Гидрострелка для отопления фото: гидравлический разделитель, что это такое и каков принцип работы, назначение и расчеты

Содержание

принцип работы, назначение и расчеты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

Гидрострелка необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.

Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:

  • разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
  • узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
  • параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
  • коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой

  • оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
  • узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
  • подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
  • при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
  • полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
  • дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.

В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы

Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома

Поток теплоносителя проходит разделитель со скоростью 0,1-0,2 м/с. Котловой насос разгоняет горячую воду до 0,7-0,9 м/с. Рекомендованный скоростной режим дает представление о том, для чего нужна гидрострелка для отопления.

Изменение объема и направления движения гасит скорость водяных потоков при минимальной потере тепловой энергии в системе. Ламинарное движение потока приводит к тому, что гидравлическое сопротивление внутри корпуса практически отсутствует. Буферная зона разделяет котел и цепь потребителя. Насос каждого из отопительных контуров работает автономно, не нарушая гидравлический баланс.

Принцип работы гидрострелки в схеме отопления с 4-х ходовым смесителем

Схемы гидрострелки для отопления (режим работы):

  • Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

Нейтральный режим работы гидроразделителя

  • Схема отражает принцип работы гидрострелки отопления, при котором котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Дефицит расхода приводит к подмесу холодного теплоносителя. Разница температур подачи/обратки приводит к срабатыванию термодатчиков. Автоматика выведет теплогенератор на максимальный режим горения, однако потребитель не получает достаточного количества теплоты. Система отопления разбалансирована, возникает угроза теплового удара.

Если котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре, возникает угроза теплового удара

  • Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Вариант, при котором котел функционирует в оптимальном режиме. При розжиге агрегата или параллельном отключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидрострелку по первичному (малому) контуру. Температура обратки, которая поступает в котел, выравнивается подмесом из подачи. Достаточный объем теплоносителя поступает потребителю.

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи — котел функционирует в оптимальном режиме

Обязательное условие: производительность, которой обладает циркуляционный насос первичного (котлового) контура на 10% больше, чем суммарный максимальный напор насосов во второстепенном контуре.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

  • Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):

  • Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ΔT разница температур подачи/обратки — 10°C:

  • Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:

ОбозначениеРасшифровка символаЕдиница измерения
DДиаметр корпуса гидрострелкимм
dДиаметр патрубкамм
PМаксимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла)кВт
GМаксимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за часм3/час
πПостоянное значение (3,14)
ωМаксимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2)м/сек
ΔTРазница температур подачи — обратки (паспортные данные котла)°C
CТеплоемкость воды (относительная единица)Вт/(кг°C)
VСкорость теплоносителя через вторичные контурым/с
QМаксимальный расход в контуре потребителям3

 

Важно! Формулы, по которым производят расчет гидрострелки для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.

  • Определение параметров гидрострелки практическим методом:

Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.

Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»

  • Распределение врезок по высоте колонны разделителя:

Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.

Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Статья по теме:

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

  • низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
  • высоконапорный контур радиаторов — сверху;
  • теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Гидрострелка в системе отопления: зачем нужна, схема работы

Это одно из самых «спорных» устройств в бытовых системах отопления. Гидрострелка или альтернативные названия — “гидравлическая стрелка”, гидравлический разделитель или сепаратор”, “безнапорный коллектор”. Вопросы установки данного устройства часто всплывают на форумах по тематике ОВК.

Назначение и конструкция

Что такое гидрострелка?

Гидрострелка — специальное устройство для разделения котлового и отопительных контуров в системах теплоснабжения и ГВС. Конструктивно она представляет собой круглую (реже квадратную) трубу с 4-мя присоединительными резьбовыми или фланцевыми патрубками. В одной стороны патрубки для котлового контура — сверху входной, внизу выходной. С другой — для распределительного коллектора.

Зачем нужна гидрострелка?

Нужна… Но не всем и не всегда. Гидравлическая стрелка устанавливается в случаях, когда  в системе теплоснабжения дома есть несколько отдельных контуров. Например, несколько радиаторных, контур водяного теплого пола и ветка нагрева косвенного бойлера и т. п..

Также причиной установки гидрострелки являются требования производителей котлов. То же VAILLANT или VIESSMANN не возьмут на гарантию котел мощностью от 35-40 кВт без гидрострелки.

В интернет приводится несколько различных схем работы отопительной системы:

  1. расход котлового циркуляционного насоса равен сумме расходов насосов потребителей;
  2. расход котлового насоса больше суммарной мощности потребителей;
  3. расход котлового насоса меньше суммарной мощности потребителей.

Первый вариант из области фантастики. Добиться равной мощности, учитывая наличие в системе регулирующей арматуры, воздушных пробок, загрязнений и т. п., практически нереально. Рассматривать его смысла нет.

Второй вариант — расход по котлу больше суммарного расхода потребителей тепла. Это вполне реальная ситуация и в этом случае гидрострелка нужна. Котловой насос работает с постоянным расходом, но в зонах отопления изменения происходят постоянно. Открываются / закрываются термоголовки, одни циркуляционные насосы включаются другие отключаются. Изменение расхода на одном контуре несомненно окажет влияние на работу соседних насосов. Настроить гидравлику системы системы отопления для нормальной работы в таком режиме не представляется возможным. На помощь придет гидрострелка. После ее установке на всасывающих патрубках всех насосов контуров не будет возникать повышенного давления или разрежения, а избыточный теплоноситель от котла будет перетекать в обратку тем самым повышая ее температуру и предотвращая низкотемпературную коррозию.

Третий вариант возникает чаще всего, если неправильно подобран котел отопления. Теплопотери здания не должны превышать мощность котла. А значит котел не должен иметь расход меньше, чем требуется для полноценного отопления и ГВС. В этом режиме в гидрострелке в подачу будет подмешиваться обратный теплоноситель и это ведет к проблемам. Будет сложно выдержать тепловой режим, для полноценного нагрева котлу потребуется работать на полную мощность и выдавать слишком высокую температуру, низкая температура обратки в котел может привести к конденсатообразованию и, как следствие, к низкотемпературной коррозии теплообменника. Резюме: режима работы, когда суммарный расход по котлу меньше, чем по потребителям, допускать нежелательно и гидрострелка в этом случае не спасет от проблем.

Преимущества для системы отопления

С установкой гидрострелки в системе отопления решаются следующие проблемы:

  • минимизируется взаимное влияние насосов отопительных контуров и ГВС, устраняется “передавливание”;
  • продлевается срок эксплуатации котла и циркуляционных насосов за счет устранения перегрузок;
  • защита котла от низкотемпературной коррозии;
  • исключается взаимное влияние первичного (котлового) и вторичного (отопительного) контуров;
  • уменьшается тактование (а значит и износ горелки котла, повышенный расход газа) при работе теплогенератора на минимальных мощностях.

Дополнительно гидрострелку часто оснащает воздухоотводчиком, деаэрирующей перфорированной пластиной, термометром, сепаратором шлама (грязевиком), краном для наполнения системы, магнитным уловителем. Иногда к гидрострелке присоединяют расширительный бак. Для уменьшения теплопотерь ее утепляют специальным кожухом из пенополистирола или подобного материала.

Схема работы гидрострелки на видео ниже:

Ставить или не ставить? Как выбрать гидрострелку?

“Нужно ли ставить гидрострелку” — одна из самых обсуждаемых и спорных тем на форумах по тематике отопления. Сторонники гидрострелки приписывают приписывают ей массу “чудодейственных” преимуществ, как-то “увеличение КПД котла” и т. п. Противники же говорят о высоких затратах заказчика и заинтересованности монтажника в дополнительном заработке.

Гидравлический разделитель ставится, когда в системе присутствует несколько отопительных контуров с переменным расходом. И если 2 циркуляционных насоса на контуры отопления еще можно как-то настроить, то если их 4 и больше без гидрострелки не обойтись.

Важно отметить, что для того, чтобы поставить котел мощностью от 35-40 кВт (в зависимости от производителя) на гарантию, в систему нужно ставить гидрострелку независимо от количества вторичных  контуров. Это требование производителя. “Гидрострелка стоит?”, — один из первых вопросов работника сервисной службы. Если нет, даже на объект не приедет.

Цена гидрострелки не слишком высокая в сравнении с другими элементами системы. Например, в нашем интернет-магазине можно купить гидравлический разделитель по цене от 50 до 72 USD для котлов мощностью от 20 до 70 кВт. Некоторые специалисты указывают на то, что установка гидрострелки тянет за собой затраты на дополнительное оборудование (коллектор, циркуляционные насосы). Но это не совсем так. Решение по установке гидравлического разделителя принимается после проектирования вторичных отопительных контуров.

Как выбрать гидрострелку? Мы не будем приводить здесь формулы — их легко можно найти в интернет. Размер гидрострелки коррелирует с мощностью котла, поэтому мы рекомендуем подбирать ее исходя из этого параметра. На нашем сайте непосредственно в названии гидравлического разделителя указана максимальная мощность котла для которого она предназначена.  Например, гидрострелка с присоединительным размером 1” для котлов мощностью до 20 Квт, 1¼” — до  33,5  кВт, 1½” — до 47,4 кВт, 2” — до 70 кВт. Возможно изготовление гидрострелок на заказ.

принцип работы, назначение и расчеты

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись. 

Содержание статьи

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

  • Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
  • Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
  • В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).
Пример системы отопления с гидрострелкой

В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителя

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котла

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

  • Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
  • Стенки отводов одинаковой толщины.
Качество самодельного изделия может быть «не очень»

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

Гидрострелка для отопления: изготовление и применение

Гидрострелка пригодится в сложной системе отопления с насосами в контурах. Без нее они будут оказывать влияние друг на друга, и давление в точках подключения к главной магистрали окажется не постоянным, система станет малопригодной для жильцов. Чтобы нормализовать работу сложной системы применяется гидрострелка. Как ее сделать самостоятельно и как установить – вот основное, что нужно при создании отопления в доме.

 

Как работает гидрострелка

Гидрострелка представляет из себя отрезок трубы большого диаметра с подключениями для трубопроводов. Это простое решение по выравниванию давления для всех потребителей от котла. К гидроразделителю можно подключить множество контуров  для всех их давление в точке подключения окажется приблизительно одинаковым и заметное взаимное влияние исчезнет. Развязка всей системы достигается всего лишь применением куска полой трубы, к которой с одной стороны подключен котел (подача и обратка), а на противоположные патрубки, которых может быть много – контура системы отопления со своими насосами.

