комфортным миром. Но теперь, когда люди отправляются в космос — не в качестве посетителей, а в качестве поселенцев, — найти правильный баланс стало более сложной задачей.

Рассмотрим, например, Международную космическую станцию ​​(МКС).

Без терморегулятора температура обращенной к Солнцу стороны орбитальной космической станции взлетела бы до 250 градусов F (121 C), а термометры на темной стороне упали бы до минус 250 градусов F (-157 C).Может быть, где-то посреди станции есть удобное место, но искать его не так уж и весело!

К счастью для экипажа и всего оборудования станции, МКС спроектирована и построена с учетом теплового баланса и оснащена системой терморегулирования, которая поддерживает прохладу и комфорт астронавтов в их доме на орбите.


Подпишитесь на нашу рассылку EXPRESS SCIENCE NEWS
Первое, что нужно учитывать при проектировании для терморегулирования, — это изоляция — для сохранения тепла для тепла и для предотвращения его охлаждения.

Здесь, на Земле, тепло окружающей среды передается в воздухе в основном за счет теплопроводности (столкновения между отдельными молекулами воздуха) и конвекции (циркуляция или объемное движение воздуха).

«Вот почему вы можете изолировать свой дом, используя воздух, оставшийся внутри вашей изоляции», — сказал Эндрю Хонг, инженер и специалист по терморегулированию в Космическом центре имени Джонсона НАСА. «Воздух плохо проводит тепло, а волокна домашней изоляции, удерживающие воздух, по-прежнему минимизируют конвекцию.«

« В космосе нет воздуха для теплопроводности или конвекции », — добавил он. В космосе преобладает радиационная среда. Объекты нагреваются за счет поглощения солнечного света и охлаждаются за счет излучения инфракрасной энергии, формы излучения, невидимой для людей. человеческий глаз.

В результате изоляция Международной космической станции не похожа на пушистый мат из розовых волокон, который часто встречается в домах на Земле. Вместо этого изоляция станции представляет собой высокоотражающее одеяло, называемое многослойной изоляцией (или MLI), сделанное из майлара и дакрона.

Вверху слева : Обычная изоляция дома на Земле. Вверху справа : Многослойная изоляция — или MLI — для Международной космической станции. Светоотражающая серебряная сетка изготовлена ​​из алюминизированного майлара. Материал цвета меди — каптон, более тяжелый слой, который защищает листы хрупкого майлара, которые обычно имеют толщину всего 0,3 мил или 3/10000 дюйма. Фото любезно предоставлено Andrew Hong, JSC.

«Майлар алюминирован, поэтому солнечное тепловое излучение не может пройти через него», — поясняет Хонг.Здесь, на Земле, мы используем одеяла, содержащие алюминизированный майлар, чтобы обернуть людей, подвергшихся воздействию холода или травм. Такие одеяла особенно популярны среди охотников и отдыхающих!

«Слои дакроновой ткани разделяют листы майлара, что предотвращает передачу тепла между слоями», — продолжил он. «Это гарантирует, что излучение будет наиболее распространенным методом теплопередачи через одеяло».

За исключением окон, большая часть МКС покрыта радиационно-тормозной системой MLI.

«Окна — это огромная утечка тепла, — сказал Хонг, — но астронавтам они нужны для эргономики, а также для их исследований. Мы должны это проектировать».

Изоляция

MLI выполняет двойную функцию: не пропускает солнечное излучение и не дает пронизывать пронизывающий холод космоса металлическую оболочку станции.

Он выполняет свою работу настолько хорошо, что МКС представляет собой еще одну тепловую задачу для инженеров — работу с внутренними температурами, которые постоянно повышаются внутри этой сверхизолированной орбитальной лаборатории, полностью укомплектованной множеством видов тепловыделяющих приборов.

Right : Тепловые одеяла MLI — лишь один из многих материалов космической эры, которые защищают МКС от суровых условий космоса. [дополнительная информация]

Представьте, что «ваш дом был действительно, очень хорошо изолирован, вы закрыли его и отключили кондиционирование воздуха», — сказал Джин Ангар, специалист по анализу теплоносителя в Космическом центре имени Джонсона НАСА. «Почти каждый ватт энергии, проходящий по электрическим проводам, превращается в тепло».

Именно это и происходит на космической станции.Энергия от солнечных батарей поступает на МКС для работы авионики, электроники … всех многочисленных систем станции. Все они выделяют тепло, и нужно что-то делать, чтобы избавиться от его избытка.

Основной ответ — установить теплообменники. Конструкторы создали Active Thermal Control System, или сокращенно ATCS, чтобы отводить тепло от космического корабля.

Отработанное тепло удаляется двумя способами: через холодные пластины и теплообменники, оба из которых охлаждаются циркуляционным водяным контуром.Воздухо-водяные теплообменники охлаждают и осушают внутреннюю атмосферу космического корабля. К холодным плитам, изготовленным по индивидуальному заказу, крепятся высокотепловые генераторы. Холодная вода, циркулирующая с помощью крыльчатки размером с четверть с частотой вращения 17 000 об / мин, проходит через эти теплообменные устройства для охлаждения оборудования.

«Избыточное тепло удаляется с помощью этой очень эффективной системы жидкостного теплообмена», — сказал Унгар. «Затем мы отправляем энергию в радиаторы, чтобы отвести это тепло в космос».

Вверху : На этом снимке Международной космической станции, сделанном в прошлом месяце экипажем STS-98, показаны вытянутые алюминиевые радиаторы станции.Нажмите, чтобы увидеть

.

Но вода, циркулирующая в трубах за пределами космической станции, быстро замерзла. Чтобы заставить эту жидкостную систему работать, отработанное тепло во второй раз передается другому контуру, содержащему аммиак вместо воды. Аммиак замерзает при температуре -107 градусов F (-77 C) при стандартном атмосферном давлении. Нагретый аммиак циркулирует через огромные радиаторы, расположенные снаружи космической станции, выделяя тепло в виде инфракрасного излучения и охлаждая его.

Вытяжные радиаторы станции выполнены из ячеистых алюминиевых панелей.Имеется 14 панелей, каждая размером 6 на 10 футов (1,8 на 3 метра), что составляет в общей сложности 1680 квадратных футов (156 квадратных метров) площади теплообмена, заполненной аммиачными трубками. Сравните этот величественный радиатор с сеткой змеевиков площадью 3 квадратных фута, которая есть в обычных домашних кондиционерах, и вы сможете оценить масштаб и сложность выполнения «рутинных» вещей в космосе.

Наконец, инженеры по терморегулированию должны решить вопрос о потоках воздуха внутри космической станции. Движение воздуха — главный фактор в достижении баланса между горячим и холодным.

ATCS работает в тандеме с Системой экологического контроля и жизнеобеспечения (ECLSS), которая контролирует качество воздуха и поток в МКС. В условиях свободного падения на орбите — что эквивалентно невесомости — горячий и холодный воздух не поднимается и не падает, как на Земле. Правильная циркуляция воздуха помогает предотвратить появление нежелательных холодных пятен, которые могут вызвать конденсацию, поражение электрическим током, серьезную коррозию и даже биологические проблемы, такие как рост микробов. Едкие грибы были постоянной проблемой на российской космической станции «Мир», и разработчики миссий на МКС хотят избежать повторного заражения.

Выше : Плыть в пространстве с короткими рукавами и босиком? Там должно быть комфортно!

Это действительно странный новый мир на МКС. Горячий воздух, который не поднимается … тепло, которое не проводит … Радиаторы слишком холодные для жидкой воды … этого достаточно, чтобы у инженера-теплотехника поседеть! Но благодаря эффективным интегрированным системам терморегулирования на станции экипажу не о чем беспокоиться — на МКС сохранять хладнокровие не проблема!

