Сколько секций алюминиевого радиатора надо на один квадратный метр: Сколько секций радиаторов нужно на 1 квадратный метр отапливаемой площади

Содержание

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

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

Мало знать, что алюминиевые батареи обладают высоким уровнем теплоотдачи.

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

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

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

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

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

Кроме них:

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

Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

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

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

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

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

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

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

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

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

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

Пример расчета

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

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

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

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

Где:

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

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

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

Вычисление по объему

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

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

Например:

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

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

Тепловая мощность 1 секции

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

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

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

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

Формула, необходимая для этого выглядит следующим образом:

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

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

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

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

Полезное видео

Правильный расчет радиаторов отопления в доме

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

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

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

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

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

Готовимся к зиме – расчет количества секций радиаторов отопления.

Здесь существует три метода, которые базируются на общих принципах:

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

Теперь обратимся непосредственно к самим методам.

Метод первый – стандартный

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

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

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

Метод второй – примерный

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

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

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

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

Метод третий – объемный

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

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

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

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

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

Вот здесь – все про то как выбрать радиатор отопления

Альтернативный метод расчета мощности радиаторов отопления

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

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

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

30 х 2,5 = 75 куб.м.

Теперь нужно определиться с климатом.

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

Для определения необходимой мощности умножаем объем помещения на норматив:

75 х 41 = 3075 Вт

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

3100 х 1,2 = 3720 Вт.

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

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

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

Расчет количества радиаторов

Метод расчета представляет собой выдержки из предыдущих пунктов статьи.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет количества секций радиаторов отопления на 1 кв.м

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

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

Расчет мощности радиаторов отопления может осуществляться тремя способами:

Стандартный расчет радиаторов отопления

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

С*100/Р=К, где

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

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

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

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

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

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

Примерный расчет — сколько секций батареи на квадратный метр

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

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

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

Объемный или для нестандартных помещений

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

К=О*41, где:

 К- необходимое количество секций радиатора,

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

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

3.0*4.0*3.5=42 метра кубических.

Расчитывается общая потребность в тепловой энергии данной комнаты:

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

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

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

 

Расчет количества секций алюминиевых радиаторов отопления

В данный момент заявку на расчет отопления Вы сможете отправить на
Email: [email protected]

Необходимые данные для проведения расчета:

  • Кол-во кв/м.
  • Количество этажей в доме
  • Ваш этаж
  • Угловая квартира? (Да/Нет)
  • Вид радиаторов отопления (Биметалл, Алюминий, Чугун, Вакуумный, Стальной — конвектор, др.)
  • Модель дома (монолитный/панельный/кирпичный/блочный/др..)
  • Наличие балкона и утеплен ли он?
  • Высота подоконников
  • Высота потолков
  • Кол-во комнат (подкрепить планом или схемой квартиры во вложении для наглядности)
  • Кол-во окон (подкрепить планом или схемой квартиры во вложении для наглядности)
  • Самая низкая температура в зимнее время +- 10 C
  • Наличие навесного потолка (Да/Нет)
  • Ваше ФИО
  • Ваш телефон (для уточнения возможных деталей при расчетах, укажите удобное для Вас время звонка по Москве)

Расчет производится в течении 1-2 дней, т.к. загрузка наших инженеров очень большая!

Результаты расчета и советы по построению отопления отправляются в ответ на запрос, на Ваш Email!

Расчет мы производим совершенно бесплатно! В замен просим рассказать о нас Вашим друзьям в социальных сетях!

Спасибо!

Получить профессиональный расчет радиаторов отопления БЕСПЛАТНО!

Отправить заявку для расчета радиаторов отопления профессионалами, расчет абсолютно БЕСПЛАТНЫЙ!

От вас требуется сообщить параметры вашей квартиры:

  • Кол-во кв/м.
  • Количество этажей в доме
  • Ваш этаж
  • Угловая квартира? (Да/Нет)

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ

Расчет алюминиевых радиаторов — это очень важная задача, с которой на отлично справится наш
онлайн калькулятор. Тут вы сможете произвести достаточно качественный и точный расчет секций алюминиевых
радиаторов отопления
требуемых для обогрева нужной вам площади.

Видео с примером расчета секций алюминиевого радиатора


В данном случае мы рассмотрим только расчет количества алюминиевых радиаторов т. к. они в
последнее время получают все большую популярность среди населения, их неоспоримыми преимуществами является
высокая теплоотдача, быстрый нагрев и удобная терморегуляция, удобство монтажа из-за небольшого веса и невысокая
стоимость по фсравнению с другими видами радиаторов отопления.

Для точного расчет алюминиевых радиаторов отопления вам нужно заполнить все дополнительные
параметры, не стоит ими пренебрегать!

Расчет количества алюминиевых радиаторов ведется по формуле схожей с расчетом других радиаторов,
тут вся соль в мощности одной секции, для расчета при нестандартной мощности, вы можете полученное значение
«Требуемая мощность» разделить на мощьность одной секции, что даст вам нужное количество секций алюминиевых
радиаторов отопления для вашего жилого помещения.

Расчет секций алюминиевых радиаторов отопления

Каждый дом оснащён радиатором отопления. На постсоветском пространстве  самые распространённые батареи – чугунные. Своё широкое распространение такие батареи получили благодаря долговечности. Однако со временем секции батареи забиваются ржавчиной и попавшим в систему отопления илом и мусором, что в свою очередь приводит к ухудшению теплоотдачи. Но на сегодняшний день ситуация кардинально изменилась благодаря  альтернативе в виде биметаллических и алюминиевых радиаторов отопления. Они обладают повышенной стойкостью к коррозии и высокой теплоотдачей, при этом имея небольшие размеры.

Отличительной характеристикой алюминиевого радиатора является наличие большого проходного сечения канала секции, а также наличие специального эпоксидного покрытия, которое защищает алюминий от коррозии.

 


Отличные характеристики и высокое качество алюминиевых радиаторов достигаются благодаря:

  • использованию высококачественного алюминия;
  • применению автоматизированной системе производства;
  • контрольной проверкой при избыточном давлении.

Благодаря такой технологии производства теплоотдача алюминиевых радиаторов на 10-12% выше чугунных.

Расчёт мощности

Ниже приведена таблица изменения показателей мощности радиатора в зависимости от теплового напора.

tz и tp — соответственно начальная и конечная температура теплоносителя (на входе и выходе) в отопительном приборе, °С;

ti — температура помещения, °С

















Кол-во секций радиатора

 

tz/tp/ti, °С

 

Теплоотдача

РАП 300

РАП 500

3

90/70/20

75/65/20

302,1

238,2

463,2

365,4

4

90/70/20

75/65/20

402,8

317,6

617,6

487,2

5

90/70/20

75/65/20

503,5

397,0

772,0

609,0

6

90/70/20

75/65/20

604,2

476,4

926,4

730,8

7

90/70/20

75/65/20

704,9

555,8

1080,8

852,6

8

90/70/20

75/65/20

805,6

635,2

1235,2

974,4

9

90/70/20

75/65/20

906,3

714,6

1389,6

1096,2

10

90/70/20

75/65/20

1007,0

794,0

1544,0

1218,0

11

90/70/20

75/65/20

1107,7

873,4

1698,4

1339,8

12

90/70/20

75/65/20

1208,4

952,8

1852,8

1461,6

13

90/70/20

75/65/20

1309,1

1032,1

2007,2

1583,4

14

90/70/20

75/65/20

1409,8

1111,6

2161,6

1705,2

15

90/70/20

75/65/20

1510,5

1191,0

2316,0

1827,0

16

90/70/20

75/65/20

1611,2

1270,4

2470,4

1948,8

При расчёте мощности радиатора не важен его вид. Важен только один показатель – мощность самого радиатора (секции). При покупке радиатора всегда можно узнать этот параметр. В случае отсутствия показателей мощности, можно определить через интернет, зная модель радиатора.

Далее для определения мощности необходимоопределить площадь помещения, которое планируется обогревать.

Формула для расчёта мощности радиатора довольно таки проста. Требуемая мощность берётся из расчёта 100 Ватт на 1квадратный метр при высоте потолка 2,7 метра. Исходя из этого, получается следующая формула:

K=S×100/P,

где

K – количество секций радиатора;

S – площадь обогреваемого помещения;

P – мощность радиатора (секции).

Например: необходимо рассчитать число секций радиатора для комнаты площадью в 30 квадратных метров. Мощность секции составляет 200 Ватт. Исходя из условия, имеем S=30, P=200. Подставив данные в формулу, получаем

K=30×100/200
K=15 секций

При расчёте мощности радиатора необходимо учитывать разные случайные факторы. Исходи из этого лучше всего покупать радиатор с 20% запасом от рассчитываемого показателя. Таким образом, для выше указанного примера с учётом запаса количество секций будет равняться 18.

Расчет алюминиевого радиатора на примере 1 комнаты

03.01.18

Расчет алюминиевого радиатора на примере 1 комнаты

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

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

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

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

Читайте о:

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


Содержание:


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


Основные критерии при расчете отопления


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

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


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

Влияние на результат материала изготовления радиатора


В настоящее время наибольшей популярностью пользуются следующие разновидности радиаторов:

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


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

Способы расчета количества секций радиатора на квадратный метр


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

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


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


Алюминиевый радиатор секционный силовой. Чугунные радиаторы и расчет их мощности для комнаты

Эта техника выглядит современно и недорого. Они способны при правильной установке и длительной эксплуатации выполнять свои функции. Чтобы в полной мере использовать все потенциальные возможности, необходимо точно рассчитать мощность алюминиевого радиатора, которая потребуется для качественного обогрева жилья в самых сложных погодных условиях.

