Конвекция: определение и примеры конвекции

Если приблизить руку к включенной электролампе или поместить ладонь над горячей плитой, можно почувствовать движение теплых потоков воздуха. Тот же эффект можно наблюдать при колебании листа бумаги, помещенного над открытым пламенем. Оба эффекта объясняются конвекцией.

Что представляет собой?

В основе явления конвекции лежит расширение более холодного вещества при соприкосновении с горячими массами. В таких обстоятельствах нагреваемое вещество теряет плотность и становится легче по сравнению с окружающим его холодным пространством. Наиболее точно данная характеристика явления соответствует перемещению тепловых потоков при нагревании воды.

Движение молекул в противоположных направлениях под воздействием нагревания – это именно то, на чем основывается конвекция. Излучение, теплопроводность выступают схожими процессами, однако касаются прежде всего передачи тепловой энергии в твердых телах.

Яркие примеры конвекции – перемещение теплого воздуха в середине помещения с отопительными приборами, когда нагретые потоки движутся под потолок, а холодный воздух опускается к самой поверхности пола. Именно поэтому при включенном отоплении вверху комнаты воздух заметно теплее по сравнению с нижней частью помещения.

Закон Архимеда и тепловое расширение физических тел

Чтобы понять, что представляет собой естественная конвекция, достаточно рассмотреть процесс на примере действия закона Архимеда и явления расширения тел под воздействием теплового излучения. Так, согласно закону, повышение температуры обязательно приводит к увеличению объемов жидкости. Нагреваемая снизу жидкость в емкостях поднимается выше, а влага большей плотности, соответственно, перемещается ниже. В случае нагрева сверху более и менее плотные жидкости останутся на своих местах, в таком случае явления не произойдет.

Возникновение понятия

Впервые термин «конвекция» был предложен английским ученым Вильямом Прутом еще в 1834 году. Использовался он для описания перемещения тепловых масс в нагретых, движущихся жидкостях.

Первые теоретические исследования явления конвекции стартовали лишь в 1916 году. В ходе экспериментов было установлено, что переход от диффузии к конвекции в подогреваемых снизу жидкостях возникает при достижении некоторых критических температурных значений. Позже это значение получило определение «число Роэля». Оно было так названо в честь исследователя, занимавшегося его изучением. Результаты опытов позволили дать объяснение перемещению тепловых потоков под влиянием сил Архимеда.

Виды конвекции

Существует несколько видов описываемого нами явления – естественная и вынужденная конвекция. Пример перемещения потоков горячего и холодного воздуха в середине помещения как нельзя лучше характеризует процесс естественной конвекции. Что касается вынужденной, то ее можно наблюдать при перемешивании жидкости ложкой, насосом или мешалкой.

Конвекция невозможна при нагревании твердых тел. Всему виной достаточно сильное взаимное притяжение при колебании их твердых частиц. В результате нагрева тел твердой структуры не возникают конвекция, излучение. Теплопроводность заменяет указанные явления в таких телах и способствует передаче тепловой энергии.

Отдельным видом выступает так называемая капиллярная конвекция. Происходит процесс при перепадах температуры во время движения жидкости по трубам. В естественных условиях значение такой конвекции наряду с естественной и вынужденной крайне несущественно. Однако в космической технике капиллярная конвекция, излучение и теплопроводность материалов становятся весьма значимыми факторами. Даже самые слабые конвективные движения в условиях невесомости приводят к затруднению реализации некоторых технических задач.

Конвекция в слоях земной коры

Процессы конвекции неразрывно связаны с естественным образованием газообразных веществ в толще земной коры. Рассматривать земной шар можно как сферу, состоящую из нескольких концентрических слоев. В самом центре располагается массивное горячее ядро, которое представляет собой жидкую массу высокой плотности с содержанием железа, никеля, а также прочих металлов.

Окружающими слоями для земного ядра выступают литосфера и полужидкая мантия. Верхний слой земного шара представляет собой непосредственно земную кору. Литосфера сформирована из отдельных плит, которые находятся в свободном движении, перемещаясь по поверхности жидкой мантии. В ходе неравномерного нагревания различных участков мантии и горных пород, которые отличаются разным составом и плотностью, происходит образование конвективных потоков. Именно под воздействием таких потоков возникает естественное преобразование ложа океанов и перемещение несущих континентов.

Отличия конвекции от теплопроводности

Под теплопроводностью следует понимать способность физических тел к передаче тепла посредством движения атомных и молекулярных соединений. Металлы выступают отличными проводниками тепла, так как их молекулы находятся в неразрывном контакте друг с другом. Напротив, газообразные и летучие вещества выступают плохими проводниками тепла.

Как происходит конвекция? Физика процесса основывается на переносе тепла за счет свободного движения массы молекул веществ. В свою очередь, теплопроводность заключается исключительно в передаче энергии между составляющими частицами физического тела. Однако и тот, и другой процесс невозможен без наличия частиц вещества.

Примеры явления

Наиболее простым и доступным для понимания примером конвекции может послужить процесс работы обыкновенного холодильника. Циркуляция охлажденного газа фреона по трубам холодильной камеры приводит к снижению температуры верхних пластов воздуха. Соответственно, замещаясь более теплыми потоками, холодные опускаются вниз, охлаждая, таким образом, продукты.

Расположенная на тыльной панели холодильника решетка играет роль элемента, способствующего отводу теплого воздуха, образованного в компрессоре агрегата во время сжатия газа. Охлаждение решетки также основывается на конвективных механизмах. Именно по этой причине не рекомендуется загромождать пространство позади холодильника. Ведь только в таком случае охлаждение может происходить без затруднений.

Другие примеры конвекции можно заметить, наблюдая за таким природным явлением, как движение ветра. Нагреваясь над засушливыми континентами и охлаждаясь над местностью с более суровыми условиями, потоки воздуха начинают вытеснять друг друга, что приводит к их движению, а также перемещению влаги и энергии.

На конвекции завязана возможность парения птиц и планеров. Менее плотные и более теплые воздушные массы при неравномерном нагревании у поверхности Земли приводят к образованию восходящих потоков, что способствует процессу парения. Для преодоления максимальных расстояний без затраты сил и энергии птицам требуется умение находить подобные потоки.

Хорошие примеры конвекции – образование дыма в дымоходах и вулканических кратерах. Перемещение дыма вверх основано на его более высокой температуре и низкой плотности по сравнению с окружающей средой. При остывании дым постепенно оседает в нижние слои атмосферы. Именно по этой причине промышленные трубы, посредством которых происходит выброс вредных веществ в атмосферу, делают максимально высокими.

Наиболее распространенные примеры конвекции в природе и технике

Среди наиболее простых, доступных для понимания примеров, которые можно наблюдать в природе, быту и технике, следует выделить:

• движение воздушных потоков во время работы бытовых батарей отопления;
• образование и движение облаков;
• процесс движения ветра, муссонов и бризов;
• смещение тектонических земных плит;
• процессы, которые приводят к свободному газообразованию.

Приготовление пищи

Все чаще явление конвекции реализуется в современных бытовых приборах, в частности в духовых шкафах. Газовый шкаф с конвекцией позволяет готовить разные блюда одновременно на отдельных уровнях при различной температуре. При этом полностью исключается смешение вкусов и запахов.

Нагрев воздуха в традиционном духовом шкафу основывается на работе единственной горелки, что приводит к неравномерному распределению тепла. За счет целенаправленного перемещения горячих потоков воздуха при помощи специализированного вентилятора блюда в конвекционном духовом шкафу получаются более сочными, лучше пропекаются. Такие устройства быстрее нагреваются, что позволяет уменьшить время, требуемое на приготовление пищи.

Естественно, для хозяек, которые готовят в духовом шкафу всего лишь несколько раз в год, бытовой прибор с функцией конвекции нельзя назвать техникой первой необходимости. Однако для тех, кто не может жить без кулинарных экспериментов, такое устройство станет просто незаменимым на кухне.

Надеемся, представленный материал оказался полезным для вас. Всего доброго!

Конвекция

Если вытянуть руку над горячей плитой или над горящей электрической лампочкой, можно ощутить, как над этими предметами поднимаются струи теплого воздуха. Листик бумаги, подвешенный над горящей свечей или электрической лампочкой, под воздействием поднимающегося теплого воздуха начинает вращаться.

Подобное явление можно объяснить следующим образом. Воздух соприкасается с горячей лампой, нагревается, расширяется и обретает менее плотное состояние, в отличие от окружающего холодного воздуха. Сила Архимеда, которая действует на теплый воздух со стороны холодного воздуха снизу вверх, превосходит силу тяжести, которая действует на теплый воздух. Таким образом, теплый воздух поднимается вверх, тем самым, уступая место холодному воздуху.

Подобные явления мы можем наблюдать при нагревании жидкости снизу. Теплые слои жидкости – менее плотные, а, следовательно, более легкие – вытесняются вверх более плотными и тяжелыми, холодными слоями.

Холодные слои жидкости, опустившись вниз, нагреваются от источника тепла и снова вытесняются менее нагретой жидкостью. Таким образом, такое движение равномерно прогревает всю воду. Это можно увидеть более наглядно, если на дно сосуда положить немного кристалликов марганцовки, которая окрашивает воду в фиолетовый цвет. В подобных опытах мы можем наблюдать еще одну разновидность теплопередачи – конвекция (латинское слово «конвекцио» – перенесение).

Следует отметить, что при процессе конвекции энергия перемещается самими струями газа или жидкости. К примеру, в комнате с отоплением, благодаря явлению конвекции поток нагретого воздуха поднимается к потолку, а холодного опускается к полу. Таким образом, воздух вверху гораздо теплее, чем возле пола.

Существует два вида конвекции: естественная (или другими словами свободная) и вынужденная.

Примеры с нагревом жидкости и воздуха в комнате являются примерами естественной конвекции. Мы можем наблюдать вынужденную конвекцию, когда перемешиваем жидкость ложкой, мешалкой, насосом.

Такие вещества как жидкости и газы необходимо нагревать снизу. Если же делать наоборот – нагревать их сверху, конвекции не будет. Теплые слои не могут физически опуститься ниже холодных, более плотных и тяжелых. Таким образом, для протекания процесса конвекции необходимо нагревать газы и жидкости снизу.

В твердых телах конвекция происходить не может. Нам уже известно, что в твердых телах, частицы колеблются около определенной точки, т.к. они удерживаются взаимным притяжением. Поэтому, при нагревании твердых тел, в них не может образовываться вещество. В твердых телах, энергия может передаваться за счет теплопроводности.

Конвекция широко распространена в природе: в нижних слоях земной атмосферы, морях, океанах, в недрах нашей планеты, на Солнце (в слоях до глубины ~20-30% радиуса Солнца от его поверхности). С помощью явления конвекции осуществляют нагрев газов, а также жидкостей в разных технических устройствах.

Простым примером конвекции может также послужить охлаждение продуктов в холодильнике. Циркулирующий по трубам холодильника газ фреон, охлаждает пласты воздуха в верхней части холодильника. Охлажденный воздух, спустившись вниз, охлаждает все продукты, а потом снова направляется вверх. Когда мы раскладываем продукты питания в холодильнике, не стоит затруднять циркуляцию воздуха в нем. Решетка, расположенная ссади холодильника, служит для отвода теплого воздуха, который образуется в компрессоре при сжатии газа. Механизм охлаждения решетки также конвективный, поэтому следует оставлять свободным пространство за холодильником, чтобы конвекция проходила без затруднений.

Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Конвекция в электрической духовке: как работает, виды, применение

Многие хозяйки, оснащая свой кухню новой бытовой техникой, заботятся о том, чтобы приборы выполняли много функций одновременно. Не составляет исключения и электрическая печь. Современный духовой шкаф имеет множество дополнительных возможностей: СВЧ, размораживание продуктов, разогрев еды, поддержание температуры блюда, пароварка, конвекция. Именно о последней функции и пойдет речь. Разберемся, что такое конвекция в духовом шкафу, как она работает и насколько необходима.

Для чего нужна конвекция

Для того чтобы понять, что такое конвекция, нужно разобраться, как расположены нагревательные элементы в электрической духовке. Старые модели электроплит были оснащены одним-двумя тэнами и, естественно, эта функция в них отсутствовала. Вспомните, как проблематично было равномерно пропечь пирожки или коржи для торта. Одна сторона уже подгорела, а вторая еще даже не подрумянилась. Для более-менее равномерного приготовления без конца нужно было поворачивать противень, а для того чтобы не подгорел низ – ставили второй противень с солью.

Современная духовка с функцией конвекции избавит вас от этих неудобств, и вы сможете порадовать домочадцев блюдом с равномерной прожаркой и красивой хрустящей корочкой.

Принцип работы конвекции в духовом шкафу

Термином «конвекция» обозначается перенесение тепла воздушным потоком. Теплообмен в природе происходит естественным образом.

В духовке циркулировать воздух заставляет встроенный вентилятор. За счет принудительной конвекции воздух в камере быстрее и равномернее прогревается. Постоянный теплообменный процесс обеспечивает одинаковую температуру во всем пространстве духового шкафа.

Благодаря равномерному прогреву в духовке можно готовить одновременно на разных уровнях несколько блюд, а выпечка не подгорает снизу и подрумянивается сверху, качественно запекается мясо и овощи. При малом нагреве режим конвекции позволяет производить разморозку продуктов.