Примечание редактора : один читатель спрашивает: «Если температура на затененной стороне космической станции может упасть до -250 F и если точка замерзания аммиака составляет всего -107 F, то почему аммиак в станции не радиаторы замерзли? » Причина в том, что теплоносящий аммиак не может терять тепло достаточно быстро, чтобы достичь точки замерзания, прежде чем жидкость вернется в более теплые пределы космической станции.Если (в качестве мысленного эксперимента) мы выключим насосы и сориентируем станцию ​​так, чтобы радиатор находился в тени, скажем, солнечной панели, аммиак, вероятно, замерзнет через некоторое время.

Ссылки

Международная космическая станция — домашняя страница НАСА

Вид на Международную космическую станцию ​​со своего собственного двора — Science @ NASA article : С помощью бесплатного программного обеспечения НАСА вы можете увидеть Международную космическую станцию ​​со своего собственного двора.

В ожидании МКС — Science @ NASA article : Ученые на недавнем медиа-форуме говорят, что они хотят начать использовать Международную космическую станцию ​​в качестве инновационной орбитальной исследовательской лаборатории.

Колеса в небе — Science @ NASA article : Новаторские концепции космической станции середины 1950-х годов мало похожи на современную среду обитания на орбите, установленную на орбите.

Новая звезда в небе — Science @ NASA article : Что-то в небесах становится ярче и скоро станет одной из самых привлекательных звезд на ночном небе.Нет, это не сверхновая. Это Международная космическая станция!

Легкое дыхание на космической станции — Science @ NASA article : Системы жизнеобеспечения на МКС обеспечивают кислород, поглощают углекислый газ и управляют выбросами паров от самих космонавтов. Все это часть того, как легко дышать в нашем новом доме в космосе.

Вода на космической станции — Science @ NASA article : Нормирование и переработка будут важной частью жизни на Международной космической станции.В этой статье Science @ NASA исследует, где команда будет брать воду и как они будут (повторно) использовать ее.

Микроскопические безбилетные пассажиры на МКС — Science @ NASA article : Куда бы люди ни отправились, микробы обязательно последуют за ними, и Космическая станция не является исключением.


Присоединяйтесь к нашему растущему списку подписчиков — подпишитесь на нашу экспресс-доставку новостей , и вы будете получать сообщение по электронной почте каждый раз, когда мы публикуем новую историю !!!

Подробнее Заголовки

по четвергам.
Управление науки и технологий Центра космических полетов им. Маршалла НАСА спонсирует веб-сайты Science @ NASA.Миссия Science @ NASA — помочь общественности понять, насколько интересны исследования НАСА, и помочь ученым НАСА выполнять свои обязанности по информированию.
Чтобы узнать о планах уроков и образовательных мероприятиях, связанных с последними новостями науки, посетите Класс Авторы: Стив Прайс, доктор Тони Филлипс, Гил Книр
Редактор производства: доктор Тони Филлипс
Куратор: Брайан Уоллс
Связи со СМИ: Стив Рой
Ответственный сотрудник НАСА: Рон Кочор

ToughSF: Все радиаторы

На каждом космическом корабле будут радиаторы.Такая энергия, как солнечный свет, реакторы, жилые помещения и ракетные двигатели, накапливается в виде тепла, если не удаляется с помощью излучения.
Мы рассмотрим, как работает этот критически важный компонент, а затем рассмотрим существующие, будущие и возможные конструкции. Стефан Больцманн
На Земле тепло покидает транспортное средство посредством теплопроводности, конвекции и излучения. В космическом вакууме только излучение отводит избыточное тепло.
Радиаторы Международной космической станции.
Космические корабли подвергаются воздействию солнечного света в космосе, который они поглощают в виде тепла через корпус. Различное бортовое оборудование производит отходящее тепло из-за своей различной неэффективности, с разной скоростью и температурой. Даже бригада способствует выработке отработанного тепла. Если это отработанное тепло не удалить, оно будет накапливаться и повышать температуру космического корабля, пока не расплавится. Радиаторы очень важны по этой причине. Радиаторы работают за счет излучения электромагнитной энергии. Он состоит из фотонов с длиной волны, определяемой температурой излучателя.
Угадайте, при какой температуре находится этот выпускной коллектор.
Примеры включают инфракрасные волны, излучаемые нашим телом (300K), красно-оранжевые видимые длины волн, излучаемые расплавленным железом (1430K) и ярко-белый цвет солнечной поверхности (5800K).

В наших целях мы сосредоточимся на способности радиатора отводить энергию. Скорость измеряется в ваттах: ватты отработанного тепла, поглощаемые и производимые системами космического корабля, сравниваются с ваттами отработанного тепла, излучаемыми радиатором.-8.

Температура указана в Кельвинах.

Расчетные коэффициенты

Используя уравнение Стефана Больцмана, мы можем быстро увидеть, что радиатор с лучшим коэффициентом излучения, большей площадью поверхности и более высокой температурой удаляет больше отработанного тепла.
Слева радиаторы 1100К. Справа радиаторы 2700К. Последний фактически обрабатывает в три раза больше отходящего тепла.
На космических кораблях важно использовать самые легкие компоненты для каждой задачи.Космический корабль с более легкими радиаторами будет быстрее ускоряться и иметь больше deltaV, что означает, что он может идти дальше и делать больше при меньшем количестве топлива.

Если нам нужен легкий радиатор, мы хотим, чтобы он имел самый высокий коэффициент излучения. Мы можем добиться этого, используя естественно темные материалы, такие как графит, или закрашивая блестящие металлы черной краской.

Радиатор большего размера весит больше. Поэтому нам нужны радиаторы наименьшего возможного размера. Чтобы компенсировать меньшую площадь поверхности, мы можем увеличить рабочую температуру.Небольшое повышение температуры приводит к значительному увеличению количества удаляемого отходящего тепла. Это означает, что горячие радиаторы намного легче и меньше холодных.

Дополнительные сведения

Система EAC ISS
Типичный радиатор принимает охлаждающую жидкость от горячего компонента. Температура компонента охлаждающей жидкости на выходе — это начальная температура в радиаторе. Радиатор служит интерфейсом, который отводит тепло охлаждающей жидкости, что приводит к более низкой температуре на выходе из радиатора.Охлаждающая жидкость возвращается к компоненту для завершения цикла отвода отходящего тепла.
Обратите внимание, что максимальная температура теплообменника, подаваемая на пар, является самой низкой температурой жидкого натрия в активной зоне реактора.
Тепло течет только от горячего объекта к более холодному. Следовательно, радиатор может работать только тогда, когда температура компонента выше, чем температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора.Например, если ядерный реактор работает при 2000 К, радиатор должен работать при 2000 К или меньше.
Реактор от COADE. Реактор работает при температуре 2907К, а в радиатор поступает теплоноситель при 2400К.
Разница между температурами на входе и выходе в радиаторе зависит от многих факторов, но обычно мы хотим максимально возможной разницы. Эта разница в температуре особенно важна для выработки электроэнергии.Большая разница означает, что от источника тепла можно извлечь больше энергии. Это также означает, что для охлаждения компонента требуется меньше охлаждающей жидкости. Это создает проблемы с реалистичным дизайном.
Общее решение — использовать два комплекта радиаторов, работающих при разных температурах: один низкотемпературный контур и один высокотемпературный. Он отлично работает, когда ваше низкотемпературное отходящее тепло составляет несколько киловатт от систем жизнеобеспечения и авионики. Необходимо найти другие решения для компонентов, которые должны храниться при низких температурах, но при этом выделяют мегаватты отходящего тепла, например, лазеры.

Эта конструкция имеет три набора радиаторов с уменьшающейся площадью для различных температурных составляющих.
Для низкотемпературных высокотемпературных компонентов необходимо использовать тепловые насосы. Они могут перемещать отходящее тепло против температурного градиента, позволяя, например, радиатору на 1000K охладить компонент на 500K. Однако это требует затрат энергии. Перемещение тепла с 500 К до 1000 К обходится насосу в 1 ватт на каждый перемещенный ватт. Реалистичный насос не будет эффективен на 100% и потребует более 1 ватта, чтобы переместить ватт отработанного тепла.

