Конспект урока «Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике» (8 класс)
8 класс
Раздел: Тепловые явления.
Обобщение темы: «Виды теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике»
Цели и задачи урока:
Обобщение материала по теме: «Виды теплопередачи».
Проверить умения и навыки учащихся на тестовых заданиях решать задачи по данной теме.
Научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни, расширить представления учащихся о физической картине мира на примере теплопередачи в природе и технике, расширить кругозор учащихся.
Научить самостоятельности мышления, умению выступать перед большой аудиторией.
Развивать у учащихся активную учебную деятельность, умение сравнивать и анализировать полученные знания. Развивать коммуникативные способности, устную речь учащихся; расширить познавательный интерес учащихся.
6. Научить пользоваться информационными средствами и обрабатывать добытый материал.
Предварительная подготовка:
— класс разбит на группы. Каждая группа работает по определённой теме.Время работы 2 недели. Идёт подбор материалов для создания презентации, проекта из различных источников информации (дополнительная литература, Интернет-ресурсы). Некоторые учащиеся, по желанию, работают индивидуально.
— создание презентации, проекта. Консультации.
-предварительная защита работы.
Формы и методы работы:
— вводная беседа;
— фронтальный опрос;
— презентация (проект)
— промежуточный контроль в форме тестового опроса;
— анализ и корректировка знаний;
— в качестве дополнительного иллюстративного материала показ анимации и интерактивных моделей «Теплопередача», «Изучение различной теплопроводности материалов», «Дневной и ночной бризы».
Ресурсы и материалы:
Компьютер.
Мультимедийный проектор.
Диск с анимациями.
Программа: Microsoft Office PowerPoint 2003.
ПЛАН УРОКА:
Введение.-1 мин.
Физическая атака -10 мин.:
Обобщение пройденного материала -15 мин. (работы учеников, анимации).
Выполнение тестового задания – 8 мин. (2 варианта).
Проверка результатов -4 мин.
Итог урока. Рефлексия -5 мин.
Задание на дом -2 мин.
ХОД УРОКА.
1. Введение.
2. Физическая атака – (теоретический опрос).
3. Обобщение темы «Виды теплопередачи»:
1) защита лучшего ученического проекта или презентации– (виды теплопередачи) -1 пример.
2) показ анимации и интерактивных моделей «Теплопередача», «Изучение различной теплопроводности материалов», «Дневной и ночной бризы».
Примеры:
4. Выполнение тестовых заданий. Используется компьютерный вариант – тесты – (проверочная работа).
5. Проверка тестов (производится самопроверка или можно сделать проверку, поменявшись с соседом работами).
Обеспечение быстрой проверки, а самое главное, каждый ученик имеет возможность тут же узнать результат своей работы и то, на какие вопросы ему необходимо обратить внимание.
Итог урока. Рефлексия.
Что ж, наш урок подходит к завершению. В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, какая часть урока была самой интересной (высказывания учащихся).
Решать загадки можно вечно.
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем нам за урок,
А главное, чтоб был он впрок!
Мне очень понравилось с вами работать.
А теперь давайте подведем итоги вашей работы на сегодняшнем уроке (выставление оценок).
7. Задание на дом: §1, стр.178. Изобразить на бумаге физические явления, наблюдавшиеся и обсуждавшиеся на уроке, можно в веселых картинках, комиксах
Список литературы:
Прояненкова Л.А., Стефанова Г.П., Крутова И.А. Уроки физики по теме «Тепловые явления». Астрахань, 2003.
М.Е. Тульчинский. Качественные вопросы и задачи по физике.
Учебник физики 8 кл. Перышкин А.В.
В.Н. Ланге. Экспериментальные задачи по физике на смекалку.
А.В.Усова. Методика преподавания физики в 7-8 классах.
А.Е.Марон, Е.Ф.Марон. Дидактический материал по физике. 8 класс.
5. Теплопередача и ее виды
1) Теплопередача — физический процесс передачи тепла от более горячего тела к более холодному.
2) Виды теплопередачи, носители энергии и среда распространения при различных теплопередачах. Теплопроводность — это процесс переноса энергии от более нагретых частей тела к более холодным, среда распространения — твердое тело, носители энергии — молекулы. Конвекция — явление переноса теплоты за счет потоков вещества, среда — жидкие, газообразные или сыпучие тела, носители энергии — частицы вещества (кристаллы, молекулы, и т.п.)
3) Теплопроводность — способность тел проводить тепло от более нагретых частей к более холодным.
4) Проводники тепла и теплоизоляторы. Теплопроводниками являются тела, состоящие из веществ, которые хорошо пропускают тепло, например, металлы. Хуже всего проводят тепло теплоизоляторы — воздух, войлок, древесина.
5) Конвекция — явление переноса теплоты за счет потоков вещества, среда — жидкие, газообразные или сыпучие тела, носители энергии — частицы вещества (кристаллы, молекулы, и т.п.)
6) Вынужденная и естественная конвекции.
Естественная конвекция возникает в веществе непроизвольно при его неравномерном нагревании. Вынужденная конвекция возникает за счет каких либо внешних сил (насос, лопасти и т.п)
7) Излучение — процесс испускания энергии в виде волн и частиц.
8) Солнечное излучение представляет собой излучение частиц различных частот: те, что мы видим, называются фотонами, частицами света, также там присутствуют электроны и другие радиоактивные частицы. Фотоны инфракрасного спектра способны передавать тепло.
9) Отражение, поглощение излучения. Отражением называется процесс, когда частица излучения приближается к какому либо телу, и, соприкасаясь, отталкивается от него в противоположном направлении. Любая поверхность как отражает, так и поглощает излучение одновременно, но разные вещества в разной степени отражают и поглощают излучение. Это также зависит и от рода излучения. Например, у зеркала большой коэффициент отражения, и соответственно маленький поглощения. Зеркало может отражать световые волны того спектра, который мы видим, а вот инфракрасные волны зеркало почти не отражает.
Это можно доказать с помощью прибора — тепловизора. Поглощение — процесс поглощения энергии телом, при котором увеличивается его внутренняя энергия.
10) Опыты и примеры теплопередач в природе и технике: нагревание Солнцем земной поверхности и атмосферы, нагревание дома с помощью батарей, обогревателей или печей, кипячение воды, и т.д.
Список использованных сайтов:
Реферат Конвекция В Природе – Telegraph
➡➡➡ ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ!
Реферат Конвекция В Природе
(c) 2019 — 2020. Информационный Центр НПИ.
Работает на WordPress
|
Education Hub автор: WEN Themes
Конспект по физике для 8 класса «Конвекция». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое конвекция. Какие виды конвекции существуют.
Если жидкости и газы обладают низкой теплопроводностью, то как же тогда нам удаётся достаточно быстро прогреть воздух в помещении и вскипятить воду?
Находясь рядом с горячей плитой, можно почувствовать тёплые струи воздуха, поднимающиеся над ней.
Этот же эффект хорошо ощущается, если сверху поднести руку к горящей свече или горящей электрической лампочке.
Это физическое явления используется в игрушке «музыкальная ёлочка». Когда зажигаются свечки, под действием возникающих струй тёплого воздуха, направленных вверх, вертушка начинает вращаться, а колокольчики — звенеть.
Если сделать из бумаги спираль и поместить её над включённой электрической лампочкой, как показано на рисунке, под действием поднимающегося нагретого воздуха спираль начнёт вращаться.
В этом опыте, так же как и в игрушке «музыкальная ёлочка», происходит нагревание воздуха, находящегося вблизи горящей лампочки или свечи. При этом он расширяется, и его плотность становится меньше плотности окружающего холодного воздуха. Под действием выталкивающей (архимедовой) силы со стороны холодного воздуха тёплый воздух вытесняется вверх. Образовавшийся воздушный поток и вращает спираль.