 

Нужен ли в системе отопления гидроразделитель

Но далеко не во всех домах нужен подобный монтаж. Если система минималистично – классическая, в ней присутствует радиаторная ветвь, с подключением параллельно теплых полов со своим насосом, и бойлера ГВС, то гидрострелка не нужна вовсе. Но включение одновременно в работу еще одного контура со своим насосом, например, вспомогательного котла, оранжереи, гаража, подогрева бассейна, (как подогреть бассейн на улице) уже потребует выравнивания давления для всех потребителей от котла — потребуется гидроразделитель.

 

Наглядный пример эксплуатации

Жидкость в самой гидрострелке всегда будет двигаться в каком то направлении или сверху вниз или наоборот. Это зависит от того где больше расход (производительность насоса) – в контуре котла или в других контурах.

  • Ситуация которой не бывает на практике – жидкость в гидрострелке не движется – подача из котла вся разбирается потребителями. Обратка от потребителей – вся в котел.

  • Требуемый режим работы гидрострелки – насос котла сильнее, его подача частично уходит на обратку.

  • Недопустимый режим – потребители захватывают свою обратку (жидкость движется вверх), система остывает, котел перегревается.

  • Аварийный режим – котел работает сам на себя через гидрострелку.

 

 

Как узнать диаметр и другие размеры гидрострелки

Никаких секретов с расчетом гидрострелки нет, все просто, жидкость в ней не должна двигаться слишком быстро.  Это, достигается не только примерным равенством расходов в контуре котла и потребителей, но и увеличением диаметра самой гидрострелки. Чтобы узнать диаметр трубы гидроразделителя можно «побарахтаться» с формулами s = W / 3600 ʋ, где: s – площадь сечения трубы, м2; W – расход теплоносителя, м3/ч; ʋ — скорость движения жидкости, принимается 0.1 м/с. Тогда диаметр трубы будет равен d = √ 4s/π.

Но проще — взглянуть на фирменный образец в магазине под определенную мощность котла, и скопировать его в домашних условиях.

Оказывается, что конструкции примерно одинаковые, и если диаметр подключаемых трубопроводов 1 дюйм, то рекомендуемый диаметр самой гидрострелки – около 3 дюймов (не менее 3 диаметров подключений) – 70 – 90 мм. А рекомендуемое размещение патрубков и конструкция гидрострелки показана на рисунке. При этом запас по мощности — до 75 кВт.

 

Примеры размеров для изготовления

Диаметр и высота гидрострелка на 50 кВт из круглой трубы — диаметр и высота.

Гидроразделитель из квадратной трубы для систем мощностью до  75 кВт, приведены размеры

Размеры для изготовления гидрострелки в мощные системы до 100 кВт

 

Дополнительные полезные функции

Гидрострелка выступает к тому же неплохим сепаратором, вверху у нее будет скапливаться выделяемый при резком замедлении движения жидкости (росте давления) воздух, а внизу будет оседать шлам. Поэтому вверху оборудуется автоматический воздухоотводчик, внизу – промывной краник.

 

Как изготовить в домашних условиях из полипропилена

Сейчас на рынке предлагаются относительно дешевые гидрострелки из полипропилена. Почему бы подобное не сделать самостоятельно, ведь полипропилен легко сварить дешевым паяльником. Правда понадобится насадка под трубу диаметром 75 мм (внутренний диаметр 61,2)  или 90 мм и сама труба из полипропилена и тройники к ней.

Тройники свариваются между собой через короткие отрезки трубы, согласно рекомендаций выше. Во все отводы вваривются переходники на 1 дюйм или ¾ по необходимости и все — гидрострелка для домашнего отопления готова.

Все хорошо, но подобное не сочетается с выкидывающим раскаленный пар твердотопливным котлом – желательно делать из металла. Как сделать гидрострелку из стальной трубы – можно увидеть в фильме

 

принцип работы и назначение — ВикиСтрой

Как устроена гидрострелка

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

Какие возможности приписывают гидросепаратору

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф. Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части. Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними. Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз. Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени. Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается. Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

Схема подключения и монтаж

Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.

Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.

Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта. Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.

Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.

О сепарационных коллекторах

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется. Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом. Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически.

рмнт.ру

Гидрострелка для отопления расчет и схема установки

Отопительная система является крайне сложным и запутанным «организмом», который для нормальной и эффективной работы нуждается во всестороннем согласовании, балансировке функционирования каждого отдельного элемента. И добиться такого рода гармонии нелегко, в особенности, если система отопления отличается сложностью, состоит из нескольких контуров и множества разветвлений, действующих по разным принципам и имеющих разные показатели температуры рабочей жидкости. Более того, эти контуры, равно как и другие приборы теплообмена, могут оснащаться своими приборами автоматического регулирования и «жизнеобеспечения», если можно так выразиться, которые не должны вмешиваться своей работой в деятельность других элементов.

Гидрострелка для отопления

Содержание статьи:

Сегодня для получения «гармонии» отеплительной системы применяется сразу несколько способов, однако самым простым и вместе с тем эффективным считается предельно простое в своем устройстве приспособление – гидравлический разделитель, который больше известен в кругу покупателей как гидрострелка для отопления. О том, что собой представляет данный прибор, как он действует, каковы необходимые расчеты и действия при установке, пойдет речь в сегодняшней статье.

Роль гидрострелки в современных отопительных системах

Дабы выяснить, что собой представляет гидрострелка и какие функции она выполняет, вначале ознакомимся с особенностями работы индивидуальных отопительных систем.

Простой вариант

Самый простой вариант отопительной системы, оборудованной циркуляционным насосом, будет выглядеть примерно следующим образом.

Безусловно, данная схема существенно упрощена, поскольку многие элементы сети в ней (к примеру, группа безопасности) попросту не показаны, чтобы «облегчить» картинку для восприятия. Итак, на схеме вы можете увидеть, прежде всего, отопительный котел, благодаря которому и нагревается рабочая жидкость. Также виден циркуляционный насос, посредством которого жидкость движется по подающему (красному) трубопроводу и так называемой «обратке». Что характерно, такой насос может устанавливаться как в трубопровод, так и непосредственно в котел (последний вариант присущ больше приборам настенного типа).

Обратите внимание! Еще в замкнутом контуре имеются отопительные радиаторы, благодаря которым и осуществляется теплообмен, то есть генерируемое тепло передается в помещение.

Если насос грамотно подобран в плане давления и производительности, то его одного будет вполне достаточно для одноконтурной системы, следовательно, нет никакой необходимости в использовании иных вспомогательных устройств.

Более сложный вариант

Если площадь дома достаточно большая, то представленной выше схемы для него будет явно недостаточно. В таких случаях применяется сразу несколько отопительных контуров, поэтому схема будет выглядеть несколько по-другому.

Здесь мы видим, что посредством насоса рабочая жидкость поступает в коллектор, а оттуда уже передается на несколько отопительных контуров. К последним можно отнести следующие элементы.

  1. Контур высокой температуры (или несколько), в котором имеются коллекторы или же обычные батареи.
  2. Системы ГВС, оснащенные бойлером косвенного нагрева. Требования к перемещению рабочей жидкости здесь особенные, поскольку температура подогрева воды в большинстве случаев регулируется изменением расхода жидкости, проходящей через бойлер.
  3. Теплые полы. Да, температура рабочей жидкости для них должна быть на порядок ниже, поэтому и используются особые термостатические устройства. Тем более что контуры теплого пола имеют длину, существенно превышающую стандартную разводку.

Вполне очевидно, что один циркуляционный насос с такого рода нагрузками не справится. Безусловно, сегодня продаются высокопроизводительные модели повышенной мощности, способные создавать достаточно высокое давление, однако стоит подумать и о самом отопительном приборе – его возможности, увы, не безграничны. Дело в том, что элементы котла изначально предназначаются на определенные показатели напора и производительности. И данные показатели превышать не стоит, поскольку это чревато поломкой дорогостоящей отопительной установки.

Помимо того, сам циркуляционный насос, функционируя на пределе собственных возможностей для того, чтобы обеспечивать жидкостью все контуры сети, долго прослужить не сможет. Чего уж говорить о сильном шуме и расходе электрической энергии. Но вернемся к теме нашей статьи – к гидрострелке для отопления.

Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?

Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной. Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.

Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.

Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно. Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.

Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.

Особенности гидравлического разделителя

Итак, данный нехитрый элемент нужно устанавливать между коллектором и отопительным котлом. Многие поинтересуются: почему данный прибор вообще назвали стрелкой? Причина, скорее всего, заключается в том, что она может перенаправлять потоки рабочей жидкости, благодаря чему и происходит сбалансирование всей системы. С конструктивной точки зрения это полая труба, которая имеет прямоугольное либо круглое сечение. Эта труба заглушена с двух сторон и оснащена двумя патрубками – выходным и, соответственно, входным.

Получается, что в системе появляется пара связанных между собой контуров, которые вместе с тем не зависят друг от друга. Меньший контур предназначается для котла, а больший рассчитан на все ответвления, контуры и коллектор. Расход для каждого из данных контуров свой, равно как и скорость перемещения рабочей жидкости; при этом контуры не оказывают никакого значительного влияния друг на друга. Заметим также, что давление в контуре меньшего объема, как правило, стабильное, поскольку отопительный прибор перманентно функционирует на одних и тех же оборотах, при этом аналогичный показатель в большем контуре может меняться в зависимости от текущей работы отопительной сети.

Обратите внимание! Диаметр труд должен подбираться так, чтобы образовалась зона низкого гидравлического сопротивления, позволяющая выравнивать показатель давление в меньшем контуре, причем независимо от того, активны ли рабочие контуры.

В результате каждый участок системы работает максимально сбалансировано, перепады давления не наблюдаются, да и котельное оборудование функционирует хорошо.

Видео – Ключевые особенности гидрострелок для отопления

Принцип действия гидрострелки

Если говорить кратко, то гидрострелка может работать в одном из трех возможных режимов функционирования. Ознакомимся с каждым из них более детально.

Ситуация №1

Речь идет о почти идеальном состоянии равновесия всей сети. Давление жидкости, образуемое насосом в меньшем контуре, такое же, как суммарное давление всех контуров отопительной системы. Показатели входной и выходной температуры аналогичны. Рабочая жидкость вертикально не перемещается или же перемещается в минимальном количестве.

Но стоит заметить, что в действительности подобного рода ситуация наблюдается крайне редко, ведь функциональные свойства отопительных контуров, как мы уже упоминали ранее, склонны к периодическим изменениям.

Ситуация №2

В отопительных контурах расход рабочей жидкости выше, нежели в меньшем контуре. Образно говоря, спрос заметно превышает предложение. В подобных условиях возникает вертикальный поток носителя от обратного патрубка к подающему. Этот поток, поднимаясь, смешивается с горячей жидкостью, которая, в свою очередь, подается от отопительного прибора. На приведенной схеме ситуация представлена более наглядно.