  • Мощность насоса: (Отработанное тепло * Tc / (Th — Tc)) / КПД насоса
Мощность насоса — это сколько ватт потребляют тепловые насосы. Отработанное тепло — это количество ватт, которое необходимо отвести от компонента. Tc — температура компонента. Это температура радиатора в градусах Кельвина. КПД насоса — это коэффициент.
Холодильный цикл является примером теплового насоса.
Охлаждающая жидкость обычно должна быть жидкой.Это накладывает нижний и верхний предел температуры охлаждающей жидкости; любой холоднее, и он замерзнет и заблокирует трубы, любой более горячий он закипит и перестанет течь. Например, водяную охлаждающую жидкость можно использовать только при температуре от 273 до 373 К. Что еще более важно, он ограничивает разницу температур, которую можно получить от радиатора.

Большие перепады температур требуют, чтобы охлаждающая жидкость долгое время находилась внутри радиатора. Для этого требуются радиаторы большего размера или длинные обходные пути для труб. По мере того, как охлаждающая жидкость становится холоднее, она излучает с меньшей скоростью, а это означает, что последнее понижение температуры на 10 кельвинов может занять экспоненциально больше времени, чем первое понижение на 10 кельвинов.Есть сильная убывающая доходность.

Есть также структурные проблемы. Большие перепады температур вызывают термические нагрузки. Они могут быть слишком большими, чтобы справиться с ними. Легкие, напряженные радиаторы склонны плохо реагировать на любые боевые повреждения, что делает радиаторы слабым местом для любого военного корабля.

Лонжероны опор радиаторов МКС. Разгоняемый космический корабль будет нуждаться в гораздо большей поддержке.
В целом, мы должны помнить, что существует ограниченный диапазон температур между горячим и холодным концом радиатора, и что его характеристики не могут быть просто получены с помощью уравнения Стефана Больцмана для максимальной температуры.2 радиаторные панели:
Мы можем видеть, что натрию требуется 17 секунд, чтобы остыть от 1000K до температуры, близкой к его температуре плавления 370K. Любой кулер, и он застынет в трубках. Если мы усредним излучаемые ватты, мы получим значение, близкое к 11,46 кВт. Это соответствует средней температуре излучения 545 К.

Наконец, радиатор подвергается нагрузкам при ускорении космического корабля. Некоторые типы радиаторов ломаются или разлетаются при сильных ускорениях, поэтому перед выбором конструкции необходимо учитывать характеристики космического корабля.

Твердотельные радиаторы

Простой дизайн, используемый сегодня. Он состоит из металлической плиты, через которую проходят полые трубки для прохождения охлаждающей жидкости. Отработанное тепло выходит из хладагента в материал радиатора, который излучает его от его открытых поверхностей.
Эта конструкция имеет довольно высокую массу на единицу площади и низкие температурные ограничения, что делает ее одной из худших по характеристикам. Максимальная температура — это то, что сохраняет материалы радиатора как твердыми, так и прочными, что важно, поскольку многие металлы быстро теряют прочность по мере приближения к своей температуре плавления.

Охлаждающая жидкость должна оставаться жидкой на протяжении всего цикла охлаждения, поэтому это ограничивает достижимую разницу температур. Использование металлов, таких как олово, или солей, таких как натрий, позволяет улучшить разницу температур, но для их перекачивания требуется специальное, иногда нереактивное, иногда энергопотребляющее оборудование.
Несколько радиаторов будут передавать тепло друг другу и терять эффективность.
Расположение радиаторов вокруг космического корабля должно учитывать взаимное отражение, то есть когда тепло одного радиатора улавливается и поглощается другим радиатором.2, если рассматривать только открытые панели.

Пока что только радиаторы из углеродного волокна без покрытия, работающие на 800-1000К, достигли такой плотности.

Альтернативная конструкция обеспечивает лучшую плотность за счет удаления контуров охлаждающей жидкости и насосов. Тепловая трубка имеет горячий конец и холодный конец, разделенные вакуумом.
Тепловая трубка, отводящая отработанное тепло в радиатор.
Твердый хладагент выкипает и затем конденсируется на холодном конце, а затем повторно циркулирует за счет капиллярного действия или центробежного ускорения.Этот метод допускает высокие рабочие температуры и не требует насосов движущихся частей, но высокая масса на единицу площади сводит на нет многие из его преимуществ.

На военном корабле радиаторы — слабое место. Яркие, открытые и трудно защищаемые, в них легко попасть, а после повреждения они могут вывести космический корабль из строя. Они могут убить военный корабль, даже не пробивая броню. Избыточные радиаторы налагают массовый штраф. Покрытие радиаторов пластинами из брони значительно снижает их теплопроводность между охлаждающей жидкостью и открытыми поверхностями, что, в свою очередь, снижает их эффективность.

Решения для снижения уязвимости радиаторов включают направление их ребром к противнику, перемещение их в заднюю часть корабля или использование выдвижных конструкций.
Справа радиаторы освещены вражеским огнем. Слева выступ корпуса защищает радиаторы от повреждений.
Если все радиаторы убраны, космический корабль должен полагаться на радиаторы для охлаждения. Источник тепла мощностью в мегаватт может испарить тонну воды менее чем за семь минут, так что это будет работать только в течение очень коротких периодов времени.

Высокотемпературные твердотельные радиаторы сталкиваются с проблемами, такими как необходимость иметь дело с закипанием охлаждающей жидкости или необходимостью сдерживать огромное давление, чтобы поддерживать жидкости в сверхкритическом состоянии. Решение — использовать твердые блоки из металла вместо охлаждающей жидкости. Запуск этих блоков, как поезд по рельсам, позволяет использовать надежные радиаторы, которые могут выдерживать сильные ускорения и температуры вплоть до точек кипения блоков охлаждающей жидкости (4000K в некоторых случаях, если рельсы активно охлаждаются). Чем меньше блоки, вплоть до размера шариков, тем быстрее они остывают и тем короче должна быть дорожка, что приводит к экономии массы и площади.

Радиаторы подвижные

Одна из главных причин, по которой твердые радиаторы настолько массивны, заключается в том, что им нужны трубы для охлаждающей жидкости, насосы и теплообменники для отвода отработанного тепла от оборудования к открытым поверхностям.

Чтобы значительно уменьшить плотность помещения, мы можем разработать радиатор, не требующий громоздких контуров охлаждающей жидкости. Вместо этого перемещаем радиатор.