Конструктивно-технические особенности

Качественные изделия из этого металла создаются методом литья.Это дает возможность изготавливать прочные, долговечные нагревательные приборы, в которых отсутствуют отдельные элементы, их соединения. Эта технология достаточно сложная. Чтобы исключить появление дефектов, требуется точное соблюдение многих режимов производства, контроль отсутствия скрытых дефектов, полостей. Стоимость таких радиаторов несколько выше, чем у сборных моделей. Но именно они могут без повреждений выдержать большое повышение давления в магистралях теплоносителя.

Второй распространенный метод — экструзия.Металл под давлением заполняет специальную форму. Заготовку разрезают на части. Отдельные элементы соединяются сваркой. В этом случае используются относительно недорогие производственные процессы. Но следует учитывать, что готовая продукция менее долговечна и надежна по сравнению с первым вариантом.

Алюминиевые радиаторы нужных размеров создаются из отдельных блоков, чтобы конечной мощности хватило на конкретное помещение. Ниже представлены диапазоны значений основных характеристик устройств данного типа:

  • Допустимое максимальное давление в системе теплоснабжения: от 6 до 24 атм.
  • Температура теплоносителя (макс.): До + 110 ° С.
  • Срок службы нагревательного прибора: от 10 до 20 лет.

Параметры одной секции:

  • мощность — от 0,08 до 0,210 кВт;
  • объем охлаждающей жидкости — от 0,2 до 0,5 л;
  • Вес

  • — от 0,9 до 1,5 кг.

Сколько секций алюминиевого радиатора необходимо для обогрева одной комнаты

Самый простой и соответственно неточный расчет можно произвести по такой пропорции: на каждый квадратный метр помещения тепловая мощность не менее 0.1 кВт.

Чтобы узнать, сколько разделов вам нужно, выполните следующие действия:

  • Для отопления одной комнаты площадью 30 кв. Требуется мощность 3 кВт: 30 * 1 = 3.
  • Если мощность одного элемента 0,15 кВт, то нужно 20 секций: 3 / 0,15 = 20.
  • Это слишком большое количество для одного радиатора, поэтому необходимо будет изготовить и установить в комнате две батареи. Каждый из них будет состоять из 10 разделов.

Более точный результат можно получить, если учесть следующие факторы:

  • климатические условия в районе;
  • высота потолков;
  • количество оконных и дверных проемов в помещении, наружных стенах;
  • наличие теплых полов снизу и сверху;
  • общие изоляционные характеристики конструкции.

Поправочные коэффициенты используются для каждого параметра. Их значения можно найти в профессиональных справочниках. Подставив их в общую формулу, не составит труда узнать, какая мощность в кВт требуется секции и устройства в целом для конкретного помещения. Если получилась неточная цифра, то следует округлить в большую сторону. При правильной настройке оборудования легче вносить коррективы, если оно приобретается с определенным запасом возможностей.

Как правильно установить и рентабельнее эксплуатировать алюминиевые радиаторы

Из приведенных выше данных нетрудно понять основные преимущества этого типа приборов.

Впрочем, перечислим их отдельно:

  • Сборная конструкция позволяет достаточно точно подобрать количество элементов, чтобы мощность нагрева была достаточной.
  • Малый вес облегчает производство транспортных и монтажных работ.Не создает лишних нагрузок на крепеж и конструкцию здания.
  • Небольшие внутренние объемы и отличная теплопроводность уменьшают инерцию. Это означает, что допустимо комбинировать такие устройства с индивидуальными регуляторами, а также интегрировать их в современные системы автоматизированного поддержания комфортного температурного режима. Такое оборудование позволит снизить потребление энергоресурсов при эксплуатации.
  • Нейтральный внешний вид большинства моделей хорошо сочетается с множеством дизайнов.
  • Низкая стоимость устройств позволяет без больших затрат создавать новые или модернизировать старые системы отопления.

Подходят как для самых простых однотрубных, так и для самых сложных коллекторных схем. Они подходят для работы с гравитационным или вынужденным движением теплоносителя.

При установке необходимо учитывать следующие особенности:

  • Все устройства должны быть оборудованы клапанами для выпуска воздуха.
  • Крепление их необходимо производить строго горизонтально.
  • Когда pH охлаждающей жидкости (Ph) выходит за пределы диапазона от 7 до 8 единиц, происходят реакции, разрушающие алюминий.
  • Со временем этот металл покрывается защитной оксидной пленкой, которая предотвратит указанные выше процессы. Однако сам он может быть поврежден песком и другими механическими примесями. Такие загрязнения можно удалить с помощью стандартного основного фильтра.
  • В городских условиях сложно предотвратить возникновение аварийных ситуаций, связанных с резким повышением давления.Здесь рекомендуется устанавливать нагревательные приборы, рассчитанные на высокое давление.

Чугунные радиаторы — это радиаторы, дошедшие до нашего времени с далеких 70-х годов прошлого тысячелетия. Сегодня они более современные, отличить их от биметаллических или алюминиевых эмалированных радиаторов практически невозможно. Чугунные радиаторы способны работать при температуре охлаждающей жидкости до 110 0 С.

Довольно большие размеры и внушительный вес компенсируются инерционностью, позволяющей регулировать температуру.Они идеальны для любого помещения, надежны и долговечны, могут использоваться с любыми котлами и теплоносителями. Многих интересует вопрос — сколько киловатт в одной секции чугунного радиатора? Вы найдете ответ на этот вопрос ниже.

Радиатор отопления чугунный

Радиаторы чугунные М-140

Радиаторы типа М-140 имеют достаточно простую конструкцию и удобны в обслуживании. Материал, используемый при их изготовлении — чугун. Он обладает высокой устойчивостью к коррозионным процессам и может использоваться с любым теплоносителем.Низкий уровень гидравлического давления позволяет использовать радиаторы как для гравитационной, так и для принудительной циркуляции теплоносителя. Высокий порог противодействия гидроударам позволяет использовать их как в двухэтажных, так и в девятиэтажных зданиях. Преимущества М-140 — простота обслуживания, надежность, длительный срок службы и невысокая стоимость.

Радиаторы чугунные МС-140-500

Широко применяются для отопления зданий с t теплоносителя в пределах 130 0 С и давлением до 0.9 МПа. Вместимость одной полости 1,45 литра, объем обогреваемой площади 0,244 квадратных метра … Материал, из которого изготовлены секции — СЧ-10 (серый чугун).

Радиаторы чугунные МС-140-300

Радиаторы отопления предназначены для обогрева помещений с низкими подоконниками и давлением 0,9 МПа. Вместимость полости 1,11 л. Вес полости с учетом комплектующих 5700 г. Расчетный тепловой поток 0,120 кВт.

Радиаторы чугунные МС-140М-500-09

Радиаторы данной модели применяются для различных помещений с t теплоносителя до 130 0 С и давлением до 0.9 МПа. Масса одной полости 7100 г. Материал изготовления — серый чугун. S обогрев с одной камерой — 0,244 м 2.

Важно! Выбирая радиатор для жилья, обязательно обращайте внимание на его характеристики и заранее производите всевозможные расчеты, так как обменять купленный товар будет практически невозможно.

Плюсы и минусы использования чугунных радиаторов

Стилизованный чугунный радиатор

Любая существующая сегодня система отопления имеет как плюсы, так и минусы, рассмотрите их.

Номинальная тепловая мощность каждой секции составляет 160 Вт. Примерно 65% выделяемого теплового потока нагревает воздух, накапливающийся в верхней части помещения, а оставшиеся 35% нагревают нижнюю часть помещения.

  1. Длительный срок эксплуатации от 15 до 50 лет.
  2. Высокая стойкость к коррозионным процессам.
  3. Возможность использования в системах отопления с гравитационной циркуляцией теплоносителя.
  1. Низкая эффективность коррекции коэффициента теплоотдачи;
  2. Высокая трудоемкость при установке;

Важно! Чтобы не столкнуться с проблемой при установке, обязательно учтите вышеперечисленные плюсы и минусы чугунных радиаторов.Их установка стоит недешево, но повторные монтажные работы потребуют немалых финансовых средств.

Расчет сечений (полостей) радиаторов

Так вот, сколько кВт в 1 секции чугунного радиатора? Для расчета количества секций и их мощности нужно определиться с V-комнатой, которая в дальнейшем появится в расчетах. Далее выбираем значение тепловой энергии. Его значения следующие:

  1. Отопление 1м 3 дома из панелей — 0.041кВт.
  2. Отопление 1 м 3 кирпичного дома со стеклопакетами и утепленными стенами — 0,034 кВт.
  3. отопление 1 м 3 помещения, возведенного по современным строительным нормам — 0,034 кВт.

Тепловой поток одной полости МС 140-500 0,160 кВт.

Затем выполняются следующие математические операции: объем помещения умножается на тепловой поток. Полученное значение делится на количество тепла, выделяемого одной камерой. Результат округлите в большую сторону и получите необходимое количество секций.

Сколько киловатт в чугунной секции? Каждый тип радиатора имеет различное значение, которое производитель рассчитывает при их изготовлении и указывает его в сопроводительной документации.

Сделаем примерный расчет на основе имеющихся данных.

Помещение имеет следующие данные: тип помещения — панельный дом, длина — высота — ширина — 5х6х2,7 м соответственно.