Ситуация №3

Полная противоположность предыдущей ситуации. Расход в контуре меньшего объема превышает аналогичный показатель в отопительных контурах. Это может происходить из-за:

  • кратковременного отключения одного контура (либо сразу нескольких) в связи с невостребованностью обогрева того или иного помещения;
  • прогрева котла, предусматривающего поэтапное подключение всех контуров;
  • отключения одного контура с целью ремонта.

Ничего страшного здесь нет. При этом в самой гидрострелке для отопления возникает нисходящий поток вертикальной направленности.

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.

Гидравлические разделители производства ООО «Атом» и средние цены

Продукция этого производителя также пользуется немалым спросом, и причина тому заключается не только в хорошем качестве гидрстрелок, но и в их доступной стоимости. Ознакомиться с характеристиками моделей и их среднерыночными ценами можно из таблицы, которая приведена ниже.

Особенности расчета гидравлического разделителя

Для чего необходим точный расчет гидрострелки для отопительных систем? Дело в том, что благодаря этому будет обеспечен требуемый температурный режим, который, в свою очередь, будет достигаться слаженности функционирования всех элементов – таких, как термоголовка, циркуляционный насос, нагревательный элемент и так далее. Для расчетов должны использоваться специальные формулы, позволяющие определить оптимальные габариты термострелки.

Суть данных расчетов предельно проста: необходимо найти диаметр установки, позволяющий рабочей жидкости в отопительном контуре направляться к массам теплоносителя отопительного прибора. все необходимые сведения для произведения расчетов своими руками приведены ниже.

Обратите внимание! Если неправильно все рассчитать, то энергия из-за этого будет перерасходоваться. Следовательно, перед покупкой гидравлического разделителя необходимо в обязательном порядке выполнить эти расчеты, причем с максимальной точностью. В идеале этим должен заниматься профессиональный инженер-проектировщик, у которого имеются соответствующие навыки.

На этом все. Для более детального ознакомления с вопросом рекомендуем ознакомиться с приведенным ниже видео. Удачи!

Видео – Как рассчитать гидрострелку для отопления

принцип работы, назначение и расчеты

Автор aquatic На чтение 5 мин. Просмотров 9.2k. Обновлено

В системе отопления часто применяется гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты данного приспособления помогут понять, для чего оно используется. Гидрострелка представляет собой температурный и гидравлический буфер, который обеспечивает правильную корреляцию потока теплоносителя и температурного режима. С помощью устройства производится гидравлическое разделение контуров отопления.

С помощью гидрострелки можно создать безопасную отопительную систему

Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.

Особенности работы устройства

Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:

  • разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
  • устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
  • параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
  • защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
  • позволяет сэкономить топливо и электроэнергию;
  • сохраняется постоянный объем воды;
  • снижает гидравлическое сопротивление.

Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем

Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.

Полезная информация! Своевременное устранение примесей позволяет продлить срок службы счетчиков, отопительных приборов и вентилей.

Устройство гидрострелки отопления

Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.

Внутреннее устройство современного оборудования

Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.

Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.

Обратите внимание! Изделия из полимера используются в системе с котлом мощностью 14-35 кВт. Изготовление подобного прибора своими руками требует профессиональных навыков.

Особенности конструкции

Дополнительные функции оборудования

Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.

Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.

На схеме показано устройство в разрезе

Полезная информация! Для сложного оборудования требуется датчик температуры, манометр и линия для запитки системы.

Принцип работы гидрострелки в системах отопления

От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.

Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:

  • нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;

Использование контура теплого пола

  • определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;

Схема системы отопления

  •  объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.

Вариант использования гидрострелки

Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.

Особенности работы системы

В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.

Расчет устройства

Способы расчеты устройства в отопительной системе

Чтобы сделать гидрострелку для отопления своими руками, нужно произвести расчеты

По этой формуле определяется диаметр устройства по паспортным данным:

Диаметр определяется по мощности отопительного прибора.

По этой формуле можно определить диаметр патрубка:

Диаметр патрубка должен сочетаться с диаметром выпуска отопительного агрегата. Примерный размер небольших изделий подбирается по размерам выпускных патрубков.

На схеме изображен подробный расчет

Если в конструкции не будет использоваться коллектор, то численность врезок следует увеличить.

Гидроразделитель из нержавейки

Калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Совместная работа  гидрострелки и коллектора отопления

При изготовлении гидрострелки из полипропилена своими руками, нужно выполнить правильные расчеты и подобрать оборудование, с которым она будет работать. В домах вторичные контуры подсоединяются с помощью этого устройства. Распределительный коллектор подсоединяется в цепи после гидрострелки. Конструкция состоит из отдельных элементов, которые объединяются перемычками.

Подключение коллектора

Количество врезаемых патрубков зависит от контуров. С помощью распределительной гребенки осуществляется более простой ремонт и обслуживание устройства.

Коллектор и разделитель создают гидравлический элемент. Подобное устройство удобно для стесненных помещений.

Существуют следующие виды соединений:

  • контур с большим напором для радиаторов подключается сверху;
  • контур для конструкции теплых полов снизу;
  • сбоку подсоединяется теплообменник.

С помощью регулирующей арматуры производится напор и поток на дальних контурах. Сделать подобную конструкцию может специалист, обладающий знаниями в теплотехнике, а также профессиональными навыками в слесарном деле, электрической сварке и работе со специальным инструментом.

Вариант использования гидроразделительного оборудования

Перед работой нужно составить правильные чертежи и схемы устройства. Выполнение ответственных элементов отопления новичками может быть опасно для жизни.

Гидрострелка. Устройство и назначение (видео)

DC Солнечный кондиционер с тепловым насосом | Солнечное кондиционирование воздуха | Солнечное отопление

Это пятое поколение нашей серии солнечных кондиционеров ACDC12x с новой ключевой особенностью, которую мы так много просили, — нашей новой солнечной технологией кондиционирования воздуха ACDC12C модели «C». не требует подключения к сети. Как и предыдущие версии, ему также не нужны батареи, инвертор или контроллер заряда — просто Подключите солнечные батареи и начните экономить до 100% на дневных расходах на охлаждение или отопление.Подключение к сети может быть добавлено для автоматического разрешения работы в ночное время, а также для обеспечения более высокой производительности в дневное время и бесперебойной работы в условиях облачности или недостаточного солнечного света. См. Спецификацию ACDC12C

В течение дня ACDC12C может работать исключительно от солнечной энергии без переменного тока или подключения к сети, когда солнечная энергия достаточно сильна. Максимальная скорость / мощность будет зависеть от уровня доступной солнечной энергии. Если он также подключен к источнику питания переменного тока, устройство может работать на полной скорости всякий раз, когда это необходимо, и будет добавлять ровно достаточно мощности переменного тока, если / по мере необходимости, при этом в основном используя доступную солнечную энергию постоянного тока.


ACDC12C IDU (внутренний блок)
Цифровой дисплей выключен

Команда инженеров HotSpot создала первый в мире кондиционер на солнечной энергии постоянного тока в 2007 году и уже более 10 лет является мировым лидером в проектировании и производстве солнечных батарей переменного тока. Мы рады предложить нашу солнечную батарею переменного тока 5-го поколения, модель ACDC12C. Как и наши предыдущие солнечные гибридные версии, ACDC12 и ACDC12B, ACDC12C сочетает солнечную энергию постоянного тока непосредственно с мощностью переменного тока, чтобы обеспечить плавное охлаждение или обогрев, при этом максимально эффективно используя бесплатную солнечную энергию постоянного тока.Но в отличие от предыдущих версий, ACDC12C не требует резервного подключения переменного тока для работы в условиях хорошего солнечного света. Днем он может работать на 100% солнечной энергии.

Дисплеи справа встроены во внутренний блок и видны только тогда, когда блок включен. Показывает потребление энергии. Показано в режиме нагрева, настройка 90 ⁰F.

Первое изображение показывает блок, использующий всю энергию постоянного / солнечного тока без подключенного источника переменного тока. На втором изображении показано подключение к источнику переменного тока, установка работает на низкой скорости на постоянном токе / солнечной энергии.Цвет настроен для фотоконтрастности, внутренний блок белый.

При подключении как к солнечной батарее, так и к дополнительному источнику переменного тока, только ACDC12C использует небольшое количество энергии от коммунальной компании, если и по мере необходимости. Гибридная работа устраняет необходимость в батареях и позволяет использовать систему 24 часа в сутки.Система в основном использует солнечную энергию и смешивает ее с нормальная мощность переменного тока, если таковая имеется, в периоды, когда доступность солнечной энергии снижается из-за облаков, пасмурного неба или ночью. При наличии подключения к сети ACDC12C может использовать всю доступную солнечную энергию до использования любого вклада от сети и должен иметь 3x 72-элементные солнечные панели. Если подключение к сети переменного тока недоступно, ACDC12C оценивает количество доступной солнечной энергии в режиме реального времени на основе напряжения панели и снижает свою скорость, чтобы соответствовать расчетному количеству доступной солнечной энергии, за вычетом буфера для предотвращения сбоев или частого включения / выключения.Буфер отключения / циклического отключения может достигать 50% или превышать его, поэтому для полностью автономного приложения мы предлагаем 6 панелей на 72 ячейки как оптимальные. Конечно, устройство не будет работать без подключения к сети переменного тока в условиях слабого солнечного света или ночью. ACDC12C включает цифровой дисплей мощности, чтобы вы могли получить представление о том, сколько переменного и / или постоянного тока используется в системе. У нас также есть ACDC18C, который работает аналогичным образом и должен иметь 4 панели для обычного использования с подключением к сети и 6-7 подключенных панелей с 72 ячейками при использовании без электросети.

Для домашнего или офисного использования эта система может бесплатно охлаждать помещение. до 100% энергии поступает от солнечного света. Помимо охлаждения, солнечный тепловой насос ACDC12C обеспечивает солнечное отопление, работающее на всем протяжении температура окружающей среды 5 ⁰F. Независимо от того, насколько далеко на севере или на юге да, это правильная система для вас. Нет необходимости в чистом учете. Один внутренний блок.

Как это работает

Солнечные кондиционеры ACDC12C не нуждаются в батареях, и использует три или более (до шести) солнечных фотоэлектрических панелей, чтобы обеспечить огромную экономию.Днем, когда больше всего нужен кондиционер, вы можете управлять этим устройством с очень небольшим или нулевым потреблением энергии на вашем счетчик коммунальных услуг. Ночью вы продолжаете экономить из-за официального рейтинга SEER 22 на этом отряде. Это кондиционер с мини-сплит на солнечной энергии. конструкция позволяет разместить солнечное охлаждение в области, где это нужно больше всего и избежать проблем с безопасностью некрасивый и шумный оконный блок.Если ваше место требует тепла зимой возьмите полную 1 тонну дневного отопления бесплатно отключите свою основную систему отопления и получите фору по требованиям к вечернему отоплению. Поскольку это бесканальная система, она позволяет на 100% отопление или охлаждение доставлять туда, где это необходимо, без потери, возникающие в системе воздуховодов. Примечание — это не блок с автономным аккумуляторным питанием, Хотя установка батарейки возможна, это не рекомендуется.Если у вас нет питания переменного тока и нужен круглосуточный автономный солнечный кондиционер, см. наш 48v. автономная солнечная энергия АС здесь .