Движущиеся радиаторы зависят от самого материала радиатора, который перемещается через теплообменник в космос, чтобы отвести тепло, а затем обратно внутрь.2 оценки. Однако движущихся частей гораздо больше, а излучающие поверхности составляют лишь часть объема, занимаемого радиаторами. Если не будут использованы очень легкие материалы, опорная конструкция сведет на нет массовое преимущество такого радиатора.
От высокой границы.
Конструкция с диском и барабаном имеет теплообменник в форме барабана, катящийся по излучающему диску. Радиатор hoola-hoop представляет собой большой диск, удерживаемый на кончике барабанным теплообменником.
Шлевки ремня держатся ребром к солнцу. Угловые петли будут меньше страдать от повторного поглощения излучаемого тепла на внутренних поверхностях, что более важно при более высоких рабочих температурах.
Если колесо или петля заменяется гибким или гусеничным ремнем, его можно заставить двигаться по разным путям. «Радиатор с поясной петлей» может приблизить радиатор к космическому кораблю и снизить прочность конструкции, необходимую для выдерживания ускорений или вибраций.
Конфигурация проволочной петли использует черные углеродные волокна в качестве излучающей поверхности. Они выбрасываются из теплообменника и удерживаются на месте центростремительной силой. Использование материалов с высокой прочностью на разрыв позволяет создавать чрезвычайно легкие петли.
От высокой границы. Для изготовления проводов используются углеродные нанотрубки.
Ролики могут направлять провода вместо центростремительной силы, тем самым становясь еще более легкой версией ленточного радиатора.Потребуются материалы с высокой прочностью на разрыв, так как это позволяет роликам и двигателям удерживать провода под натяжением, чтобы предотвратить их скольжение или спутывание.
Радиатор с вращающимся диском — это подвижный радиатор, центральным компонентом которого является вращающийся диск. На ступицу разбрызгивается охлаждающая жидкость. Поверхностное натяжение жидкости с низким давлением пара заставляет ее растекаться в тонкую, ровную пленку по диску. При вращении диска центростремительная сила заставляет пленку течь по мере охлаждения к желобам коллектора на краях.В этой конфигурации не используются тяжелые тепловые трубы и радиаторные насосы, но требуется использование жидкостей с очень низким давлением пара. Диск можно наклонять внутрь, наружу или наклонять, чтобы справиться с ускорением космического корабля.
Радиаторы с пузырьковой мембраной представляют собой трехмерную версию вращающегося дискового радиатора. Горячая охлаждающая жидкость разбрызгивается на надутую мембрану, в результате чего она растекается в виде тонкой пленки, которая очень эффективно теряет тепло. Вращение мембраны заставляет жидкую пленку собираться на экваторе пузыря, где она собирается и перерабатывается.
Преимущества включают возможность использования охлаждающих жидкостей с высоким давлением пара и очень легкую конструкцию. К недостаткам относится необходимость содержать пары высокого давления в контейнере, который должен оставаться легким и прозрачным.

Электрорадиаторы

В упомянутых до сих пор конструкциях используются физические конструкции для удержания радиаторов на месте. Это накладывает некоторые ограничения, такие как необходимость оставаться в пределах температурных пределов опорных конструкций, а для более крупных радиаторов требуется тяжелая опора, чтобы выдерживать даже легкие ускорения.

Решением было бы использовать магнитные силы для удержания радиаторов на месте. Сильный магнит может заменить физические опорные конструкции для значительной экономии массы.

Примеры таких радиаторов включают радиатор с флюсовыми штырями. Магнитные поля удерживают твердые компоненты радиатора на месте. Теплопроводящие ленты передают тепло магнитным компонентам.

Однако есть сложности. Большинство металлов теряют свои магнитные свойства при нагревании, становясь совершенно нечувствительными к магнитным полям выше точки Кюри.Требуется тщательный выбор используемых материалов и контроль температуры.

Радиатор с точкой Кюри работает примерно при температуре, при которой частицы металлической пыли теряют свой магнетизм. Железо, например, теряет ферромагнетизм при 1043К.

Вращающийся электромагнитный совок собирает железную пыль после охлаждения.

В радиаторе с точкой Кюри используются металлические опилки или даже капли жидкости.Он нагревается до температуры выше точки Кюри и выбрасывается в космос, подальше от космического корабля. Магнитное поле есть, но оно не влияет на них. Железо может выделяться при температурах до 3134K и собираться при 1043K, но кобальт имеет температуру Кюри до 1388K, естественно черный и кипит при 3400K, что делает его лучшим хладагентом. Небольшой размер частиц или капель жидкости позволяет излучать несколько мегаватт отработанного тепла на квадратный метр.

Как только частицы охлаждаются ниже точки Кюри, они восстанавливают свой ферромагнетизм.На них начинает действовать магнитное поле, и они возвращаются к космическому кораблю для сбора.

Магнитные радиаторы — отличное решение для боевых повреждений — в худшем случае противник нарушит охлаждение на несколько секунд. Однако они потребляют много энергии и требуют тяжелого оборудования для создания сильных магнитных полей. Любое неожиданное ускорение или толчок космического корабля может рассеять весь материал, удерживаемый на месте магнитными полями.


Альтернативные электрические радиаторы используют электростатические силы для удержания заряженных частиц на месте.Одним из примеров является пылевой радиатор, заряженный ETHER. Заряженные частицы движутся по силовым линиям и совершают эллиптические орбиты между теплообменником и точкой сбора. Подобно капельному радиатору, заряженные частицы могут механически диспергироваться и эффективно собираться на другом конце с помощью ложек с противоположным зарядом.
Преимущество электростатических излучателей заключается в том, что они потребляют меньше энергии, поскольку создать сильный дифференциал зарядов легче, чем расширять сильное магнитное поле.Оборудование легче и менее чувствительно к изменениям температуры, поскольку не используется сверхпроводящее или криогенное оборудование, а заряженные частицы могут удерживать заряд при большей разнице температур, чем они могут сохранять свои магнитные свойства.

Однако заряд, переносимый частицами, может быть сведен на нет естественным солнечным ветром или при контакте с проводником. Это означает, что им нужен чистый короткий путь между теплообменником и точкой сбора.

Жидкокапельные радиаторы

В жидкокапельных радиаторах не используются излучающие поверхности — охлаждающая жидкость подвергается прямому воздействию вакуума.Полученные капли имеют невероятную площадь поверхности для своей массы, что обеспечивает быстрое охлаждение и чрезвычайно низкую поверхностную плотность.
Поскольку охлаждающую жидкость не нужно физически удерживать, ее можно нагреть до очень высоких температур и при этом очень быстро остыть. Для жидкостей нет ограничений по термическому напряжению, поэтому изменение температуры может быть сколь угодно резким или быстрым. Им не обязательно сохранять магнитные свойства или держать заряд. Этот калькулятор может дать приблизительное представление о производительности LDR.2. Не включает массу теплообменника, каплеуловителя и коллектора.
Уже разработаны решения для таких проблем, как капли, сдуваемые солнечным ветром, сталкивающиеся и сливающиеся в более крупные капли или движущиеся с разными скоростями внутри слоя капель.

Давление пара по-прежнему вызывает беспокойство — горячие жидкости в вакууме быстро испаряются. Необходимо использовать специальные охлаждающие жидкости с низким давлением пара, такие как жидкий галлий, алюминий или олово до 1200K, литий до 1500K.Посолить эти жидкости таким материалом, как графитовая «крошка» или покрыть их черными чернилами, необходимо для достижения высокого коэффициента излучения. Наножидкости могут позволить использовать жидкости даже с более высокими температурами. Достижение более высоких температур означает принятие высоких скоростей потерь теплоносителя или заключение излучающего объема в мембрану, которая конденсирует и собирает пары. Мембрана должна быть прозрачной при температурах излучения.

Варианты жидкокапельных радиаторов в основном связаны с тем, как сдерживать и направлять поток охлаждающей жидкости между точками выброса и сбора.

Прямоугольный LDR имеет каплеуловитель и коллектор одинаковой длины. Коллекторный рычаг можно сделать шире эмиттера для улавливания капель, отклонившихся от их траектории из-за неожиданных движений или ошибок в формировании капель. Можно было бы перемещать коллектор выше и ниже плоскости капли, чтобы перехватывать капли, когда космический корабль ускоряется, так как это приведет к отклонению листа капли от плоскости.
Конструкция ICAN-II с прямоугольными жидкокапельными радиаторами.
Треугольный LDR экономит массу за счет использования маленькой сборной тарелки вместо длинной руки. Однако он менее способен улавливать отклоняющиеся капли или компенсировать ускорение космического корабля.
Треугольные варианты LDR.
В некоторых конструкциях LDR отсутствуют длинные ответвления и мембраны, а капли просто распыляются в космос. Импульс капель заставляет их следовать по траекториям, которые возвращают их обратно к коллекторам.Фонтан LDR стреляет каплями перед разгонным космическим кораблем. Как только они остынут, их собирают. Этот метод диспергирования капель позволяет получить максимально легкие конструкции, но при этом существует риск потери капель.
Лучше всего работает с космическими кораблями, которые плавно ускоряются в течение длительных периодов времени, например, с ядерно-электрическими кораблями на межпланетных траекториях. LDR душа рассеивает капли перед космическим кораблем, а коллекторы просто собирают их, как черпак. У него меньший риск рассеивания капель, чем у фонтана LDR, но для него требуется длинная насадка для душа.