Аналогичные явления происходят и при нагревании жидкости, если источник тепла находится снизу.
Нагретые слои жидкости имеют меньшую плотность. Поэтому сила тяжести, действующая на них, становится меньше архимедовой силы, действующей на эти слои со стороны окружающей жидкости. Вследствие этого нагретые слои воды начинают подниматься вверх, а на их место опускаются более холодные слои жидкости. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не прогреется одинаково по всему объёму.
Рассмотрим следующий опыт. На дно колбы с водой аккуратно опустим несколько кристалликов любого красителя (например, марганцовокислого калия). Начнём нагревать колбу снизу. Сразу станет хорошо видно, как со дна колбы поднимаются окрашенные струйки воды.
При нагревании воздуха или воды снизу происходит теплопередача, обусловленная переносом вещества и отличающаяся от теплопроводности. Этот процесс называют конвекцией (от лат. convectio — перенесение).
Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия передаётся потоками (или струями) жидкости или газа.
В 7 классе мы говорили о том, что строение твёрдых тел отличается от строения жидкостей и газов.
В твёрдых телах перенос вещества невозможен, поэтому конвекция наблюдается только в жидкостях и газах. В твёрдых телах она не происходит.
В закрытом помещении при работе отопительных приборов всегда возникает явление конвекции. Поэтому разница температур воздуха у пола и вблизи потолка может достигать нескольких градусов.
Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную. Рассмотренные выше процессы нагревания воздуха и жидкости являются примерами естественной конвекции. Для её возникновения требуется либо подогрев жидкости или газа снизу, либо охлаждение сверху.
Вынужденная конвекция наблюдается в случае, когда потоки нагретой или охлаждённой жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов.
Конвекция является очень распространённым явлением в природе. Она выполняет основную роль в образовании в атмосфере потоков воздуха — ветров. Нагреваясь над одними участками земли и охлаждаясь над другими, воздух начинает циркулировать, перенося с собой энергию и влагу.
Эти же причины порождают дневные и ночные бризы — ветры, попеременно дующие от моря к суше днём и от суши к морю ночью. В течение дня температура земли становится заметно выше, чем температура моря. Соответственно и воздух, соприкасающийся с землёй, теплеет, расширяется и его плотность уменьшается. За счёт явления конвекции возникает циркулирующее течение воздушных масс. Ночью происходит обратный процесс, так как земля охлаждается до температуры, которая ниже, чем температура моря.
Благодаря конвекции птицы способны подолгу парить в воздухе. Разные участки земли прогреваются по-разному, и из-за этого возни кают восходящие воздушные потоки. Эти же потоки используются при полётах на дельтапланах.
Из-за конвекции нагретый пар из труб котельных и дым из печных труб при отсутствии ветра поднимаются вверх, так как имеют более низкую плотность, чем окружающий воздух.
В быту мы привыкли к тому, что при нагреве воды источник тепла располагается снизу. Нагревательные приборы в комнате также всегда расположены внизу.
Опыты показывают, что при нагревании сверху как жидкостей, так и газов конвекции не происходит. В этом случае просто не возникает выталкивающая сила, так как нагретые слои с меньшей плотностью располагаются сверху.
Естественная и вынужденная конвекция лежат в основе действия отопительной системы зданий. Нагревание воды может производиться либо непосредственно в здании при помощи специального котла, либо за пределами отапливаемого помещения при наличии системы центрального отопления. Горячая вода, поступающая в дом или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по помещениям, отдавая тепло в радиаторах.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Конвекция» .
Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.
Конвекция в природе
Конвекция | реферат [14,5 K], добавлен 26.01.2012
Конвекция в природе и в технике — Мир хоккея
Реферат на тему » Конвекция дома»
Конвекция в природе и технике
Курсовая Работа По Ветеринарной Патологической Анатомии
Темы Сочинений По Литературе Отцы И Дети
Сочинение На Тему Почему Интересна Этимология
Жаһанданудың Пайдасы Мен Зияны Аргументативті Эссе
Как Написать Практическая Значимость Курсовой Работы
Тепловая конвекция в примерах теплопередачи
Примеры моделирования
Здесь представлено несколько примеров моделирования.
Каждый из них поставляется с файлом описания, видеоинструкцией и файлом моделирования Ansys. Все симуляции проводятся с использованием программного обеспечения ANSYS. Загрузите студенческую версию программы моделирования ANSYS здесь .
(1) Ноутбук с радиатором
Чтобы избежать перегрева портативного компьютера, инженеры должны соответствующим образом спроектировать систему с учетом поглощения тепла и отвода тепла на открытом воздухе.Радиатор помогает достичь этих целей. В этом моделировании мы используем упрощенную геометрию ноутбука, чтобы изучить влияние радиатора на охлаждение ноутбука.
(2) Радиатор с водяным охлаждением
Радиаторы с водяным охлаждением предпочтительнее из-за их высокой эффективности, низкого потребления электроэнергии и бесшумной работы. В этой задаче для имитации эффекта конвекции жидкости для радиатора используется тип элемента, связанный с теплоносителем и жидкостью.
Такие элементы применяются к линейной геометрии с заданными поперечными сечениями. Массовый расход необходим для определения скорости жидкости. Для конвекции между жидким телом и твердым телом объемная температура не является параметром, вводимым инженерами — она рассчитывается на основе потока жидкости. В этом примере домашнего задания вы должны:
(a) Узнайте, как элемент, связанный с теплоносителем, определяется для этого решателя на основе проводимости. Попробуйте разные значения массового расхода, чтобы увидеть разницу в результатах.
(b) Узнайте, как определяется конвекция между жидкостью и твердым телом, и поймите, почему она работает именно так.
(c) Предоставляются два файла геометрии. Один — это радиатор с водопроводом, другой — такой же радиатор без водопровода. Завершите оба анализа и сравните результаты.
Загрузите zip-файл и извлеките его содержимое. Просмотрите файл Readme. Следуйте инструкциям по предоставленному видеофайлу.
Домашнее задание
(1) Охлаждение имбирного печенья
Когда мы печем печенье, нам обычно приходится ждать несколько минут, пока печенье остынет, прежде чем мы сможем насладиться им.Печенье отдает тепло окружающему воздуху за счет конвекции. В этом примере мы пробуем два метода охлаждения куки и посмотрим, какой из них быстрее.
В первом способе мы помещаем печенье на охлаждающую решетку и ставим в холодильник. Температура внутри холодильника обычно поддерживается на уровне 4 ° C. Поскольку конвекция внутри холодильника является естественной, мы принимаем коэффициент пленки 2 Вт / м 
когда печенье достают из духовки.
Чтобы упростить задачу, давайте пренебрежем теплопроводностью между печеньем и охлаждающей стойкой (поскольку решетчатая охлаждающая стойка имеет очень маленькую площадь, соприкасающуюся с печеньем, по сравнению с областью печенья, где возникает конвекция).Также предположим, что конвекция одинакова на верхней и нижней сторонах печенья. Если печенье лучше всего на вкус при 30 ° C, какой из двух методов позволит нам насладиться печеньем раньше?
Загрузите zip-файл и извлеките его содержимое. Просмотрите файл Readme. Следуйте инструкциям по предоставленному видеофайлу.
Страница не найдена — Redstar
Beğeni ve Takipçi Satın Alifresiz İnstagram Beğeni Satın Al: Hesabını Güvenle Kullan
Ifresiz İnstagram beğeni satın al, sen de güvenli hizmet ile tanış.2018 yılından bugüne kadar binlerce Türk ve yabancı İnstagram profiline beğeni ve takip desteği veren takip2018 ile siz de hizmet alırken şifrenizi paylaşmak zorunda kalmazsınız.