Солнечная система кондиционирования воздуха, охлаждение и обогрев. Дополнение
. Дополнение системы обогрева или охлаждения помещений за счет солнечных батарей. Отличный смысл. Помимо обогрева или охлаждения небольшой площади, это позволяет вам увеличить емкость существующей системы или уменьшить нагрузка на существующую систему, одна или обе из которых могут сэкономить деньги и добавить комфорта.Солнечное увеличение также позволяет компенсирует повышение дневных тарифов на электроэнергию и снижает количество встреч ранним вечером, требуемое обычным система. Гибридный кондиционер на солнечной энергии ACDC12C позволяет чтобы добавить комфорта, не добавляя затрат на электроэнергию, и может резко сократить ваш счета за дневное отопление и охлаждение.

Получите до 100% вашего дневного охлаждения (или обогрева) без солнца.Plug-N-Play подключения к солнечной батарее упрощают установку. Больше SEER 22 на нормальная мощность переменного тока. Расчетный эквивалент SEER нетто мощности постоянного тока> SEER 75. Требуется мин. 3х солнечные фотоэлектрические панели. Панели не включены, однако доступны полные комплекты, включая панели. Позвоните нам!

Установка

ACDC12C устанавливается так же, как и обычный кондиционер с мини-разделением, затем вы подключаете солнечные панели, используя стандартные Разъемы MC4.Вы можете использовать 3 или более обычных солнечных батарей (рекомендуется 72 ячейки) по 290–375 Вт каждая, подключенные последовательно. Вы можете заказать панели и др. У нас или приобрести их локально, обратите внимание, что панели должны быть рассчитаны минимум на 36 ВМП, пожалуйста, ознакомьтесь со спецификациями. Если вы используете панели на 60 ячеек (30vmp), используйте как минимум четыре панели на 60 ячеек. Для автономной работы в течение дня без подключения к сети переменного тока, с солнечной панелью любого типа вы можете добавить как минимум одну дополнительную панель.

ACDC12C поставляется с предварительно заряженным хладагентом R410a, озонобезопасный хладагент, и мы рекомендуем нанять профессионального Установщик HVAC. При самостоятельной установке вам понадобится лицензированный специалист по HVAC с вакуумным насосом. для окончательного ввода в эксплуатацию и в соответствии с федеральным законодательством США. Блоки включают набор линий 3M, если требуется более длинный, вы можете использовать стандартный набор линий, который может легко и быстро быть изготовлен на месте установщиком.Вы также можете заказать наборы линий различной длины (1/2 «x 1/4») у различных онлайн-продавцов, таких как Home Depot, Amazon и т. Д.

Защита от коррозии Для длительного срока службы
Разработанный для длительного использования в прибрежных и / или островных районах, где соленый туман, солевой туман или солевые брызги могут контактировать с критически важными компонентами кондиционера, ACDC12C использует SeaSpray Антикоррозийная технология для защиты основных компонентов от коррозии.

SEER
Для чистого переменного тока, когда не используется бесплатная солнечная энергия, официальный SEER составляет> 22.SEER — это «сезонный EER» и это способ описания «среднего EER» и предполагает, что система большую часть времени работает в условиях частичной нагрузки. В настоящее время не существует официального стандарта тестирования для тестирования SEER или EER в зависимости от того, оплачена ли энергия. Однако, если вы выполняете расчет SEER и включаете только оплаченную энергию, это вычисленное SEER может достигать SEER 75 или выше при использовании солнечной энергии вместе с резервной мощностью переменного тока.

Заказ, цены и технические характеристики

Прейскурантная цена производителя на ACDC12C составляет 1895 долларов.Стоимость ACDC18C составляет 2195 долларов. Солнечные батареи и т. Д. В комплект не входят. Также доступны полные комплекты, пожалуйста, позвоните или напишите по электронной почте, чтобы обсудить варианты комплектов. Квалифицированные солнечные и Специалисты по HVAC, покупающие в больших количествах, должны свяжитесь с нами, чтобы узнать цены для дилеров и дистрибьюторов. Доступен брендинг под частной торговой маркой.

Загрузить спецификации ACDC12C Лист См. Сертификат AHRI ACDC12C ACDC18C Спецификация

Руководство по установке принадлежностей См. Автономные солнечные / телекоммуникационные блоки переменного тока All-DC

Сравните ACDC12 и DC4812VRF бок о бок Технология защиты от коррозии SeaSpray

См. Часто задаваемые вопросы по солнечному кондиционированию воздуха Сравнить Солнечные кондиционеры

Информация о доставке и логистике Гарантия Сертификат AHRI ACDC18C

См. Профиль для монтажа на металлической крыше См. Спецификации предыдущей модели (ACDC12b)

Связаться США или позвоните по телефону 1-800-916-2067 2015 NEC Rapid Shutdown Compliance

Простое введение в науку о тепловой энергии

Прикоснитесь к радиатору, и он станет горячим. Окуните палец в воду из-под крана, и она станет холодной. Это и ежу понятно! Но что, если белый медведь, привыкший к морозам в Арктике, прикоснется к тому же самому? Оба могут быть горячими для белого медведя, потому что он живет в гораздо более холодных условиях, чем мы. «Горячий» и «холодный» — относительные термины, которые мы можем использовать для сравнения ощущений вещей, когда они имеют более или менее определенный вид энергии, который мы называем теплом. Что это такое, откуда оно взялось и как движется по нашему миру? Давайте узнаем больше!

Фото: Вот это я называю теплом! Температуру выхлопа горячей ракеты вы можете увидеть здесь, во время запуска космического шаттла примерно 3300 ° C (6000 ° F).Фото любезно предоставлено НАСА в палате общин.

Что такое вообще тепло?

Тепло — это сокращенное слово «тепловая энергия». Когда что-то горячее, в нем много тепловая энергия; когда холодно, его меньше. Но даже вещи, которые кажутся холодными (например, белые медведи и айсберги), обладают гораздо большей тепловой энергией, чем вы можете предположить.

Artwork: Более горячие предметы имеют больше тепловой энергии, чем более холодные. Это потому, что атомы или молекулы движутся быстрее в горячих предметах (красный, справа), чем в холодных предметах (синий, слева).Эта идея называется кинетическая теория.

Объекты могут накапливать тепло, потому что атомы и молекулы внутри них толкаются и натыкаются друг на друга, как люди в толпе. Эта идея называется кинетическая теория материи, потому что она описывает тепло как своего рода кинетическая энергия (энергия, которая есть у вещей, потому что они движутся), запасенная атомами и молекулами, из которых сделаны материалы. Он был разработан в 19 веке различными учеными, в том числе австрийским физиком. Людвиг Больцманн (1844–1906) и британский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879).Если вам интересно, вот более подробное введение в кинетическую теорию.

Кинетическая теория помогает нам понять, куда уходит энергия, когда мы что-то нагреваем. Если вы поставите кастрюлю с холодной водой на горячую плиту, молекулы в воде будут двигаться быстрее. Чем больше тепла вы подаете, тем быстрее движутся молекулы и тем дальше друг от друга они удаляются. В конце концов, они так сильно натыкаются, что разрываются друг от друга. В этот момент жидкость, которую вы нагреваете, превращается в газ: ваша вода превращается в пар и начинает испаряться.

Что происходит, когда что-то совсем не нагревается?

Теперь предположим, что мы попробуем противоположный трюк. Возьмем кувшин с водой и поставим в холодильник, чтобы она остыла. Холодильник работает, систематически удаляя тепловую энергию из пищи. Поместите воду в холодильник, и она сразу же начнет терять тепловую энергию. Чем больше тепла он теряет, тем больше кинетической энергии теряют его молекулы, тем медленнее они движутся и тем ближе они становятся. Рано или поздно они подходят достаточно близко, чтобы соединиться в кристаллы; жидкость превращается в твердую; и вы попадаете с кувшином льда!

Но что, если у вас есть супер-изумительный холодильник, который постоянно охлаждает воду, поэтому она становится холоднее… и холоднее … и холоднее. Домашний морозильник, если он у вас есть, может снизить температуру до диапазона от -10 ° C до -20 ° C (от 14 ° F до -4 ° F). Но что, если вы продолжите охлаждение ниже этого значения, забирая еще больше тепловой энергии? В конце концов, вы достигнете температуры, при которой молекулы воды практически полностью перестанут двигаться, потому что у них не останется абсолютно никакой кинетической энергии. По причинам, которые мы не будем вдаваться в подробности, эта магическая температура составляет -273,15. ° C (-459,67 ° F), и мы называем это абсолютным нулем.

Фото: Лед может показаться холодным, но он намного горячее абсолютного нуля. Изображение Эриха Регера любезно предоставлено Службой охраны рыболовства и дикой природы США.

Теоретически абсолютный ноль — это самая низкая температура, которую когда-либо можно достичь. На практике практически невозможно что-либо так сильно охладить — ученые очень старались, но на самом деле так и не достигли такой низкой температуры. Когда вы приближаетесь к абсолютному нулю, происходят удивительные вещи. Некоторые материалы, например, могут потерять практически все свое сопротивление и стать удивительными проводниками электричества, называемыми сверхпроводниками.Есть отличный веб-сайт PBS, где вы можете узнать больше об абсолютном нуле и замечательных вещах, которые там происходят.

В чем разница между теплом и температурой?

Теперь, когда вы знаете об абсолютном нуле, легко понять, почему что-то вроде айсберга (которое может иметь холодную температуру около 3-4 ° C или около 40 ° F) относительно горячее. По сравнению с абсолютным нулем все в нашем повседневном мире горячо, потому что его молекулы движутся и у них есть хоть какая-то тепловая энергия.Все вокруг нас также имеет гораздо более высокую температуру, чем абсолютный ноль.

Вы можете видеть, что существует тесная связь между количеством тепловой энергии и его температурой. Так что же, тепловая энергия и температура — это одно и то же? Нет! Давайте проясним это:

  • Тепло — это энергия, которая хранится внутри чего-либо.
  • Температура — это мера того, насколько что-то горячее или холодное.

Температура объекта не говорит нам, сколько у него тепловой энергии.Легко понять, почему бы и нет, если вы подумаете об айсберге и кубике льда. Оба имеют более или менее одинаковую температуру, но поскольку айсберг имеет гораздо большую массу, чем кубик льда, он содержит на миллиарды больше молекул и гораздо больше тепловой энергии. Айсберг может содержать больше тепловой энергии, чем чашка кофе или раскаленный железный стержень. Это потому, что он больше и содержит намного больше молекул, каждая из которых обладает некоторой тепловой энергией. Кофе и железный стержень более горячие (имеют более высокую температуру), но айсберг удерживает больше тепла, потому что он больше.

Художественное произведение: айсберг намного холоднее чашки кофе, но он содержит больше тепловой энергии, потому что он намного больше.

Как мы можем измерить температуру?

Термометр измеряет температуру предмета, а не количество тепловой энергии, которое в нем содержится. Два объекта с одинаковой температурой одинаково горячие, но один может содержать намного больше тепловой энергии, чем другой. Мы можем сравнивать температуру разных объектов, используя две общие (и довольно произвольные) шкалы, называемые Цельсием (или Цельсием) и Фаренгейтом, названные в честь шведского астронома Андерса Цельсия (1701–1744) и немецкого физика Даниэля Фаренгейта (1686–1736).

Существует также научная шкала температур, называемая Кельвином (или абсолютной шкалой), названная в честь британского физика Уильяма Томпсона (позже лорда Кельвина, 1824–1907). Логически шкала Кельвина имеет гораздо больший смысл для ученых, потому что она идет вверх от абсолютного нуля (который также известен как 0K, без символа градуса между нулем и K). В физике вы увидите много температур по Кельвину, но вы не найдете синоптиков, которые будут указывать вам температуру таким образом. Для справки, достаточно жаркий день (20–30 ° C) соответствует примерно 290–300K: вы просто добавляете 273 к своему значению Цельсия, чтобы преобразовать его в Кельвин.

Как распространяется тепло?

Одна вещь, которую вы, вероятно, заметили в отношении тепла, — это то, что оно обычно не остается там, где вы его кладете. Горячие вещи становятся холоднее, холодные — горячее, и, если учесть достаточно времени, большинство вещей в итоге получится такая же температура. Как придешь?

Есть основной закон физики, называемый вторым законом термодинамики, и он гласит: по сути, чашки кофе всегда остывают, а мороженое всегда таяние: тепло течет от горячих вещей к холодным, а не от других наоборот.Вы никогда не увидите, чтобы кофе кипел сам по себе или мороженое становится холоднее в солнечные дни! Второй закон термодинамики: также несет ответственность за болезненные счета за топливо, которые падают через ваш почтовый ящик несколько раз в год. Короче: чем горячее вы делаете дома и чем холоднее на улице, тем больше тепла вы собираетесь терять. Чтобы уменьшить эту проблему, вам нужно понять три различные пути распространения тепла: называемые проводимостью, конвекция и излучение. Иногда вы увидите, что они упоминаются как три формы теплопередачи.

Проводимость

Анимация: Когда вы держите железный стержень в огне, тепло распространяется по металлу, проводимость (красная стрелка). Почему? Атомы на горячем конце движутся быстрее, поскольку они поглощают тепло огня. Они постепенно передают свою энергию дальше вдоль перекладины, в конечном итоге согревая все это.

Проводимость — это то, как тепло течет между двумя твердыми объектами, находящимися на разных температуры и соприкасаясь друг с другом (или между двумя частями один и тот же твердый объект, если они имеют разную температуру).Прогулка по каменный пол босиком, и он кажется холодным, потому что течет тепло быстро из вашего тела в пол за счет проводимости. Перемешайте кастрюлю супа металлической ложкой, и скоро вам придется найти вместо деревянного: тепло быстро распространяется по ложке, от горячего супа к пальцам.

Конвекция

Анимация: Как конвекция нагнетает тепло в кастрюлю. Схема нагрева, поднимающегося супа (красные стрелки) и падающего, охлаждающего супа (синие стрелки) работает как конвейер, который переносит тепло от плиты в суп (оранжевые стрелки).

Конвекция — это основной способ прохождения тепла через жидкости и газы. Ставим кастрюлю с холодной жидкостью суп на плите и включите огонь. Суп на дне сковорода, наиболее близкая к огню, быстро нагревается и становится менее плотной (легче), чем описанный выше холодный суп. Более теплый суп поднимается вверх и более холодный суп наверху падает, чтобы занять его место. Очень скоро у вас есть циркуляция тепла через сковороду, что немного похоже на невидимый тепловой конвейер с подогревом, поднимающимся супом и охлаждением, падающий суп.Постепенно вся сковорода нагревается. Конвекция также один из способов обогрева нашего дома, когда мы включаем отопление. Воздух нагревается над обогревателями и поднимается в воздух, выталкивая холодный воздух вниз с потолка. Вскоре происходит обращение что постепенно прогревает всю комнату.

Радиация

Изображение: Инфракрасные тепловые изображения (иногда называемые термографами или термограммами) показывают, что все объекты выделяют некоторую тепловую энергию за счет излучения. На этих двух фотографиях вы можете увидеть ракету на стартовой площадке, сфотографированную обычной камерой (вверху) и инфракрасной тепловизионной камерой (внизу).Самые холодные части — фиолетовые, синие и черные; самые горячие области — красный, желтый и белый. Фото Р. Хёрта, НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт, любезно предоставлено НАСА.

Радиация — это третий основной путь распространения тепла. Проводимость переносит тепло через твердые вещества; конвекция переносит тепло через жидкости и газы; но излучение может переносить тепло через пустое пространство — даже через вакуум. Мы знаем это просто потому, что живы: почти все, что мы делаем на Земле питается солнечным излучением, направленным на нашу планету от Солнце сквозь вой пустой тьмы космоса.Но есть на Земле тоже много теплового излучения. Сядьте возле потрескивающего камина и вы почувствуете тепло, исходящее наружу и обжигающее щеки. Ты не соприкасаешься с огнем, поэтому тепло не доходит до тебя по теплопроводности и, если вы на улице, конвекция, вероятно, не несут много к вам тоже. Вместо этого все тепло, которое вы чувствуете распространяется излучением — по прямым линиям, со скоростью свет — переносится типом электромагнетизма, называемым инфракрасная радиация.

Почему одни вещи нагреваются дольше, чем другие?

Различные материалы могут хранить больше или меньше тепла в зависимости от их внутренней атомной или молекулярной структуры.Вода, например, может накапливать огромное количество тепла — это одна из причин, по которой мы используем ее в системах центрального отопления, — хотя для ее нагрева также требуется относительно много времени. Металлы очень хорошо пропускают тепло и быстро нагреваются, но они не так хорошо сохраняют тепло. Говорят, что вещи, которые хорошо хранят тепло (например, вода), обладают высокой удельной теплоемкостью.

Идея удельной теплоемкости помогает нам по-другому понять разницу между теплотой и температурой. Предположим, вы ставите пустую медную кастрюлю на горячую плиту определенной температуры.Медь очень хорошо проводит тепло и имеет относительно низкую удельную теплоемкость, поэтому она очень быстро нагревается и остывает (вот почему кастрюли имеют медное дно). Но если вы заполните ту же самую кастрюлю водой, она нагреется до той же температуры намного дольше. Почему? Потому что вам нужно подавать гораздо больше тепловой энергии, чтобы повысить температуру воды на такую ​​же величину. Удельная теплоемкость воды примерно в 11 раз выше, чем у меди, поэтому при одинаковой массе воды и меди требуется в 11 раз больше энергии, чтобы поднять температуру воды на такое же количество градусов.

Диаграмма

: Повседневные материалы имеют очень разную удельную теплоемкость. Металлы (синий цвет) имеют низкую удельную теплоемкость: они хорошо проводят тепло и плохо хранят его, поэтому на ощупь кажутся холодными. Керамические / минеральные материалы (оранжевый) имеют конденсаторы с более высокой удельной теплоемкостью: они не проводят тепло так же хорошо, как металлы, лучше сохраняют его и ощущаются немного теплее при прикосновении. Органические изоляционные материалы (зеленые), такие как дерево и кожа, очень плохо проводят тепло и хорошо хранят его, поэтому они кажутся теплыми на ощупь.Вода (желтая) с очень высокой удельной теплоемкостью относится к собственному классу.

Удельная теплоемкость может помочь вам понять, что происходит, когда вы по-разному отапливаете свой дом зимой. Воздух относительно быстро нагревается по двум причинам: во-первых, потому, что удельная теплоемкость воздуха составляет около четверти воды; во-вторых, поскольку воздух — это газ, он имеет относительно небольшую массу. Если в вашей комнате холодно и вы включаете вентилятор (конвекцию), вы обнаружите, что все нагревается очень быстро.Это потому, что вы, по сути, просто нагреваете воздух. Выключите тепловентилятор, и комната тоже довольно быстро остынет, потому что воздух сам по себе не имеет большой способности накапливать тепло.

Так как же сделать комнату по-настоящему теплой? Не забывайте, что в нем не только воздух, который нужно нагреть: есть прочная мебель, ковры, шторы и многое другое. Нагревание этих вещей занимает гораздо больше времени, потому что они твердые и намного массивнее воздуха. Чем больше у вас холодных твердых предметов в комнате, тем больше тепловой энергии вы должны предоставить, чтобы нагреть их до определенной температуры.Вам нужно будет нагреть их с помощью теплопроводности и излучения, а также конвекции — а это требует времени. Но поскольку твердые предметы хорошо сохраняют тепло, им также нужно время, чтобы остыть. Таким образом, если у вас есть приличная изоляция, чтобы предотвратить утечку тепла от стен, окон и т. Д., Как только ваша комната достигнет определенной температуры, она должна оставаться теплой в течение некоторого времени без необходимости добавления тепла.

Скрытое тепло

Всегда ли чем больше тепла, тем выше температура? Судя по тому, что мы говорили до сих пор, вас можно простить за то, что вы подумали, что дает больше тепла всегда заставляет свою температуру повышаться.Обычно это правда, но не всегда.

Предположим, у вас есть кусок льда, плавающий в кастрюле с водой, и вы ставите его на горячую плиту. Если вы вставите термометра в смеси льда с водой, вы обнаружите, что он составляет около 0 ° C (32 ° F) — нормальная точка замерзания воды. Но если вы продолжите нагреваться, вы обнаружите, что температура остается неизменным, пока почти весь лед не растает, даже если вы добавляете больше все время греть. Это похоже на то, как будто смесь льда с водой принимает тепло вы отдаете и где-то прячете.Как ни странно, именно это и происходит!

Artwork: Обычно вещи становятся более горячими (их температура повышается), когда вы поставляете больше тепловой энергии. Этого не происходит в тех случаях, когда вещи плавятся (переходят из твердого состояния в жидкое) и испаряются (превращаются от жидкости к газу). Вместо этого поставляемая вами энергия используется для изменения состояния вещества. Энергия не исчезает: она сохраняется в виде скрытого тепла.

Когда вещество превращается из твердого в жидкость или из жидкости в газ, для изменения своего состояния требуется энергия.Например, чтобы превратить твердый лед в жидкую воду, вы должны толкать молекулы воды. внутри еще дальше друг от друга и разбить каркас (или кристаллическую структуру), удерживающий их вместе. Таким образом, пока лед тает (другими словами, во время изменения состояния с твердой воды на жидкий лед), вся тепловая энергия, которую вы поставляете, используется для разделения молекул, и ничего не остается. для повышения температуры.

Тепло, необходимое для превращения твердого тела в жидкость, называется скрытая теплота плавления.Скрытый означает скрытый и «скрытый» теплота плавления «относится к скрытому теплу, участвующему в изменении состояния вещества. от твердого до жидкого или наоборот. Точно так же нужно подавать тепло, чтобы сменить жидкость в газ, и это называется скрытой теплотой парообразования.

Скрытое тепло — это своего рода энергия, и, хотя она может показаться «скрытой», она не исчезает в воздухе. Когда жидкая вода замерзает и снова превращается в лед, снова выделяется скрытая теплота плавления. В этом можно убедиться, если систематически охлаждать воду.Начнем с того, что температура воды регулярно падает по мере того, как вы отводите тепловую энергию. Но в точке, где жидкая вода превращается в твердый лед, вы обнаружите, что вода замерзает, не становясь холоднее. Это потому, что скрытая теплота плавления теряется из жидкости, когда она затвердевает, и это предотвращает быстрое падение температуры.

Установка водонагревателя, Кодекс Техаса, часть 1 (из 2)

13
Август

Установка водонагревателя, Кодекс Техаса, часть 1 (из 2)

Сантехника, отопление и кондиционер Al в Плано, штат Техас, обеспечивает техническое обслуживание и ремонт всех марок центральных кондиционеров, газовых и электрических печей, тепловых насосов.Кроме того, мы продаем и устанавливаем новые системы HVAC от American Standard (та же компания, что и Trane), Ameristar (та же компания, что и American Standard) и Coleman HVAC (та же компания, что и York HVAC).

Al’s также предоставляет полный спектр услуг по техническому обслуживанию, ремонту и замене сантехнического оборудования в вашем доме. Al’s продает и устанавливает газовые и электрические водонагреватели Rheem Professional Series, а также водонагреватели без резервуаров. Al’s находится недалеко от вашего дома в городах Плано, Гарленд и Ричардсон. Мы обслуживаем все дома в южных округах Дентон и Коллин без дополнительных транспортных расходов.

Позвоните Але сегодня, чтобы обсудить любые проблемы или проблемы, которые у вас есть с вашей системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или водопроводом. Мы организуем встречу в удобное для вас время и предложим круглосуточную службу экстренной помощи.

ПРИМЕЧАНИЕ. Это часть 1 статьи, состоящей из 2 частей. Щелкните здесь, чтобы перейти к части 2 (из 2): AlsPlumbing.com Установка водонагревателя Техасский кодекс Часть 2 (из 2)

Источник изображения: ShutterStock

ПОКАЗАНО: Устанавливается газовый водонагреватель.Тепловой расширительный бак показан справа.

Al’s Plumbing продает водонагреватели Rheem Professional Grade . Они обозначены словом «Professional» на этикетке.

Если не указано «Профессиональный», значит, не профессиональный. Профессиональный уровень нельзя купить в магазинах со скидкой Big-Box.

Обычно дом должен обновляться до текущих кодов , когда происходят модификации, капитальный ремонт или замена. До тех пор, пока не произойдет одно из этих «подстрекательских» действий, дом считается законным, если он соответствовал строительным нормам, действующим на момент постройки. Если изменения произошли, они являются законными, если они соответствовали Строительным нормам на момент завершения.

Источник изображения: CanStockPhoto

При замене водонагревателя установка должна соответствовать действующим нормам сантехники. В этой статье мы обсуждаем наиболее часто используемые элементы, чтобы установка нового водонагревателя была законной и соответствующей нормам.Мы также расскажем, зачем нужен каждый элемент. Практически в каждом случае это необходимо для защиты дома и безопасности людей.

Для установки водонагревателя требуется разрешение на водопровод в Техасе.

С 2007 года в Техасе требуется разрешение на установку водопровода для замены водонагревателя. Разрешение требует, чтобы лицензированный сантехник установил водонагреватель в соответствии со штатом Техас и всеми местными муниципальными правилами сантехники. Международные строительные нормы и правила (IBC) составляют основу большинства кодексов Техаса.

Разрешение требует осмотра установки, чтобы убедиться, что водонагреватель установлен правильно, не создает опасности и работает правильно и безопасно. Есть много вещей, которые могут пойти не так, если возникнет ошибка в установке водонагревателя.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть коды сантехники Техаса 2015: Up.codes 2015 Глава 5 — Водонагреватели Примечание: Международные строительные нормы и правила (IBC) 2018 могут включать обновления того, что показано по ссылке.

В некоторых муниципалитетах есть дополнительные Муниципалитет — специальные коды сантехники

В этой статье описаны требования кодексов по сантехнике для большинства муниципалитетов. Кроме того, для конкретного муниципального образования могут существовать дополнительные требования к установке водонагревателя.

Пример: Когда установка водонагревателя находится внутри гаража, код Техаса требует, чтобы газовый водонагреватель ДОЛЖЕН быть на 18 дюймов выше пола гаража на .Это связано с тем, что газовый водонагреватель может стать источником воспламенения легковоспламеняющихся или горючих паров (например, бензина), которые могли скапливаться возле пола гаража (пары оседают, потому что они тяжелее воздуха). Высота 18 дюймов предназначена для удержания источников возгорания над горючими парами, осевшими на полу гаража.

Электрический водонагреватель МОЖЕТ должен быть на высоте 18 дюймов над полом в гаражной установке (это зависит от муниципалитета).Причина в том, что когда электрический водонагреватель питает нагревательный элемент, может возникнуть искра. Эта искра может стать источником воспламенения легковоспламеняющихся или горючих паров .

Пример: Арлингтон требует, чтобы электрический водонагреватель был расположен на возвышении, а в Плано — нет.

Во многих домах DFW есть встроенные шкафы с водонагревателями. Существуют новые правила водоснабжения, требующие дополнительных элементов при установке нового водонагревателя (зависит от муниципалитета).

Источник воздуха для горения: В шкафах с водонагревателями теперь должен быть прямой доступ к наружному воздуху для сжигания газа. Раньше считалось, что водонагреватель может потреблять достаточно воздуха для горения из дома. В некоторых случаях восходящая тяга водонагревателя была недостаточной для этого, поэтому выпуск угарного газа и других газов был ограничен. Это называется «обратной вытяжкой».

Обратная вытяжка происходит, когда не хватает свежего воздуха как для сгорания, так и для надлежащей вентиляции. Обратная тяга происходит, когда свежий воздух втягивается в дымоход (для сжигания) вместо вверх в дымоход (для удаления выхлопных газов).

1 или 2 вентиляционных отверстия потребуются для установки нового газового водонагревателя в туалете водонагревателя (в зависимости от муниципалитета) . Низкое входное отверстие для подачи свежего воздуха в горелку для горения. Высокое приточное отверстие предназначено для подачи столько воздуха, сколько необходимо, чтобы выхлопные газы выходили из дома.

Дверь туалета водонагревателя должна быть герметичной. Это гарантирует, что работающие вентиляторы для кухни и ванны, сушилка для одежды или камин не будут вытягивать воздух из шкафа водонагревателя (вызывая обратную тягу).

Щелкните ниже, чтобы увидеть фотографию правильно установленного газового водонагревателя внутри шкафа водонагревателя (внутри дома):

Установка газового водонагревателя в соответствии с Кодексом сантехники в шкафу для водонагревателя

Нажмите здесь, чтобы увидеть требования по установке водонагревателя Plano, TX : Требования к установке водонагревателя Plano, TX

Пример того, что может быть опасно Wro ng при неправильной установке водонагревателя

(или заброшенный водонагреватель)

Если водонагреватель неисправен и продолжает нагревать, давление внутри воды Накопительный бак продолжает увеличиваться до тех пор, пока водонагреватель не взорвется. Для предотвращения взрыва клапан температуры и давления (T&P) открывается при заданном давлении (в большинстве случаев 150 фунтов на квадратный дюйм) и / или температуре (в большинстве случаев 210F).

Клапан T&P позволяет чрезмерно горячей и / или находящейся под избыточным давлением воде безопасно выходить из резервуара до тех пор, пока температура и / или давление не упадут ниже предварительно установленных уровней клапана T&P. Затем клапан снова закрывается.

Щелкните изображение клапана сброса температуры и давления (T&P) водонагревателя, чтобы: просмотреть клапан, просмотреть подробности или купить на Amazon.com **

Показано: Клапан T&P для водонагревателя (газовый и электрический)

** Примечание. Для водонагревателей требуются специальные клапаны T&P. Эти клапаны не подходят для всех.

ПРИМЕЧАНИЕ. Более старые клапаны T&P могут выйти из строя из-за коррозии или по другим причинам. Клапан T&P необходимо проверять ежегодно, чтобы убедиться, что он работает.

Нажмите на белую стрелку вверху, чтобы увидеть неисправный клапан T&P

Домашний водонагреватель взрывается, ударяет по 135 ярдам и разрушает дом

Нажмите на Белая стрелка, чтобы увидеть разрушенный дом, когда взорвался водонагреватель

Простая ошибка, заключающаяся в том, что не обнаруживается неисправный клапан T&P во время замены воды

Установка нагревателя — главный пример того, почему требуется разрешение на сантехнику и осмотр

Когда установка будет завершена, городской инспектор повторно проверит установку, чтобы убедиться, что она правильная, а водонагреватель работает правильно и безопасно.Неисправный клапан T&P — это один из предметов, который проверяется во время осмотра.

Международные строительные нормы и правила (IBC) приняты (или используются) во всех 50 штатах. С достижениями в области строительных материалов и строительных наук, Строительные нормы и правила развиваются, чтобы не отставать. Совет по международным кодексам (ICC) каждые 3 года создает обновленные Международные строительные нормы и правила (IBC) . Текущая версия IBC — это издание 2018 года, известное как ICC IBC-2018 .Этот исчерпывающий кодекс включает все требования к зданиям, водопроводу, механике, топливу, газу и электричеству.