Мембраны высокого давления могут быть дополнением к любому жидкокапельному радиатору. Они заключают в себе объем, через который проходят капли. Преимущества включают повторную конденсацию паров из слишком горячих капель, улавливание случайных капель, обеспечение более высокой скорости капель и большую устойчивость к нестабильности капельного слоя. Однако они должны оставаться прозрачными для всех длин волн, на которых излучают капли, и удерживать давление паров газа. Это конкурирующие требования: поглощение на малых длинах волн достигается с помощью очень тонких мембран, в то время как высокое давление требует толстых мембран.

Радиаторы Advanced

LDR с магнитной накачкой и фокусировкой:
Магнитно сфокусированный соплом коллектора.
Феррожидкости при низких температурах и жидкий металл при высоких температурах могут использоваться в качестве хладагента в жидкокапельных радиаторах. Они реагируют на вихревые токи и магнитные поля, позволяя перекачивать хладагент без каких-либо движущихся частей посредством магнитогидродинамики.
Магнитные поля также можно использовать для извлечения капель. Циклические поля могут толкать и тянуть группу капель на расстояния, пропорциональные напряженности поля. Поля высокой напряженности могут позволить каплям простираться на несколько десятков метров, прежде чем они будут восстановлены. Они также позволят LDR компенсировать свою уязвимость к рассеянию и потере капель при ускорении космического корабля, удерживая капли на месте.

Вместе LDR может стать чрезвычайно легким для покрываемой области, поскольку никакая физическая опорная конструкция не должна перекрывать его длину.

Газовые хладагенты:

Мы рассматривали твердые тела и жидкости в качестве хладагентов. Также можно использовать газы.

Газовые теплоносители уже используются в ядерных реакторах. Двуокись углерода и гелий были выбраны, поскольку они инертны и поддерживают более высокие температуры, чем вода или натриевые охлаждающие жидкости.

В космосе главное преимущество газового хладагента заключается в том, что он может работать при гораздо более высоких температурах, чем жидкий или твердый хладагент. Тот же газ можно было запустить из ядерного реактора в трубы радиатора и обратно.Это также позволяет использовать надувные конструкции для радиаторов, которые могут быть намного легче, чем их жесткие аналоги.
Радиаторы с надувными ребрами.


Радиаторы с несколькими выдвижными ребрами.


Надувные мешки проще и прочнее, чем выкатные плавники, но имеют меньшую площадь поверхности.
Однако есть ограничения и сложности. Горячий сжатый газ может быть очень химически активным. Хотя вы можете нагреть газ до температуры 3000K +, стенки труб, содержащих газ, также должны выдерживать эти температуры. Многие из сбережений массы, которые достигаются при эксплуатации радиатора при высоких температурах, теряются, пытаясь удержать газовый хладагент и выжить. Например, для перекачки газа требуется гораздо больше энергии на 1 кг перемещенного газа, чем для перекачки жидкости.

Другая трудность — очень низкая скорость передачи тепла между теплообменником и газом.Горячий газ с низкой плотностью, такой как нагретый гелий, может иметь теплопроводность в сотни раз ниже, чем жидкость, подобная расплавленному натрию. Это приводит к трудностям как на границе теплообмена, так и на границе излучающей поверхности.

Многие из этих проблем могут быть решены с помощью двухфазного контура охлаждающей жидкости, что означает, что он проводит часть своего времени как жидкость, а часть — как газ. До теплообменника охлаждающая жидкость находится в жидком виде. Он течет по трубкам с помощью простых насосов. Теплообменник разделен на множество труб меньшего размера, чтобы увеличить площадь контакта между теплообменником и хладагентом.

Мимо теплообменника теплоноситель расширяется. Падение давления позволяет ему закипеть в газ. Этот газ проходит через объем, закрытый герметичной мембраной. Благодаря сочетанию декомпрессии при расширении и закона Стефана-Больцмана газ быстро охлаждается и конденсируется на стенках мембраны. Это образует тонкую пленку в условиях микрогравитации, которая может быть направлена ​​к точкам сбора, где жидкость перекачивается обратно в теплообменник.

Пылевой плазменный радиатор:

В этом излучателе используется проводящая плазма, управляемая магнитными полями, для перемещения и управления частицами пыли.

Частицы пыли, взвешенные в плазме, ведут себя удивительным образом, и их все еще обнаруживают в области исследований пылевой плазмы. Интересные варианты поведения включают самоорганизацию в квазикристаллическую структуру, построение мостиков, похожих на нити ДНК, через плазму или сбор в диски с пустыми центрами. Все это происходит из-за самоотталкивающих зарядов, которые частицы пыли получают внутри плазмы.
Лучшее понимание этого поведения может позволить радиатору сочетать в себе все полезные характеристики: широкий диапазон рабочих температур, очень низкую массу на квадратный метр, легкость манипулирования электромагнитными и электростатическими силами, низкую уязвимость к повреждениям и способность выдерживать сильные ускорения.
Плазма может быть довольно холодной и по-прежнему служить для манипулирования частицами пыли. Низкотемпературная плазма безопасна для манипуляций и довольно прозрачна для длин волн, на которых будут излучать частицы пыли, что означает, что она не нагревается и не уносится тепловым расширением.

В простом пылевом плазменном излучателе плазма была бы захвачена в магнитных петлях, таких как корональные петли. По этим плазменным трубкам двигалась пыль. Более совершенные пылевые плазменные излучатели будут распылять частицы пыли в плазму и заставлять ее самоорганизовываться в тонкие плоскости для получения максимальной площади излучающей поверхности.Простое изменение состояния ионизации частиц путем пропускания электрического тока через плазму позволило бы пыли слипаться и следовать линиям магнитного поля прямо обратно к коллектору.

Радиаторы тепла — Atomic Rockets


Расчетные факторы

Используя уравнение Стефана Больцмана, мы можем быстро увидеть, что радиатор с лучшим коэффициентом излучения, большей площадью поверхности и более высокой температурой удаляет больше отработанного тепла.


На космических кораблях важно использовать самые легкие компоненты для каждой задачи.Космический корабль с более легкими радиаторами будет быстрее ускоряться и иметь больше deltaV, что означает, что он может идти дальше и делать больше при меньшем количестве топлива.
Если нам нужен легкий радиатор, мы хотим, чтобы он имел самый высокий коэффициент излучения. Мы можем добиться этого, используя естественно темные материалы, такие как графит, или закрашивая блестящие металлы черной краской.
Радиатор большего размера весит больше. Поэтому нам нужны радиаторы наименьшего возможного размера. Чтобы компенсировать меньшую площадь поверхности, мы можем увеличить рабочую температуру.Небольшое повышение температуры приводит к значительному увеличению количества удаляемого отходящего тепла. Это означает, что горячие радиаторы намного легче и меньше холодных.

Дополнительные сведения

  • Система EAC МКС

Типичный радиатор принимает охлаждающую жидкость от горячего компонента. Температура компонента охлаждающей жидкости на выходе — это начальная температура в радиаторе. Радиатор служит интерфейсом, который отводит тепло охлаждающей жидкости, что приводит к более низкой температуре на выходе из радиатора.Охлаждающая жидкость возвращается к компоненту для завершения цикла отвода отходящего тепла.
  • Обратите внимание на то, что максимальная температура теплообменника, передаваемая пару, является самой низкой температурой жидкого натрия в активной зоне реактора.

Тепло передается только от горячего объекта к более холодному. Следовательно, радиатор может работать только тогда, когда температура компонента выше, чем температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора. Например, если ядерный реактор работает при 2000 К, радиатор должен работать при 2000 К или меньше.
  • Реактор от COADE. Реактор работает при температуре 2907К, а в радиатор поступает теплоноситель при 2400К.