Beğeni satarken, видео izleme hediyesi sunan birbirinden değerli hizmet paketleri ile siz de hem fotoğraflarınız hem de videolarınız ile kazanç elde edebilirsiniz. Hemen Teslim İnstagram Beğeni Paketleri ile Tanışın
Satın alma işlemi yaptığınız ее размер bir paketin sunulan tarihler arasında sağlandığını hesabınız üzerinden görebilirsiniz.Hemen teslim İnstagram paketleri ile beğeni ve takipçileriniz artarken ürün ve hizmetlerinizin de kısa sürede tanındığını fark edebilirsiniz. Siz de sosyal medyada tanınan bir profile sahip olmak isterseniz, takip2018 beğeni paketlerinin profesyonel desteğine başvurmalısınız. Сын Пайлашим Инстаграм Бешени Сатин Аль: Такипчилерини Артыр
Sosyal medyada takipçi artırma hilesi yapmak büyük bir risk almak demektir. Siz de hilesiz bir şekilde popüler olmak istiyorsanız, İnstagram beğeni satın al ayrıca instagram takipçi arttırma paketleri paketlerini değerlendirmelisiniz.Bu paketler ile satın aldıınız son paylaşım bazlı hizmetler, profilinizin Keşfet sayfasında yer almasını sağlayacaktır.
Бу да йени ве kalıcı takipçilere ulaşmanıza destek olur. Ekonomik İstagram Beğeni Paketleri Satın Al
İnstagram üzerinden binlerce yeni takipçiye ulaşmak ve aktif takipçiler tarafından beğenilmek ister misiniz? Siz де İnstagram beğeni satın alma işleminizi ekonomik fiyatlara gerçekleştirebilirsiniz. Takip2018 ekonomik ve dolu dolu paketleri ile sizi rakiplerinizin bir adım önüne geçirme garantisi veriyor.Сиз де uygun fiyatlı sosyal medya destek paketlerini inceleyin, yeni takipçilere hızla ulaşın.лавовых ламп | Давайте поговорим о науке
О чем вы думаете, когда слышите слово «отличный»? Брюки-клеш? Цветы? А как насчет лавовых ламп?
Лавовые лампы были очень популярны еще в классных 1960-х! Многие люди до сих пор хранят их дома.
Большинство ламп освещают комнату. Но на лавовые лампы в основном просто интересно смотреть. У них есть цветные шарики воска , плавающие в прозрачной жидкости.
Знаете ли вы?
Эдвард Крейвен-Уокер разработал лавовую лампу.
Он основал это на таймере для яиц, который видел в пабе! В таймере для яиц был шарик из воска, подвешенный в воде. Когда воск растаял, яйцо было готово к употреблению.Лавовые лампы — это еще и отличный способ увидеть принципы физики и химии в действии.
Три состояния материи — твердые тела, жидкости и газы (© Let’s Talk Science, 2019).Что такое кинетическая молекулярная теория?
Чтобы понять, как работают лавовые лампы, вы должны понять Кинетическая молекулярная Теория .В нем говорится, что вся материя состоит из молекул, которые постоянно движутся. Эти молекулы имеют кинетической энергии . Количество энергии зависит от температуры. Когда жарче, у молекул больше энергии. А когда у них больше энергии, они двигаются быстрее. Есть три наиболее распространенных состояния материи.
Молекулы в твердых телах имеют наименьшую энергию. Это означает, что они движутся медленнее, чем молекулы в жидкостях и газах.
Молекулы газов обладают наибольшей энергией.Они двигаются быстрее всех.
Как кинетическая энергия связана с плотностью?
Кинетическая молекулярная теория может помочь вам понять плотность . Плотность относится к тому, сколько материи находится в данном объеме пространства.
Вы когда-нибудь бросали монету в фонтан или камень в пруд? Вы, наверное, заметили, что эти предметы тонут в воде. И вы, наверное, заметили, что другие предметы, например веточки, плавают по воде. Предметы более плотные, чем раковина с водой. А предметы менее плотные, чем вода, плавают.
Но при чем тут лавовые лампы? Помните глобулы — назовем их для краткости «шарики» — которые плавают вокруг? При комнатной температуре шарики немного плотнее окружающей жидкости. Вот почему они сидят внизу лампы. Но при включении лампы шарики нагреваются. Молекулы движутся быстрее. Шарики становятся менее плотными, чем окружающая жидкость. Они поднимаются и начинают плавать!
Знаете ли вы?
Воздушные шары работают так же, как шары в лавовой лампе.
Как способность смешивать влияет на работу лавовой лампы?
Шоколадное молоко слева и заправка для салата справа (Источники: Mae Mu через Unsplash и wwing через iStockphoto).Так почему же шарики воска в лавовой лампе не смешиваются с окружающей жидкостью?
Подумайте о шоколадном сиропе и молоке. Это смешиваемых жидкостей. Это означает, что они могут смешиваться с образованием гомогенной смеси . Шоколадный сироп полностью смешивается с молоком, образуя вкусное шоколадное молоко!
Но некоторые жидкости несмешивающиеся .Они не смешиваются друг с другом. Все зависит от силы притяжения между молекулами двух жидкостей.
Например, что происходит, когда вы пытаетесь смешать масло и уксус — как в заправке для салата? Молекулы уксуса больше притягиваются друг к другу, чем к молекулам масла. Молекулы масла больше притягиваются друг к другу, чем к молекулам уксуса.
Независимо от того, сколько вы встряхиваете или перемешиваете заправку, они никогда не останутся смешанными.
Но молекулы шоколадного сиропа притягиваются к молекулам молока.А молекулы молока притягиваются к молекулам шоколадного сиропа. Вот почему вы получаете шоколадное молоко, а не лавовую лампу в стакане!
Каждая несмешивающаяся жидкость называется фазой . Смесь двух несмешивающихся жидкостей называется двухфазной смесью . Смесь, содержащая более двух несмешивающихся жидкостей, называется многофазной смесью .
Когда вы смотрите, как шарики плавают в лавовой лампе, вы видите двухфазную смесь!
Знаете ли вы?
Шарики в лавовой лампе сделаны из парафина.Это тот же тип воска, который используют во многих свечах и цветных карандашах!
Почему шарики в лавовой лампе перемещаются?
Одна из самых интересных особенностей лавовой лампы — это то, как шарики плавают вокруг нее.
Но почему это происходит? Вы знаете, что шарики менее плотные, чем окружающая жидкость. И вы знаете, что шарики и жидкость не смешиваются. Так почему бы шарикам просто не подняться на вершину лампы и не остаться там?
Ну, лавовые лампы устроены так, что температура наверху немного ниже, чем внизу.А что происходит с молекулами, когда они остывают? Верно! Они теряют энергию и сближаются. Итак, когда шар достигает вершины лавовой лампы, он сжимает . Он становится плотнее окружающей жидкости и начинает тонуть. Когда он достигает дна, весь цикл повторяется!
Лавовая лампа — пример конвекционного потока . Конвекционные токи заставляют жидкости и газы подниматься и опускаться из-за изменений их плотности. Вокруг вас есть конвекционные потоки, даже в земной коре!
Когда шарики нагреваются лампочкой, они поднимаются к верху лампы, где охлаждаются и тонут.Затем процесс начинается снова (давайте поговорим о науке, используя изображение Салтмизера [CC BY-SA 3.
0] через Wikimedia Commons).Хотите попробовать поэкспериментировать с лавовой лампой?