  1. Рассчитываем объем помещения V:

В = 5 х 6 х 2.7 = 81 м 3

  1. Необходимый тепловой объем:

Q = 81 * 0,041 = 3,321 кВт

  1. Исходя из этого количество секций радиатора составляет:

n = 3,321 / 0,16 = 20,76

, где 0,16 — тепловая мощность одной секции. Уточняется производителем.

  1. Округляем значение в большую сторону, исходя из чего количество необходимых секций составляет 21 шт.

Чтобы отопление дома было эффективным, следует покупать качественные элементы.Перед этим — провести правильный расчет своей мощности.

Расчеты производятся с учетом:

  • площади помещения;
  • высота его потолка;
  • количество окон
  • длина помещения;
  • Особенности климата региона.

Правильный выбор

  1. Производительность отопительных приборов должна составлять 10% площади помещения при высоте его потолка менее 3 м.
  2. Если больше, то прибавляем 30% .
  3. Для конечной комнаты добавьте еще 30% .

Необходимые расчеты

После определения теплопотерь нужно определить производительность прибора (сколько кВт должно быть в стальном радиаторе или других приборах).

  1. Например, нужно отапливать помещение площадью 15 м² и высотой потолка 3 м.
  2. Находим его объем: 15 ∙ 3 = 45 м³.
  3. В инструкции сказано, что для обогрева 1 м³ в условиях Средней полосы России необходимо 41 Вт тепловой мощности.
  4. Это означает, что мы умножаем объем помещения на эту цифру: 45 ∙ 41 = 1845 Вт. Этой мощностью должен обладать радиатор отопления.

Примечание!
Если жилище находится в районе с суровыми зимами, полученное значение необходимо умножить на 1,2 (коэффициент теплопотерь).
Окончательный показатель составит 2214 Вт.

Количество ребер

Из него вы узнаете, сколько кВт в одной секции биметаллического радиатора и алюминиевого аналога составляет 150-200 Вт.Возьмем максимальный параметр и разделим на него общую требуемую мощность в нашем примере: 2214: 200 = 11.07. Это значит, что для обогрева помещения нужна батарея из 11 секций.

Тепловая мощность

На фото примерная теплопередача чугуна.

В помещении отопительные приборы размещаются у внешней стены под оконным проемом. В результате тепло, излучаемое устройством, распределяется оптимально. Холодный воздух, идущий из окон, блокируется нагретым потоком, идущим вверх от радиатора.

Чугунные аккумуляторы

Чугунные аналоги обладают следующими преимуществами:

  • имеют длительный срок службы;
  • обладают высоким уровнем прочности;
  • устойчивы к коррозионным повреждениям;
  • отлично подходит для использования в коммунальных системах, работающих на некачественном теплоносителе.
  • Сейчас производители выпускают чугунные батареи (их цена выше, чем у обычных аналогов), которые имеют улучшенный внешний вид за счет применения новых технологий литья корпусов.

Недостатки изделий: большая масса и тепловая инерция.

В нижней таблице указано, сколько кВт находится в чугунном радиаторе, в зависимости от его модели.

Примечание!
Для обогрева помещения площадью 15 м² мощность, то есть кВт чугунного радиатора, должна быть не менее 1,5. Другими словами, аккумулятор должен состоять из 10-12 секций.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые изделия имеют более высокую тепловую мощность, чем чугунные аналоги.На вопрос, сколько кВт находится в одной секции алюминиевого радиатора, специалисты отвечают, что достигает 0,185-0,2 кВт. В итоге 9-10 секций алюминиевых профилей хватит для нормативного уровня обогрева пятнадцатиметрового помещения.

Достоинства таких устройств:

  • небольшой вес;
  • эстетичный дизайн;
  • высокий уровень теплоотдачи;
  • Температуру можно контролировать своими руками с помощью вентилей.

Но изделия из алюминия не обладают такой прочностью, как чугунные аналоги, например, маслоохладитель на 2 кВт.Поэтому они чувствительны к скачкам рабочего давления в системе, гидроударам, излишне высокой температуре теплоносителя.

Примечание!
Когда вода имеет высокий уровень pH (кислотности), алюминий выделяет много водорода.
Это негативно сказывается на нашем здоровье.
Исходя из этого, желательно использовать в системе отопления такие устройства, в которых он имеет нейтральную кислотность.

Биметаллические изделия

Прежде чем выяснять, сколько кВт в 1 секции биметаллического радиатора, следует отметить, что такие батареи имеют схожие рабочие параметры с алюминиевыми аналогами.Однако им не присущи недостатки.

Это обстоятельство определило конструкцию устройств.

  1. Они состоят из медных или стальных труб, по которым течет хладагент.
  2. Трубки скрыты в кожухе из алюминиевой пластины. В результате вода, циркулирующая внутри, не взаимодействует с алюминием корпуса.
  3. Исходя из этого, кислотные и механические характеристики теплоносителя никак не влияют на работу и состояние прибора.

Благодаря стали труб арматура имеет высокую прочность. Внешние ребра из алюминия обеспечивают повышенную теплоотдачу. Пытаясь узнать, сколько кВт у стального радиатора, имейте в виду, что биметалл имеет самую высокую теплоотдачу — около 0,2 кВт на каждую кромку.

Мощность

Узнав сколько кВт в 1 секционном стальном радиаторе или аналоге из другого металла, можно рассчитать теплоотдачу приобретенного изделия.Это позволит создать эффективную систему отопления в своем доме.

Видео в этой статье продолжает наглядно информировать вас по теме.

Как выбрать радиатор для вторичного рынка

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

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

Мы настоятельно рекомендуем вам избегать этой ситуации, и вы можете начать с того, чтобы иметь для своего автомобиля прочный и здоровый радиатор. С помощью технического отдела Summit Racing мы составили обзор распространенных стилей, материалов и конструкций радиаторов. Эти базовые знания помогут вам выбрать оптимальный радиатор для вторичного рынка.

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

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

Радиатор с поперечным потоком

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

Радиатор с нисходящим потоком

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

Радиатор с поперечным потоком часто является лучшим выбором для двигателей с высокими оборотами и высокой мощностью, благодаря его способности рассеивать тепло, а также (как правило) большей площади поверхности сердечника.

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

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

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

Алюминиевый радиатор

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

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

Так почему же в последнее время перешли на алюминиевые радиаторы?

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

Медно-латунный радиатор

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

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

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

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

Эта двухрядная конструкция также вызывает меньшее ограничение прохождения воздуха через сердцевину, позволяя вентилятору вашего автомобиля более эффективно помогать в процессе охлаждения.

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

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

По словам Босильчича, есть еще пара практических правил:

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

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

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

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

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

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

Алюминий против латуни / Блог Flex-a-lite

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

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

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

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

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

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

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

из ->

Перспективы производительности

: выбор алюминиевого радиатора

Алюминиевые радиаторы являются обычным выбором для большинства уличных и путевых применений. Клиенты, стремящиеся к производительности, выбирают замену радиатора по одной или нескольким из следующих причин: им нужен меньший вес, они модернизируют систему охлаждения для повышения эффективности или хотят улучшить внешний вид подкапотного пространства.

Однако, прежде чем вы купите стильный алюминиевый радиатор, покупателям необходимо напомнить об основах. Прежде всего, вам необходимо убедиться, что охлаждающие каналы двигателя чистые и не забиты. Это часто проблема так называемого бюджетного двигателя (ядро свалки, которое было просто очищено и окрашено, история которого неизвестна, или дешевый ремонт, при котором охлаждающие каналы игнорируются). И лучший радиатор за большие деньги не обеспечит должного охлаждения двигателя, если жидкость не сможет протекать через блок и головки!

Не секрет, что контроль рабочей температуры двигателя с жидкостным охлаждением имеет решающее значение как для долговечности двигателя, так и для его работоспособности.Радиатор позволяет нагретой охлаждающей жидкости двигателя циркулировать к этому внешнему компоненту и «излучать» тепло в атмосферу. Радиатор — это просто теплообменник. Без этого не было бы средств, с помощью которых можно было бы сбросить повышенную температуру охлаждающей жидкости, кроме миграции через материал блока и головки. Двигатель будет работать в диком цикле, с жидкой охлаждающей жидкостью, которая быстро нагревается до тех пор, пока, ну, что-то должно отказываться. Двигатель начнет стучать и / или гудеть, поскольку сочетание избыточного тепла и давления сгорания превышает предел октанового числа топлива.Продолжающаяся детонация разрушает подшипники штока и может в конечном итоге прожечь отверстия в куполах поршней. Добавьте к этому повышенную температуру масла (при которой масло разжижается и больше не обеспечивает необходимую вязкость для смазывания подшипников, шплинтов, подъемников и других компонентов) и непоправимое деформационное повреждение блока и головок цилиндров. Другими словами, критический перегрев, способный быстро превратить даже самый лучший и самый дорогой двигатель в груду металлолома. Чрезмерный перегрев также может вызвать чрезмерное давление внутри радиатора, что может привести к растрескиванию или взрыву.

Помните, основная цель — контролировать температуру двигателя. С этой целью нам нужно сосредоточиться на выборе радиатора как на главном аспекте регулирования температуры.