Разница между температурами на входе и выходе из радиатора зависит от многих факторов, но обычно мы хотим максимально возможной разницы. Эта разница в температуре особенно важна для выработки электроэнергии. Большая разница означает, что от источника тепла можно извлечь больше энергии. Это также означает, что для охлаждения компонента требуется меньше охлаждающей жидкости.
Это создает проблемы с реалистичным дизайном.
Общее решение — использовать два комплекта радиаторов, работающих при разных температурах: один низкотемпературный контур и один высокотемпературный. Он отлично работает, когда ваше низкотемпературное отходящее тепло составляет несколько киловатт от систем жизнеобеспечения и авионики. Необходимо найти другие решения для компонентов, которые должны храниться при низких температурах, но при этом выделяют мегаватты отходящего тепла, например, лазеры.
  • Эта конструкция имеет три комплекта радиаторов с уменьшающейся площадью для различных температурных составляющих.Фактически четыре комплекта, если считать радиаторы модуля обитания (Радиаторы полезной нагрузки / авионики)

Для низкотемпературных высокотемпературных компонентов необходимо использовать тепловые насосы. Они могут перемещать отходящее тепло против температурного градиента, позволяя, например, радиатору на 1000K охладить компонент на 500K. Однако это требует затрат энергии. Перемещение тепла с 500 К до 1000 К обходится насосу в 1 ватт на каждый перемещенный ватт. Реалистичный насос не будет эффективен на 100% и потребует более 1 ватта, чтобы переместить ватт отработанного тепла.
Pump_power = (Waste_heat * Tc / (Th — Tc)) / Pump_Efficiency
Pump_power — сколько ватт потребляют тепловые насосы. Waste_heat — сколько ватт необходимо удалить из компонента. Tc — температура компонента. Th — температура радиатора в градусах Кельвина. Pump_efficiency — коэффициент.
  • Холодильный цикл — это пример теплового насоса.

Как правило, охлаждающая жидкость должна быть жидкой.Это накладывает нижний и верхний предел температуры охлаждающей жидкости; любой холоднее, и он замерзнет и заблокирует трубы, любой более горячий он закипит и перестанет течь. Например, водяную охлаждающую жидкость можно использовать только при температуре от 273 до 373 К. Что еще более важно, он ограничивает разницу температур, которую можно получить от радиатора.
Большие перепады температур требуют, чтобы охлаждающая жидкость долгое время находилась внутри радиатора. Для этого требуются радиаторы большего размера или длинные обходные пути для труб. По мере того, как охлаждающая жидкость становится холоднее, она излучает с меньшей скоростью, а это означает, что последнее понижение температуры на 10 кельвинов может занять экспоненциально больше времени, чем первое понижение на 10 кельвинов.Есть сильная убывающая доходность.
Есть также структурные проблемы. Большие перепады температур вызывают термические нагрузки. Они могут быть слишком большими, чтобы справиться с ними. Легкие, напряженные радиаторы склонны плохо реагировать на любые боевые повреждения, что делает радиаторы слабым местом для любого военного корабля.
  • Лонжероны опор радиаторов МКС. Разгоняемый космический корабль будет нуждаться в гораздо большей поддержке.

В целом, мы должны иметь в виду, что существует ограниченный диапазон температур между горячим и холодным концом радиатора, и что его характеристики не могут быть просто получены с помощью уравнения Стефана Больцмана для максимальной температуры.2 панель радиатора:

Мы можем видеть, что натрию требуется 17 секунд, чтобы остыть от 1000K до температуры, близкой к его температуре плавления 370K. Любой кулер, и он застынет в трубках. Если мы усредним излучаемые ватты, мы получим значение, близкое к 11,46 кВт. Это соответствует средней температуре излучения 545 К.
Наконец, радиатор подвергается нагрузкам при ускорении космического корабля. Некоторые типы радиаторов ломаются или разлетаются при сильных ускорениях, поэтому перед выбором конструкции необходимо учитывать характеристики космического корабля.

Сплошные радиаторы


Простая конструкция, используемая сегодня.
Он состоит из металлической пластины, через которую проходит полая трубка для прохождения охлаждающей жидкости. Отработанное тепло выходит из хладагента в материал радиатора, который излучает его от его открытых поверхностей.



Эта конструкция имеет довольно большую массу на единицу площади и низкие температурные ограничения, что делает ее одной из худших конструкций.Максимальная температура — это то, что сохраняет материалы радиатора как твердыми, так и прочными, что важно, поскольку многие металлы быстро теряют прочность по мере приближения к своей температуре плавления.
Охлаждающая жидкость должна оставаться жидкой на протяжении всего цикла охлаждения, поэтому это ограничивает возможную разницу температур. Использование металлов, таких как олово, или солей, таких как натрий, позволяет улучшить разницу температур, но для их перекачивания требуется специальное, иногда нереактивное, иногда энергопотребляющее оборудование.


  • Несколько радиаторов будут излучать тепло друг в друга и терять эффективность.

Расположение радиаторов вокруг космического корабля должно учитывать взаимное отражение, когда тепло одного радиатора перехватывается и поглощается другим радиатором. Это снижает их эффективность. Все, что больше двух радиаторов на ось, поглощает часть тепла другого радиатора … у четырех радиаторов только 70% тепла уходит в космос, у восьми радиаторов эффективность падает до 38%.2, если рассматривать только открытые панели.
Пока что только радиаторы из углеродного волокна без покрытия, работающие при 800-1000 К, достигли такой плотности.

Альтернативная конструкция обеспечивает лучшую плотность за счет удаления контуров охлаждающей жидкости и насосов. Тепловая трубка имеет горячий конец и холодный конец, разделенные вакуумом.
  • Тепловая трубка, отводящая отработанное тепло в радиатор.

Твердый хладагент выкипает и затем конденсируется на холодном конце, а затем повторно циркулирует за счет капиллярного действия или центробежного ускорения.Этот метод допускает высокие рабочие температуры и не требует насосов движущихся частей, но высокая масса на единицу площади сводит на нет многие из его преимуществ.

На военном корабле радиаторы — слабое место. Яркие, открытые и трудно защищаемые, в них легко попасть, а после повреждения они могут вывести космический корабль из строя. Они могут убить военный корабль, даже не пробивая броню. Избыточные радиаторы налагают массовый штраф. Покрытие радиаторов пластинами из брони значительно снижает их теплопроводность между охлаждающей жидкостью и открытыми поверхностями, что, в свою очередь, снижает их эффективность.
Решения по снижению уязвимости радиаторов включают направление их ребром к противнику, перемещение их в хвостовую часть корабля или использование выдвижных конструкций.
  • Справа радиаторы открыты вражескому огню. Слева выступ корпуса защищает радиаторы от повреждений.

Если все радиаторы убраны, космический корабль должен полагаться на радиаторы для охлаждения. Источник тепла мощностью в мегаватт может испарить тонну воды менее чем за семь минут, так что это будет работать только в течение очень коротких периодов времени.
Высокотемпературные твердотельные радиаторы сталкиваются с проблемами, такими как необходимость иметь дело с закипанием охлаждающей жидкости или необходимость выдерживать огромное давление, чтобы поддерживать жидкости в сверхкритическом состоянии. Решение — использовать твердые блоки из металла вместо охлаждающей жидкости. Запуск этих блоков, как поезд по рельсам, позволяет использовать надежные радиаторы, которые могут выдерживать сильные ускорения и температуры вплоть до точек кипения блоков охлаждающей жидкости (4000K в некоторых случаях, если рельсы активно охлаждаются). Чем меньше блоки, вплоть до размера шариков, тем быстрее они остывают и тем короче должна быть дорожка, что приводит к экономии массы и площади.