Вы можете построить свою собственную лавовую лампу в классе или дома! Вот что вам понадобится:
Прозрачный контейнер, похожий на пустую бутылку из-под воды или содовой
Вода
Масло растительное
Пищевой краситель
Шипучая таблетка (например, Alka-Seltzer®)
Фонарик (опционально)
Как сделать лавовую лампу:
Наполните бутылку водой на четверть
Добавить пищевой краситель
Заполнить оставшуюся часть бутылки растительным маслом
Добавьте половину шипучей таблетки
Дополнительно: если у вас есть фонарик, идите в темную комнату, включите фонарик и наблюдайте за своей новой классной лампой в темноте!
И вот она: ваша собственная лавовая лампа.
Посмотрите, что происходит с этими несмешивающимися жидкостями. Довольно круто, тебе не кажется?
Инновации в области теплопередачи, которые меняют производственные процессы — 5 изменений правил игры, о которых вам нужно знать!
Обрабатывающая и перерабатывающая промышленность зависят от теплопередачи. Некоторые новаторские инновации в этом секторе и вокруг него помогают улучшить производственные операции, использовать природную энергию и сберечь природные ресурсы.
Инновации в области теплопередачи, меняющие процессы производства и производства — 5 изменений правил игры, о которых вам нужно знать!Крис Райт
Обрабатывающая и перерабатывающая отрасли зависят от теплопередачи. Некоторые новаторские инновации в этом секторе и вокруг него помогают улучшить производственные операции, использовать природную энергию и сберечь природные ресурсы.
В этой статье описаны пять вещей, которые навсегда меняют производственные и производственные процессы!
Теплообмен — это то, что говорится, передача тепла от одного места к другому. Любой процесс, в котором используется тепловая (тепловая) энергия, предполагает передачу тепла, и он очень часто используется в производстве, когда для производства товаров требуется постоянное и предсказуемое тепло. Один из повседневных примеров — переработка таких продуктов, как шоколад или жареный картофель. В промышленном масштабе такие процессы чрезвычайно велики для достижения большого объема выпуска, и это неизменно связано с инновациями в текущем производстве.Наряду с этим произошли некоторые ключевые изменения в секторе теплопередачи, которые позволяют собирать солнечную энергию и преобразовывать ее в электричество для коммерческих и бытовых целей. Здесь я обсуждаю пять основных инноваций в области теплопередачи, кратко изложенных в таблице.
1. Возобновляемая или альтернативная тепловая энергия
Краткое описание технологии.
Эта технология позволяет получать тепловую энергию из возобновляемых источников, таких как ветер, приливы, биомасса и геотермальная энергия.В случае геотермальной энергии Солнце является источником тепловой энергии, регулирующей температуру вещества под поверхностью Земли. Геотермальная технология, возобновляемый источник энергии, использует эту энергию с максимальной производительностью, достигаемой в летний сезон. В других технологиях для выработки электроэнергии используется пар, произведенный из геотермальных резервуаров. Крупнейшие поставщики геотермальной энергии происходят из западных Соединенных Штатов Америки и производят 3,5 гигаватта электроэнергии и энергии, необходимой для топлива 3.5 миллионов домов. Примеры включают Casa Diablo в Калифорнии / Неваде, Navy 1 в Калифорнии, Гейзеры в Калифорнии, Honey Lake в Калифорнии / Неваде и Имперскую долину в Калифорнии. [1].
Пример этой технологии и ее преимущества. Электроэнергия из геотермальной энергии имеет хорошие экологические показатели, а также может обеспечивать непрерывный и устойчивый источник тепла.
Международное энергетическое агентство прогнозирует значительный рост в этой области и заявляет, что: «В 2016 году глобальное производство геотермальной энергии составило примерно 84 ТВт-ч, в то время как совокупная мощность достигла чуть более 13 ГВт.Ожидается, что к 2021 году мировые мощности геотермальной энергии вырастут почти до 17 ГВт, при этом наибольший прирост мощностей ожидается в Индонезии, Турции, Филиппинах и Мексике ». [2].
Как эта технология применяется в производстве и как она используется? Эта технология актуальна для текущего и будущего производства электроэнергии, которая требуется в производстве, особенно на заводах, которые используют тепло для производства конечных продуктов. В этом процессе электричество используется нагревателями для повышения температуры высокотемпературных жидкостей и насосами для циркуляции жидкости по системе.
Что означает эта технология с точки зрения изменений в отрасли? Возобновляемые или альтернативные источники тепловой энергии представляют собой альтернативный источник энергии по сравнению с решениями, основанными на ископаемом топливе, и помогают сократить углеродный след производственной деятельности и способствуют установлению целевых показателей по снижению воздействия глобального потепления.
С точки зрения затрат их использование также поможет в производстве (например, производство обработанных пищевых продуктов и выпечки) для снижения затрат на производство энергии и затрат на производственные операции.По оценкам Международного энергетического агентства, к 2020 году все технологии производства возобновляемой энергии, которые сейчас используются в коммерческих целях, будут находиться в пределах диапазона затрат на сжигание ископаемого топлива.
2. Использование солнечной тепловой энергии
Краткое описание технологии. Помимо косвенного получения энергии из вещества Земли, можно непосредственно собирать энергию Солнца на поверхности Земли. Существуют две технологии — концентрированная солнечная энергия (CSP) и концентрированная фотоэлектрическая энергия (PV).
Пример этой технологии и ее преимущества. CSP использует зеркала или линзы для концентрации солнечной энергии и преобразования ее в тепло, которое, в свою очередь, приводит в действие паровую турбину и генератор электроэнергии.
Управление водоснабжения и электроснабжения Дубая недавно объявило о сдаче в эксплуатацию крупнейшего в мире проекта CSP, который находится в солнечном парке Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума. Завод рассчитан на выработку 1000 мегаватт электроэнергии к 2020 году и 5000 мегаватт к 2030 году.CSP обладает способностью использовать энергию Солнца на большой площади; он вырабатывает энергию из экологически чистого источника энергии; Кроме того, тепловое тепло можно легко накапливать, что позволяет производить электричество после захода солнца. Напротив, фотоэлектрические системы (также известные как солнечные фермы, ранчо или парки) используют линзы и изогнутые зеркала для фокусировки солнечного света на небольших, но высокоэффективных, многопереходных солнечных элементах (т.е. фотоэлектрических элементах) и посредством фотоэлектрического эффекта (т.е. материала, который создает электрический ток при воздействии света) для преобразования световой энергии в электричество.В 2016 году Всемирный энергетический совет опубликовал основные выводы о солнечной энергии и пришел к выводу, что рост был экспоненциальным и к концу 2015 года достиг примерно 227 ГВт, что составляет 1% всей электроэнергии, используемой в мире.
[3]. С 2016 года солнечный парк Tengger Desert, расположенный в Чжунвэй, Нинся, Китай, занимает площадь 43 км2 и имеет максимальную выходную мощность (1547 МВт). Фотоэлектрическая технология производит бесшумную и чистую электроэнергию (то есть в окружающую среду не попадает загрязнение воздуха или воды) и не наносит вреда животным или людям и не истощает природные ресурсы.
CSP имеет преимущества перед PV, которые включают: i) более высокую эффективность; ii) более низкие инвестиционные затраты; iii) теплоаккумулирующую способность, в которой энергия может вырабатываться после захода солнца и при облачности; и, iv) предлагает возможность сочетаться с другими топливными технологиями и работать как гибридная операция, которую можно использовать в ночное время.
Как эта технология применяется в производстве и как она используется? Подобно возобновляемым или альтернативным источникам тепловой энергии, электричество, произведенное с помощью технологий CSP и PV, будет более широко использоваться для удовлетворения потребностей производства.