Бытовая техника с режимом конвекции в зависимости от модели оснащается панелью управления или соответствующей кнопкой с индикатором. В качестве обозначения режима конвекции на панели управления используется иконка в виде вентилятора.

Чаще всего в продаже встречаются электрические конвекционные печи и духовки, реже газовые. Стоимость приборов с режимом конвекции выше, чем у обычных аналогов. Но дополнительные расходы за чрезвычайно полезную функцию, упрощающую процесс готовки и позволяющую создавать настоящие шедевры кулинарии, того стоят.

Разновидности технологии

Технологические решения по реализации режима принудительного теплообмена в духовом шкафу у разных производителей могут отличаться. Распространены следующие варианты принудительной конвекции.

1. Простой вид принудительной циркуляции посредством вентилятора стандартной мощности.
2. Конвекция посредством вентилятора с кольцевым нагревателем. Дополнительный нагреватель, которым снабжен вентилятор, позволяет обеспечивать более быстрый и эффективный прогрев пространства духовки.
3. Конвектор — более мощный вентилятор создает вихревой теплообмен. Запекаемые блюда быстро покрываются корочкой, но внутри остаются сочными, поскольку образовавшаяся корочка препятствует испарению.
4. Двухуровневый конвектор представляет собой два вентилятора друг под другом. Двухуровневый обдув удобен при приготовлении нескольких блюд одновременно.
5. Конвектор с парогенератором. Благодаря насыщению духовки паром, блюда получаются тушеными, что полезнее для здоровья. Духовка с режимом влажной конвекции подходит для сдобной выпечки и приготовления диетических блюд на пару.

Чем хороша конвекционная духовка

Конвекционный духовой шкаф имеет ряд преимуществ.

1. Все ингредиенты пропекаются равномерно.
2. Возможно приготовление блюд на нескольких противнях одновременно.
3. С помощью данной функции можно добиться хрустящей поджаристой корочки.
4. Уменьшение расхода электроэнергии.
5. Использование масла при готовке блюд сводится к минимуму.
6. Возможность приготовления разнообразного меню.

Как применяют режим конвекции на практике

На практике конвектор позволяет добиться потрясающих результатов. Толстые куски мяса и рыбы качественно запекаются, получают равномерную хрустящую корочку со всех сторон. Блюдо получается в меру сочным. Режим существенно упрощает процесс приготовления сложных блюд, при этом экономится расход энергоресурсов (газ или электричество).

Важно! При активации функции температура воздуха в духовом шкафу на 10-15° выше, чем при стандартном нагревании, что ускоряет процесс приготовления пищи на 20-30 %. Выставляя таймер, пользователь должен учесть эту особенность.

Примеры применения.

1. Активация функции без нагрева или при небольшом прогревании позволяет быстрого разморозить продукты. В таком режиме подсушивают ягоды, фрукты, порезанные на кусочки, травы и цедру. Также можно поставить тесто на опару перед выпечкой.
2. В режиме конвекции с нижним нагревателем выпекают пироги, пиццу и другие хлебобулочные изделия.
3. Функция в сочетании с верхним нагревателем подходит для приготовления запеканок, мясных блюд и овощных и фруктово-ягодных суфле.
4. Многофункциональный режим нагрева с принудительной циркуляцией подходит для одновременной выпечки на нескольких уровнях пирожков при температуре 170-190° или кондитерских изделий (от 180°). Можно на нескольких уровнях запекать большие куски мяса или рыбы (от 200°).
5. Режим турбогриль используется для зажаривания цельной тушки птицы, поросенка, бараньей ноги.
6. Паровой конвектор применяют при приготовлении овощных, мясных и рыбных блюд на пару, выпекания булочек из сдобного теста. Можно использовать для стерилизации посуды.

Вот мы и разобрались, что такое конвекция. При применении этой функции в электрической духовке появляется возможность расширить перечень приготавливаемых блюд и улучшить качество выпечки.

Ничего не сгорит и всё равномерно пропечется!

Урок по физике «Виды теплопередачи: конвекция, излучение»

Конспект урока по физике по теме : Виды теплопередачи: конвекция, излучение.

Цель урока: продолжить знакомство учащихся с видами теплообмена: конвекцией в жидкостях и газах, излучением;

Задачи:  научить объяснять тепловые явления на основании молекулярно- кинетической теории строения вещества;  продолжить формирование логического мышления, умения находить объяснения природных явлений, изображённых в литературных отрывках, оценивать ситуацию и применять к наблюдаемым явлениям изученные законы;  воспитать внимание учащихся, наблюдательность, интерес к изучению физики и понимание необходимости знаний для правильного понимания явлений в окружающем нас мире.  стимулировать желание самостоятельно работать с дополнительными образовательными ресурсами в школе во внеурочное время и дома;

Оборудование и оснащение урока: 1. Компьютер. 2. Мультимедийный проектор. 3. Мультимедийный экран. 4. Для опыта № 1: спиртовка со спиртом, спички, пробирка с водой и пробкой, штатив с лапкой и муфтой, предметный столик. 5. Для опыта № 2: лёд, проволока. 6. Для опыта № 3: весы учебные, спички. 7. Для опыта №4:стакан с горячей водой, несколько ложек. 8. .Для опыта №5: 9. Раздаточный материал (на каждом столе учащихся): таблицы «Температура плавления некоторых веществ» и «Температура кипения некоторых веществ». Ход урока: Эпиграф к уроку на доске:Владея опытом естественных наук, Изучим всё, что есть в подлунном мире, Тогда лишь станет ясным всё вокруг, И понимание человеческое шире. 1. Организационный момент: 2 минуты * проверка наличия учащихся в классе; * напоминание ТБ работы в кабинете; * сообщение темы и задач урока. 2.Проверка домашнего задания . Учитель: «Итак, ребята, давайте повторим, что такое внутренняя энергия?» Ученик: «Внутренняя энергия – это кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия». Учитель: «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?» Ученик: «Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей». Учитель: «Об изменении внутренней энергии тела путем совершения работы над телом можно судить по опыту, проделанному вами дома». К доске выходит ученик, выполнявший домашнее задание №1, рассказывает о проделанном опыте, делает вывод: «Проволока постепенно проходит через лед. Над ней куски льда снова смерзаются, и брусок остается целым. Под давлением проволоки происходит таяние льда. Процесс таяния связан с поглощением теплоты, которая отнимается от окружающей среды, в том числе от воды над проволокой. В итоге вода над проволокой замерзает». Учитель: «Что происходит с объемом тела при его нагревании и остывании?» Ученик: «При нагревании тела его объем увеличивается, а при остывании — уменьшается». Учитель: «Ребята, кто из вас желает рассказать про выполнение задания? Что вы наблюдали и какой вывод из опыта сделали?» Ученик выходит к доске, рассказывает о проделанном опыте и делает вывод: Учитель: Итак, на столе лежит несколько предметов. Посмотрите на них, и постарайтесь продемонстрировать способы внутренней энергии путём совершения работы и теплопередачей. Ребята показывают опыт:опускают в стакан воды ложку. Опыт с забиванием гвоздя Учитель: А почему гвоздь , пока мы его забивали не нагревался, а как только мы несколько раз ударили по шляпке она нагрелась. Учащиеся: пока вбивали гвоздь энергия распределялась по всему гвоздю, а затем только по шляпке. Вопрос №1. Чашку с горячим чаем переставили со стола на полку. Как при этом изменилась внутренняяэнергия чая? Ответ:Внутренняя энергия тела неизменилась, т.к. она не зависит отположения тела относительно других тел. Вопрос №2. Автомобиль в процессе движения изменил свою скорость с 36 км/ч на 90 км/ч. Как при этом изменилась его внутренняя энергия? Ответ: Внутренняя энергия тела не изменилась, т.к. она не зависит от механического движения тела. Провести опыты: 1.Медную монету зажать между двумя гвоздями, вбитыми в дощечку. Потереть монету пальцами или шерстяной тканью. Проверить проходит ли монета между гвоздями. 2. Опустить монету в горячую воду. Снова проверить, проходит ли монета между гвоздями. Сделать выводы. Учитель: (дает нескольким учащимся попробовать на ощупь ножницы и карандаш). Они имеют одинаковую температуру, т.к. давно находятся в классе. Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш? Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка? Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.? Учитель: Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы обратимся к опытам. В тетради запишите первый вид теплообмена. Обратите внимание на план изучения видов теплообмена, который находится на экране. Теплопроводность. Демонстрация опыта №1: стальной стержень со спичками на пластилине нагреваем с одного конца. Учитель: Что будет происходить? Как передается тепло? Меняется форма стержня? Происходит бурное обсуждение этих вопросов и в результате учащиеся сами дают определение теплопроводности, записывают в тетрадь.

ВЫСТУПЛЕНИЕ УЧАЩЕГОСЯ: Теплопроводность — это вид теплообмена, при котором энергия передается частицами, имеющими большую энергию, частицам, имеющим меньшую энергию ( от нагретой части тела к холодной). Учитель: Далее выясняем, как она происходит? (Учитель привлекает учащихся к выяснению этого вопроса с точки зрения внутреннего строения тел. Результат обсуждения: частицы передают энергию в результате теплового движения и взаимодействия частиц (записывается учащимися в тетрадь). Демонстрация опыта № 2: опускаем в стакан с горячей водой ложки из разного материала. Учитель: Вещества разные. Одинаково ли они передают тепло? В процессе опыта они видят,что медь нагревается быстрее, чем железо. Результат этих двух опытов позволяет вместе сформулировать особенности этого вида теплообмена, с записью в тетрадь. Особенности: 1) само вещество не переносится; 2) разные вещества имеют разную теплопроводность (у металлов – хорошая; у жидкостей – мала; у газов – почти нет) Учитель: Давайте ответим на вопрос, прозвучавший в начале урока. Почему на ощупь ножницы холоднее, чем карандаш? Идет обсуждение вопроса и делается вывод. Ученик:теплопроводность металла больше, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу. Учитель: записываем второй вид теплообмена. 2. Конвекция. Демонстрация опыта №3: включенная электрическая плитка, сверху к которой подносят электрический султан. Учитель: Почему бумага шевелится? В результате обсуждения – вывод: нагретый воздух поднимается вверх (всплывает по закону Архимеда)и шевелит бумагу

. ВЫСТУПЛЕНИЕ УЧАЩЕГОСЯ Ученик: Конвекция – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями га Учитель: запишите в тетрадь. Демонстрация опыта №5: одна колба с водой и крупинкой марганца нагревается сама, а другая нагревается и постепенно перемешивается. Учитель: Чем они отличаются? В обоих происходит конвекция. Так чем? В результате обсуждения делается вывод, записывается в тетрадь. Ученик:их 2 вида: естественная и вынужденная. Учитель:Какие особенности вы увидели? Ученик: 1) само вещество переносится; 2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах, 3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу. Учитель: Мы с вами подошли к ответу на второй вопрос: “Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?” Ученик:Нагревание воздуха в комнате происходит в результате конвекции, а чтобы она происходила, нагревать нужно снизу, значит, радиаторы отопления должны быть внизу, под окном,т.е. в самом холодном месте комнаты. К доске вызывается учащийся- он протягивает руку к лампочке и рассказывает, что он чувствует. Ученик: тепло. Учитель: Это действительно новый вид теплообмена- излучение (лучистый теплообмен). Примером являются солнечные лучи и тепловые лучи, испускаемые нагретыми телами. Записали в тетрадь третий вид теплообмена. ВЫСТУПЛЕНИЕ УЧАЩЕГОСЯ: Излучение — это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами. Особенности: 1) излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные), 2) происходит в вакууме, 3) зависит от цвета поверхностей (темная поверхность лучше излучает и поглощает тепло,светлая- наоборот). Теперь мы с вами можем ответить на вопрос, поставленный в начале урока: “Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т. д.?” Идет обсуждение вопроса и делается вывод. Ученик: Одежда светлого цвета меньше нагревается в жаркий солнечный летний день, и нам не так жарко. 4. Закрепление изученного материала. Итак, выполняя опыты и делая вывод мы с вами сегодня на уроке говорили о.. Учащиеся: ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ,КОНВЕКЦИИ,ИЗЛУЧЕНИИ. Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью. ОТВЕТЬТЕ НА ВОПРОСЫ 1)КАКИЕ ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧ ОБЪЯСНЯЮТ a) Нагревание металлической пластины на огне. (ИЗЛУЧЕНИЕ) b) Нагревание воды в колбе на пламени горелки. (КОНВЕКЦИЯ) c) Нагревание чайной ложки в горячем чае. (ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ) d) Нагревание тела человека при загаре. (ИЗЛУЧЕНИЕ) 2)ПОЧЕМУ ПТИЦЫ В ХОЛОДНУЮ ПОГОДУ СИДЯТ НАХОХЛИВШИСЬ? (МЕЖДУ ПЕРЬЯМИ НАХОДИТСЯ ВОЗДУХ, А ВОЗДУХ ПЛОХОЙ ПРОВОДНИК ТЕПЛА). 3)ПОЧЕМУ ЗИМОЙ, КОГДА ПОГОДА ХОЛОДНАЯ, МНОГИЕ ЖИВОТНЫЕ СПЯТ, СВЕРНУВШИСЬ В КЛУБОК? (СВЕРНУВШИСЬ В КЛУБОК, ОНИ УМЕНЬШАЮТ ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ, ОТДАЮЩЕЙ ТЕПЛО). В СОЛНЕЧНЫЙ ДЕНЬ ОДИН ЧЕЛОВЕК ОДЕТ В СВЕТЛУЮ ОДЕЖДУ, ДРУГОЙ — В ТЕМНУЮ. КОМУ ИЗ НИХ ЖАРЧЕ, И ПОЧЕМУ? (ЖАРЧЕ ЧЕЛОВЕКУ, ОДЕТОМУ В ТЕМНУЮ ОДЕЖДУ, ТАК КАК ТЕМНАЯ ТКАНЬ ПОГЛАЩАЕТ СОЛДНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ БОЛЬШЕ, ЧЕМ СВЕТЛАЯ.) 6)КАКИМИ СПОСОБАМИ МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА В ВОЗДУХЕ? (КОНВЕКЦИЯ, ИЗЛУЧЕНИЕ). 7)КАКУЮ РОЛЬ В СОХРАНЕНИИ ТЕПЛА ЗЕМЛИ ИГРАЮТ ОБЛАКА? (ОБЛАКАНЕ ДАЮТ УХАДИТЬ КОНВЕКЦИОННЫМ ПОТОКАМ ОТ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ) Какова же практическую значимость, полезность приобретаемых знаний. 5. Домашнее задание Виды теплопередачи 1. На каком из способов теплопередачи основано нагревание твердых тел? Теплопроводность Конвекция Излучение 2. Какой вид теплопередачи сопровождается переносом вещества? Теплопроводность Излучение Конвекция 3. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наибольшую теплопроводность? Мех Дерево Сталь 4. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наименьшую теплопроводность Свинец Опилки Медь 5. Назовите возможный способ теплопередачи между телами, разделенными безвоздушным пространством? Излучение Конвекция Теплопроводность 6. Металлическая ручка и деревянная дверь будут казаться на ощупь одинаково нагретыми при температуре… выше температуры тела ниже температуры тела равной температуры тела 7. Что происходит с температурой тела, если оно поглощает столько же энергии, сколько излучает? Тело нагревается. Температура тела не меняется. Тело охлаждается.

Виды теплопередачи. Теплопроводность. Конвекция. Излучение

1. Виды теплопередачи

«О пёстрый шар, теплом двух рук согретый,
Ты их тепло в полёте раздаёшь…»
Р.М.Рильке. «Мяч»
§4. Теплопроводность
§5. Конвекция.
§6. Излучение
1
Домашнее задание
1) § 4-6
2) §4 Упр. 1, §5-6 Упр. 2,3
3) Л № 948, 954, 972-976, 984-987
2
Способы изменения
внутренней энергии тела
Совершение
механической работы
Теплопередача
Теплопроводность
Конвекция
Излучение
3
Теплопроводность
это явление передачи внутренней
энергии от одного тела к другому
(или от одной части тела к
другой)
Частицы при взаимодействии
передают энергию от одной к другой
При теплопроводности
не происходит переноса
вещества
от одного конца тела к другому
4
Теплопроводность
у различных веществ различна
Разные металлы обладают
неодинаковой теплопроводностью
5
Теплопроводность
жидкостей и газов
Теплопроводность
жидкостей меньше,
чем твердых тел.
Почему?
Теплопроводность
газов меньше,
чем жидкостей.
Почему?
6
Теплопроводность
Теплопроводность – явление передачи
внутренней энергии от одного тела к
другому или от одной его части к другой.
В этом случае тела и все части,
участвующие в процессе, находятся в
непосредственном контакте.
Само вещество не перемещается
вдоль тела — переносится лишь
энергия.
Металлы
обладают хорошей
теплопроводностью
Меньшей
теплопроводностью
обладают жидкости
—
Газы плохо проводят
тепло
Теплопроводность возрастает
Теплопроводность
различных веществ
медь
железо
вода
снег
шерсть
мех
пух
воздух
теплопроводность _ меди
20000
теплопроводность _ воздуха
64см
51см
Теплопроводность
в природе
Снег предохраняет
озимые посевы от
вымерзания.
Теплопроводность
в природе
Мех животных из-за плохой
теплопроводности предохраняет их
от переохлаждения зимой и перегрева летом.
1. Почему стеклянную палочку, накаленную с одного
конца, можно держать за другой конец, а железный прут
нельзя?
2. В какой посуде пища подгорает легче и быстрее: в
медной или железной? Почему?
3. В каком чайнике вода нагреется скорее: в
новом или старом, на стенках которого имеется
накипь?
4. Фарфоровая кружка с чаем или кофе не обжигает
губы, а алюминиевая обжигает. Почему? В какой из
этих кружек кофе остынет быстрее?
5. Опытные хозяйки , прежде чем наливать
в стакан крутой кипяток, опускают в него
чайную ложку. Как вы думаете, для чего?
14

15. Виды теплопередачи

«Воду пруда нагревает зной
Сверху, а внизу – холодный слой»
Йогешвара
Конвекция. Излучение
15
Способы изменения
внутренней энергии тела
Совершение
механической работы
Теплопередача
Конвекция
Теплопроводность
Излучение
16
Конвекция
(от лат. слова конвекцио – перенесение) –
это вид теплопередачи, при котором
энергия переносится струями
газа или жидкости.
17
Конвекция
естественная
(свободная)
вынужденная
Самопроизвольное
охлаждение,
нагревание,
перемешивание
Перемешивание с
помощью насоса,
мешалки и т.п.
18
Механизм конвекции
в жидкостях
Жидкость
нагревается
и
вследствие уменьшения
ее
плотности, движется вверх.
Нагретая
жидкость
поднимается вверх.
На
место
поднявшейся
жидкости приходит холодная,
процесс повторяется.
19
Механизм конвекции
в газах
Теплый воздух имеет меньшую
плотность
и со стороны
холодного воздуха на него
действует
сила
Архимеда,
направленная
вертикально
вверх.
20
Конвекция в природе
В результате конвекции в атмосфере образуются
ветры у моря — это дневные и ночные бризы.
Дневной бриз
Холодный воздух понизу с
моря перемещается к берегу.
Ночной бриз
Холодный воздух понизу с
берега перемещается к морю.
Излучение
Под лучистым теплообменом, или просто излучением,
понимают перенос энергии в виде электромагнитных
волн.
Возможно в вакууме!!!
22
Механизм излучения
В космическом пространстве нет ни
твердых,
ни
жидких,
ни
газообразных тел. Следовательно,
космическое пространство не может
передавать тепло Солнца на Землю
ни путем теплопроводности, ни
путем конвекции.
Нагретые
тела
излучают
электромагнитные
волны,
с
физической природой которых мы
познакомимся позднее.
Излучение
Темные тела лучше поглощают
излучение и быстрее нагреваются,
чем светлые. Темные тела быстрее
охлаждаются.
ПОГЛОЩЕНИЕ
энергии
Чем t Е излучения
ИЗЛУЧЕНИЕЕ
энергии
Излучение в природе
Около 50% энергии излучаемой
Солнцем является лучистой энергией,
эта энергия — источник жизни на Земле.
Излучение
происходит
по всем
направлениям
Излучение в технике
сушка и нагрев материалов
приборы ночного видения (бинокли, оптические
прицелы)
создание систем самонаведения на цель бомб,
снарядов и ракет
Излучение в природе
Излучают энергию все тела
Количество излучённой или поглощённой энергии
зависит от площади поверхности тела
Все три вида теплопередачи
1. Почему отопительные батареи
в комнате
устанавливают у пола, а форточки для проветривания
помещают в верхней части окна?
2. Почему подвал – самое
холодное место в доме?
3. В каком чайнике быстрее согреется вода? В каком
из этих чайников она дольше останется горячей?
4. Что произойдёт через некоторое время?
Как изменятся показания термометра?
Почему?
30

Конвекция свободная, вынужденная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Конвекция свободная, вынужденная 14  [c.230]

Вынужденной конвекцией называется движение жидкости, вызванное действием внешних поверхностных сил, создаваемых работой насосов, компрессоров и т. д. В отличие от свободной вынужденная конвекция может и не сопровождаться теплообменом (изотермическое течение) в этом случае осуществляется конвективный перенос массы. Вынужденная конвекция в общем случае может сопровождаться и свободной конвекцией. Доля в переносе теплоты свободной конвекцией тем больше, чем больше разница температур отдельных частей среды и чем меньше скорость вынужденного движения.  [c.194]

Интенсивность теплоотдачи зависит от многих факторов и в частности от вида конвекции (свободная или вынужденная), режима течения жидкости (ламинарный или турбулентный), физических свойств среды (плотности р, теплопроводности X, динамической вязкости (Г, массовой удельной теплоемкости с, коэффициента объемного расширения  [c.94]

То /(уа) свободной конвекции на вынужденное течение несущественно.  [c.104]

В этом параграфе будет рассмотрено свободное гравитационное течение для наиболее простых форм поверхности твердого тела (вертикальная плита, горизонтальный цилиндр) Предполагается, что объем жидкости настолько велик, что свободное движение, возникающее у других тел, расположенных в этом объеме, не сказывается на рассматриваемом течении. Как и при вынужденной конвекции, свободное движение жидкости может быть как ламинарным, так и турбулентным.  [c.232]

Условия подобия процессов конвективного теплообмена при совместном свободно-вынужденном движении теплоносителя. Анализ условий подобия раздельно для случаев вынужденного движения и свободной конвекции был проведен выше. На практике, однако, встречаются также случаи, когда одновременно с вынужденным движением в системе под действием подъемных сил развиваются токи свободной конвекции, т. е. имеет место свободно-вынужденное течение теплоносителя. В таком более сложном случае для выполнения условий подобия процессов необходима инвариантность (одинаковость) уже не двух, а трех определяющих чисел подобия Рейнольдса Re, Грасгофа Gr и Прандтля Рг. Соответствующее уравнение подобия для теплоотдачи при совместном свободно-вынужденном движении принимает вид  [c.61]

Физические свойства жидкости, входящие в числа Ре и Nu, а также выбираются при температуре, равной полусумме температур стенки и средней по длине трубы температуры жидкости Что касается оговорки по поводу отсутствия влияния силы тяжести (свободной конвекции) на вынужденное течение, то ее можно  [c.128]

Для начала кипения необходимо несколько перегреть теплоноситель относительно температуры насыщения. Этот перегрев определяется давлением, температурой недогрева теплоносителя, скоростью среды, материалом и характером поверхности, смачиваемостью и т. п. Кипение принято подразделять на пузырьковое и пленочное. Процессы кипения подразделяют также по типу конвекции и выделяют кипение при свободной, вынужденной, смешанной конвекции. Термины развитое и неразвитое относят к процессам пузырькового кипения. Когда пузырьковое кипение и чистая конвекция попеременно сменяют друг друга, процесс теплообмена становится неустойчивым.  [c.139]

Разница в результатах расчета критической тепловой нагрузки по формуле(9) для случаев свободной конвекции и вынужденного движе-  [c.73]

Исследование влияния вибрации и вращения поверхности нагрева. Выше было показано влияние искусственной турбулизации потока на интенсивность конвективного теплообмена. Создание закрученного потока повышает скорость движения потока жидкости, что приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи. Такого же увеличения скорости можно достигнуть не за счет движения среды, а за счет движения поверхности теплообмена. Так, при вращении цилиндра в неограниченном объеме частицы жидкости вследствие вязкости вовлекаются в круговое движение. Частицы жидкости, находящиеся на поверхности, движутся с такой же скоростью, с какой вращается контур цилиндра по мере удаления от поверхности скорость движения жидкости уменьшается, а вдали от нее практически отсутствует. Вращение цилиндров производится электромотором через шкив или мотор постоянного тока, позволяющие изменять скорость вращения. Вращение цилиндра приводит к значительному увеличению скорости обтекания цилиндра, а следовательно, его теплоотдачи. При этом увеличение скорости не сопровождается повышением гидравлического сопротивления, определяемого формой тела. Опытное исследование теплоотдачи одиночных цилиндров при их вращении и вибрации проводилось в ряде работ Л. 3, 4] в условях свободной, вынужденной, а также при одновременном действии обоих видов конвекции. Общий эффект теплоотдачи определяется всеми указанными факторами. При обработке опытных данных имеется возможность сохранить вид прежних расчетных уравнений и с учетом интенсификации конвективного теплообмена дополнительной скоростью.  [c.223]

При таком физическом обосновании постановки задачи ее решение приобретает определенную направленность и однозначность. Построение расчетных формул по сложному переносу резко упрощается, если рассматривать две зоны одну зону с превалирующим влиянием инерционной силы, где гравитационная сила является сопутствующей, и другую, в которой превалирующее значение имеет свободная конвекция, а вынужденная является сопутствующей.  [c.283]

Температурные поля в движущейся среде существенным образом зависят от полей скорости. С другой стороны, те.мпературное поле вызывает нарушение плотности среды, в результате чего возникает конвективное движение частиц, называемое свободной конвекцией. Наряду со свободной конвекцией различают вынужденную конвекцию, когда движение среды обусловливается внешним механическим или другим воздействием (нагнетающее или всасывающее действие насосов, компрессоров, вентиляторов и пр. ). В общем случае наряду с вынужденной одновременно может быть и свободная конвекция. Относительное влияние последней на теплообмен тем больше, чем больше разность температур отдельных частиц жидкости и чем меньше скорость вынужденного движения.  [c.161]