Подвижные радиаторы
Одна из главных причин, по которым твердые радиаторы настолько массивны, заключается в том, что им нужны трубы для охлаждающей жидкости, насосы и теплообменники для отвода отработанного тепла от оборудования на открытые поверхности.
Чтобы значительно уменьшить плотность помещения, мы можем разработать радиатор, не требующий громоздких контуров охлаждающей жидкости. Вместо этого перемещаем радиатор.
Движущиеся радиаторы зависят от материала самого радиатора, который перемещается через теплообменник в космос, чтобы отвести тепло, а затем обратно внутрь.2 оценки. Однако движущихся частей гораздо больше, а излучающие поверхности составляют лишь часть объема, занимаемого радиаторами. Если не будут использованы очень легкие материалы, опорная конструкция сведет на нет массовое преимущество такого радиатора.

  • От High Frontier

Дисково-барабанная конструкция имеет теплообменник в форме барабана, катящийся по излучающему диску. Радиатор hoola-hoop представляет собой большой диск, удерживаемый на кончике барабанным теплообменником.
  • Шлевки для ремня держатся ребром к солнцу.Угловые петли будут меньше страдать от повторного поглощения излучаемого тепла на внутренних поверхностях, что более важно при более высоких рабочих температурах.

Если колесо или петля заменяется гибким ремнем или ремнем с гусеничной связью, его можно заставить двигаться по разным путям. «Радиатор с поясной петлей» может приблизить радиатор к космическому кораблю и снизить прочность конструкции, необходимую для выдерживания ускорений или вибраций.

Конфигурация проволочной петли использует черные углеродные волокна в качестве излучающей поверхности.Они выбрасываются из теплообменника и удерживаются на месте центростремительной силой. Использование материалов с высокой прочностью на разрыв позволяет создавать чрезвычайно легкие петли.
  • С высокой границы. Для изготовления проводов используются углеродные нанотрубки.

Ролики могут направлять провода вместо центростремительной силы, тем самым становясь еще более легкой версией ленточного радиатора. Потребуются материалы с высокой прочностью на разрыв, так как это позволяет роликам и двигателям удерживать провода под натяжением, чтобы предотвратить их скольжение или спутывание.

Радиатор с вращающимся диском — это подвижный радиатор, центральным компонентом которого является вращающийся диск. На ступицу разбрызгивается охлаждающая жидкость. Поверхностное натяжение жидкости с низким давлением пара заставляет ее растекаться в тонкую, ровную пленку по диску. При вращении диска центростремительная сила заставляет пленку течь по мере охлаждения к желобам коллектора на краях. В этой конфигурации не используются тяжелые тепловые трубы и радиаторные насосы, но требуется использование жидкостей с очень низким давлением пара.Диск можно наклонять внутрь, наружу или наклонять, чтобы справиться с ускорением космического корабля.

Радиаторы с пузырьковой мембраной представляют собой трехмерную версию вращающегося дискового радиатора. Горячая охлаждающая жидкость разбрызгивается на надутую мембрану, в результате чего она растекается в виде тонкой пленки, которая очень эффективно теряет тепло. Вращение мембраны заставляет жидкую пленку собираться на экваторе пузыря, где она собирается и перерабатывается.
Преимущества включают возможность использования охлаждающих жидкостей с высоким давлением пара и очень легкую конструкцию.К недостаткам относится необходимость содержать пары высокого давления в контейнере, который должен оставаться легким и прозрачным.

Электрические радиаторы
В упомянутых до сих пор конструкциях используются физические конструкции для удержания радиаторов на месте. Это накладывает некоторые ограничения, такие как необходимость оставаться в пределах температурных пределов опорных конструкций, а для более крупных радиаторов требуется тяжелая опора, чтобы выдерживать даже легкие ускорения.
Решением было бы использовать магнитные силы для удержания радиаторов на месте.Сильный магнит может заменить физические опорные конструкции для значительной экономии массы.

Примеры таких радиаторов включают радиатор с флюсовыми выводами. Магнитные поля удерживают твердые компоненты радиатора на месте. Теплопроводящие ленты передают тепло магнитным компонентам.
Однако есть сложности. Большинство металлов теряют свои магнитные свойства при нагревании, становясь совершенно нечувствительными к магнитным полям выше точки Кюри.Требуется тщательный выбор используемых материалов и контроль температуры.

Радиатор с точкой Кюри работает примерно при температуре, при которой частицы металлической пыли теряют свой магнетизм. Железо, например, теряет ферромагнетизм при 1043К.
В радиаторе с точкой Кюри используются металлические опилки или даже капли жидкости. Они нагреваются до температуры выше точки Кюри и выбрасываются в космос, подальше от космического корабля. Магнитное поле есть, но оно не влияет на них.Железо может выделяться при температуре до 3134К и собираться при 1043К, но кобальт имеет температуру Кюри до 1388К, он естественно черный и кипит при 3400К, что делает его лучшим хладагентом. Небольшой размер частиц или капель жидкости позволяет излучать несколько мегаватт отработанного тепла на квадратный метр.

Как только частицы охлаждаются ниже точки Кюри, они восстанавливают свой ферромагнетизм. На них начинает действовать магнитное поле, и они возвращаются к космическому кораблю для сбора.
Магнитные радиаторы — отличное решение для боевых повреждений — в худшем случае противник нарушит охлаждение на несколько секунд. Однако они потребляют много энергии и требуют тяжелого оборудования для создания сильных магнитных полей. Любое неожиданное ускорение или толчок космического корабля может рассеять весь материал, удерживаемый на месте магнитными полями.
Альтернативный электрический радиатор использует электростатические силы для удержания заряженных частиц на месте. Одним из примеров является пылевой радиатор, заряженный ETHER.Заряженные частицы движутся по силовым линиям и совершают эллиптические орбиты между теплообменником и точкой сбора. Подобно радиатору с жидкими каплями, заряженные частицы могут механически диспергироваться и эффективно собираться на другом конце с помощью ложек с противоположным зарядом.

Преимущество электростатических излучателей заключается в том, что они потребляют меньше энергии, поскольку создать сильный дифференциал зарядов легче, чем расширять сильное магнитное поле. Оборудование легче и менее чувствительно к изменениям температуры, поскольку не используется сверхпроводящее или криогенное оборудование, а заряженные частицы могут удерживать заряд при большей разнице температур, чем они могут сохранять свои магнитные свойства.
Однако заряд, переносимый частицами, может быть сведен на нет естественным солнечным ветром или при контакте с проводником. Это означает, что им нужен чистый короткий путь между теплообменником и точкой сбора.

Жидкокапельные радиаторы
Жидкокапельные радиаторы не используют никаких излучающих поверхностей — они подвергают охлаждающую жидкость непосредственно воздействию вакуума. Полученные капли имеют невероятную площадь поверхности для своей массы, что обеспечивает быстрое охлаждение и чрезвычайно низкую поверхностную плотность.


Поскольку охлаждающую жидкость не нужно физически удерживать, ее можно нагреть до очень высоких температур и при этом очень быстро остыть. Для жидкостей нет ограничений по термическому напряжению, поэтому изменение температуры может быть сколь угодно резким или быстрым. Им не обязательно сохранять магнитные свойства или держать заряд. Этот калькулятор может дать приблизительное представление о производительности LDR. При 1300K и использовании капель размером 50 микрометров (мелкий туман) поверхностная плотность может составлять всего 0.2. Не включает массу теплообменника, каплеуловителя и коллектора.