Что означает эта технология с точки зрения изменений в отрасли? Все факторы для возобновляемых или альтернативных источников тепловой энергии применимы к CSP и PV. Кроме того, технологии, основанные на солнечном свете, все еще находятся в зачаточном состоянии, но все же затраты на их установку и удельные затраты на эту энергию продолжают снижаться. SolarPACES в своем отчете о проектах CSP по всему миру показывают, что в отрасли будут наблюдаться дальнейшие инвестиции с объектами, работающими в США, Чили, Испании, Марокко, Южной Африке, странах Ближнего Востока и Северной Африки, Европе, Индии, Китае, Таиланде и Австралии.
3. Высокотемпературный накопитель тепловой энергии
Краткое описание технологии. SolarPACES в статье, озаглавленной «Как работает накопитель тепловой энергии CSP» [4], заявляет, что накопление энергии является ключом к миру, основанному на возобновляемых источниках энергии. Действительно, в секторе CSP солнечная энергия должна храниться до преобразования в электричество, и это нужно делать в течение нескольких часов.
В секторе CSP для этого процесса используются жидкости. Один из способов — использовать расплавленные соли (т.е. расплавленная соль), например нитрат натрия и нитрат калия. Эти соли можно использовать для хранения энергии или в качестве теплоносителя в опорах CSP и работать при очень высоких температурах (> 700 ° C). [4]. Еще одно преимущество накопителя тепловой энергии в расплаве солей заключается в том, что он имеет длительный срок службы (не менее 30 лет), что примечательно, учитывая ежедневные потребности в хранении таких высокотемпературных жидкостей.
Пример этой технологии и ее преимущества. В установках другого типа, параболических желобах CSP, используются теплоносители, работающие при температуре около 400 ° C.Эти жидкости основаны на эвтектической смеси бифенилдифенилоксида и коммерчески доступных жидкостей, включая Dowtherm A, Therminol VP-1 и Globaltherm® Omnitech [5], и в течение многих лет успешно эксплуатируют большинство систем производства солнечной энергии (например, SEGS VI и АНДАСОЛ).
Для получения дополнительной информации о глобальных проектах CSP поименно посетите веб-сайт Национальной лаборатории возобновляемой энергии. [6].
Как эта технология применяется в производстве и как она используется? Для создания электричества используются высокотемпературные жидкости и соли.Жидкости и соли с более высокими температурами позволяют хранить больше энергии и преобразовывать ее в электричество. Поскольку эти технологии зависят от солнечного тепла, они используются в качестве накопителя энергии в течение дня, и оно может быть преобразовано днем или ночью в электричество и обеспечивает постоянный запас энергии, который затем может использоваться в производстве.
Что означает эта технология с точки зрения изменений в отрасли? Эта технология позволит увидеть жидкости, которые могут работать при все более высоких температурах, что позволит производить больше энергии по более низкой цене, чем ископаемое топливо.Следовательно, в этом секторе будут инвестиции в более эффективные жидкости и потребности в энергии более экологичного производственного сектора.
4. Прогностическое управление жидкостями на солнечных электростанциях
Краткое описание технологии. Долговечность расплавленных солей и теплоносителей во многом зависит от технического обслуживания действующей установки и самой жидкости. Страховщики предприятий требуют, чтобы производители отбирали жидкости на регулярной основе. По общему правилу, это следует проводить ежеквартально, хотя это может происходить реже в случаях, когда рабочая температура жидкости на ≥20 градусов Цельсия ниже ее рабочей температуры.[7].
Пример этой технологии и ее преимущества. Используя современные технологии, можно оценивать повседневное состояние жидкости внутри установки, а также отбирать пробы жидкости во время работы. Действительно, Global Heat Transfer предлагает пакет (например, термообслуживание) операторам оборудования, который можно использовать для: i) оценки состояния текучей среды; ii) оценить состояние внутренней работы завода; и, iii) предсказывает будущее состояние жидкости и растения.
Большим преимуществом этого подхода является то, что он помогает поддерживать срок службы жидкости и за счет запланированных вмешательств, если необходимо, избежать дорогостоящих перерывов в работе.
Как эта технология применяется в производстве и как она используется? Эта технология очень важна для текущего и будущего обслуживания жидкостей и установок. Жидкие теплоносители широко используются в производстве и влияют на все предприятия, на которых тепло используется для производства конечного продукта. Например, пакет услуг по термообслуживанию, предлагаемый Global Heat Transfer, представляет собой план управления жизненным циклом, который выполняется непрерывно для оценки состояния жидкости. Цель этой и других программ — поддерживать жидкости и внутренние механизмы заводского оборудования в хорошем рабочем состоянии.
Что означает эта технология с точки зрения изменений в отрасли? Прогнозирующее управление жидкостями изменит отрасль, поскольку они станут все более и более точными в обнаружении старения и разрушения жидкостей.
Следовательно, программы технического обслуживания жидкости помогают сохранять теплоносители в течение длительных периодов времени, а ежедневные затраты на это помогают продлить срок службы жидкости. Таким образом, увеличивается время между заменами жидкости, что может быть чрезвычайно дорогостоящим и вредным для окружающей среды при неправильном обращении.Международное агентство по возобновляемым источникам энергии объясняет, что усовершенствования производственного процесса помогают сократить потребности в материалах и рабочей силе при оптимизации использования капитала.
5. Снижение потребления воды на производственных предприятиях
Краткое описание технологии. Практически каждое производственное предприятие, требующее энергии и отходящего тепла от оборудования, требует эффективного управления. Обычно это делается с использованием воды в качестве теплоносителя.
Пример этой технологии и ее преимущества.Исторически сложилось так, что сегодня это редко используется, вода пропускалась через машины или оборудование (то есть однопроходное охлаждение), а горячая вода сбрасывалась в канализацию.
В настоящее время рециркуляция воды осуществляется через пруд-охладитель или градирню, а для охлаждения воды и отвода отработанного тепла используются испарительные технологии. После этого охлажденная вода может быть использована повторно. Другие нововведения позволяют использовать потери тепла за счет использования воды для генерации пара (т.е. нагрева вместо охлаждения). [8].
Как эта технология применяется в производстве и как она используется? Эта технология используется для сокращения потерь воды, которая является побочным продуктом производственного процесса.
Что означает эта технология с точки зрения изменений в отрасли? Подобно возобновляемым или альтернативным источникам тепловой энергии, эту технологию можно использовать для экономии энергии во время производства. Это также позволяет производителям сократить использование чистой воды и снизить воздействие сточных вод на окружающую среду. Кроме того, рекуперация тепла может использоваться для снижения потребности в энергии в производстве, а также для снижения эксплуатационных затрат энергии.
Использование и преимущества инноваций в области теплопередачи.
Сектор теплообмена | Технологии | Пример использования | Преимущества |
Возобновляемая или альтернативная тепловая энергия | Геотермальная техника | Пар, производимый из геотермальных резервуаров для выработки электроэнергии (например,г. геотермальная электростанция в Имперской долине, Калифорния) | i) Возобновляемые источники энергии |
Использование солнечной тепловой энергии | i) Установки CSP преобразуют энергию Солнца в пар, который преобразуется в электричество. | i) CSP: солнечный парк Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума в Дубае | CSP PV |
Высокотемпературный накопитель тепловой энергии | ЦСП накопитель тепловой энергии | i) Расплавленные соли используются в качестве накопителя энергии и для последующего преобразования в пар, а затем в электричество | i) Расплавленные соли могут иметь очень высокие температуры (> 700 градусов Цельсия) |
Прогностическое управление жидкостями на солнечных электростанциях | Программы технического обслуживания жидкостей | Ежедневная оценка состояния жидкости | i) Помогает продлить срок службы HTF |
Снижение потребления воды на производственных предприятиях | Технологии оборотной воды и испарения воды | Удаление отработанного тепла и энергии при преобразовании воды из пара в электричество | i) Вторичная энергия |
SEGS VI и ANDASOL) и для последующего преобразования в пар, а затем в электричествоДополнительные материалы для чтения
[1] «Электроэнергия» опубликовано Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии.