Материалы радиатора

В то время как конструкция из меди и латуни часто используется для создания винтажного или правильного внешнего вида, большинство радиаторов послепродажного обслуживания имеют алюминиевую конструкцию. Медь является эффективным проводником тепла, но стенка трубки должна быть тонкой, чтобы обеспечить идеальное рассеивание тепла.Если стенка трубки тонкая, диаметр трубки должен быть достаточно небольшим (примерно 0,5 дюйма), чтобы предотвратить надувание трубки под давлением. Алюминий — более прочный и твердый материал; в результате диаметр трубки может быть больше (до 1,50 дюйма в некоторых случаях) и толщина стенки может быть больше, при этом получается более легкий радиатор (алюминий примерно на 60% легче, чем медь / латунь). Более крупный размер трубки также обеспечивает больший объем охлаждающей жидкости, что означает, что больше охлаждающей жидкости подвергается процессу теплообмена, а более прочный алюминиевый материал может выдерживать больше тепла и давления.Чтобы помочь проиллюстрировать возможности рассеивания тепла, мы рассмотрим двухрядный алюминиевый радиатор с диагональю 1 дюйм. Трубки рассеивают тепло примерно так же, как пятирядный медный радиатор с диагональю 0,5 дюйма. трубки.

Какие плюсы и минусы у материалов? Медь требует пайки, а свинец имеет тенденцию изолировать теплоотвод, а алюминий сваривается. Однако медный радиатор ремонтировать легче, чем алюминиевый.

Неужели вес так важен для улицы? Нет.Уменьшенный вес алюминиевого радиатора (для сравнения) — побочный продукт, который дает немного права на хвастовство. В действительности, однако, меньший вес становится проблемой только в гоночной машине, где каждая унция на счету.

Короче говоря, алюминиевый радиатор, вероятно, будет лучшим выбором для высокопроизводительного двигателя и для нестандартного стержня (где радиатор может быть более открытым), в то время как радиатор из меди / латуни останется лучшим выбором для восстановления или периодического ремонта. правильные приложения.В зависимости от области применения медь и алюминий находят свое место.

Однопроходные и двухходовые радиаторы

С точки зрения эффективности не существует слишком большого радиатора. Чем больше площадь поверхности, тем лучше, с как можно большим количеством ребер на дюйм. Ограничение по размеру основано только на пространстве для установки.

Цель состоит в том, чтобы иметь как можно большую площадь поверхности в квадратных дюймах в как можно более тонкой упаковке. Но, в зависимости от требований к охлаждению, и если фронтальной площади в квадратных футах недостаточно, ответом будет добавление дополнительных рядов и / или увеличение количества ребер.Если вам это удастся, использование большого количества ребер создает большую плотность сердцевины, и может быть предпочтительнее использовать более толстую сердцевину.

Однопроходный радиатор имеет вход и выход на противоположных сторонах сердечника. Теплоноситель протекает через активную зону, делая один проход от входа к выходу. Двухходовой радиатор позволяет охлаждающей жидкости проходить через верхнюю половину радиатора на первом проходе, а затем перемещать охлаждающую жидкость через нижнюю часть радиатора на втором проходе. В двухходовых радиаторах вход и выход расположены на одной стороне радиатора.

Теоретически передача тепла улучшается в двухходовой конструкции, поскольку охлаждающая жидкость движется с большей скоростью через каждую половину, создавая большую турбулентность охлаждающей жидкости. Двухходовой радиатор обычно обеспечивает до 15% большей эффективности доступной площади охлаждения.

Что касается количества рядов в сердечнике, практическое правило — использовать радиатор максимальной толщины (опять же, увеличивая площадь поверхности охлаждающей жидкости). Однако здесь есть две точки зрения: с одной стороны, более тонкая сердцевина обеспечивает более легкий воздушный поток.По мере увеличения количества рядов некоторые предполагают, что задние ряды будут подвергаться воздействию тепла, выделяемого передними рядами. Другие предполагают, что увеличение площади поверхности (больше рядов, более толстая сердцевина) приносит больше пользы, чем вреда, и, если поток воздуха достаточный, чем больше рядов, тем лучше.

Мне всегда подходят самые большие и толстые ядра, которые может вместить приложение, и я никогда не сожалел. Если вы немного переборщите (когда вы в последний раз имели дело с маслкаром или уличным двигателем, который работал слишком холодно?), Вы все равно сможете положиться на термостат для регулирования температуры охлаждающей жидкости.

Кожух

Только радиатор не может нести ответственность за надлежащее охлаждение двигателя. Воздушный поток имеет решающее значение, а это означает правильный выбор и установку вентилятора. Всегда используйте кожух в сочетании с электрическими или механическими вентиляторами. Кожух должен закрывать всю заднюю поверхность сердечника, за исключением пути, необходимого для вентилятора (доступны варианты с заслонками или жалюзи, смещенными от области вентилятора, чтобы обеспечить дополнительный проход воздуха на крейсерской скорости).

Кожух направляет встречный воздух в воздушный тракт вентилятора, увеличивая производительность вентилятора.Радиаторы послепродажного обслуживания легко доступны со встроенными кожухами (а также с электрическими вентиляторами). Вместо того, чтобы изобретать колесо, имеет смысл воспользоваться преимуществами этих готовых, полностью собранных систем радиатор / кожух / вентилятор. Если вы используете электрический вентилятор, у которого нет встроенного кожуха, у различных производителей алюминиевых радиаторов можно легко приобрести специальные алюминиевые кожухи. Кожух обеспечивает направленный поток воздуха к двигателю.

Поперечный или нисходящий поток?

Выбор между радиаторами с поперечным или нисходящим потоком во многом зависит от доступного пространства, но что бы вы ни выбрали, вы хотите максимизировать площадь внутренней поверхности.Если размеры требуют радиатора, который шире, чем высота, лучшим выбором будет поперечный поток. В принципе, работает любой стиль.

Радиатор с поперечным потоком имеет вертикальный бак с каждой стороны. Охлаждающая жидкость движется (подталкиваемая насосом) из бака высокого давления (на входе), когда она получает охлаждающую жидкость от двигателя, через активную зону в бак низкого давления (на выходе) на обратном пути к двигателю.

Радиатор с нисходящим потоком имеет горизонтальные верхний и нижний баки. Когда горячая охлаждающая жидкость покидает двигатель, она попадает в верхний бак и спускается в нижний бак по трубным каналам в активной зоне, толкаемая водяным насосом и поддерживаемая силой тяжести.По мере того, как охлаждающая жидкость проходит через сердечник, ребра обеспечивают дополнительную площадь поверхности для передачи тепла в атмосферу.

Теоретически считается, что радиатор с поперечным потоком более эффективен, чем радиатор с нисходящим потоком, поскольку герметичная крышка радиатора расположена на стороне низкого давления, что позволяет двигателю работать на высоких оборотах без нагнетания охлаждающей жидкости через герметичную крышку. (Обычно) большая площадь поверхности радиатора с поперечным потоком также может позволить увеличить мощность радиатора и площадь охлаждающей поверхности.Однако, если владелец транспортного средства желает иметь оригинальный «старинный» внешний вид, конструкция с нисходящим потоком может быть единственным выбором. Кроме того, установка радиатора с поперечным потоком в моторный отсек, который изначально был разработан для устройства с нисходящим потоком, может потребовать определенного времени на изготовление.

Проще говоря, используйте тот стиль, который подходит лучше всего, всегда следя за тем, чтобы вы в полной мере использовали доступное пространство с точки зрения площади сердечника радиатора.

Колпачки давления

Естественно, когда охлаждающая жидкость двигателя поглощает тепло, она расширяется, создавая давление в системе.Когда это давление достигает номинального значения давления крышки, клапан крышки должен открыться, что приведет к переливу охлаждающей жидкости. Это также помогает предотвратить попадание воздуха в систему охлаждения. Когда радиатор охлаждается, создается разрежение, позволяющее переливающемуся резервуару перемещаться обратно в систему.

Когда расширение охлаждающей жидкости происходит при температуре около 200 ° F, создается давление от 16 до 18 фунтов на квадратный дюйм. Однако, если двигатель перегревается из-за других факторов, давление может подняться до 28 фунтов на квадратный дюйм или около того.Важно тщательно выбирать герметичную крышку как с точки зрения качества, так и с точки зрения номинального давления.

На каждый фунт давления в системе точка кипения охлаждающей жидкости повышается примерно на 3 ° F. Например, при использовании от 12 до 16 фунтов. cap теоретически повысит точку кипения до 250–260 ° F.

Герметичная крышка радиатора всегда должна располагаться в самой высокой точке системы охлаждения, на стороне низкого давления / всасывания (сторона, где охлаждающая жидкость выходит из сердечника на обратном пути к водяному насосу).Причина в том, что если крышка открывается и пропускает воздух из-за избыточного давления, воздух из системы выйдет первым, прежде чем произойдет потеря охлаждающей жидкости.

Если верхняя часть радиатора расположена ниже самого высокого уровня охлаждающей жидкости в двигателе, необходимо установить расширительный или расширительный бачок (он должен иметь герметичную крышку). Дно бака соединяется со входом водяного насоса, а линия стравливания воздуха проходит от боковой стороны бака к самой высокой точке стороны низкого давления радиатора.

Скачать PDF

Управление температурным режимом в космосе

Abe Hertzberg

Управление температурным режимом в космосе
Эйб Херцберг
Транспортные средства и среды обитания, связанные с космической индустриализацией и эксплуатацией внеземных ресурсов, неизбежно потребуют энергетических систем, намного превышающих текущие потребности научных и исследовательских миссий.Из-за большой продолжительности этих миссий невозможно рассмотреть системы, включающие расходные материалы, такие как невозобновляемые топливные элементы. Таким образом, эти миссии становятся заложниками возможностей энергосистем непрерывного действия. Эти системы должны будут обеспечивать от сотен киловатт до десятков мегаватт электроэнергии для системы производства продукции, независимо от того, использует ли она наземное или неземное сырье.

Поскольку энергосистема будет располагаться в практически безвоздушной среде, отказ от отработанного тепла становится ее ограничивающим аспектом.В следующих параграфах я рассмотрю космические, астероидные и лунные источники энергии.
системы, а также способность существующих технологий рассеивать это тепло в безвоздушной среде космоса.

Следует отметить, что в условиях вакуума конвекция больше не доступна, и единственным механизмом отвода тепла является излучение. Излучение подчиняется закону Стефана-Больцмана

E = T 4
, где
E = отклоненная энергия, постоянная Стефана-Больцмана,
= 5.67 Вт · м -2 K -4
T = температура, при которой излучается тепло

То есть общее количество излучаемого тепла пропорционально площади поверхности радиатора. И чем ниже температура излучения, тем больше должна быть площадь радиатора (и, следовательно, масса радиатора для данной конструкции).

Радиатор может отводить тепло только тогда, когда температура выше температуры окружающей среды. В космосе оптимальная эффективность излучения достигается за счет направления излучателя в свободное пространство.Излучающий
по направлению к освещенной поверхности менее эффективен, а радиатор необходимо защищать от попадания прямых солнечных лучей.

Отвод тепла при низких температурах, например, в случае контроля окружающей среды и управления температурой в блоке обработки материалов, является особенно трудным. Следовательно, конструкция и работа системы отвода тепла имеют решающее значение для эффективной космической энергетической системы.

Space-Based Power
Генерирующие системы

В предыдущей статье были подробно описаны космические энергетические системы.Солнечные фотоэлектрические системы имеют мощность до нескольких сотен киловатт. Ожидается, что диапазон выходной мощности солнечных тепловых систем составит от ста до нескольких сотен киловатт. Хотя в принципе эти энергосистемы могут быть расширены до мегаваттного диапазона, непомерно высокие требования к площади сбора и грузоподъемности, по-видимому, исключают такое расширение. Мегаваттная и мультимегаваттная ядерная энергия
реакторы, адаптированные к космической среде, по-видимому, предлагают логичную альтернативу.В этой статье я рассматриваю только те нагрузки, которые эти три типа энергосистем возлагают на систему управления теплом.

Сами по себе солнечные фотоэлектрические элементы не будут обременять энергосистему требованием прямого отвода тепла, поскольку низкая плотность энергии системы требует такой большой площади сбора, что позволяет отбрасывать ненужную лучистую энергию. Однако, если эти системы будут использоваться на околоземной орбите или на неземной поверхности, то потребуется большое количество оборудования для хранения энергии, чтобы обеспечить непрерывную подачу энергии (как устройства, не собирающие энергию в ночное время).А неэффективность даже самой лучшей системы накопления энергии в оба конца потребует, чтобы большая часть — возможно, 25 процентов — произведенной электроэнергии рассеивалась в виде отработанного тепла и при низких температурах.
Предполагается, что солнечные тепловые системы, которые включают солнечный концентратор и систему динамического преобразования энергии, работают при относительно высоких температурах (от 1000 до 2000 K). Эффективность системы преобразования энергии будет находиться в диапазоне от 15 до
возможно 30 процентов.Следовательно, мы должны учитывать отказ от 70–85 процентов собранной энергии. В
Как правило, чем ниже термический КПД, тем выше температура отклонения и тем меньше излучаемый
требуется площадь. Как и в случае с солнечными фотоэлектрическими системами, неэффективность системы накопления энергии должна быть
столкнуться с системой отвода тепла, если не выбран высокотемпературный накопитель тепла.

Современные концепции ядерных энергогенерирующих систем включают реакторы, работающие с относительно
системы преобразования энергии с низким КПД, которые отбрасывают практически все полезное тепло реактора, но при
относительно высокая температура.Несмотря на бремя, которое эта низкая эффективность возлагает на использование ядерного топлива,
Плотность энергии ядерных систем настолько высока, что не ожидается, что коэффициент использования топлива будет значительным.

Во всех этих системах выходная мощность, используемая производственной системой для управления окружающей средой и
производство (за исключением небольшой фракции, которая может храниться в виде эндотермического тепла в изготовленных
продукт) придется отбраковывать при температурах, приближающихся к 300 К.

Я считаю справедливым заявить, что на многих эскизах космических промышленных предприятий, которые я видел, энергосистема
это немного больше, чем мультфильм, потому что в нем недостаточно деталей, чтобы решить проблему управления температурой.Мы должны научиться поддерживать приемлемую тепловую среду, потому что ожидается, что она станет доминирующей.
инженерное рассмотрение в сложной заводской и жилой инфраструктуре.

В качестве примера серьезности этой проблемы рассмотрим случай простой атомной электростанции, у которой
Эффективность преобразования энергии из тепловой в электрическую составляет примерно 10 процентов. Завод должен произвести 100
кВт полезной электроэнергии. Реактор работает при температуре около 800 К, а излучатель с излучательной способностью равен
0.85 будет весить около 10 кг / м 2 . Тепловая мощность, рассеиваемая
реактор будет около 1 МВт. Согласно закону Стефана Больцмана, площадь радиатора должна составлять около 50
м 2 и массой примерно 500 кг. Это кажется вполне разумным.

Однако следует исходить из того, что электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, поступает в системы жизнеобеспечения.
и мелкомасштабное производство, в конечном итоге также придется рассеивать, но при гораздо более низкой температуре
(около 300 К).Если предположить, что алюминиевый радиатор будет еще лучше, плотностью около 5 кг / м 2 ,
с коэффициентом излучения 0,85, в этом случае мы обнаруживаем, что область отвода тепла при низких температурах
Компонент 256 м 2 , масса приближается к 1300 кг. (Используя закон Стефана-Больцмана [уравнение Стефана-Больцмана]) Следовательно, мы можем видеть, что
Преобладающая проблема отвода тепла — это не проблема первичной электростанции, а проблема энергии, которая используется в
жизнеобеспечение и изготовление, от которых необходимо отказаться при низких температурах.Использование отработанного тепла от
АЭС для переработки может оказаться эффективной. Но, по иронии судьбы, это, в свою очередь, потребует большего
поверхность радиатора для излучения отработанного тепла с более низкой температурой.

Системы отвода тепла

В этом разделе я буду иметь дело с системами, разработанными для удовлетворения требований отвода тепла при производстве и использовании электроэнергии. Эти системы отвода тепла в широком смысле можно разделить на пассивные или активные, бронированные или небронированные. Ожидается, что каждая из них будет играть определенную роль в космических системах будущего.
Тепловые трубки: первая из них, называемая «тепловая трубка», обычно считается базовой системой, по которой оцениваются все остальные.Он имеет значительное преимущество в том, что он полностью пассивен и не имеет движущихся частей, что делает его исключительно подходящим для использования в космической среде.
Для удобства читателя кратко опишу механизм работы базовой тепловой трубки. (См. Рисунок 36 [Компоненты и принцип работы обычной тепловой трубки].) Тепловая трубка представляет собой тонкую полую трубку, заполненную жидкостью, соответствующей температурному диапазону, в котором она должна работать. На горячем конце жидкость находится в паровой фазе и пытается заполнить трубку, проходя через трубку к холодному концу, где она постепенно конденсируется в жидкую фазу.Стенки трубки или соответствующие каналы, прорезанные в трубке, заполнены фитилеподобным материалом, который возвращает жидкость за счет поверхностного натяжения к горячему концу, где она повторно испаряется и рециркулирует.

По сути, система представляет собой небольшой паровой цикл, который использует разницу температур между горячим и холодным.
концы трубки в качестве насоса для передачи тепла, в полной мере используя теплоту испарения
конкретная жидкость.

Жидкость необходимо тщательно выбирать, чтобы соответствовать диапазону рабочих температур.Например, при очень высоком
температура металлического вещества с относительно высокой температурой испарения, такого как натрий или калий,
может быть использовано. Однако этот выбор накладывает ограничение на низкотемпературный конец, поскольку, если жидкость замерзает до
твердое вещество на низкотемпературном конце, работа будет прекращена до тех пор, пока не произойдет относительно неэффективная проводимость тепла
вдоль стен может растопить его. При низких температурах жидкость с низкой температурой испарения, например
аммиак вполне может быть использован с аналогичными ограничениями.Температура не может быть настолько высокой, чтобы диссоциировать
аммиак на горячем конце или настолько низкий, чтобы заморозить аммиак на холодном конце.

При правильной конструкции тепловые трубки являются подходящим и удобным инструментом для управления температурным режимом в космических системах.
Например, при умеренных температурах тепловая трубка может быть сделана из алюминия из-за ее относительно низкой
плотность и высокая прочность. К тепловой трубке можно добавить ребра, чтобы увеличить площадь рассеивания тепла. В
Алюминий, чтобы быть полезным, должен быть достаточно тонким, чтобы уменьшить массу, переносимую в космос, но достаточно толстым, чтобы
предлагают разумное сопротивление ударам метеороидов.

Очень тщательно спроектированный радиатор с твердой поверхностью, изготовленный из алюминия, имеет следующие возможности:
принцип: масса составляет примерно 5 кг / м 2 с излучательной способностью 0,86; в
допустимый диапазон температур ограничен температурой размягчения алюминия (около 700 K). При более высоких температурах
там, где нужны тугоплавкие металлы, необходимо умножить массу радиатора на квадратный метр
по крайней мере в 3 раза. Тем не менее, от 700 K до, возможно, 900 K, радиатор с тепловыми трубками все еще очень
эффективный метод отвода тепла.