Уже разработаны решения для таких проблем, как капли, сдуваемые солнечным ветром, сталкиваются и сливаются в более крупные капли или перемещаются с разными скоростями внутри слоя капель.
Давление пара по-прежнему вызывает беспокойство — горячие жидкости в вакууме быстро испаряются. Необходимо использовать специальные охлаждающие жидкости с низким давлением пара, такие как жидкий галлий, алюминий или олово до 1200K, литий до 1500K.Посолить эти жидкости таким материалом, как графитовая «крошка» или покрыть их черными чернилами, необходимо для достижения высокого коэффициента излучения. Наножидкости могут позволить использовать жидкости даже с более высокими температурами. Достижение более высоких температур означает принятие высоких скоростей потерь теплоносителя или заключение излучающего объема в мембрану, которая конденсирует и собирает пары. Мембрана должна быть прозрачной при температурах излучения.
Капли в радиаторе с жидкими каплями должны быть распределены равномерно и на расстояниях, намного превышающих диаметр капли — это необходимо для предотвращения значительных потерь между отражениями.
Варианты жидкокапельных радиаторов в основном связаны с ограничением и направлением потока охлаждающей жидкости между точками выброса и сбора.
Прямоугольный LDR имеет каплеуловитель и коллектор одинаковой длины. Коллекторный рычаг можно сделать шире эмиттера для улавливания капель, отклонившихся от их траектории из-за неожиданных движений или ошибок в формировании капель. Можно было бы перемещать коллектор выше и ниже плоскости капли, чтобы перехватывать капли, когда космический корабль ускоряется, так как это приведет к отклонению листа капли от плоскости.
  • Дизайн ICAN-II с прямоугольными жидкокапельными радиаторами.

Треугольный LDR экономит массу за счет использования маленькой сборной тарелки вместо длинной руки. Однако он менее способен улавливать отклоняющиеся капли или компенсировать ускорение космического корабля.
  • Треугольные варианты LDR

Некоторые конструкции LDR избавляются от длинных плеч и мембран, а вместо этого просто распыляют капли в космос.Импульс капель заставляет их следовать по траекториям, которые возвращают их обратно к коллекторам. Фонтан LDR стреляет каплями перед разгонным космическим кораблем. Как только они остынут, их собирают. Этот метод диспергирования капель позволяет получить максимально легкие конструкции, но при этом существует риск потери капель.
  • Капли падают с «передней части» космического корабля и попадают в коллекторные рукава в средней части.

Он лучше всего работает с космическими кораблями, которые плавно ускоряются в течение длительных периодов времени, например, с ядерно-электрическими кораблями на межпланетных траекториях.LDR душа рассеивает капли перед космическим кораблем, а коллекторы просто собирают их, как черпак. У него меньший риск рассеивания капель, чем у фонтана LDR, но для него требуется длинная насадка для душа.
Мембраны под давлением могут быть дополнением к любому жидкокапельному радиатору. Они заключают в себе объем, через который проходят капли. Преимущества включают повторную конденсацию паров из слишком горячих капель, улавливание случайных капель, обеспечение более высокой скорости капель и большую устойчивость к нестабильности капельного слоя.Однако они должны оставаться прозрачными для всех длин волн, на которых излучают капли, и удерживать давление паров газа. Это конкурирующие требования: поглощение на малых длинах волн достигается с помощью очень тонких мембран, в то время как высокое давление требует толстых мембран.

Улучшенные радиаторы

Магнитно-накачиваемый и сфокусированный LDR:

  • Магнитно фокусируется коллекторным соплом.

Феррожидкости при низких температурах и жидкий металл при высоких температурах могут использоваться в качестве хладагента в жидкокапельных радиаторах.Они реагируют на вихревые токи и магнитные поля, позволяя перекачивать хладагент без каких-либо движущихся частей посредством магнитогидродинамики.
Магнитные поля также можно использовать для восстановления капельного листа. Циклические поля могут толкать и тянуть группу капель на расстояния, пропорциональные напряженности поля. Поля высокой напряженности могут позволить каплям простираться на несколько десятков метров, прежде чем они будут восстановлены. Они также позволят LDR компенсировать свою уязвимость к рассеянию и потере капель при ускорении космического корабля, удерживая капли на месте.
Вместе LDR может стать чрезвычайно легким для занимаемой площади, поскольку никакая физическая опорная конструкция не должна перекрывать его длину.
Газовые хладагенты:
Мы рассматривали твердые и жидкие хладагенты в качестве хладагентов. Также можно использовать газы.
Газовые теплоносители уже используются в ядерных реакторах. Двуокись углерода и гелий были выбраны, поскольку они инертны и поддерживают более высокие температуры, чем вода или натриевые охлаждающие жидкости.
В космосе главное преимущество газового хладагента заключается в том, что он может работать при гораздо более высоких температурах, чем жидкий или твердый хладагент.Тот же газ можно было запустить из ядерного реактора в трубы радиатора и обратно. Это также позволяет использовать надувные конструкции для радиаторов, которые могут быть намного легче, чем их жесткие аналоги.
  • Радиаторы с надувными ребрами.
  • Радиаторы с несколькими выдвижными ребрами.
  • Надувные мешки проще и прочнее раскатывающихся плавников, но имеют меньшую площадь поверхности.

Однако есть ограничения и сложности. Горячий сжатый газ может быть очень химически активным.Хотя вы можете нагреть газ до температуры 3000K +, стенки труб, содержащих газ, также должны выдерживать эти температуры. Многие из сбережений массы, которые достигаются при эксплуатации радиатора при высоких температурах, теряются, пытаясь удержать газовый хладагент и выжить. Например, для перекачки газа требуется гораздо больше энергии на 1 кг перемещенного газа, чем для перекачки жидкости.
Другая трудность — очень низкая скорость передачи тепла между теплообменником и газом. Горячий газ с низкой плотностью, такой как нагретый гелий, может иметь теплопроводность в сотни раз ниже, чем жидкость, подобная расплавленному натрию.Это приводит к трудностям как на границе теплообмена, так и на границе излучающей поверхности.
Многие из этих проблем могут быть решены с помощью двухфазного контура охлаждающей жидкости, что означает, что он проводит часть своего времени как жидкость, а часть своего времени как газ. До теплообменника охлаждающая жидкость находится в жидком виде. Он течет по трубкам с помощью простых насосов. Теплообменник разделен на множество труб меньшего размера, чтобы увеличить площадь контакта между теплообменником и хладагентом.
За теплообменником охлаждающая жидкость расширяется.Падение давления позволяет ему закипеть в газ. Этот газ проходит через объем, закрытый герметичной мембраной. Благодаря сочетанию декомпрессии при расширении и закона Стефана-Больцмана газ быстро охлаждается и конденсируется на стенках мембраны. Это образует тонкую пленку в условиях микрогравитации, которая может быть направлена ​​к точкам сбора, где жидкость перекачивается обратно в теплообменник.
Пылевой плазменный излучатель:
В этом излучателе используется проводящая плазма, управляемая магнитными полями, для перемещения и управления частицами пыли.

Частицы пыли, взвешенные в плазме, ведут себя удивительным образом, и их все еще обнаруживают в области исследований пылевой плазмы. Интересные варианты поведения включают самоорганизацию в квазикристаллическую структуру, построение мостиков, похожих на нити ДНК, через плазму или сбор в диски с пустыми центрами. Все это происходит из-за самоотталкивающих зарядов, которые частицы пыли получают внутри плазмы.

Лучшее понимание этого поведения может позволить радиатору сочетать в себе все полезные характеристики: широкий диапазон рабочих температур, очень низкую массу на квадратный метр, легкость манипулирования электромагнитными и электростатическими силами, низкую уязвимость к повреждениям и способность выдерживать сильные ускорения.
Плазма может быть довольно холодной и по-прежнему служить для манипулирования частицами пыли. Низкотемпературная плазма безопасна для манипуляций и довольно прозрачна для длин волн, на которых будут излучать частицы пыли, что означает, что она не нагревается и не уносится тепловым расширением.
В простом пылевом плазменном излучателе плазма была бы захвачена в магнитных петлях, подобных корональным петлям. По этим плазменным трубкам двигалась пыль. Более совершенные пылевые плазменные излучатели будут распылять частицы пыли в плазму и заставлять ее самоорганизовываться в тонкие плоскости для получения максимальной площади излучающей поверхности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *