在寒冷的冬日,當(dāng)我們踏入溫暖如春的室內(nèi),享受著舒適的溫度時(shí),或許很少有人會(huì)去思考,暖氣片究竟是如何將熱能傳遞到房間的每一個(gè)角落,為我們驅(qū)散寒意的。其實(shí),暖氣片背后蘊(yùn)含著精妙的熱傳遞原理,下面就讓散熱器廠家小編帶大家深入探究一番。
熱源供應(yīng)與熱媒循環(huán)
暖氣片工作的第一步,是要有穩(wěn)定的熱源供應(yīng)。常見的熱源有集中供暖的熱水或蒸汽,以及壁掛爐等獨(dú)立供暖設(shè)備產(chǎn)生的熱水。以集中供暖為例,在熱力站中,燃料(如煤炭、天然氣等)燃燒產(chǎn)生大量熱量,將水加熱。被加熱后的熱水,作為熱媒,在水泵提供的動(dòng)力下,沿著管道系統(tǒng)源源不斷地流入千家萬戶連接的暖氣片之中。這就如同人體的血液循環(huán),心臟(水泵)將富含能量(熱量)的血液(熱媒)輸送到身體各處(房間)。
熱傳導(dǎo):從熱媒到暖氣片
當(dāng)熱媒進(jìn)入暖氣片內(nèi)部,熱傳導(dǎo)過程便開始了。暖氣片通常由金屬材質(zhì)制成,比如鑄鐵、鋼或銅鋁復(fù)合等,金屬具有良好的導(dǎo)熱性能。熱媒的高溫使得暖氣片內(nèi)部管道的溫度迅速升高,熱量從溫度較高的熱媒通過管道壁傳遞到暖氣片的金屬表面。熱傳導(dǎo)遵循傅里葉定律,即在穩(wěn)定傳熱條件下,單位時(shí)間內(nèi)通過給定截面的導(dǎo)熱量,正比于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積,而熱導(dǎo)率則是衡量材料導(dǎo)熱能力的物理量。金屬材料較高的熱導(dǎo)率,確保了熱媒的熱量能夠高效地傳遞到暖氣片上,為下一步向室內(nèi)散熱奠定基礎(chǔ)。
熱對(duì)流:室內(nèi)空氣的循環(huán)加熱
暖氣片表面溫度升高后,緊鄰暖氣片的空氣被加熱。熱空氣分子獲得能量后,運(yùn)動(dòng)加劇,分子間距離增大,導(dǎo)致空氣密度變小。根據(jù)阿基米德原理,密度小的熱空氣會(huì)上升,周圍較冷空氣則會(huì)流過來補(bǔ)充。這樣就形成了空氣的對(duì)流循環(huán)。在房間里,熱空氣持續(xù)上升,到達(dá)天花板后向四周擴(kuò)散,然后沿著墻壁下降,再次流回到暖氣片附近被加熱,如此周而復(fù)始。通過這種自然對(duì)流的方式,暖氣片將熱量不斷傳遞給室內(nèi)空氣,使得整個(gè)房間的空氣溫度逐漸升高。在一些較大空間或?qū)┡Ч筝^高的場(chǎng)所,還會(huì)安裝風(fēng)扇輔助對(duì)流,進(jìn)一步加速空氣循環(huán),提高熱傳遞效率,讓房間更快地暖和起來。
熱輻射:直接溫暖物體與人體
除了熱傳導(dǎo)和對(duì)流,暖氣片還通過熱輻射傳遞熱量。任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)向外輻射電磁波,暖氣片也不例外。暖氣片以紅外線的形式向周圍空間輻射熱量,這種輻射不需要介質(zhì),可以在真空中傳播。當(dāng)輻射出的紅外線照射到室內(nèi)的物體(如家具、地板、人體等)時(shí),被物體吸收并轉(zhuǎn)化為熱能,從而使物體溫度升高。我們?cè)诳拷瘹馄瑫r(shí),能明顯感覺到皮膚被 “烤” 熱,這就是熱輻射的作用。熱輻射在供暖中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),它能直接溫暖人體和物體,讓人在室內(nèi)更快地感受到溫暖,而且熱輻射對(duì)室內(nèi)空氣的擾動(dòng)較小,不會(huì)引起過多的灰塵飛揚(yáng),有利于保持室內(nèi)空氣的清潔。