Еще одно преимущество состоит в том, что каждый блок с тепловыми трубками представляет собой автономную машину. Таким образом, прокол одной единицы
не представляет собой единичного отказа, который мог бы повлиять на производительность всей системы. Неудачи имеют тенденцию
быть медленным и изящным при условии достаточной избыточности.

Система с насосным контуром : Система с насосным контуром имеет многие из тех же преимуществ и ограничена многими из
те же ограничения, связанные с радиатором с тепловыми трубками. Здесь тепло собирается через систему контуров жидкости.
и закачивается в радиаторную систему, аналогичную обычным радиаторам, используемым на Земле.Следует отметить
что в земной среде радиатор на самом деле излучает очень мало тепла; он предназначен для конвекции своего
нагревать. Самыми известными примерами насосной системы, используемой в настоящее время в космосе, являются радиаторы с отводом тепла.
используется в шаттле. Это внутренняя структура дверей-раскладушек, которые открываются, когда двери открываются.
открыт (рис. 37 [Челночные двери открываются]).

Системы с насосным контуром имеют уникальное преимущество в том, что систему терморегулирования можно легко интегрировать в
космический корабль или космический завод.Тепло улавливается обычными теплообменниками внутри космического корабля.
Жидкость-носитель прокачивается через сложную систему труб (расширенных ребрами, если это считается эффективным), и, наконец,
носитель возвращается в жидкой фазе через космический корабль. В случае с Шаттлом, где миссии
короткие, дополнительный терморегулятор достигается за счет сознательного слива жидкости.

Поскольку система предназначена для работы при низких температурах, жидкость с низкой плотностью, такая как аммиак, может
В некоторых случаях, в зависимости от тепловой нагрузки, происходит фазовый переход.Теплопередача при кипении в условиях низкой гравитации
это сложное явление, которое в настоящее время еще недостаточно изучено. Поскольку система подвергается
от удара метеороида, основные контуры первичного насоса должны быть надежно защищены.

Несмотря на эти недостатки, системы контура насоса, вероятно, будут использоваться в сочетании с системами тепловых труб, поскольку инженеры по терморегулированию создают жизнеспособную космическую среду. Эти бронированные (закрытые) системы достаточно развиты и поддаются инженерному анализу.Они уже нашли применение на Земле и в космосе. Создана прочная технологическая база, и ученым-инженерам существует обширная литература, на которую они могут опираться при выводе новых концепций.

Advanced Radiator Concepts

Сама природа только что обсужденных проблем привела к увеличению усилий со стороны сообщества по управлению температурным режимом по изучению инновационных подходов, которые предлагают потенциал повышения производительности и, во многих случаях, относительной неуязвимости для ударов метеороидов.Хотя я не могу обсуждать все эти новые подходы, я кратко опишу некоторые из исследуемых подходов в качестве примеров направления текущего мышления.

Усовершенствованные традиционные подходы : Непрерывный поиск способов улучшения характеристик тепловых труб уже показал, что значительные улучшения в теплопроизводительности тепловой трубки могут быть достигнуты за счет разумных модификаций возвратного фитильного контура. Рассматривая проблему развертывания, увеличивая время простоя, люди изучают гибкие тепловые трубки и используют новаторское мышление.Например, в недавней конструкции тепловые трубки при сворачивании сворачиваются в лист, точно так же, как тюбик зубной пасты. Таким образом, весь ансамбль может быть свернут в относительно плотный пакет для хранения и развертывания. Однако, поскольку тонкостенные трубы относительно хрупки и легко пробиваются метеороидами, необходимо обеспечить большее резервирование. Те же принципы, конечно, могут быть применены к системе с насосным контуром и могут иметь особое значение, когда необходимо учитывать пределы хранения.Это только примеры различных принятых подходов, и мы можем с уверенностью ожидать неуклонного улучшения возможностей традиционных систем управления температурным режимом.

Жидкокапельный радиатор : Основная идея жидкокапельного радиатора заключается в замене радиатора с твердой поверхностью контролируемым потоком капель. Капли распыляются через область, в которой они излучают свое тепло; затем они возвращаются в более горячую часть системы. (См. Рисунок 38 [Две концепции жидкостного капельного радиатора].)

Некоторое время назад было продемонстрировано, что капли жидкости очень малого диаметра (около 100 микрометров) легко производятся и обеспечивают преимущество в удельной мощности по сравнению с радиаторами с твердой поверхностью от 10 до 100. Фактически, большие и очень тонкие листы радиатора могут производиться за счет правильного диспергирования капель. Эта система потенциально может превратиться в сверхлегкий радиатор, который, поскольку жидкость может храниться в больших объемах, также очень компактен.

Потенциальные преимущества жидкокапельного радиатора можно увидеть, если мы снова рассмотрим проблему, которая обсуждалась в конце раздела о радиаторах с тепловыми трубками.Мы обнаружили, что для очень хорошего алюминиевого радиатора потребуется 256 м 2 и масса около 1300 кг, чтобы излучать низкотемпературные отходы тепла от лунной обработки. Используя свойства жидкокапельного радиатора и жидкости с низкой плотностью и низким давлением пара, такой как Dow-Corning 705, обычное вакуумное масло, мы обнаруживаем, что для одной и той же площади (что подразумевает такой же коэффициент излучения) масса излучающего жидкость всего 24 кг.

Даже с учетом коэффициента 4 для вспомогательного оборудования, необходимого для работы этой системы, масса радиатора все равно составляет менее 100 кг.

Для достижения эффективности от проектировщика требуется сделать радиатор легкой разворачиваемой конструкции и предоставить средства точного наведения капель, чтобы их можно было улавливать и возвращать в систему. Однако имеющиеся данные свидетельствуют о том, что требуемая точность измерения капель (миллирадианы) легко достигается с помощью имеющихся технологий. Недавно был адекватно продемонстрирован успешный захват капель в смоделированных условиях 0 g. Преимущество радиатора с жидкими каплями состоит в том, что даже относительно большой слой таких капель по существу неуязвим для микрометеороидов, поскольку поражающий микрометеороид может удалить не более нескольких капель.

Читатель может быть обеспокоен тем, что очень большая площадь поверхности жидкости приведет к немедленному испарению. Однако недавно было обнаружено, что жидкости в диапазоне от 300 до 900 К имеют настолько низкое давление пара, что потери на испарение в течение обычного срока службы космической системы (возможно, до 30 лет) будут составлять лишь небольшую часть от общая масса радиатора.

Таким образом, жидкокапельный радиатор представляется многообещающим, особенно в качестве низкотемпературной системы, где требуется большой радиатор.

Были предложены жидкокапельные радиаторы для приложений, отличных от 0 г . Например, в лунной среде жидкости с низким давлением пара могут эффективно использоваться в качестве систем отвода тепла с большой площадью для относительно крупных электростанций. Мы вполне можем представить, что такая система примет вид декоративного фонтана, в котором жидкость распыляется вверх и наружу, чтобы покрыть как можно большую площадь. Он будет собираться простым пулом внизу и возвращаться в систему.Такая система была бы особенно полезна в лунной среде, если бы малая масса и низкое давление пара.
жидкости могли быть получены из местных материалов. Контроль и прицеливание капель больше не будут такими важными, как в космической среде; однако система должна быть защищена от солнца во время работы.

Хотя эта система гораздо менее развита, чем системы, рассмотренные ранее, ее перспективы настолько высоки, что заслуживают серьезного рассмотрения для будущего использования, особенно в ответ на наши растущие потребности в улучшенном управлении питанием.

Концепции ленточного радиатора : Концепция ленточного радиатора представляет собой модификацию концепции жидких капель, в которой ультратонкая твердая поверхность покрыта жидкостью с очень низким давлением пара (см. Рис. 39 [Ременный радиатор]). Хотя отношение площади поверхности к объему не ограничивается таким же образом, как для цилиндрической тепловой трубки, оно не совсем соответствует таковому у жидкокапельного радиатора. Однако эта система позволяет избежать проблемы захвата капель за счет переноса жидкости по непрерывной ленте за счет поверхностного натяжения.Жидкость играет в этой системе двойную роль, действуя не только как радиатор, но и как тепловой контакт, который забирает тепло непосредственно от теплообменного барабана. Варианты этой схемы, в которой ремень заменяется тонким вращающимся диском, также возможны, но еще не полностью оценены.

описанные системы являются лишь показателем мышления, стимулированного проблемой управления температурным режимом. Все эти системы, если они будут разработаны, обещают значительное улучшение по сравнению с обычными бронированными системами.

Лазерная передача энергии

Эдмунд Дж. Конвей

Передача мощности лазера
Эдмунд Дж. Конвей
С момента своего развития лазеры открыли потенциал для проецирования большого количества энергии на удаленную небольшую территорию. (Мощность лазера когда-то измерялась в «жилах» — толщине в количестве лезвий бритвы, необходимом для остановки луча.) Первоначально эта характеристика казалась хорошей для оружия (например, лазерной винтовки) и горнодобывающей промышленности (термическое разрушение или испарение рок).Позже появились практические применения в таких областях, как резка (от листового металла до ткани), сварка, разметка и хирургия.

Одно из первых предложений по применению мощного лазера в гражданской космической программе было сделано Кантровицем (1972). Он предложил систему запуска с Земли на орбиту, в которой лазер на земле поставлял тепловую энергию для одного вида ракетного топлива (такого как водород). Удаление окислителя, больше не необходимого для высвобождения химической энергии для движения, уменьшило взлетную массу космических аппаратов.

Это и подобные предложения по мощности и движению породили много спекуляций и
учеба в 1970-х. Эти действия, хотя в целом неполные и иногда противоречивые, выявили несколько тем:

  • Более низкая стоимость мощности и тяги является ключом к развитию околоземного космоса.
  • Лазеры на солнечной и ядерной энергии обладают характеристиками, обеспечивающими высокую отдачу в космических приложениях.
  • Дорогие транспортные приложения демонстрируют высокий потенциал снижения затрат за счет использования удаленного источника питания лазера.
  • Для экономичной передачи энергии в космос требуется несколько клиентов, которые не могут использовать доступные (солнечные фотоэлектрические) источники энергии.
  • Высокая эффективность преобразования лазерного излучения — ключевая задача создания мощных лучей.
  • Требования НАСА к мощности лазера сильно отличаются от требований Министерства обороны и Министерства энергетики США, но НАСА может извлечь выгоду из широкого спектра фундаментальных исследований, проводимых программами других агентств.

Особенно полное исследование, проведенное Холлоуэем и Гарретом (1981), показало значительную отдачу как от лазерно-тепловых, так и от лазерно-электрических орбитальных аппаратов.Недавнее сравнение, проведенное ДеЯнгом и соавторами (1983), предполагает, что это при использовании лазера. Космический корабль мощностью 100 кВт или более для электрического движения и других бортовых нужд сможет работать на малой высоте и орбитах с большим лобовым сопротивлением и будет намного легче и меньше.

Таким образом, из исследований выявляется общий набор требований к мощности излучения лазера для предполагаемых в настоящее время космических миссий. Во-первых, лазер должен быть
способны к длительной непрерывной работе без значительного обслуживания или пополнения запасов.По этой причине предпочтение отдается лазерам на солнечной и ядерной энергии. Во-вторых, лазер должен обеспечивать высокую среднюю мощность порядка 100 кВт или больше для исследуемых приложений.
далеко По этой причине требуются лазеры непрерывного действия или лазеры с быстрыми импульсами.

Поскольку солнечная энергия является наиболее доступным и надежным источником энергии в космосе, недавние исследования позволили
Для исследования возможности передачи лазерной энергии между космическими аппаратами в космосе основное внимание уделялось лазерам с солнечной накачкой. Были идентифицированы три основных лазерных механизма:

  • Фотодиссоциационная генерация под действием прямого солнечного света
  • Генерация фотовозбуждения, вызванная прямым солнечным светом
  • Генерация фотовозбуждения на тепловом излучении

Лазеры фотодиссоциации с солнечной накачкой

Было идентифицировано несколько прямых солнечных лазеров, основанных на фотодиссоциации, в том числе шесть лазантов на органическом йоде, которые были успешно накачаны солнечным светом и излучают на длине волны йодного лазера 1.3 микрометра. (См. Рис. 40 [Лазерная электростанция] для возможного применения такого лазера.) Другой лазер, 1Br, накачивался лампой-вспышкой и излучал лазер на расстоянии 2,7 м с импульсной мощностью в сотни волн. Один органический йодид, C 3 F 7 l и lBr, были интенсивно исследованы, чтобы охарактеризовать их действие. Было опубликовано несколько отчетов об экспериментальных результатах и ​​моделировании (Zapata and DeYoung 1983, Harries and Meador 1983, Weaver and Lee 1983, Wilson et. Al 1984, DeYoung 1986).Важной характеристикой рассматриваемых фотодиссоциационных лазеров является то, что они спонтанно рекомбинируют, снова образуя молекулу лазанта. Оба C 3 F 7 l и lBr делают это в высокой степени, позволяя непрерывную работу без пополнения запаса лазера, как это обычно требуется для химических лазеров. Кроме того, C 3 F 7 l не поглощает видимый свет и, таким образом, остается настолько холодным, что может не потребовать никакого теплового радиатора, за исключением трубы, рециркулирующей трубу.Ряд других лазантов, предлагающих повышенную эффективность, находится в стадии изучения.

Лазеры фотовозбуждения с солнечной накачкой

Другая группа лазеров с прямой солнечной накачкой полагается на электронно-колебательное возбуждение, создаваемое солнечным светом [мощность лазера на лунной базе], чтобы усилить действие лазера. Две системы активно изучаются. Первый — это лазер на жидком неодиме (Nd), который поглощает во всем видимом спектре и излучает в ближнем инфракрасном диапазоне на расстоянии 1,06 м. В этом лазере использовалась ламповая накачка, и в настоящее время проводятся испытания с накачкой от солнечной энергии, поскольку расчеты показывают, что это возможно.Второй кандидат этого типа — лазер на красителях, который поглощает в сине-зеленом диапазоне и излучает в красном, около 0,6 мкм. Эти лазеры обладают хорошей квантовой эффективностью и коротковолновым излучением с возможностью перестройки. Однако лазерам требуется чрезвычайно высокое возбуждение, чтобы преодолеть свой высокий порог генерации, и возможность достижения этого с помощью концентрированного солнечного света все еще остается под вопросом для дальнейших исследований.

Лазеры непрямого фотовозбуждения

Лазеры с фотовозбуждением, возбуждаемые тепловым излучением, производимым Солнцем, называются лазерами с косвенной солнечной накачкой [Lunar Prospecting Vehicle].Более низкая энергия накачки означает излучение с большей длиной волны, чем в случае фотодиссоциационных лазеров. На этом принципе работают два лазера: первый лазер с накачкой в ​​полости черного тела (Инсуик и Кристиансен, 1984) и лазер переноса с накачкой на черное тело (ДеЯнг и Хигдон, 1984). Такие молекулы, как CO 2 и N 2 O, получили лазерную
длины волн излучения от 9 м до 11 м. Эти лазеры по своей природе представляют собой непрерывные волны и генерируют мощность, приближающуюся к 1 ватту в первоначальных лабораторных версиях, с температурами черного тела от 1000 до 1500 К.Хотя такие лазеры, работающие от солнечной энергии, могут использоваться в космосе, они также обладают большим потенциалом для преобразования в лазерную энергию тепловой энергии, генерируемой химическими реакциями, ядерной энергией, электроэнергией или другими высокотемпературными источниками.


Ссылки

  • DeYoung, R. J .; В. Д. Теппер; Э. Дж. Конвей; и Д. Х. Хьюмс. 1983. Предварительное сравнение лазерных и солнечных космических энергетических систем. Proc. 18-е Межобщество по преобразованию энергии, англ. Конф., Авг.
  • Де Янг, Рассел Дж. 1986. Низкопороговый йодный лазер с солнечной накачкой. J. Квантовая электроника, т. QE-22 (июль), стр. 1019-1023. Inst. Elec. & Электрон. Англ.
  • Де Янг, Рассел Дж. И Н. Ф. Хигдон. 1984. CO 2 -N 2 переносящий лазер с накачкой черного тела. НАСА TP-2347, авг.
  • Harries, Wynford L. и Willard E.r Meador. 1983. Кинетическое моделирование лазера на ИБР с солнечной накачкой. Обзор космической солнечной энергии 4: 189-202.
  • Холлоуэй, Пол Ф., и Л. Б. Гарретт. 1981. Сравнительный анализ космических центральных электростанций. НАСА TP-1 955, декабрь.
  • Инсуик, Робин Дж. И Уолтер Х. Кристиансен. 1984. Непрерывный лазер CO 2 с радиационной накачкой. J. Квантовая электроника, т. QE-20 (июнь), стр. 622625. Inst. Elec. & Электрон. Англ.
  • Кантровиц, Артур. 1972 г. Выход на орбиту с помощью наземных лазеров. Астронавт. И воздухоплаватель. 10 (май): 74-76. Американский институт Аэронавт. И космонавт.
  • Уивер, Уиллард Р., и Джа Х. Ли. 1983. Газовый лазер с солнечной накачкой для прямого преобразования солнечной энергии. J. Energy 7 (ноябрь-декабрь): 498-501.
  • Wilson, John W .; Ю. Ли; Уиллард Р. Уивер; Дональд Х. Хьюмс; и Джа Х. Ли. 1984. Пороговая кинетика иодного лазера с накачкой имитатора солнечной энергии. НАСА TP-2241, фев.
  • Сапата, Луис Э. и Рассел Дж. ДеЯнг. 1983. Характеристики лазера на монобромиде йода с ламповой накачкой. J. Applied Physics 54 (апрель): 1686-1692.

Следующий

Содержание



Этот сайт размещался в Исследовательском центре Эймса НАСА с 1994 по 2018 год, а теперь обслуживается по адресу:

Калькулятор

БТЕ | 3 простых шага для расчета размера радиатора

СОВЕТ. Отфильтруйте результаты по выходу BTU, чтобы показать радиаторы, подходящие для ваших потребностей в отоплении

Есть несколько факторов, которые вы должны учитывать при выборе нового радиатора для вашего дома.Здесь мы поможем вам подобрать подходящий радиатор для вашего дома.

Калькулятор размера радиатора, БТЕ

Вы можете задать себе такие вопросы, как:

  • Что такое БТЕ?
  • Радиатор какого размера мне нужен?
  • Как рассчитать размер радиатора для комнаты?
  • Сколько ватт в BTU?

Здесь мы раскроем тайну неуловимого измерения BTU и расскажем, как вы можете использовать наш калькулятор BTU, чтобы определить, какой радиатор (ы) идеально подходит для вашего дома!

Что такое БТЕ?

Начнем с основ. БТЕ (британская тепловая единица) — это традиционная единица тепла, которую можно определить как количество энергии, необходимое для нагрева 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту.Иногда это трудно представить, поэтому распространенная аналогия для объяснения этого — сравнение ее с энергией, выделяемой одной горящей спичкой (Источник)

Если концепция BTU все еще немного сбивает с толку, вы всегда можете использовать более традиционный ватт для расчета тепловой мощности. Все, что вам нужно помнить, это то, что 1 Вт энергии эквивалентен 3,41 БТЕ. В качестве альтернативы, если у вас есть измерение BTU и вы хотите узнать тепловую мощность вашего радиатора в ваттах, все, что вам нужно сделать, это разделить BTU на 3.41.

Радиатор какого размера мне нужен?

Есть несколько факторов, которые вы должны учитывать при выборе подходящего радиатора для вашего дома, например…

Какая тепловая мощность должна быть у радиатора?

Какого размера должен быть радиатор?

Какой стиль и цвет подойдут к желаемой комнате?

Тепловую мощность, необходимую для любой комнаты в вашем доме, можно рассчитать с помощью нашего собственного калькулятора размеров радиаторов! Этот калькулятор БТЕ использует размеры выбранной вами комнаты, чтобы определить требуемую БТЕ для всей комнаты; Рассмотрение нескольких вариантов, таких как двойное остекление, окна, выходящие на север, и французские двери патио, чтобы помочь рассчитать размер радиатора.

После того, как вы ввели размеры своей комнаты и учли дополнительные вариации потерь тепла, вы получите окончательное значение в БТЕ, которое учитывает общую потребность в тепле для выбранной комнаты. Это значение не отражает общую потребность в БТЕ для конкретного радиатора, а, скорее, общие БТЕ, требуемые от добавления всех радиаторов в этом помещении.

Выбор радиатора

Следующим шагом в определении тепловой мощности и размера, необходимого для вашего радиатора, является определение того, сколько радиаторов вы хотели бы обогреть желаемую комнату.В большинстве случаев достаточно 1-2 радиаторов, однако для больших помещений может потребоваться и больше. Количество БТЕ, необходимое для каждого радиатора, будет зависеть от того, сколько радиаторов находится в помещении, поэтому разделите общую потребность в БТЕ на количество радиаторов, чтобы рассчитать средние БТЕ, необходимые для каждого радиатора.

У нас есть большой ассортимент дизайнерских радиаторов, которые вы можете отфильтровать, чтобы отобразить только радиаторы с требуемым количеством БТЕ.

В разных комнатах не только разные требования к БТЕ, но и эстетические требования, например, некоторые из наших горизонтальных радиаторов очень хорошо подходят для гостиной или коридора, но могут выглядеть неуместно в качестве радиатора для ванной комнаты.К счастью, мы поставляем очень разнообразный ассортимент радиаторов для любой комнаты в вашем доме — от нашего компактного радиатора для зимнего сада Excel до популярного и современного вертикального радиатора Terma Ribbon, который можно использовать в жилых комнатах, коридорах и кухнях.

Вы также можете добавить элемент вешалки для полотенец, чтобы преобразовать вешалку для полотенец на электрическую или двухтопливную.

Если вы хотите получить еще несколько советов о том, как стильно обогреть свой дом, посмотрите наш предыдущий блог: «Рассмотрите свой радиатор как часть дизайна комнаты».

Сборники выписок

Какие радиаторы вы выберете, теперь, когда вы знаете, какая тепловая мощность требуется для вашего дома? Просмотрите нашу коллекцию современных дизайнерских радиаторов и полотенцесушителей:

ПРИМЕЧАНИЕ:

Этот расчет является приблизительным. Если требуются более точные показания, обратитесь к своему сантехнику. Наши расчеты являются приблизительными и основаны на предоставленной вами информации.Калькулятор BTU может обрабатывать только наиболее распространенные факторы, влияющие на тепловые потери, и может не учитывать все факторы, относящиеся к вашим конкретным требованиям. Любые результаты, полученные с помощью нашего калькулятора отопления, не следует считать точными на 100%, и мы не несем ответственности за любые ошибки, возникшие в результате представленных оценок. Расчеты основаны на Delta — T 50 ° C (Δ-T50 ° C).

Радиаторы тепла — Атомные ракеты

Расчетные факторы

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

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

Дополнительные сведения

  • Система EAC МКС

Типичный радиатор принимает охлаждающую жидкость от горячего компонента. Температура компонента охлаждающей жидкости на выходе — это начальная температура в радиаторе.Радиатор служит интерфейсом, который отводит тепло охлаждающей жидкости, что приводит к более низкой температуре на выходе из радиатора. Охлаждающая жидкость возвращается к компоненту для завершения цикла отвода отходящего тепла.

  • Обратите внимание на то, что максимальная температура теплообменника, передаваемая пару, является самой низкой температурой жидкого натрия в активной зоне реактора.

Тепло течет только от горячего объекта к более холодному. Поэтому радиатор может работать только тогда, когда температура компонента выше, чем температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора.Например, если ядерный реактор работает при 2000 К, радиатор должен работать при 2000 К или меньше.

  • Реактор от COADE. Реактор работает при 2907К, а в радиатор поступает теплоноситель при 2400К.

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

  • Эта конструкция имеет три комплекта радиаторов с уменьшающейся площадью для различных температурных составляющих. Фактически четыре комплекта, если считать радиаторы модуля обитания (Радиаторы полезной нагрузки / авионики)

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

Pump_power = (Waste_heat * Tc / (Th — Tc)) / Pump_Efficiency

Pump_power — сколько ватт потребляют тепловые насосы. Waste_heat — сколько ватт необходимо удалить из компонента. Tc — температура компонента. Th — температура радиатора в градусах Кельвина. Pump_efficiency — коэффициент.

  • Холодильный цикл — это пример теплового насоса.

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

  • Лонжероны опор радиаторов МКС. Разгоняемый космический корабль будет нуждаться в гораздо большей поддержке.

В общем, мы должны иметь в виду, что существует ограниченный диапазон температур между горячим и холодным концом радиатора, и что его характеристики не могут быть просто получены с помощью уравнения Стефана Больцмана для максимальной температуры. Мы также не можем использовать простое среднее значение, потому что теплоноситель теряет тепло с квадратично уменьшающейся скоростью по мере перехода от более высоких к более низким температурам.2 панель радиатора:

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

Сплошные радиаторы

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


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


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

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


Альтернативная конструкция обеспечивает лучшую плотность за счет удаления контуров охлаждающей жидкости и насосов. Тепловая трубка имеет горячий конец и холодный конец, разделенные вакуумом.

  • Тепловая трубка, отводящая отработанное тепло в радиатор.

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


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

  • Справа радиаторы открыты вражескому огню. Слева выступ корпуса защищает радиаторы от повреждений.

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

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

  • От высокой границы

В диско-барабанной конструкции теплообменник имеет форму барабана, катящегося по излучающему диску. Радиатор hoola-hoop представляет собой большой диск, удерживаемый на кончике барабанным теплообменником.

  • Шлевки для ремня держатся ребром к солнцу.Угловые петли будут меньше страдать от повторного поглощения излучаемого тепла на внутренних поверхностях, что более важно при более высоких рабочих температурах.

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

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

  • С высокой границы. Для изготовления проволоки используются углеродные нанотрубки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • Дизайн ICAN-II с прямоугольными жидкокапельными радиаторами.

Треугольный LDR экономит массу за счет использования маленькой коллекторной тарелки вместо длинного плеча. Однако он менее способен улавливать отклоняющиеся капли или компенсировать ускорение космического корабля.

  • Треугольные варианты LDR

Некоторые конструкции LDR избавляются от длинных плеч и мембран, а вместо этого просто распыляют капли в космос.Импульс капель заставляет их следовать по траекториям, которые возвращают их обратно к коллекторам. Фонтан LDR стреляет каплями перед ускоряющимся космическим кораблем. Как только они остынут, их собирают. Этот метод диспергирования капель позволяет получить максимально легкие конструкции, но при этом существует риск потери капель.

  • Капли падают с «передней части» космического корабля и попадают в коллекторные рукава в средней части.

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

Радиаторы Advanced

Сфокусированные LDR с магнитной накачкой:

  • Магнитно фокусируется коллекторным соплом.

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

  • Радиаторы с надувными ребрами.
  • Радиаторы с несколькими выдвижными ребрами.
  • Надувные мешки проще и прочнее раскатывающихся плавников, но имеют меньшую площадь поверхности.

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

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

Лучшее понимание этого поведения может позволить радиатору сочетать в себе все полезные характеристики: широкий диапазон рабочих температур, очень низкую массу на квадратный метр, легкость манипулирования электромагнитными и электростатическими силами, низкую уязвимость к повреждениям и способность выдерживать сильные ускорения.
Плазма может быть довольно холодной и по-прежнему служить для манипулирования частицами пыли. Низкотемпературная плазма безопасна для манипуляций и довольно прозрачна для длин волн, на которых будут излучать частицы пыли, что означает, что она не нагревается или не уносится тепловым расширением.
В простом пылевом плазменном излучателе плазма была бы захвачена магнитными петлями, такими как корональные петли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.