Источник: https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation
[2] «Геотермальная энергия» опубликовано Международным энергетическим агентством. Источник: https://www.iea.org/topics/renewables/geothermal/)
[3] «Мировые энергетические ресурсы 2016», опубликованные Мировым энергетическим советом. Источник: https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2017/03/WEResources_Solar_2016.pdf
[4] «Что такое расплавленные соли?» Опубликовано на веб-сайте Molten Salt Energy Technologies. Источник: http: // moltensalt.org / whatIsMoltenSalt.html
[5] Райт CI. Сравнение термической стабильности и окислительного состояния теплоносителей на минеральной основе и на основе дифенилдифенилоксида. Журнал прикладного машиностроения 2015: 4; 187. https://doi.org/10.4172/2168-9873.1000187
[6]. «Концентрация проектов солнечной энергетики по названию проекта», опубликованная на веб-сайте Национальной лаборатории возобновляемой энергии.
Источник: https://www.nrel.gov/csp/solarpaces/by_project.cfm
[7]. Райт К.И., Пико Э., Бембридж Т.Взаимосвязь между состоянием жидкого теплоносителя на минеральной основе и частотой отбора проб и химического анализа. Прикладная теплотехника 2015: 75; 918-922. Источник: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.10.024
[8]. «Введение в производство», опубликованное Альянсом по эффективности использования воды. Источник: http://www.allianceforwaterefficiency.org/Manufacturing_Introduction.aspx
О Кристофере Райте
Кристофер Райт — научный сотрудник, окончил Университет Лидса в Великобритании со степенью бакалавра и доктора философии.Его исследования сосредоточены на использовании и обслуживании жидких теплоносителей в производстве и переработке, в том числе в пищевой, фармацевтической, химической и солнечной отраслях.
Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения ManufacturingTomorrow
Комментарии (0)
У этой записи нет комментариев.
Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.
Опубликовать комментарий
Вы должны войти в систему, прежде чем сможете оставлять комментарии. Авторизуйтесь сейчас.
Рекомендуемый продукт
PI USA — 50 способов использования Hexapod
6-осевые платформы Hexapod micro-motion основаны на очень гибкой концепции, позволяющей легко решать сложные задачи перемещения и выравнивания в таких областях, как оптика, фотоника, прецизионная автоматизация, автомобилестроение и медицинская инженерия.
Биомимикрия: 10 лучших примеров биомиметического дизайна
Пирамиды, небоскребы, сверхзвуковой полет — несмотря на невероятную изобретательность и инженерные способности, которые люди демонстрируют на протяжении последних тысячелетий, мы постоянно ищем новые источники вдохновения и способы улучшить наши конструкции. Учитывая, что эволюция выиграла миллионы лет проб и ошибок, чтобы усовершенствовать свой замысел в природе, логично, что человеческое строительство может извлечь выгоду из ее влияния.
Такой подход к человеческим инновациям, основанный на подражании природе, называется биомиметическим дизайном, и он вдохновил нас на многие из наших величайших творений — от зданий до бионических автомобилей, вот некоторые из любимых примеров.
Китовые ветряки
Шишковидные бугорки горбатого кита (Megaptera Novaeangliae) © Getty
Горбатый кит весит поразительно 36 тонн, но при этом он является одним из самых элегантных пловцов, ныряльщиков и прыгунов в море.
Как впервые исследовал биомеханик Фрэнк Фиш, эти аэродинамические способности во многом объясняются бугристыми выступами на передней части плавников, называемыми бугорками.
Подобно крыльям самолета, киты используют плавники под разными углами наклона, чтобы увеличить подъемную силу. Однако при слишком большом наклоне произойдет обратное, и они заглохнут — потеря подъемной силы из-за текущей турбулентности и образования водоворотов в воде.
Сравнивая неровные лезвия с лезвиями с гладкими краями, Фиш и его коллеги обнаружили, что срыв происходит под гораздо большим углом к бугоркам — фактически, увеличение почти на 40 процентов. Они пришли к выводу, что умение использовать более высокие углы было полезно для кита, позволяя ему маневрировать по узким кругам, следовательно, они кружили и ловили свою добычу в «сети» пузырьков.
Дальнейшие испытания, проведенные Fish, также показали, что ветряные турбины с зубчатыми краями оказались более эффективными и более тихими, чем обычные гладкие лопасти.
Это привело к формированию WhalePower tubercle Technology, компании, разрабатывающей ряд продуктов с технологией бугорков с широким спектром применений лопастей, включая ветряные турбины, гидроэлектрические турбины, ирригационные насосы, вентиляционные насосы.
Ящик-рыба и Бионическая машина
Несмотря на громоздкий внешний вид, он имеет низкое гидравлическое сопротивление и поразительный коэффициент лобового сопротивления 0.06. Для сравнения, у пингвинов, плавающих в воде, коэффициент 0,19.
В 2005 году, вдохновленный большой структурной прочностью и малой массой кузова-самосвала, Mercedes Benz разработал Bionic Car, который, как сообщалось, снижает лобовое сопротивление, обладает большой жесткостью, малым весом и значительно меньшим расходом топлива по сравнению с традиционными автомобилями.
Конечно, то, что что-то кажется идеальным в мире природы, не обязательно означает, что это работает в промышленном дизайне.Возможно, вы заметили явное отсутствие транспортных средств в форме Bionic Car на дороге, что, вероятно, связано с тем, что исследование 2015 года показало, что форма прямоугольной рыбы совсем не уменьшала лобовое сопротивление и фактически делала ее более нестабильной — отлично подходит для прямоугольной рыбы. с 50 миллионами лет эволюции, чтобы усовершенствовать искусство быть рыбой-самшитом, менее пригодным для перевозки людей.
Зимородок и Синкансэн
Скоростной поезд Синкансэн мчится мимо горы Фудзи с его характерным носом в стиле зимородков © Getty
Япония славится невероятной скоростью и эффективностью своих поездов.Однако со скоростью более 300 км / ч сверхскоростные поезда создавали огромную звуковую ударную волну каждый раз, когда они выходили из туннеля. Прискорбный результат изменения давления воздуха, этот источник шумового загрязнения сильно обеспокоил местных жителей и заставил инженеров решить проблему.
Они сделали это, и черпали вдохновение из весьма неожиданного источника: Зимородка. Зимородки мастера путешествовать между воздушными и водными средами с очень небольшим количеством брызг.Как и «Зимородок», сверхскоростной пассажирский экспресс Синкансэн оснащен длинным носом в форме клюва. Это значительно снижает уровень шума, производимого поездом, но также потребляет на 15 процентов меньше электроэнергии и движется на 10 процентов быстрее, чем раньше.
липучка
Джордж де Местраль был вдохновлен на изобретение липучки после того, как заметил, как легко заусенцам прилипать к шерсти его собаки. Изучив их под микроскопом, он заметил простую конструкцию крошечных крючков на конце шипов фрезы.Они могли ловить петлей что угодно, например, мех и ткань, и он продолжил копировать это синтетически.
В его системе застежки-липучки, состоящей из двух частей, используется полоса неплотно петляющего нейлона напротив полосы крошечных крючков, и с тех пор она пользуется большой популярностью.