Влияние свободной конвекции на вынужденное течение отражает число Ог (или Ог Рг). Бели оно мало, то течение будет вязкостным или вязкостно-инерционным. При достаточно больших значениях числа Ог наблюдается переход к вязкостно-гравитационному или вязкостно-инер-ционно-гравитационному течению.  [c.47]

Заметим в заключение, что уравнения (7-83) и (7-84) относятся к случаю вязкостного течения жидкости, когда влияние свободной конвекции на вынужденное течение, а следовательно, и на теплоотдачу несущественно. Это условие приближенно выполняется, если [Ог-Рг[c.142]

В случае наложения свободной конвекции на вынужденное течение градиент скорости на стенке будет зависеть от параметров, определяющих не только вынужденное, но и свободное течение. В этом случае величина А заранее неизвестна, однако она может быть определена из уравнения движения. Воспользуемся уравнением движения в упрощенной форме, опуская инерционные члены, но учитывая подъемную силу. Полагая физические свойства жидкости (кроме плотности) постоянными и представив плотность в виде линейной функции температуры получим  [c.320]

Вынужденной конвекцией называется движение жидкости, вызванное действием внешних поверхностных сил, создаваемых работой насосов, компрессоров и т. д. В отличие от свободной вынужденная конвекция может и не сопровождаться теплообменом (изотермическое течение) в этом случае осуществляется конвективный перенос массы. Вынужденная конвекция в общем случае может сопровож-  [c.156]

Конвекции при вынужденном движении противопоставляется конвекция при свободном движении, когда сила тяжести оказывается главной активной силой, возбуждающей течение среды в границах изучаемого поля. Конечно, могут иметь место и смешанные случаи, при которых эффекты свободного и вынужденного движения соизмеримы друг с другом, однако почти невероятно, чтобы одновременно следовало бы учитывать влияние числа М.  [c.76]

Свободная конвекция воды 10 l(i Вынужденная конвекция la-  [c.89]

Режим движения вязкостно-гравитационный, и для случая совпадения вынужденной и свободной конвекций у стенки расчет теплоотдачи проводим по формуле (5-5)  [c.82]

Одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называют конвективным теплообменом-, он может быть свободным и вынужденным. Если движение рабочего тела вызвано искусственно (вентилятором, компрессором, мешалкой и др.), то такой конвективный теплообмен называют вынужденным. Если же движение рабочего тела возникает под влиянием разности плотностей отдельных частей жидкости от нагревания, то такой теплообмен называют свободным, или естественным, конвективным теплообменом.  [c.346]

Различают конвекцию вынужденную (движение жидкости создается искусственно) и свободную — движение возникает в связи с ее нагреванием и изменением плотности.  [c. 402]

В случае вынужденного движения жидкости и при развитом турбулентном режиме свободная конвекция в сравнении с вынужденной очень мала, поэтому критериальное уравнение теплоотдачи упрощается  [c.423]

При свободном движении жидкости, когда вынужденная конвекция отсутствует, вместо критерия Рейнольдса в критериальное уравнение теплоотдачи необходимо ввести критерии Грасгофа. Отсюда получаем  [c.424]

Как указывалось выше (п. 8.2.3), теплообмен при развитом пузырьковом кипении полностью управляется своими внутренними механизмами и не зависит от скорости вынужденного движения. Однако это не означает, что вынужденное движение вообще не влияет на закономерности кипения. Прежде всего с ростом скорости течения жидкости Wq возрастает коэффициент теплоотдачи однофазной конвекции и, следовательно, при неизменной плотности потока q уменьшается перегрев стенки относительно. Это приводит к тому, что начало кипения в потоке жидкости происходит при тем больших q, чем выше скорость жидкости. Эта закономерность хорошо видна из рис. 8.5, на котором представлены сглаженные опытные зависимости q(AT), полученные одним из авторов [17]. Теплообмен происходил на омываемой потоком воды плоской пластине при давлении 3,92 бар. Кривая 1 соответствует кипению при свободном движении (в большом объеме). В условиях обтекания пластины потоком воды до начала закипания коэффициент теплоотдачи не зависит от плотности теплового потока и целиком определяется скоростью жидкости (кривые 2, 3, 4). С ростом теплового потока при постоянном а, растет температура стенки, и при некотором значении  [c.355]

В зависимости от причин возникновения конвективного движения жидкости или газа различают свободную и вынужденную конвекции. При свободной конвекции перемещение теплоносителя происходит только под влиянием разности плотностей холодной и горячей жидкости или газа в поле тяготения. Нагревшиеся объемы теплоносителя поднимаются вверх, охладившиеся опускаются. Около нагретых тел имеет место, как правило, восходящая (подъемная) конвекция, а у холодных — опускная (нисходящая).  [c.89]

Как отмечалось выше, различают два вида конвекции вынужденную и свободную.  [c.93]

Конвекция, как ранее сказано, бывает вынужденной и свободной. Вынужденное движение может сопровождаться свободным движением. При этом влияние свободного движения тем больше, чем меньше скорость вынужденного движения и больше разность температур отдельных частиц среды. При больших скоростях вынужденного движения свободную конвекцию можно не учитывать ввиду ее небольшого влияния. Процесс конвективного теплообмена, характеризуемый совокупиостью тепловых и гидромеханических явлений, может быть описан системой дифференциальных уравнений.  [c.309]

КРИТИЧЕСКИЕ ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ И ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ КИПЯЩЕГО И НЕДОГРЕТОГО ДАУТЕРМА  [c.56]

КОНВЕКЦИЯ (от лат. onve tio — доставка) — перенос массы в результате перемещения сплошной среды (газа, жидкости). Существуют различные виды К. в зависимости от причин, её порождающих наиболее распространённые — свободная, вынужденная и капиллярная К.  [c.435]

Клячко Л. С., К вопросу о теплообмене между газом и шаровой поверхностью в условиях совместного действия свободной и вынужденной конвекций, Trans. ASME, s С. ( Теплопередача ), 1963, № 4.  [c.407]

При неодинаковой температуре в сечении возникает естественная конвекция и создается подъемная сила. Это влияет па п[)офиль скорости, причем характер изменения профиля скорости зависит от того как расположена труба, вертикально или горизонтально, и совпадают ли направления свободного и вынужденного движений или они противоположны. Для вертикальной трубы в случае совпадения направлений свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее сверху или нагреве жидкости и подаче ее снизу) у стенки трубы скорость возрастает, а в центре уменьшается (рис. 1.7, а). В случае противоположно направленных свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее снизу или нагревании жидкости и подаче ее сверху) скорость у стенки трубы становится меньше, а в центре больше (рис. 1.7, 6).  [c.21]

В горизонтальной трубе вследствие свободного дпижсшня (конвекции) возникает поперечная циркуляция капельной жидкости (рис. 1.8). Частицы жидкости одновременно участвуют в поперечной циркуляции и в продольном вынужденном движении. В результате сложения этих движений траектории частиц приобретают сложный вид винтовых линий.  [c.21]

Члены, стоящие в левой части уравнения энергии, называются конвективными и определяют вынужденную конвекцию. Может существовать также свободная конвекция, природа которой обусловлена Архимедовой подъемной силой, вызванной подогревом жидкости. Обозначим через р коэффициент объемного расширения среды через АТ повышение температуры данной частицы среды, по сравнению с ненагретыми частицами. Тогда р АТ есть относительное изменение объема данной частицы, а Архимедова подъемная сила будет равна Fa = pg P AT g— ускорение свободного падения). Полученную силу, отнесенную к единице массы, можно рассматривать как массовую силу и ввести ее в уравнение движения (1.18) в качестве/  [c.39]

Различают свободную и вынужденную конвекцию. Конвекция, создаваемая принудительным способом (мешалкой, вентилятором и т д.), носит название вынужденной. Если же движение элементов объема среды вызвано наличием в ней температурных разностей, а следовательно, разных плотностей, то такая конвекция называется свободной или естественной. Она создается за счет того, что более холодные частицы жидкости или газа, имеющие большую плотность, под денстпнем гравитационного поля Земли опускаются вниз, а более нагретые под действием архимедовой силы иодип-маются вверх.  [c.76]

Характер распределения Aopo Teii в пограничном с/.ое при свободной конвекции (см, сечение /—/ на рис. 17,9) отличается от такопого при вынужденной конвекции. При свободной конвекции скорость сначала возрастает от нуля у стеик1 до максимального значения, а затем вновь у. меньшается до и ля на границе пограничного слоя.  [c.195]

---

что это такое и зачем нужна эта функция

Неудавшееся плохо пропёкшееся блюдо после длительного процесса приготовления способно расстроить каждую хозяйку. Избежать этого позволяет конвекция в духовке. Что это такое, по какому принципу работают духовые шкафы с таким типом нагрева, какие модели предлагают производители, рассмотрим в этом обзоре HouseChief.ru.

Всегда удачная выпечка

Читайте в статье

Конвекция в духовке: что это такое

Прежде чем рассмотреть возможности подобного оборудования, предлагаем узнать, что это такое конвекция в духовом шкафу, и зачем она нужна. С её помощью удаётся обеспечить качественное приготовление блюд за счёт равномерного прогревания духовки.

Шкаф прогревается равномерно

Для чего нужна конвекция в духовке

Высокая стоимость бытовой техники заставляет более рационально подходить к выбору функциональных возможностей шкафа, в частности, конвекции в духовке. Для чего нужна подобная функция? С её помощью не только улучшается качество приготовления различных блюд, но и можно высушивать различные овощи и фрукты.

Румяная корочка обеспечена

Достоинства и недостатки духовых шкафов с конвекционным режимом работы

Определившись с тем, зачем нужна конвекция в духовке, стоит оценить её достоинства и недостатки. К преимуществам данной функции стоит отнести:

• возможность расширения меню;
• оптимизация затрат на газ и электроэнергию;
• сокращение продолжительности приготовления еды;
• сокращение количества используемого для приготовления некоторых блюд масла;
• равномерное пропекание продуктов;
• расширение функциональных возможностей. Пользователь может не только готовить, но и сушить овощи, растения, фрукты.

К недостаткам подобного режима можно отнести увеличение стоимости подобного оборудования.

Для приготовления курицы требуется меньше времени

Статья по теме:

Электрический встраиваемый духовой шкаф. Что представляет из себя электрический духовой шкаф и его параметры, способ подключения, функциональные возможности, дополнительные возможности, рейтинг моделей, рекомендации специалистов — читайте в публикации.

Виды конвекции

Обычно, говоря о том, что такое конвекция в электрической духовке, мы предполагаем принудительное смешивание горячего воздуха с холодным и последующее равномерное распределение смеси по всему объёму благодаря установленному вентилятору. Такое конструктивное исполнение позволяет обеспечить одинаковую температуру в каждой точке духовки, в результате блюдо готовится более равномерно. При достижении заданной температуры вентилятор отключается. Такой вид принудительной циркуляции актуален не только при приготовлении, но и при размораживании, сушке различных продуктов.

Одновременно можно готовить много блюд

Любителям здоровой пищи будет интересен и другой (влажный) режим конвекции в духовке. Что это такое? Это возможность приготовления различных блюд на пару. Для этого предусматривается специальная ёмкость, в которую в процессе приготовления еды добавляется вода. Месторасположение ёмкости зависит от конструктивных особенностей конкретной модели. Её монтируют на заднюю стенку либо дверцу. Расположенный рядом генератор позволяет преобразовать воду в пар.

Внимание! Влажный режим позволяет сохранить витамины и полезные микроэлементы внутри продуктов, а не только обеспечить их равномерное приготовление.

Горячий пар используют при:

Пользователь может самостоятельно отрегулировать направление пара. Производитель часто предусматривает три режима работы.

Духовой шкаф с паром

Как устроен духовой шкаф с функцией конвекции

В обычных духовках предусматриваются две нижние горелки, неспособные обеспечить равномерное распределение тёплого воздуха. Наличие верхних горелок упрощает процесс приготовления. Готовящееся блюдо лучше пропекается, и румяная корочка появляется не только снизу, но и сверху.

В некоторых современных моделях нагревательные элементы располагаются по всему периметру. Однако даже в этом случае естественное движение воздуха не позволяет обеспечить равномерный прогрев широкого противня. Возникающие на пути препятствия не дают тёплому воздуху равномерно подниматься наверх. В результате приготавливаемое блюдо пригорает вблизи нагревательного элемента и остаётся не пропёкшим на некотором расстоянии.

В некоторых моделях предусматривается вентилятор, что значит, конвекция в духовке является, по сути, принудительной циркуляцией, обеспечивающей равномерный теплообмен. Вентилятор чаще всего монтируется на задней стенке. Как только температура достигнет установленного значения, он включается, обеспечивая требуемый теплообмен.

Принудительная циркуляция – гарантия одинаковой температуры в каждой точке

Значок режима конвекции и другие пиктограммы духовки

Предлагаемое производителями оборудование может быть с механическим, электромеханическим либо электронным управлением. Для обозначения режима конвекции в духовке используется значок, имеющий соответствующую общепринятую пиктограмму. Данная функция обозначается как вентилятор. Фото значка конвекции в духовке представлено ниже.

Значок на технике с механическим управлением

Что даёт и как работает конвекция в духовках плит разного типа

Духовые шкафы могут работать на различном топливе. Предлагаем разобраться, что даёт конвекция в духовке и зачем она нужна. Рассмотрим основные виды бытовой техники, пользующейся спросом у потребителей.

Функциональные возможности значительно расширены

Для чего нужна и как работает конвекция в газовом духовом шкафу

В газовых моделях горелка располагается в нижней части шкафа. Это значительно затрудняет равномерный прогрев внутреннего пространства и, как следствие, процесс приготовления различных блюд. Для чего нужна конвекция в духовом шкафу, работающем на газу? Для равномерного распределения горячего воздуха. Приступая к приготовлению блюда, сначала включают духовку, выжидают некоторое время, чтобы она прогрелась до оптимального уровня, а затем устанавливают внутрь будущее блюдо.

К недостаткам газовой встраиваемой духовки с конвекцией следует отнести отсутствие полной герметичности, так как возникает необходимость в своевременном выведении продуктов горения. В результате увеличивается время, необходимое для приготовления того или иного блюда. Кроме того, газовая плита с конвекцией газовой духовки обойдётся дороже аналога, не имеющего подобной функции.

Газовые модели с расширенным функционалом востребованы

Зачем нужна и как работает конвекция в духовке электрической плиты

Выбирая новую бытовую технику на кухню, каждая хозяйка задумывается о том, нужна ли конвекция в электрической духовке? Модели с конвекционным режимом сегодня востребованы. Современные электродуховки имеют четыре нагревательных элемента, располагающихся по всему периметру устройства. Несмотря на это, производитель не гарантирует равномерность пропекания приготавливаемого блюда из-за невысокой скорости естественного воздухообмена. Разная плотность и размер приготавливаемого блюда оказывают значительное влияние на скорость прогрева.

Что такое конвекция в духовке электрической плиты? Это специальный элемент, входящий в состав шкафа, благодаря которому обеспечивается принудительное движение горячего воздуха внутри устройства. В итоге еда приготавливается намного быстрее, и при этом обеспечивается равномерное пропекание по всему объёму. В зависимости от конструктивного исполнения в электродуховках может реализовываться три варианта конвекционного режима:

• специальным вентилятором, характеристики которого позволяют обеспечить движение горячего воздуха по внутреннему пространству. Установка мощных вентиляторов на отдельных моделях значительно ускорит процесс приготовления;
• конвектором, установленным около дополнительного нагревательного контура. В некоторых электродуховках предусматриваются два конвектора;
• влажный, позволяющий насытить внутреннее пространство горячим паром.

Особенности конвекционного режима в духовом шкафу с грилем

Если вы решили купить электрическую настольную мини-духовку с конвекцией, стоит обратить внимание на модель с функцией гриля. Это оптимальный вариант для любителей мяса. Модель с принудительным воздухообменом и грилем поможет приготовить целого цыплёнка или шашлык с румяной хрустящей корочкой за меньшее время.

Совет! Выбирайте модели с верхним и нижним нагревательным элементом.

Ароматная румяная корочка гарантирована

Как работает конвекционный режим в микроволновой печи

Конвекция – это процесс, позволяющий равномерно распределить тёплый воздух по всей камере. По своим функциональным возможностям такие микроволновки сопоставимы с обычными духовыми шкафами. Они имеют большой размер и потребляют много электроэнергии.

Микроволновка − хорошая альтернатива обычной духовке

Отзывы потребителей о духовках с функцией конвекции

Если вы хотите купить электрическую настольную духовку с конвекцией недорого, предлагаем познакомиться с отзывами реальных потребителей.

Отзыв о модели Scarlett SL-1590

Подробнее на Отзовик: http://otzovik. com/review_14239.html

Отзыв о модели Severin TO 2037

Подробнее на Отзовик: https://otzovik.com/review_5710342.html

Отзыв о модели LG 8087ARRS

Подробнее на Отзовик: https://otzovik.com/review_1342427.html

Если у вас дома оборудование с такой же функцией, делитесь в комментариях возможностями вашей бытовой техники, ценой, а также рецептами для духовки с конвекцией.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Принудительная конвекция — Energy Education

Рис. 1. Конвекция — это механизм теплопередачи, при котором тепло перемещается из одного места в другое посредством потоков жидкости. Принудительная конвекция просто использует этот механизм для эффективного обогрева или охлаждения дома, например, с помощью вентилятора. ^[1]

Принудительная конвекция — это особый тип теплопередачи, при котором жидкости вынуждены перемещаться для увеличения теплопередачи. ^[2] Это нагнетание может быть выполнено с помощью потолочного вентилятора, насоса, всасывающего устройства и т. Д.

Многим знакомо утверждение, что «поднимается жара». Это упрощение идеи о том, что горячие жидкости почти всегда менее плотны, чем те же самые жидкости в холодном состоянии, но есть исключения (за исключениями см. Слои атмосферы и термохалинную циркуляцию). Эта разница в плотности приводит к тому, что более горячий материал естественным образом оказывается поверх более холодного из-за более высокой плавучести более горячего материала. ^[3]

Естественная конвекция может вызвать заметную разницу температур в доме.Часто это становится местом, где некоторые части дома теплее, а некоторые прохладнее. Принудительная конвекция создает более равномерную и, следовательно, комфортную температуру во всем доме. Это уменьшает количество холодных точек в доме, уменьшая необходимость проверять термостат на более высокую температуру или надевать свитера.

Эксплуатация

Рис. 1. Регистр обогрева пола ^[4] является частью системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которая создает принудительную конвекцию в доме.

Создать принудительную конвекцию так же просто, как включить вентилятор. Воздух нагревается в печи и прогоняется через дом с помощью нагнетателя , который представляет собой вентилятор внутри системы вентиляции. Этот нагнетатель выпускает определенное количество воздуха, и этот выходной воздушный поток делится между всеми выходными решетками (также называемыми вентиляционными отверстиями обогревателя) в доме. ^[5] Пройдя через вентиляционные отверстия, проталкиваемый вентиляторами, теплый обработанный воздух выбрасывается через вентиляционные отверстия в полу или потолке в комнаты дома.С помощью естественной конвекции этот воздух затем проходит через комнату, нагревая комнату, поднимаясь наверх за счет естественной конвекции и медленно опускаясь на пол по мере охлаждения. Затем снова включается система нагрева воздуха и его подачи по всему дому, чтобы согреть его. ^[6]

То, как очищенный воздух попадает в выходные отверстия, имеет значение, поскольку структура воздуховодов может создавать сопротивление потоку воздуха в коленах, перегородках или местах, где размер воздуховода изменяется.Это изменение, в свою очередь, влияет на то, насколько хорошо эта система принудительной подачи воздуха может обогревать дом, поскольку все они разделяют выходной поток воздуха из одного источника — печи. Поэтому важно правильно спланировать воздуховод. ^[5] Как правило, лучший способ прохождения воздуха через воздуховод — это иметь прямой воздуховод круглой формы с гладкой внутренней стенкой, поскольку изгибы и углы препятствуют потоку воздуха. По возможности, следует соблюдать это руководство, чтобы воздух, который вытесняется печью, правильно нагревает птичник.Кроме того, если выходные вентиляционные отверстия не закрыты мебелью или не установлены за занавесками, то теплый воздух, выходящий из печи, может циркулировать по всему помещению.

Распространено заблуждение, что чем больше воздуха выходит из вентилятора — или чем больше вентилятор «выталкивает» воздух, тем сильнее будет возникать эффект принудительной конвекции из-за большого количества выталкиваемого нагретого или охлажденного воздуха. вентилятором. Однако это не совсем так. Отчасти то, как воздух движется через дом или другое здание, связано с давлением и температурой, которые существуют в комнате до того, как через нее пройдет больше воздуха.Например, если в комнате есть холодная зона, и цель состоит в том, чтобы равномерно нагреть комнату, изменение давления в области между холодной и теплой зонами, известной как переходная «теплая» зона, влияет на то, насколько хорошо вентилятор сможет переместить теплый воздух в холодную зону. Если падение давления в этой теплой зоне выше, будет меньшая скорость потока воздуха в холодную часть комнаты, что затруднит вентилятору нагнетание теплого воздуха в эту часть. Это явление известно как падение давления на радиаторе , и его можно легко резюмировать, сказав, что вентилятору труднее протолкнуть теплый или холодный воздух через область между двумя областями с разными температурами, которые также имеет большой перепад давления на границе. 2}) [/ math] пропорционально разнице между начальной температурой материала ([math] T_s [/ math]) и конечной температурой материала ([math] T _ {\ infty} [/ math]) через константу пропорциональности [math] h [/ math]. Скорость теплопередачи также сильно зависит от шероховатости и формы нагреваемого материала. Закон Ньютона о нагревании и охлаждении меняется в зависимости от того, является ли конвекция принудительной или нет. Для естественного охлаждения значение [math] h [/ math] равно определенному числу.Однако, принудительно вызывая конвекцию и перемещая нагретый или охлажденный воздух из одного места в другое, можно изменить эту константу пропорциональности и быстрее нагреть или охладить объект.

Более подробный математический взгляд на принудительную конвекцию см. На странице Университета Саймона Фрейзера.

Потолочные вентиляторы

Использование потолочных вентиляторов в доме также представляет собой другой тип принудительной конвекции. Потолочные вентиляторы можно использовать как зимой (рисунок 2), так и летом (рисунок 3), но их настройки должны быть разными, чтобы выполнять желаемую задачу. В летние месяцы вентилятор обычно работает на более высокой скорости. Угол наклона лопастей вытесняет воздух через комнату. Обычно это соответствует вращению против часовой стрелки, если смотреть на вентилятор снизу. Этот нисходящий ветерок способствует испарению пота обитателей дома, охлаждая их. В зимние месяцы вентилятор нужно использовать на более низкой скорости. Лопасти также вращаются в другом направлении, обычно по часовой стрелке, если смотреть снизу вентилятора, который вытягивает более холодный воздух из нижних частей комнаты.Затем более холодный воздух снизу смешивается с более теплым воздухом, который поднялся, и смешивает их, распределяя более теплый воздух по всему зданию.

• Вентиляторы потолочные

• Рис. 2. Летом потолочные вентиляторы должны вращаться против часовой стрелки, чтобы смешивать теплый воздух и нагнетать прохладный ветерок вниз, создавая нисходящий поток. ^[8]

• Рис. 3. Зимой потолочные вентиляторы должны вращаться по часовой стрелке, чтобы втягивать холодный воздух из комнаты вверх, а теплый — вниз, создавая восходящий поток. ^[8]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия от солнца передается через космос и через атмосферу земли к поверхности земли. Поскольку эта энергия нагревает поверхность земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Существует три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

• излучение
• проводимость
• конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы почувствовали теплопередачу, известную как излучение.Сторона вашего тела, ближайшая к огню, нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с передачей тепла. По такому же принципу работают тепловые лампы, которые согревают пищу. Радиация — это передача тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, приходящего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть излучается видимым светом. Свет состоит из волн разной частоты.Частота — это количество случаев, когда событие повторяется за установленное время. В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих через точку каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Волны от солнца, которые мы не можем видеть, — это инфракрасные волны, которые имеют более низкие частоты, чем красные, и ультрафиолетовые, которые имеют более высокие частоты, чем фиолетовый свет.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла на наших телах.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, и большая часть того, что достигает поверхности Земли, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, например асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем объекты более светлого цвета.

Обучающий урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретой на плите? Через некоторое время ручка ложки нагреется.

Это происходит из-за передачи тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии в жидкости.Этот вид нагрева чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечное излучение падает на землю, нагревая скалы. Когда температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. Когда он поднимается, пузырек охлаждается за счет тепла, содержащегося в пузыре, движущемся в атмосферу.

По мере того, как масса горячего воздуха поднимается, воздух заменяется окружающим более прохладным и более плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальные кучевые облака или большие циклы в тропосфере, охватывающие большие участки земли. Конвекционные течения ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Это не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца, вызывающее солнечные ожоги, ведущие к раку кожи. Солнечное тепло не приводит к солнечным ожогам.

Согласно данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, которые достигают Земли — ультрафиолетовых лучей A (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие на них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

• UVA-лучи могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать появление морщин и пигментных пятен, а также могут проходить через оконное стекло.
• UVB-лучи являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загара не существует. Это включает излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, загорая, вы повреждаете кожу. По мере нарастания этого ущерба вы ускоряете старение кожи и повышаете риск развития всех типов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечный ожог, если вы достаточно долго находитесь на улице.

Конвекция — образование в области энергетики

Конвекция — это способ перемещения тепла, также называемый механизмом теплопередачи.Эта передача тепла происходит, когда жидкость, такая как воздух или вода, находится в движении. Конвекция вызывается разницей температур в этой жидкости. Когда жидкость нагревается, область, находящаяся в непосредственном контакте с источником тепла, становится менее плотной из-за увеличения кинетической энергии в частицах. Затем часть менее плотной жидкости поднимается, а более плотная часть жидкости опускается. Процесс повторяется, потому что менее плотные жидкости охлаждаются по мере удаления от источника тепла, заставляя их тонуть, в то время как более плотные жидкости нагреваются по мере приближения к источнику тепла, заставляя их подниматься.Это создает конвекционные токи.

• Естественная конвекция

• Рис. 1. Воздух над сушей нагревается быстрее, чем воздух над водой, что приводит к конвекции, которая ощущается как прохладный океанский бриз. ^[1]

• Рисунок 2. Конвекционное обогревание комнаты тихое и энергоэффективное. ^[1]

Конвекция играет большую роль в ветровом режиме и в пассивной вентиляции. Движение ветра по земному шару зависит от различных мест, где теплый воздух поднимается и холодный опускается, создавая сильные ветровые потоки, влияющие на погоду.Например, воздух над сушей обычно нагревается солнцем в течение дня, а воздух над морем остается прохладным. Горячий воздух над сушей поднимется в атмосферу. По мере того, как он поднимается, он также остывает и становится более плотным, заставляя его снова опускаться. Эта концепция проиллюстрирована на рисунке 1.

Подобно тому, как конвекция работает в атмосфере, конвекция также вызывает пассивную вентиляцию (естественное движение воздуха) в комнате, как показано на рисунке 2. Хотя естественная конвекция может использоваться внутри домов, принудительная конвекция встречается чаще.

Принудительная конвекция

основная статья

В то время как естественная конвекция может использоваться внутри домов, принудительная конвекция более распространена. Здесь потоки воздуха нагнетаются вентилятором через комнату. Принудительная конвекция может дать те же эффекты, что и естественная конвекция, этому процессу просто способствуют такие устройства, как вентиляторы. Если у вас дома есть вентиляционные отверстия внизу стен, это пример принудительной конвекции.

• Вентиляторы потолочные

• Рис. 3. Летом потолочные вентиляторы должны вращаться против часовой стрелки, чтобы смешивать теплый воздух и нагнетать прохладный ветерок вниз, создавая нисходящий поток. ^[2]

• Рис. 4. Зимой потолочные вентиляторы должны вращаться по часовой стрелке, чтобы втягивать холодный воздух из комнаты вверх, а теплый — вниз, создавая восходящий поток. ^[2]

Конвекция — один из основных способов передачи тепла.Остальные — теплопроводность, ^[3] лучистая энергия ^[3] и эвапотранспирация. ^[4]

Дополнительная литература

Список литературы

1. ↑ ^{1. 0 1.1} «Свойства выборки для чтения: плотность создает токи». [Онлайн]. Доступно: http://www.propertiesofmatter.si.edu/Density_Creates.html
2. ↑ ^{2.0 2.1} Создано внутри компании членом группы энергетического образования
3. ↑ ^{3.0 3,1} Р. Д. Найт, «Работа», в Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 2-е изд. Сан-Франциско: Пирсон Аддисон-Уэсли, 2008, гл. 11. С. 325–327.
4. ↑ Р. Вольфсон, «Общество высоких энергий», в Энергия, окружающая среда и климат, 2-е изд. Нью-Йорк: Нортон, 2012, гл. 12. С. 333.

Влияние наночастиц и основных типов жидкостей на естественную конвекцию в трехмерном кубическом корпусе

Конвективная теплопередача с использованием наножидкостей играет важную роль в тепловых приложениях, таких как теплообменники, автомобильная промышленность и производство электроэнергии.В этой работе проводится численный анализ для изучения теплопередачи наножидкости в трехмерной полости с дифференциальным обогревом. Алгоритм SIMPLEC на основе метода конечных объемов используется для решения системы уравнений переноса массы, импульса и энергии. Левая и правая вертикальные боковые стенки куба поддерживаются при постоянных температурах и соответственно. Остальные стенки куба утепляются. Эффективная теплопроводность и вязкость наножидкости определяются с использованием моделей Бринкмана и Максвелла соответственно.Исследования проводятся для трех типов наночастиц и объемных долей наночастиц (-). Также исследуются эффекты двух бинарных жидких смесей в качестве базовой жидкости (пропиленгликоль-вода и этиленгликоль-вода). Результаты показывают повышение Al ₂ O ₃ -EG по сравнению с чистым этиленгликолем в случае. Кроме того, усиление теплопередачи увеличивалось с увеличением объемной доли наночастиц.

1. Введение

Теплопередача в конвективном режиме с использованием наножидкостей используется во множестве промышленных приложений, таких как охлаждение устройств, теплообменники, встроенные накопители и производство электроэнергии [1, 2]. Было проведено несколько исследований наножидкостей; их изготовление и их стабильность являются критериями выбора наножидкости в качестве теплоносителя [3–5]. Есть ряд совсем недавних исследований с использованием традиционных численных методов, посвященных свободноконвективному теплообмену, происходящему в 2D, заполненном наножидкостями. Khanafer et al. [6] описывают свободную конвекцию в полости внутри наножидкости. Их результаты показали, что скорость теплопередачи увеличивается с увеличением объемной доли наночастиц.В другом анализе Mohebbi et al. [7] исследовали влияние наличия источника тепла и его расположения на естественную конвекцию в С-образном корпусе, заполненном наножидкостью. Mehryan et al. [8] численно исследовали свободную конвекцию наножидкостей вода / Ag-MgO внутри пористых корпусов с использованием условий Дарси и LTNE. Результаты показывают, что рассеяние наножидкости MgO-Ag в воде значительно снижает передачу тепла через обе фазы пористой полости. Все еще в условиях естественной конвекции, Ghalambaz et al. [9] провели исследование теплопереноса гибридной наножидкости внутри квадрата. Они продемонстрировали, что скорость теплопередачи является возрастающей функцией числа Рэлея и коэффициента теплопроводности. Мансур и его сотрудники [10] исследовали в численной форме естественную МГД-конвекцию в квадратной полости, заполненной наножидкостью, с эффектом тепловых граничных условий. Недавно Sameh et al. [11] численно исследовали два режима нагрева в треугольной пористой полости, заполненной наножидкостью под действием силы Лоренца.Они показали, что среднее и локальное числа Нуссельта улучшаются с увеличением высоты плавника, и это замечание справедливо во всех случаях исследования. Точно так же увеличение процентного содержания наночастиц и параметра тепловыделения / поглощения улучшает как локальные, так и средние числа Нуссельта. Ghalambaz et al. [12] численно исследовали свободноконвективное течение и теплопередачу суспензии нанокапсулированных материалов с фазовым переходом в квадратной полости.

К трехмерной свободной конвекции в полостях, заполненных наножидкостями, подошли лишь несколько исследователей; Tric et al.’[13] численно рассчитанная естественная конвекция в кубической оболочке использует разрешение псевдоспектрального алгоритма Чебышева, полученное с помощью полиномиальных разложений. В другом исследовании Ravnik et al. [14] исследовали естественную конвекцию в трехмерном пространстве, заполненном наножидкостями, с использованием метода граничных элементов (БЭМ). Терник [15] исследовал свободную конвекцию наножидкости (вода / Au) в кубике. Влияние исследуемых чисел Рэлея и твердой фракции наночастиц на условия переноса тепла и импульса подверглось тщательному анализу.

Из литературы, рассмотренной выше, и насколько нам известно, лишь несколько исследований посвящены трехмерной конвекции наножидкостей в кубической оболочке. Это мотивирует настоящую работу использованием наночастиц CuO, TiO ₂ и Al ₂ O ₃ , диспергированных в двух бинарных жидких смесях, в качестве базовой жидкости (пропиленгликоль-вода и этиленгликоль-вода) в трехмерной дифференциальной среде. обогреваемые кубические корпуса. Улучшение теплопередачи будет изучено в зависимости от типа базовой жидкости, типа и объемной доли наночастиц (to) и числа Рэлея в различных местах в плоскости (,).

2. Математическое моделирование

В физической модели, показанной на рисунке 1, область моделирования состоит из кубической оболочки измерения. Температуры изотермической левой и правой вертикальных боковых стенок корпуса равны и соответственно с. Остальные грани адиабатические. Кубическая оболочка заполнена наножидкостью с наночастицами CuO, TiO ₂ и Al ₂ O ₃ , диспергированных в двух различных базовых жидкостях, которые представляют собой смесь смесей по весу EG () и воды () для EG. -водная базовая жидкость и EG () и PG () для базовой жидкости EG-PG.

Задача моделируется математически на основе следующих предположений: (i) Предполагается, что поток является стационарным, трехмерным, ламинарным и несжимаемым (ii) Теплофизические свойства наножидкости считаются постоянными, за исключением плотности, которая варьируется в соответствии с приближением Буссинеска

2.

1. Основные уравнения

При сделанных выше предположениях устойчивый естественный конвекционный теплоперенос в кубе можно описать основными уравнениями, выраженными в безразмерной форме [16] следующим образом: где.

Число Прандтля и число Рэлея устанавливаются по следующим формулам:

В этом исследовании мы обрабатываем базовую жидкость, состоящую из двух разных жидкостей. Как упоминалось ранее, базовые жидкости представляют собой смесь EG () с водой () или EG () с PG () по весу. Теплофизические свойства EG, PG и воды приведены в таблице 1. Соответствующая объемная доля каждого процента веса рассчитывается для определения смеси любого свойства ξ , такого как плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплового расширения и теплопроводность. (Абу-Нада и Чамаха [17]).

Физические свойства Вода Этиленгликоль Пропиленгликоль CuO Al 2 O Pr 6,2 152,19 471,24 — — — 997. 1 1110.27 1031.18 6510 3970 4250 4179 2415.67 2518.42 25184 540 540 0,2 18 40 8,9538 21 65 73 0,85 0,85 0.9 1,47 0,947 0,7713 — — —

водная смесь as

Для смеси PG-вода свойство смеси ξ оценивается как где плотность, теплоемкость и коэффициент теплового расширения наножидкости могут быть получены из следующих уравнений (Озтоп и Абу-Нада [18]) :

Динамическая вязкость жидкой смеси рассчитывается с использованием уравнения Шарифа и Дайфа [19]: где — весовой процент каждого компонента и жидкой смеси.

Вязкость наножидкости рассчитывается по модели Бринкмана [20].

Эффективная теплопроводность получена по модели Максвелла – Гарнетта [21].

Граничные условия для уравнений (2) — (6):

Местное число Нуссельта устанавливается следующим образом:

Среднее число Нуссельта равно

Нормализованное число Нуссельта равно

3. Численный подход

Основные уравнения (2) — (6) в безразмерной форме линеаризованы методом конечных объемов [22].Результирующий набор уравнений дискретизации может быть преобразован в трехдиагональное матричное уравнение и решен итеративно с использованием алгоритма TDMA. Алгоритм SIMPLEC используется для обработки связи скорости и давления [23]. Численное решение, принятое в этой работе, было реализовано внутренним кодом на языке FORTRAN. Критерий сходимости численного решения основан на абсолютных нормированных невязках уравнений, суммированных для всех ячеек расчетной области.Нормализованная глобальная невязка для переменной потока после итераций задается следующим образом: где представляет переменную.

Сходимость считается достигнутой, когда наибольшая невязка всех переменных оказывается ниже во всех точках сетки.

Основные этапы, составляющие алгоритм SIMPLEC, следующие: (1) Инициализация поля давления (2) Решите уравнения импульса, чтобы получить поле скорости (3) Решите уравнение поправки на давление (4) Исправьте давление (5) ) Скорректируйте скорости (6) Решите уравнение энергии для температуры (7) Считайте скорректированное давление как новое оценочное значение давления; вернитесь к шагу 2 и повторяйте всю процедуру, пока не достигнете сходимости решения.

3.1. Независимость от сети

Исследование независимости от сети выполняется путем создания пяти различных размеров сетки. Используется единообразная система сеток, как показано на рисунке 2. Тесты на уточнение сетки проводились, чтобы гарантировать независимость расчетов (таблица 2). По полученным результатам установлено, что в диапазоне размеров сетки от до разница в среднем числе Нуссельта составляет менее 4%. Соответственно, чтобы оптимизировать ресурсы ЦП с приемлемым уровнем точности, все параметрические прогоны выполняются с сеткой.В случае объемной доли наночастиц и время вычислительного процессора составляет 2952 секунды.

1 4,701 Размер сетки 5,060 5,060 4,674 4.655 4,635

3.2. Проверка кода

Для проверки нашего внутреннего компьютерного кода полученные результаты были сопоставлены с результатами имеющихся тестов Fusegi et al. [24], Tric et al. [13], Peng et al. [25], Lo et al. [26], Равник и др. [14] и Терник [15] для свободной конвекции воздуха в кубе при числе Рэлея между и. Сравнение настоящих результатов с соответствующими результатами тестов обобщено в таблице 3.Как указано в таблице, есть соответствующие совпадения между нашими расчетами и результатами, полученными другими исследователями.

Ra 10 3 10 4 10 5 10 исследование 9028 1.073 2.077 4.373 8.698 Tric et al.[13] 1.070 2.054 4.337 8.641 Ravnik et al. [14] 1,071 2,056 4,343 8,679 Ternik [15] 1,071 2,049 4,327 8,627 Fuse280 и др. [24] 1,085 2,100 4,361 8,770 Peng et al. [25] 1,075 2.085 4.378 — Lo et al. [26] 1,071 2,054 4,333 8,666

Также проводится сравнение текущего прогноза и прогнозов Равника и др. [14] в случае естественной конвекции наножидкости (вода / Al ₂ O ₃ ) в кубической полости. На рисунке 3 показано среднее число Нуссельта тепловой стенки при различных числах Рэлея.Решения хорошо согласуются между двумя исследованиями, а расхождения менее

Изменение безразмерной вертикальной скорости W и безразмерной температуры для естественной конвекции наножидкости (вода / золото) в кубической оболочке представлено на рисунке 4. и сравнивается с результатами Терника [15]. Понятно, что настоящие модели также находятся в хорошем согласии, где разница составляет около 1,81%.

Согласно этим успешным сравнениям, настоящий числовой код считается подходящим для настоящего исследования.

4. Результаты и обсуждение

На рисунке 5 показано распределение температуры в трехмерной полости для различных чисел Рэлея. На рисунке видно, что жидкость движется от горячей стенки к холодной. Следовательно, скорость теплопередачи в полости постоянно поддерживается. Тепловое поле отмечено сильными градиентами температуры на активных стенках, что означает, что передача тепла происходит в основном за счет конвекции ().

На рисунке 6 показаны температурные поля (справа) и линии тока (слева) для наножидкости (вода-Al ₂ O ₃ ) в плоскости с объемной долей при числе Рэлея между и.Результаты для чистой жидкости (воды) также представлены на том же рисунке для целей сравнения и для того, чтобы подчеркнуть влияние добавления наночастиц на динамическое и тепловое поля. Из рисунка хорошо видно, что структура течения характеризуется наличием двух ячеек, занимающих практически всю полость для разных значений числа Рэлея. Согласно значениям линий тока, показанным на рисунке, поток чистой жидкости сильнее, чем поток наножидкости; в то время как для тенденция обратная, и поток наножидкости более интенсивный, чем поток чистой жидкости. Такое поведение связано с увеличением вязкости и выталкивающей силы, которая зависит от плотности наножидкостей. Следовательно, при низких и умеренных значениях числа Рэлея движущая сила уменьшается для чистой жидкости, и в наножидкости преобладает эффект вязкости. Напротив, для высоких значений числа Рэлея восходящая сила становится более важной, и наножидкость циркулирует быстрее, чем чистая жидкость (вода). Также заметно, что форма изотерм подчеркивает изменение режима теплопередачи при увеличении числа Рэлея.Действительно, при изотермы почти вертикальные из-за преобладания режима теплопроводности. Кроме того, при увеличении числа Рэлея преобладание теплопередачи переходит от теплопроводности к конвекции. Для теплового поля характерно почти горизонтальное расслоение внутри полости и, как следствие, усиление теплопередачи вблизи активных стенок.

На рисунке 7 показаны изотермы (справа) и линии тока (слева) для различных чисел Рэлея в случае базовой жидкости () и наножидкости () в плоскости. Для линий тока (слева) картина четко показывает, что линии тока характеризуются наличием двух ячеек, двухклеточных и симметричных относительно срединной плоскости в. Также наблюдается образование двух противоположно вращающихся клеток. Линии тока имеют форму, которая имеет тенденцию к деформации при увеличении числа Рэлея. В температурном поле (справа) мы замечаем, что для умеренных чисел Рэлея, когда силы вязкости преобладают над силами плавучести, а диффузия является основным режимом теплопередачи, тепловые градиенты слабые вблизи активных стенок.В случае, рисунок показывает, что на изотермы сильно влияет число Рэлея. Кроме того, преобладающая конвекция отмечается для высокого числа Рэлея со стратифицированными тепловыми пограничными слоями вблизи активных стенок.

Изменение безразмерной вертикальной скорости и горизонтальной скорости вдоль направления для представлено на рисунке 8. Профили безразмерных компонент скорости () и () вдоль корпуса представлены в различных местах. Для все профили показывают нулевую скорость в средней плоскости, что связано с градиентами скорости, отмеченными для малых расстояний и расстояний. Значения скорости намного выше, чем у верхней стенки, характеризующейся высокими значениями и, поскольку жидкость в нижней части основного вихря должна проходить через меньшую область. Кроме того, профили скорости показывают точку максимума при и. Роль задней стенки в этом случае заключается только в уменьшении величины скорости за счет вязких эффектов; тем не менее, существенного изменения формы профилей нет.Ведь влияние задних стенок очевидно. Профили температуры, показанные на рисунке 7, показывают, что влияние задней стенки на кривые скорости у стенки источника тепла больше.

4.1. Влияние различных типов наночастиц

На рисунке 9 представлены конкретные профили для составляющей скорости и составляющей скорости для воды-TiO ₂ , воды-CuO и воды-Al ₂ O ₃ наножидкости в средней части полость для и и для трех значений объемных долей наночастиц (,, и). В случае преобладающей проводимости следует отметить, что вода достигает самых высоких скоростей, в то время как добавление твердых наночастиц задерживает поток. Следовательно, уменьшение скорости приводит к меньшей конвективной теплоотдаче. Однако, поскольку тепловой режим переносится в основном за счет теплопроводности, уменьшение, вызванное более низкой скоростью, почти невелико, и общая теплопередача наножидкости очень важна из-за большей теплопроводности наножидкости. В случаях большего числа Рэлея, когда преобладает конвекция, мы замечаем, что скорости, достигаемые наножидкостью, выше, чем скорости чистой воды, и, следовательно, достигается улучшение теплопередачи.В случае преобладания конвекции относительное увеличение теплопередачи меньше, чем в случае преобладания теплопроводности. Поскольку увеличение теплопроводности не является критическим параметром теплопередачи при преобладании конвекции. Кроме того, сравнивая профили скорости между наножидкостями вода-TiO ₂ , вода-CuO и вода-Al ₂ O ₃ , была замечена лишь небольшая разница.

Для более широкого сравнения на рисунке 10 показано изменение средних чисел Нуссельта с объемной долей для различных чисел Рилея.Видно, что при высокой объемной доле для обеих наножидкостей он растет прямо, показывая лучшую теплопередачу. Из графиков также видно, что максимальная и минимальная скорость теплопередачи происходит для наножидкости Al ₂ O ₃ -воды и TiO ₂ -воды соответственно.

На рисунке 11 представлено нормализованное среднее число Нуссельта при и для демонстрации эффективности теплопередачи наножидкостей при различных объемных долях наночастиц.По сравнению с базовой жидкостью, среднее число Нуссельта наножидкостей с объемной долей наночастиц TiO ₂ , CuO и Al ₂ O ₃ увеличивается на, и, соответственно, тогда как оно увеличивается на 0,7 %, 0,4% и 0,6% для. Увеличение объемных долей наночастиц от до показывает усиление теплопередачи, которое может достигать. Эти утверждения указывают на то, что выбранные типы наночастиц имеют первостепенное значение для приложений конвективного теплообмена.

4.2. Влияние базовой жидкости

Влияние базовой жидкости на среднее число Нуссельта показано на Рисунке 12 (а). Для, этиленгликоль-Al ₂ O ₃ имеет наивысшее значение числа Нуссельта, за которым следует пропиленгликоль-Al ₂ O ₃ , в то время как вода-Al ₂ O ₃ имеет самое низкое значение. значение среднего числа Нуссельта. Кроме того, присутствие наночастиц Al ₂ O ₃ в этиленгликоле и пропиленгликоле значительно увеличивает теплопередачу по сравнению с водой.Это связано с тем, что гликоли имеют более высокую динамическую вязкость по сравнению с водой. Влияние объемных долей на среднее число Нуссельта наночастиц Al ₂ O ₃ различных базовых жидкостей показано на рисунке 12 (b). Число Нуссельта увеличивается примерно для воды-Al ₂ O ₃ , почти для пропиленгликоля-Al ₂ O ₃ и, наконец, для этиленгликоля-Al ₂ O ₃ .

4.3. Влияние смесей Вода-EG-Al

₂ O ₃ и Вода-PG-Al ₂ O ₃

На рисунке 13 показано изменение среднего числа Нуссельта в зависимости от объемной доли наночастиц Al _{. 2} O ₃ для двух жидких смесей (этиленгликоль-вода и пропиленгликоль-вода) в качестве базовой жидкости при и.Видно, что среднее число Нуссельта увеличивается с увеличением объемной доли наночастиц. Это увеличение связано с улучшением эффективной теплопроводности наножидкости. Влияние базовой жидкости существенно на изменение среднего значения Нуссельта, показывая лучшую скорость теплопередачи для этиленгликоль-вода-Al ₂ O ₃ по сравнению с пропиленгликоль-вода-Al ₂ O ₃ . Смесь обеспечивает более сильный теплообмен, чему способствует более высокая проводимость для отвода тепла, более низкая теплоемкость для уменьшения накопления и более высокая плотность для конвекции.

5.

Заключение

В настоящем исследовании тепловое поле и естественная конвекция потока жидкости и теплопередача трех наножидкостей Al ₂ O ₃ , CuO и TiO ₂ в трехмерном кубическом корпусе были численно исследованы с использованием алгоритма SIMPLEC, основанного на методе конечных объемов. Проанализировано влияние типов наночастиц, объемной доли и типа базовой жидкости. Основные сравнительные результаты кратко резюмируются следующим образом: (i) Улучшение теплопередачи достигается для наножидкости с Al ₂ O ₃ , за которым следуют CuO и TiO ₂ .Для Al ₂ O ₃ -EG получается усиление по сравнению с чистым этиленгликолем в случае. (Ii) С увеличением числа Рэлея теплопередача становится более выраженной в случае преобладающей тепловой конвекции. (iii) Повышение теплопередачи наблюдается с увеличением объемной доли наночастиц в базовой жидкости. (iv) Лучшая скорость теплопередачи отображается для этиленгликоль-вода-Al ₂ O ₃ по сравнению с пропиленгликоль- вода-Al ₂ O ₃

Сокращения

ускорение (мс ⁻² ) P Давление

:	Удельная теплоемкость при постоянном давлении (Дж · кг −1 K −1 )
G 1:
H :	Коэффициент локальной теплоотдачи (Вт · м −2 K −1 )
H :	Размер кубической кавалерия (м)
K :	Теплопроводность (Вт · м −1 K −1 )
Nu:	Число Нуссельта
P :	Безразмерное давление
Pr:	Число Прандтля
:	Нормализованный общий остаток

число :6

			Ra6	Ra6	Температура (K)
T H :	Температура горячей стенки (K)
T C :	Температура холодной стенки (K )
u « w:	Составляющие скорости (мс −1 )
U, V, W:	Безразмерные скорости 9 0286
x, y , z:	Декартова координата (м)
X, Y, Z:	Безразмерные декартовы координаты
:	Температуропроводность (м 2с −1 )
:	Коэффициент теплового расширения (K −1 )
:	Объемная доля наночастиц
:								независимая переменная Динамическая вязкость (кг · м −1 · с −1 )
:	Кинематическая вязкость (м 2 · с −1 )
:	Функция потока
:	Плотность (кг / м 3 )
:	Безразмерная температура
Среднее:	Среднее
f :	Базовая жидкость :	Смесь
nf:	Наножидкость
p :	Частица.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Принципы нагрева и охлаждения

Понимание того, как тепло передается с улицы в ваш дом и от вашего дома к вашему телу, важно для понимания проблемы поддержания прохлады в вашем доме.Понимание процессов, которые помогают сохранять ваше тело прохладным, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.

Принципы теплопередачи

Тепло передается к объектам, таким как вы и ваш дом, и от них посредством трех процессов: теплопроводности, излучения и конвекции.

Проводимость — это тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло проходит в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергоэффективные окна помогут снизить теплопроводность.

Излучение — это тепло, перемещающееся в виде видимого и невидимого света. Солнечный свет — очевидный источник тепла для дома. Кроме того, низковолновое невидимое инфракрасное излучение может переносить тепло непосредственно от теплых предметов к более холодным. Благодаря инфракрасному излучению вы можете почувствовать тепло горячего элемента конфорки на плите даже через всю комнату. Старые окна позволят инфракрасному излучению, исходящему от теплых предметов снаружи, проникать в ваш дом; оттенки могут помочь заблокировать это излучение.Новые окна имеют низкоэмиссионные покрытия, которые блокируют инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также будет переносить тепло от стен и потолка прямо к вашему телу.

Конвекция — еще одно средство для достижения тепла от ваших стен и потолка. Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, унося тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы вдыхаете его), он согревает вас.

Охлаждение тела

Ваше тело может охладиться посредством трех процессов: конвекции, излучения и потоотделения.Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охладить свое тело с помощью теплопроводности — например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами, — но это, как правило, непрактично для использования в домашних условиях.

Конвекция возникает, когда тепло уносится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух поглотит ваше тепло и поднимется. По мере того, как нагретый воздух поднимается вокруг вас, более прохладный воздух движется, чтобы занять его место и поглотить больше вашего тепла.Чем быстрее движется воздух, тем прохладнее вы чувствуете.

Излучение возникает, когда тепло распространяется через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если предметы теплее, чем вы, тепло пойдет к вам. Удаление тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и мебели. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы будете излучать на предметы, а не наоборот.

Потоотделение может вызывать дискомфорт, и многие люди предпочли бы сохранять спокойствие без него.Однако в жаркую погоду и при физических нагрузках пот является мощным охлаждающим механизмом тела. Когда влага покидает поры кожи, она переносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело. Если ветерок (вентиляция) пройдет по вашей коже, эта влага испарится быстрее, и вам станет еще прохладнее.

Все, что вам нужно знать о конвекционном приготовлении пищи

Хотя фритюрницы заполняют списки желаний Amazon и улетают с полок в Sur La Table с 2015 года, большинство домашних поваров все еще опасаются использовать конвекционную технологию фритюрницы, когда ее обнаруживают у взрослого кузена гаджета — конвекционной печи.

Когда я учился в средней школе, мои родители провели одно долгое лето, ремонтируя нашу кухню, и купили конвекционную настенную печь, чтобы идти вместе с другими газовыми приборами. Прошло более десяти лет, а они до сих пор не знают, как пользоваться функцией конвекции.

Они не одни. По правде говоря, у многих из нас есть духовки с функцией конвекции, и они просто не используют их в полной мере. Причина проста — мы боимся испортить пищу и не нашли времени научиться готовить с использованием конвекции.(Уже продается конвекционная кулинария? Ознакомьтесь с нашим списком лучших продуктов, которые мы тестировали, где у всех победителей конвекция!)

Как и индукция, конвекция — почти бесспорно лучшая технология приготовления пищи.

Поскольку конвекция требует разного времени и температуры приготовления, может быть сложно понять, как приготовить по проверенным рецептам. Это мало чем отличается от кривой обучения, с которой сталкиваются владельцы индукционных варочных панелей. Разница, конечно же, в том, что у пользователей индукции нет другого выбора, кроме как учиться; Владельцы конвекционных духовок могут просто использовать обычные режимы приготовления.

Но, как и индукция, конвекция — почти бесспорно лучшая технология приготовления пищи. В конце концов, это может сократить время приготовления и улучшить общее качество еды. А благодаря новым технологиям духовки, таким как автоматическое преобразование конвекции, с помощью которого можно подбирать традиционные рецепты, готовить с конвекцией стало проще, чем когда-либо.

---

Кредит: Reviewed.com

Как на самом деле работает конвекция?

Обычные духовки включают в себя два нагревательных элемента — один вверху и один внизу камеры духовки.Оба они часто используются во время предварительного нагрева, но в большинстве случаев приготовления пищи в духовках используется только нижний нагревательный элемент. (Верхний элемент обычно предназначен для жарки.) Это может привести к неравномерному нагреву; центр духовки может быть холоднее, чем верх или низ.

Эти горячие и холодные точки могут привести к неравномерному приготовлению пищи. Например, индейка, которую вы жарите часами, может быть пережарена в одних местах и ​​недожарена в других. Или поднос с шоколадным печеньем может получиться полусгоревшим или полублондовым.

---

СВЯЗАННЫЙ: Индукция 101: Лучшее приготовление пищи через науку

---

В конвекционных печах для исправления этих недостатков используется вентилятор и дополнительный нагревательный элемент. Расположенный в задней части духовки, вентилятор создает поток воздуха, который проходит через третий элемент и рециркулирует в камеру духовки, нормализуя температуру во всем.

«Так же, как работает охлаждение ветром, у вас немного больше интенсивности тепла, когда оно движется», — сказал шеф-повар Брюс Маттель, заместитель декана по производству пищевых продуктов Кулинарного института Америки.

Кредит: GE Appliances

В этой инфографике описывается система прямой воздушной конвекции GE.

Mattel утверждает, что использование конвекции приводит к лучшему прожариванию жаркого, более легкой и слоеной выпечке и к продуктам, которые карамелизируются до более идеального золотисто-коричневого цвета.

«Одна из причин, по которой вы получаете лучший цвет, заключается в том, что при приготовлении пищи она выделяет влагу», — сказал Mattel. «Вентилятор помогает отводить влагу немного быстрее, чем обычная духовка.«

Он добавил, что вся идея приготовления в духовке состоит в том, чтобы избавиться от влаги. Самое замечательное в конвекции то, что вентилятор ускоряет этот процесс.

---

Кредит: Reviewed.com

Что такое «настоящая» конвекция?

Прежде чем мы продолжим, я должен сообщить несколько плохих новостей: в мире конвекции есть обман. Если у вас уже есть конвекционная печь, вы можете убедиться, что она настоящая.

В мире конвекции есть обман.

Видите ли, на рынке есть два типа «конвекционных» печей: «настоящая» или «европейская» конвекция и стандартная конвекция. Духовки с истинной конвекцией имеют как вентилятор , так и третий нагревательный элемент , тогда как в обычных конвекционных печах есть только вентилятор — дополнительный нагревательный элемент в комплект не входит.

«Вы можете использовать элемент в задней части камеры, чтобы обеспечить хорошую часть тепла», — сказала Сабрина Ханна, ученый в области пищевых продуктов из GE Advanced Systems Group.«И тогда легче распределить это тепло равномерно на двух или трех стойках с едой».

В обычных конвекционных печах пища не может готовиться так же равномерно, как в конвекционных, поскольку вентилятор обдувает и горячий, и холодный воздух. Другими словами, если вы хотите гарантировать получение максимальной отдачи от конвекционного приготовления пищи, убедитесь, что вы покупаете конвекционную печь с третьим нагревательным элементом.

---

Кредит: Reviewed.com

Что такое автоматическое преобразование конвекции?

Если вы хотите купить конвекционную печь, но не хотите иметь дело с хлопотами, связанными с преобразованием всех своих рецептов, вам повезло.Практически все конвекционные печи, доступные сегодня, имеют функцию, называемую автоматическим преобразованием конвекции. Как следует из названия, эти духовые шкафы автоматически преобразуют температуру и / или время приготовления из обычного рецепта в режим конвекции.

«Это связано с тем, что потребители не решались использовать его, потому что не хотели менять рецепт», — сказала Ханна. «Вы не хотите, чтобы это не сработало».

Но если у вас уже есть конвекционная печь без автоматического преобразования, не волнуйтесь — вам не нужно покупать новую плиту.Ниже мы объясним, как вы можете самостоятельно преобразовать свои рецепты.

Как мне самому преобразовать рецепты?

Нет никаких жестких правил для преобразования ваших рецептов в конвекцию, но мы все же можем дать некоторые общие рекомендации.

Better Homes & Gardens рекомендует либо сократить время приготовления примерно на четверть, либо снизить температуру духовки примерно на 25 градусов. Шеф-повар Mattel добавляет, что, как правило, лучше сначала снизить температуру духовки, а затем регулировать время приготовления.

Для рецептов, которые необходимо накрывать во время приготовления, время и температура должны быть одинаковыми. Это имеет смысл, поскольку продукты внутри закрытой формы для выпечки не подвергаются воздействию горячего воздуха, обдуваемого конвекционным вентилятором.

Чтобы разобраться в принципах конвекции, требуются некоторые методы проб и ошибок, но если вы воспользуетесь этими простыми советами, вы сможете избежать любых кулинарных неудач.

---

Кредит: Reviewed.com

Когда не следует использовать конвекцию?

Конвекция может помочь приготовить что угодно быстрее и вкуснее, но все же есть пара случаев, когда вам не следует ее использовать.

В частности, шеф-повар Mattel говорит, что вентилятор может вызвать проблемы при приготовлении естественно легких и воздушных продуктов. Возьмем, к примеру, слойки с кремом.

«Вы бы не хотели использовать вентилятор, потому что, как только продукт разойдется, он действительно может сдуть сковороду», — сказал он.

Mattel добавляет, что то же самое может произойти при приготовлении пищи на пергаментной бумаге или оловянной фольге; воздух может попасть под него и сдуть все с листа для печенья.

Со своей стороны, Сабрина Ханна из GE сказала, что никогда не сталкивалась с этой конкретной проблемой с духовками своей компании, но это не выходит за рамки возможностей конвекционных печей в целом.

---

Стоит ли покупать конвекционную печь?

Наши лабораторные испытания убедительно показывают, что настройки конвекции неизменно превосходят обычное приготовление с точки зрения однородности и консистенции. Уже одно это должно убедить серьезных поваров в том, что их следующая духовка или плита должны включать конвекцию.

Если вы можете позволить себе конвекционную плиту или настенную духовку, просто нет причин не раскошелиться.

Однако вам может потребоваться немного больше, чтобы добиться конвекции, особенно если вам нужна настоящая конвекция.Как правило, вы должны выделить по крайней мере 700 долларов, чтобы получить диапазон с традиционной настройкой конвекции, или от 800 до 1000 долларов для истинной конвекции. Многие из наиболее продаваемых сегодня на рынке диапазонов ниже этих цен.

Если ваш бюджет позволяет поддерживать конвекционную плиту или настенную духовку, просто нет причин не откладывать деньги.

Типы конвекции — Вопросы и ответы по теплообмену

Этот набор вопросов и ответов по теплопередаче с множественным выбором (MCQ) посвящен «типам конвекции».

1. Проводимость плюс поток жидкости в движении называется
a) Излучение
b) Проводимость
c) Конвекция
d) Теплообменник
Посмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: Это конвекция, то есть проводимость плюс некоторая скорость. Это процесс переноса энергии, на который влияет перемешивание текучей среды.

2. Сколько существует видов конвекции?
a) 4
b) 3
c) 2
d) 1
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Он бывает трех типов i.е. принудительная конвекция, естественная конвекция и смешанная конвекция.

3. Какая из следующих ситуаций теплового потока относится к свободной или естественной конвекции?
a) Установки кондиционирования воздуха и ядерные реакторы
b) Поток воды внутри труб конденсатора
c) Охлаждение двигателя внутреннего сгорания
d) Охлаждение заготовок в атмосфере
Посмотреть ответ

Ответ: d
Пояснение: Охлаждение заготовок в Атмосфера бывает как свободной, так и естественной конвекции.

4.Обозначьте систему, в которой передача тепла обеспечивается принудительной конвекцией
a) Охлаждающее воздействие холодного ветра на теплое тело
b) Жидкость, проходящая через трубки конденсатора и другое теплообменное оборудование
c) Тепловой поток от горячего тротуара в окружающую атмосферу
г) Теплообмен снаружи холодных и теплых труб
Просмотр ответа

Ответ: b
Объяснение: Если движение жидкости, вовлеченное в процесс, вызвано какими-то внешними средствами, то это называется принудительной конвекцией.

5. Принудительная конвекция в жидкой ванне вызвана
a) Интенсивное перемешивание сторонним агентом
b) Молекулярные энергетические взаимодействия
c) Разница плотностей, вызванная температурными градиентами
d) Случайный поток электронов
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Если движение жидкости, вовлеченное в процесс, вызвано какими-либо внешними причинами, то это называется принудительной конвекцией.

Подписаться на информационный бюллетень Heat Transfer

6.Оребренный радиатор горячей воды с вентилятором, обдувающим его воздухом, зимой держат в комнатах. Основная часть теплопередачи от излучения происходит за счет
a) Комбинированная проводимость и излучение
b) Излучение в окружающую среду
c) Лучшая теплопроводность
d) Конвекция в воздух
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: Конвекция — это процесс, при котором тепловая энергия передается между твердым телом и жидкостью, протекающей через него.

7. Охлаждение тела с 80 до 70 градусов Цельсия занимает 10 минут, если его оставить в условиях окружающей среды.Если тело должно охладиться от 70 до 60 градусов Цельсия при тех же внешних условиях, потребуется
a) То же время 10 минут
b) Более 10 минут
c) Менее 10 минут
d) Время будет зависеть от условий окружающей среды.
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Q = h A (t _b — t _a ). Видимо, охлаждение зависит от того же перепада температур.

8. В летний день водитель скутера чувствует себя более комфортно во время движения, чем на стоп-сигнале, потому что
a) Движущийся объект поглощает меньше излучения
b) Воздух имеет низкую удельную теплоемкость и, следовательно, более прохладный
c) Больше тепла теряется за счет конвекции и излучения во время движения
d) Воздух прозрачен для излучения и, следовательно, он холоднее, чем тело
Посмотреть ответ

Ответ: d
Пояснение: Ситуация соответствует принудительной конвекции, когда самокат находится в движении. в движении, а коэффициент конвективной теплопередачи для принудительной конвекции больше, чем для свободной конвекции.

9. Какое значение имеет коэффициент конвекции масла при принудительной конвекции?
a) 1460-3000 Вт / м ² K
b) 460-3000 Вт / м ² K
c) 60-3000 Вт / м ² K
d) 160-3000 Вт / м ² K
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: При принудительной конвекции поток жидкости вызывается насосом, вентилятором или атмосферным ветром. Механизм конвекции, включающий фазовые превращения, приводит к важным областям кипения и конденсации.

10. Сфера, куб и тонкая круглая пластина, сделанные из одного материала и имеющие одинаковую массу, сначала нагреваются до температуры 250 градусов Цельсия. Как они отреагируют на охлаждение, оставленные на воздухе при комнатной температуре?
a) Куб будет охлаждаться быстрее, чем сфера, но медленнее, чем круглая пластина
b) Они будут охлаждаться с той же скоростью
c) Сфера будет охлаждаться быстрее
d) Круглая пластина будет охлаждаться медленнее
Посмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: Q = h A (T — t).Здесь охлаждение зависит от площади поверхности тела.

Sanfoundry Global Education & Learning Series — Теплопередача.

Чтобы практиковать все области теплопередачи, представляет собой полный набор из 1000+ вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Следующие шаги:

• Получить бесплатную грамоту в области теплообмена
• Примите участие в конкурсе по сертификации теплообмена
• Стать лидером в области теплообмена
• Подать заявку на вакансию в области теплообмена


• Взять тесты теплопередачи
• Практические тесты по главам: Глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
• Мок-тесты по главам: Глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

.