Птицы и полет
Дизайн Леонардо да Винчи для орнитоптера
Пожалуй, один из самых известных примеров биомимикрии очевиден в истории полета человека.Леонардо да Винчи широко известен как главный инициатор его развития, поскольку он провел первые настоящие исследования птиц и полета человека в 1480-х годах. Его первоначальный проект, названный Орнитоптер, так и не был создан, но был основным показателем того, как человек потенциально может летать.
Несколько дизайнеров и инженеров работали над этой концепцией, вдохновленной птицами, в последующие годы, например, Отто Лилиенталь совершил более 2500 полетов на планере, но только в 1903 году братья Райт запустили первый двигатель тяжелее воздуха. машина в управляемом и устойчивом полете.Эта технология во многом определила воздушные разработки 20-го века и технологии, которые сегодня можно увидеть в воздухе.
Водобоязнь, вдохновленная лотосом
Эффект лотоса , иначе известный как супергидрофобность, — это эффект, наблюдаемый на листьях цветка лотоса, где вода не может смачивать поверхность и просто скатывается. Такой высокий отталкивающий эффект обусловлен наноструктурой плоскости, в которой микровыступы, покрытые восковыми гидрофобными материалами, отталкивают воду.Это также механизм самоочистки, так как частицы грязи также прилипают к молекуле воды.
Копируя этот процесс, CeNano разработала нанотол — гидрофобный (водоотталкивающий), липофобный (жироотталкивающий) и олеофобный (маслоотталкивающий) герметик, который можно распылять на вещества для создания их собственной супергидрофобности. Их применение огромно, и за ними приятно смотреть.
Жуки-сборщики воды
Африканский пустынный жук Намиб, вероятно, одно из наших любимых существ из новой эпической серии фильма Дэвида Аттенборо « Planet Earth II ».
Он собирает воду, превращая туман в капли воды на неровностях своего панциря.По мере того как водоотталкивающие гребни обрамляют неровности, они постепенно направляют водный канал к голове жука, чтобы он мог пить.
Вдохновленные этим, исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) воспроизвели эту структуру из стекла и пластика. Это позволяло им собирать небольшое количество воды точно так же, как спина жука, но также давало им основу для других применений, помимо уборки тумана в пустыне. Например, создание охлаждающих устройств или использование для очистки разливов токсичных веществ.
Биомиметическая архитектура
Центр Истгейт в Хараре, Зимбабве, является примером биомимикрии в невероятных масштабах.
Зеленая архитектура является крупнейшим офисным и торговым комплексом в стране, в нем не используется обычное кондиционирование или отопление, но поддерживается регулируемая температура круглый год.
Архитектор Мик Пирс был вдохновлен термитными насыпями на создание здания, поскольку они демонстрируют оригинальную самоохлаждающуюся структуру.Это связано с их системой вентиляции, включающей в себя процесс открытия и закрытия вентиляционных отверстий по всему холму, которые регулируют конвекционные потоки воздуха. Центр Истгейт использует аналогичный процесс, поскольку он втягивает воздух и нагревает / охлаждает его вместе со строительной массой. Это зависит от того, какая среда более горячая — здание или воздух. Инновационное здание потребляет на 10 процентов меньше энергии, чем традиционные здания такого же размера!
Стекло для птиц
© Getty Images
По оценкам, 100 миллионов птиц ежегодно умирают в результате полета в стекло, и причина очевидна — они просто не распознают прозрачную структуру как физический барьер.
Чтобы решить эту проблему, компания разработала биомиметическое стекло Ornilux Birdsafe Glass, черпая вдохновение в отражающих ультрафиолетовые лучи нитях паутины, которую птицы видят и поэтому избегают. Это очевидная обоюдная выгода для обоих видов, поэтому Ornilux попыталась воспроизвести это с помощью своего перекрещивающегося УФ-стекла.
Пальто из кожи акулы
Изучая биологические процессы в коже акулы, ученые НАСА смогли скопировать микроскопические узоры зубов, чтобы создать пленку «риблеты».Сравнимая с зубцами кожи акулы, эта пленка снижает сопротивление и удерживает микроорганизмы (например, водоросли), прикрепляющиеся к поверхности. Это было очень выгодно для морских судов, таких как парусник Stars & Stripes , который был покрыт риблетами НАСА и выиграл Кубок Америки 1987 года.
Тем не менее, риблеты имеют широкие экологические преимущества в плане уменьшения трения, поскольку они экономят энергию и деньги (например, в топливе). Это привело к его дальнейшему развитию и использованию в покрытиях для корпусов кораблей, подводных лодок, самолетов и даже купальных костюмов для людей.
Существует также огромный финансовый стимул, поскольку уменьшение сопротивления может сэкономить тысячи фунтов. Например, по оценкам исследователей, снижение лобового сопротивления на 1 процент может сэкономить одному самолету примерно 25 000 галлонов топлива в год.
Подробнее:
Профессиональное естественное охлаждение, естественный радиатор
Профессиональное естественное охлаждение, естественный радиатор | ЛориОбзор естественного конвекционного охлаждения
Источник тепла в естественной среде, тепло выделяется в воздух за счет конвекции и излучения, называется естественным конвекционным охлаждением .
Охлаждение естественной конвекцией — один из самых надежных и распространенных методов охлаждения, хотя его характеристики рассеивания тепла не так хороши, как у принудительной конвекции, а коэффициент поверхностной теплопередачи при естественной конвекции относительно низок (<10 Вт / k-) , он получил широкое распространение в обществе благодаря своим преимуществам, заключающимся в отсутствии дополнительных источников энергии, надежной и стабильной работе, высокой безопасности, отсутствии шума и низкой стоимости производства. Это метод естественного охлаждения , в котором используется высокая теплопроводность материалов (экструдированный алюминиевый материал) для отвода тепла и его рассеивания в воздухе.Даже если нет конкретных требований к скорости ветра, с помощью радиатора естественной конвекции , который представляет собой медную и алюминиевую пластину радиатора, алюминиевые экструдированные детали, гнутые с ЧПУ, склеенные, уложенные друг на друга ребра, обработанный радиатор или радиатор для литья под давлением, чтобы реализовать охлаждение продукта.
Для повышения производительности естественных радиаторов площадь поверхности радиаторов должна быть настолько большой, насколько позволяет приложение. Излучение также играет важную роль в работе естественных радиаторов , поэтому радиаторы должны быть анодированы или окрашены.Такая обработка поверхности улучшает излучательную способность поверхности или ее способность излучать тепло к другим объектам в окружающей среде.
Разработка и решение технологии охлаждения естественной конвекцией Lori
Lori фокусируется на радиаторе высокой мощности, и мы добились некоторых новых успехов в исследованиях и разработках технологии охлаждения естественной конвекцией за последние годы, например, мы разработали технологию срезанных ребер высокой плотности и реализовали ультратонкие ребра.
, сверхмалый зазор и высокое соотношение сторон для изготовления основной конструкции радиатора, могут полностью заменить технологию со связанными ребрами, поскольку она имеет большую площадь рассеивания тепла, одноступенчатое формирование, на 100% более высокую теплопроводность профиля, более высокое тепловыделение представление; В технологическом нововведении экструзионных профилей радиаторов используется самая передовая технология сварки трением для устранения технического узкого места, связанного с тем, что экструзионный профиль не может удовлетворить потребности в сверхшироком отводе тепла от тела, а также для достижения прорыва в отношении большей мощности рассеивания тепла и структуры и скоро.
Постоянно совершенствуя тепловые технологии, компания Lori провела углубленное исследование естественного охлаждения , реализовав более высокую эффективность рассеивания тепла и предоставив клиентам лучшее тепловое решение.
1.
Технология прессования: экструдированный алюминиевый радиатор, радиатор из алюминиевого сплава, радиатор из меди и алюминия
2.Методы соединения материалов: радиатор сваркой трением, теплоотвод с пластинами в несколько рядов, радиатор со связанными ребрами
3. Техника с ребристыми ребрами, алюминиевый радиатор с ребристыми ребрами, радиатор с медными ребрами
4. Технологии ковки: радиатор холодная ковка, радиатор подсолнух
5. Методы обработки: обработанный радиатор, радиатор из токарного алюминия, радиатор из токарной меди
6. Методы литья под давлением: литье радиатора, литье радиатора
Естественное охлаждение компании Lori широко используется в различных отраслях промышленности.Например, охлаждение источника бесперебойного питания (ИБП), охлаждение специального источника питания, охлаждение инвертора высокого и среднего напряжения, охлаждение накопления солнечной энергии, охлаждение аккумуляторной батареи, охлаждение двигателя железнодорожного транспорта, светодиодное освещение, BGA и т.
Д.
Авторские права © 2008 г., компания Shenzhen Lori Technology Co., Ltd. Все права защищены
Онлайн чат 编辑 模式 下 无法 使用
Речь идет о теплопередаче — A Lab Aloft (International Space Station Research)
На этой неделе комментарии от приглашенного блоггера и научного сотрудника программы Международной космической станции Тары Раттли, доктора философии.Д., поскольку она размышляет о физической науке о кипении в космосе.
Если вы не считаете себя человеком, который когда-либо мог интересоваться физикой, давайте свяжемся с этим.
Вы голодны. Пришло время пасты. Ваша кастрюля с водой стоит на плите, вы включили максимальный огонь, и начинается ожидание закипания.
Вы нетерпеливо смотрите на горшок, когда кажется, что вода начинает кружиться. Вам не терпится увидеть пузырьки, которые означают, что в эту воду можно положить макароны.Но что говорят вам эти пузырьки и что делает их ключевым показателем идеальной температуры воды для макаронных изделий?
На Земле вода кипит за счет естественной конвекции.
(Изображение предоставлено Маркусом Швейссом из Википедии)
Чтобы немного упростить, на самом деле кипячение — это очень эффективный процесс теплопередачи, и в этом случае кипячение передает тепло от огня на плите воде, которая будет готовить вашу пасту.Здесь, на Земле, это кажется достаточно простым: вы включаете конфорку, ждете несколько минут, и когда появляются все эти маленькие пузырьки, вы готовы к приготовлению.
Пока вы ждете, пока закипит ваш горшок с водой, в нем происходит сложный процесс. Во-первых, жидкость на дне кастрюли, ближайшей к источнику тепла, начинает нагреваться; как он это делает, он поднимается.
Поднимающаяся горячая вода заменяется более прохладными и более плотными молекулами воды. Молекулы воды в вашем горшке постоянно обмениваются таким образом благодаря гравитации, в конечном итоге нагревая весь горшок с жидкостью.Это известно как естественная конвекция — движение молекул в жидкости — которая является основным методом передачи тепла (и массы).
Без плавучести или конвекции кипящие жидкости
ведут себя в космосе совершенно иначе.
(видео любезно предоставлено НАСА)
Но естественной конвекции недостаточно, поскольку она еще не дает пузырьков, необходимых для приготовления макаронных изделий. Чтобы получить эти пузыри, вам нужно подождать достаточно долго, пока дно кастрюли не станет горячее, чем точка кипения воды.Когда точка кипения нарушается, вы наконец начинаете видеть крошечные пузырьки водяного пара, которых так долго ждали! Пузырьки поднимаются из-за плавучести, , а затем схлопываются, достигая более плотной и относительно более холодной воды на поверхности горшка.
Это движение не только помогает перемещать воду быстрее (подумайте о перемешивании), но и сами пузыри передают тепловую энергию. Это образование пузырьков называется пузырьковым кипением; гораздо более эффективный способ передачи тепла, чем естественная конвекция сама по себе.Фактически, настолько эффективен, что в конечном итоге приводит к более сложному кипению, называемому переходным кипением — сильно турбулентным пузырьковым потоком, который указывает на то, что вода теперь достаточно горячая, чтобы приготовить вашу пасту.
Однако в космосе пузыри ведут себя иначе. Без силы тяжести эффекты плавучести и конвекции отсутствуют. Более теплая вода не может подняться; вместо этого он остается возле источника тепла, становясь все горячее и горячее. Между тем, оставшаяся вода дальше от источника тепла остается относительно холодной.Когда нагретая жидкость достигает точки кипения, пузырьки не поднимаются на поверхность. Вместо этого пузырьки, которые образуются, сливаются в один большой пузырь, который сидит на нагретой поверхности.
Внутри пузыря заключена драгоценная тепловая энергия! В результате получается неэффективный или, по крайней мере, совершенно другой способ передачи тепла.
Изображение кипения жидкости на массиве нагревателей в условиях низкой гравитации.
, созданное самолетом НАСА KC-135. Синие области указывают на
областей с низкой теплопередачей.
(Предоставлено Мэрилендским университетом)
Оказывается, есть много ученых, которых восхищает тот факт, что если вскипятить воду в космосе, вы получите один большой пузырь, который имеет тенденцию «проглатывать» более мелкие пузырьки. Почему очарование? Что ж, помимо достижений в фундаментальных знаниях из «учебников» термодинамики, поскольку кипение является таким эффективным процессом теплопередачи, более глубокое понимание этого сложного процесса может помочь в создании более эффективных систем охлаждения для Земли и космоса.Например, автомобильные инженеры заинтересованы в разработке компактных, энергоэффективных систем охлаждения горячих двигателей автомобилей, основанных на механике теплопередачи при кипении.
Фактически, в вашем собственном холодильнике используется охлаждающая жидкость с низкой температурой кипения и некоторыми связанными с этим перепадами давления, чтобы продукты оставались холодными. Передавая тепло от воздуха холодильника охлаждающей жидкости до точки кипения, тепло в конечном итоге рассеивается из пузырьков и излучается в воздух в вашем доме.По сути, хотя воздух внутри вашего холодильника может показаться вам холодным, на самом деле он достаточно теплый, чтобы вскипятить охлаждающую жидкость, которая является самим процессом теплопередачи, обеспечивающим охлаждение продуктов.
Экспериментальная установка кипения или BXF, запущенная на STS-133 в феврале 2010 года, позволит ученым провести углубленные исследования сложностей, связанных с образованием пузырьков в результате теплопередачи. Например, какую роль играют поверхностное натяжение и испарение во время пузырькового кипения, когда плавучесть и конвекция не входят в уравнение? А как насчет вариаций свойств поверхности нагрева? Контролируя силу тяжести на Международной космической станции, ученые могут исследовать различные элементы кипения, потенциально способствуя усовершенствованию конструкции систем охлаждения.
Повышение эффективности охлаждающих технологий может оказать положительное влияние на мировую экономику и окружающую среду; две горячие темы, которые могут многое выиграть от кипения в космосе.
Доктор Тара Раттли — младший научный сотрудник программы Международной космической станции (МКС) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в Космическом центре Джонсона (АО) в Хьюстоне. Ее роль в Управлении программной науки заключается в представлении и передаче информации обо всех исследованиях на космической станции, а также в поддержке рекомендаций руководителю программы МКС и штаб-квартире НАСА в отношении исследований на МКС.До своей должности в Научном отделе программы МКС д-р Раттли работала ведущим инженером по бортовому оборудованию в Системе технического обслуживания МКС, а затем в Центре исследований человека на МКС. Она имеет степень бакалавра наук в области биологии и степень магистра наук в области машиностроения в Государственном университете Колорадо, а также степень доктора философии в области неврологии в Медицинском отделении Техасского университета.