ИСТОЧНИК: https://blog.ansi.org/2017/11/2018-international-building-code-icc-ibc/#gref

Щелкните здесь, чтобы прочитать коды IBC 2018 для установки водонагревателя: IccSafe .org 2018 Кодекс IBC для установки водонагревателя

ГАЗОВЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
  • Газовый соединитель должен быть доступен . И газовый соединитель, и газовый клапан не должны быть закрыты.Большинство муниципалитетов допускают установку гибкого соединителя между водонагревателем и газовой линией от дома.

Щелкните изображение, чтобы: просмотреть клапан, просмотреть подробности или купить на Amazon.com

  • Газовый клапан : Старый газовый клапан часто требуется заменять на газовый клапан с шаровой опорой.
  • ПРИМЕЧАНИЕ. Гибкие газовые соединители не требуют крепления . Это потому, что они привязаны к проложенным газопроводам .

Показано: шаровой клапан для газовой линии Нажмите на изображение, чтобы: просмотреть клапан, просмотреть подробности или купить на Amazon.com

  • Уловитель осадка на газовой линии . Его цель — улавливать любой осадок или влагу внутри газа, когда он течет в водонагреватель.

Нажмите на изображение, чтобы: просмотреть клапан, просмотреть подробности или купить на Amazon.com

Показано: ловушка для отложений на газовой линии. Он образует букву «Т» с газом, поступающим с одной стороны и идущим в водонагреватель из его центра.

Международный строительный кодекс (IBC) 250.104: Соединение трубопроводных систем

Металлический трубопровод, если он установлен или прикреплен к зданию или сооружению, включая газопровод , который может быть под напряжением должен быть прикрепил к корпусу сервисного оборудования; заземленный провод при обслуживании; провод заземляющего электрода, если он достаточного размера; или к одному или нескольким используемым заземляющим электродам.

Заземляющий провод (и) или перемычка (и) должны иметь размер в соответствии с 250.122, используя номинал цепи, которая может запитать систему (ы) трубопроводов. Заземляющий провод оборудования для цепи, которая может запитать трубопровод, должен использоваться в качестве средства соединения. Точки крепления перемычки должны быть доступны.

Щелкните изображение, чтобы: просмотреть клапан, просмотреть подробности или купить на Amazon.com

Показано: трубка CSST. У него почти всегда желтый пиджак.

Электричество Энергия от поврежденного домашнего электрического провода или удара молнии повреждает гибкие газовые трубы s (пробивая в них отверстия), когда они не соединены для отвода электрической энергии. Эти трубы должны быть прикреплены к электрическому заземлению дома , чтобы гарантировать, что они не будут под напряжением и не будут повреждены электрической энергией.

Гибкие газопроводы должны быть скреплены, чтобы снизить риск повреждения от ударов молнии

Источник изображения: встроенное видео YouTube

Нажмите на белую стрелку вверху, чтобы просмотреть видео, показывающее поврежденные газопроводы CSST от удара молнии

Источник изображения: YouTube Embedded Video

Нажмите ниже, чтобы узнать больше о рисках

UN связанных гибких газопроводов CSST:

Сантехника, отопление и кондиционер Al in Plano , Texas обеспечивает техническое обслуживание и ремонт для всех марок центральных кондиционеров, газовых и электрических печей и тепловых насосов.Кроме того, мы продаем и устанавливаем новые системы HVAC от American Standard (та же компания, что и Trane), Ameristar (та же компания, что и American Standard) и Coleman HVAC (та же компания, что и York HVAC).

Al’s также предоставляет полный спектр услуг по техническому обслуживанию, ремонту и замене сантехнического оборудования в вашем доме. Al’s продает и устанавливает газовые и электрические водонагреватели Rheem Professional Series, а также водонагреватели без резервуаров. Al’s находится недалеко от вашего дома в Аллене, Фриско и МакКинни. Мы обслуживаем все дома в южных округах Дентон и Коллин без дополнительных транспортных расходов.

Позвоните Але сегодня, чтобы обсудить любые проблемы или проблемы, которые у вас есть с вашей системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или водопроводом. Мы организуем встречу в удобное для вас время и предложим круглосуточную службу экстренной помощи.

«Тепловые бомбы», разрушающие лед в Северном Ледовитом океане

Группа ученых-океанографов из океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего показывает в новом исследовании, как струи теплой воды текут в Северный Ледовитый океан из Тихого океана. Океан и ускоряющееся таяние морского льда снизу.

Исследование, в основном финансируемое Управлением военно-морских исследований, описывает так называемые подводные «тепловые бомбы» как один из многих механизмов, с помощью которых вторжение, вызванное глобальным потеплением, изменяет природу Северного Ледовитого океана быстрее, чем почти любое другое место на Земле. Это добавляет к растущему количеству доказательств того, что арктический морской лед, источник глобальной климатической стабильности, может исчезать в течение большей части года.

«Скорость ускорения таяния морского льда в Арктике трудно предсказать точно, отчасти из-за всех сложных местных обратных связей между льдом, океаном и атмосферой; эта работа демонстрирует большую роль в потеплении, которую океанская вода играет как часть этих обратных связей », — сказала Дженнифер Маккиннон, физический океанограф из Скриппса, главный научный сотрудник экспедиции и ведущий автор статьи.

Исследование опубликовано сегодня в журнале Nature Communications.

Арктика — необычный океан тем, что он стратифицирован — или слоисто — по солености, а не по температуре. У большинства океанов мира более теплая и легкая вода у поверхности и более холодная и плотная вода внизу. В Арктике, однако, есть поверхностный слой, который холодный, но очень свежий, находящийся под влиянием речного стока и ускоряющегося таяния льда. Теплая, относительно соленая вода поступает из Тихого океана через Берингов пролив, а затем через каньон Барроу у северного побережья Аляски, который действует как сопло, когда вода течет через узкий проход.

Поскольку эта вода более соленая, чем поверхностная вода Арктики, она достаточно плотная, чтобы «погрузить» или погрузиться под свежий поверхностный слой Арктики. Его движение создает карманы с очень теплой водой, которые скрываются под поверхностью воды. Ученые наблюдали, как эти очаги теплой подземной воды усиливаются в течение последнего десятилетия.

Исследователи SODA собираются на палубе НЭС «Сикулиак». Фото: Джим Томсон.

. Эти карманы, известные как «тепловые бомбы», достаточно стабильны, чтобы прослужить месяцы или годы, закручиваясь далеко на север под основным слоем льда около северного полюса и дестабилизируя этот лед в виде тепла в них. постепенно, но неуклонно распространяется вверх, чтобы растопить лед.Однако до сих пор процесс субдукции теплой воды не наблюдался и не понимался. Без этого понимания климатологи не смогли включить этот важный эффект в модели прогнозов, некоторые из которых недооценивают ускорение скорости таяния морского льда. Учитывая, что приток теплой воды тихоокеанского происхождения увеличивался за последнее десятилетие или около того, эта работа добавляет все больше свидетельств того, что арктический морской лед, источник глобальной климатической стабильности, может исчезнуть на большую часть года.

Исследователи развертывают Fast CTD, разработанный в Scripps Oceanography во время круиза SODA 2018 в Северном Ледовитом океане. Фотография: « Сан-Нгуен

».

В ходе экспедиции 2018 года, финансируемой Управлением военно-морских исследований США, ученые впервые засняли одно из этих драматических событий субдукции. Группа использовала комбинацию новых океанографических инструментов, разработанных группой Multiscale Ocean Dynamics в Скриппсе, спутниковые наблюдения, проанализированные коллегами из Университета Майами, профилирование данных поплавков от Национального управления океанических и атмосферных исследований, биологические образцы, собранные британскими и немецкими коллегами. в проекте, известном как «Изменение Северного Ледовитого океана», и подробном анализе данных коллег из нескольких других организаций.

«Успех группы подчеркивает новые перспективы, которые мы можем увидеть в мире природы, если взглянем на него по-новому», — сказал океанограф Скриппса Мэтью Алфорд.

«Этот подробный обзор сложных процессов, управляющих переносом тепла в Арктике, был бы невозможен без одновременного использования нескольких наборов инструментов, включая дистанционное зондирование, специальные судовые и автономные профилировщики, разработанные в Скриппсе», — сказал он.

Дрифтер SWIFT, разработанный исследователем Вашингтонского университета Джимом Томсоном, используется во время круиза SODA 2018 в Северный Ледовитый океан.Фото: San Nguyen.

Инструменты группы Scripps Multiscale Ocean Dynamics включают в себя специально созданный датчик Fast CTD, который делает очень быстрые профили с корабля, и автономный Wirewalker, который использует энергию океанских волн для измерения профилей. Эти инструменты позволяют ученым получать изображения сложных океанических процессов с высоким разрешением и, таким образом, лучше понимать, как они работают, в деталях.

Эта работа также подчеркивает важность сотрудничества между несколькими учреждениями, между несколькими финансовыми агентствами США и с международными партнерами; Глубина понимания, достигнутая здесь, проистекает из разнообразия инструментов и перспектив, которые приносит это сотрудничество.

Совместная работа с учеными из Великобритании и Германии показывает, что эта теплая подземная вода также несет уникальные биогеохимические свойства в Арктику. Ожидается, что такое сочетание организмов и химикатов будет иметь важные последствия для меняющейся экосистемы Арктики.


13.1 Отопление как передача энергии | Тепло: передача энергии

Отопление как передача энергии

В предыдущей главе мы рассмотрели тепловые системы.Тепловая энергия объекта — это количество энергии, которое он имеет внутри, другими словами, его внутренняя энергия. В тепловой системе тепловая энергия передается от одного объекта к другому. Тепло — это передача тепловой энергии от системы к окружающей среде или от одного объекта к другому. Эта передача энергии происходит от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.

Очень важно знать, что в науке тепло и температура — это не одно и то же.

  • Тепло — это передача тепловой энергии от системы к ее окружению или от одного объекта к другому в результате разницы температур. Теплота измеряется в джоулях (Дж). Это потому, что тепло — это передача энергии.

  • Температура — это мера того, насколько жарко или холодно ощущается вещество, и измеряется в градусах Цельсия (° C). Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в объекте или системе.Мы используем термометр для измерения температуры объекта или вещества.

Заполните следующую таблицу, чтобы суммировать разницу между теплом и температурой

Тепло

Температура

Определение

Единица измерения

Обозначение для блока

Вот заполненная таблица:

Тепло

Температура

Определение

Передача энергии от более горячего объекта к более холодному объекту или от системы к ее окружению

Мера того, насколько горячим или холодным является вещество.Мера средней кинетической энергии частиц вещества.

Единица измерения

Джоулей

градусов Цельсия

Обозначение для блока

Дж

° С

Тепло — это передача энергии.Во время передачи энергии энергия перемещается от более горячего объекта к более холодному. Это означает, что более горячий объект остынет, а более холодный — нагреется. Передача энергии будет продолжаться до тех пор, пока оба объекта не достигнут одинаковой температуры.

Существует 3 способа передачи тепловой энергии от одного объекта / вещества к другому или от системы к окружающей среде:

  1. Проводимость
  2. Конвекция
  3. Радиация

Рэп-песня, которая познакомит вас (и поможет вспомнить!) О проводимости, конвекции и излучении.

Давайте посмотрим на них подробнее.

Проводимость

  • проводимость
  • проводник
  • изолятор

Предлагаем ввести эту тему: спросить учащихся, что происходит с металлической чайной ложкой, когда они кладут ее в свой горячий напиток. Если возможно, кратко продемонстрируйте это в классе, даже используя стакан с горячей водой и металлический стержень.Кроме того, используйте пластиковую чайную ложку, чтобы продемонстрировать разницу, поскольку пластик является изолятором.

Вы замечали, что когда вы кладете холодную металлическую чайную ложку в чашку горячего чая, ручка чайной ложки также через некоторое время нагревается? Вы когда-нибудь задумывались, как это тепло «переходило» от горячего чая к холодной чайной ложке и согревало ее? Это один из способов передачи энергии, который называется проводимостью и . Давайте узнаем, как это работает.

Как ручка металлической чайной ложки нагревается в чашке чая?

Когда энергия передается объекту, энергия частиц увеличивается. Это означает, что частицы обладают большей кинетической энергией, и они начинают двигаться и вибрировать быстрее. По мере того, как частицы движутся быстрее, они «натыкаются» на другие частицы и передают часть своей энергии этим соседним частицам. Таким образом, энергия передается через вещество на другой конец. Этот процесс называется проводимостью .Частицы проводят энергию через вещество, как показано на схеме.

Продемонстрируем это практически.

Установите эту демонстрацию перед классом, когда вы начнете говорить о дирижировании.

МАТЕРИАЛЫ:

  • Горелка Бунзена
  • металлический стержень
  • Вазелин
  • канцелярские скрепки, канцелярские кнопки или английские булавки
  • две деревянные подставки или стопка книг или деревянных блоков для создания двух подставок с обеих сторон
  • 2 колышка

ИНСТРУКЦИИ:

  1. Установите устройство, как показано на схеме.
  2. Покройте стержень вазелином и поместите его между двумя стойками с колышками, чтобы он не скатился, и удерживайте его на месте. Стержень должен выходить за левую стойку, и здесь должна быть размещена горелка Бунзена, чтобы вазелин не плавился из-за излучения горелки Бунзена, а проводился вдоль металлического стержня.
  3. Прикрепите канцелярские скрепки или булавки к стержню, воткнув их в вазелин.
  4. Зажгите горелку Бунзена и нагрейте один конец стержня.
  5. Наблюдайте, как бумажные булавки или булавки одна за другой падают, когда энергия проходит через стержень.

ИНСТРУКЦИЯ:

  1. Ваш учитель настроит демонстрацию, как показано на схеме ниже.
  2. Понаблюдайте, что происходит с булавками или скрепками, когда зажигается горелка Бунзена и к одному концу металлического стержня прикладывается тепло.

В качестве упражнения на разгибание вы можете включить еще одно исследование, в котором вы измеряете скорость передачи энергии по металлическому стержню.Повторите эксперимент, поместив булавки для рисования с интервалом 5 см на длинный металлический стержень. Зажмите металлический стержень и нагрейте один конец над горелкой Бунзена. Используйте секундомер, чтобы отследить, сколько времени нужно, чтобы каждая канцелярская булавка упала, и запишите результаты на графике. Это можно было бы еще больше расширить, используя разные металлы и поместив все результаты на один набор осей. Градиент графиков дает скорость теплопроводности.

ВОПРОСЫ:

Когда горит горелка Бунзена, что происходит со стержнем прямо над ней?


Энергия передается металлу стержня прямо над ним.Тепловая энергия этой части стержня увеличивается, и стержень нагревается.

Какая булавка или скрепка упала с металлического стержня первой? Ближайший или самый дальний от горелки Бунзена?


Ближайший к горелке Бунзена упал первым.

Что это говорит нам о том, как тепло проходит по стержню?



Тепло передается от наиболее горячего к более холодному концу стержня.

Давайте снова подумаем о чайной ложке в чае.Чай горячий, а металлическая ложка холодная. Когда вы кладете металлическую чайную ложку в горячий чай, часть тепловой энергии чая передается металлическим частицам. Частицы металла начинают быстрее вибрировать и сталкиваться с соседними частицами. Эти столкновения распространяют тепловую энергию вверх через чайную ложку. От этого ручка чайной ложки становится горячей.

Проводимость — это передача тепловой энергии между соприкасающимися объектами. В примере с чайной ложкой частицы чая соприкасаются с частицами металлической ложки, которые, в свою очередь, соприкасаются друг с другом, и именно так тепло передается от одного объекта к другому.

Все ли материалы проводят тепло одинаково? Давайте разберемся.

Заблуждение о температуре. Как вы думаете, почему ваш ковер зимой теплее плитки? Посмотрите это видео, чтобы узнать.

В ответ на видео в поле на полях о том, почему ваш ковер зимой теплее плитки, вы можете вернуться к этому вопросу после того, как проведете следующее расследование, а также посмотрите на пример формы для торта и торта. прямо из духовки.Вы можете вести обсуждение следующим образом:

  • Начните с того, что спросите учащихся, почему они предпочли бы стоять зимой на ковре, а не на плитке. Они, наверное, ответят, что ковер теплее.
  • Затем спросите их, какова, по их мнению, температура каждой поверхности. Учащиеся могут сказать, что им кажется, что плитка имеет более низкую температуру, чем ковер, потому что он кажется более холодным. Это неверно, так как плитка и ковер будут иметь одинаковую температуру, поскольку они оба некоторое время находились в одной и той же среде, и поэтому будут иметь одинаковую температуру.
  • Однако, если вы снова зададите этот вопрос учащимся после проведения следующего исследования, а также после просмотра примера с тортами и тортами, они могут тогда понять, что это еще один пример разницы в проводимости.
  • А именно, плитка и ковер имеют одинаковую температуру, но плитка лучше проводит энергию и поэтому отводит тепло от ваших ног быстрее, чем ковер, из-за чего плитка становится холоднее в помещении. на самом деле они находятся при одинаковой температуре.

Это исследование покажет учащимся, что металлы проводят тепло лучше, чем неметаллы. Если возможно, посмотрите видео Veritasium, предоставленное по ссылке для посещения, перед занятием о заблуждениях, связанных с температурой, и которое демонстрирует эту деятельность. Начните с того, что попросите учащихся почувствовать блоки и спросите, какой из них холоднее. Алюминиевый блок будет холоднее.Затем спросите их, какой блок, по их мнению, растопит кубик льда быстрее всего. Как и на видео, большинство людей думают, что кубик льда на пластиковом блоке тает быстрее, так как он кажется более теплым, чем алюминиевый блок. Однако это заблуждение, и на занятиях будет продемонстрировано, что на самом деле именно алюминиевый блок заставляет кубик льда плавиться быстрее, поскольку металлы являются лучшими проводниками тепла.

ЦЕЛЬ: Исследовать, какие материалы являются лучшими проводниками тепла.

В этом исследовании мы разместим кубик льда на пластиковом блоке и на алюминиевом блоке и будем наблюдать, какой кубик льда тает быстрее всего.

ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования. Как вы думаете, какой блок растопит кубик льда быстрее всего?



Учащиеся могут предположить, что кубик льда тает на пластике быстрее, чем на алюминиевом блоке.Если они это сделают, убедитесь, что они вернутся, чтобы отвергнуть свою гипотезу и пересмотреть ее.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • пластиковая колодка
  • алюминиевый блок
  • кубиков льда
  • пластиковое кольцо для удержания кубика льда на блоке

Вы можете использовать любой кусок пластика и алюминия (или другого металла), который сможете найти.по возможности используйте круглое кольцо, чтобы не пролить талую воду.

МЕТОД:

Сначала почувствуйте пластиковый блок и алюминиевый блок. Опишите, что они чувствуют.



Учащиеся заметят, что пластиковый блок на ощупь теплее металлического.

  1. Поместите кубик льда на каждый блок и наблюдайте, что происходит.

НАБЛЮДЕНИЯ:

Какой кубик льда начинает таять первым и самым быстрым?


Сначала тает кубик льда на алюминиево-металлическом блоке.

Это то, что вы думали? Вернитесь к своей гипотезе.


Ответ, зависящий от учащегося. Большинство людей ошибочно считают, что кубик льда тает быстрее на пластиковом блоке, чем на металлическом.

ВЫВОДЫ:

Как вы можете сделать вывод о том, какой материал (пластик или металл) лучше всего проводит тепло?

Металл лучше проводит тепло, чем пластик, так как кубик льда на металле расплавляется первым.

Мы обсудим это в следующем абзаце о том, почему это происходит.

Так как это работает? Это связано с теплопроводностью и , скоростью, с которой тепло передается от одного объекта к другому.

Когда вы изначально почувствовали блоки, вы почувствовали, что пластиковый блок теплее.Но мы заметили, что алюминиевый или металлический блок растопил кубик льда быстрее. Это потому, что металлический блок быстрее проводит тепло к кубику льда. Пластиковый блок является худшим проводником тепла, поэтому кубику льда передается меньше тепла, и он не тает так быстро.

Почему тогда алюминиевый блок холоднее пластикового?

Это связано с тем, что алюминий быстрее отводит тепло от руки, чем пластик.Поэтому алюминиевый блок кажется холоднее, а пластиковый — теплее. Когда вы касаетесь чего-либо, вы на самом деле не чувствуете температуру. Скорее вы чувствуете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Давайте подумаем о другом примере выпечки торта. Представьте, что вы только что закончили печь пирог в духовке при температуре 180 ° C.

Выпечка торта в духовке в металлической жести.

Когда вы вынимаете торт из духовки, что, скорее всего, обожжет вас больше: металлическая форма для выпечки или торт?


Скорее всего, форма для торта вызовет более серьезные ожоги.

В качестве следующего вопроса попросите учащихся поразмышлять о том, что они думают о температуре формы для торта и самой емкости. Многие люди ошибочно полагают, что олово горячее, чем торт, поскольку оно на горячее. На самом деле они имеют одинаковую температуру, так как они оба выпекали при 180 ° C.

Вы думаете, что торт и форма имеют одинаковую температуру, когда вы вынимаете их из духовки? Почему?



Да, пирог и форма имеют одинаковую температуру, так как выпекались при 180 oC.Учащиеся могут быть склонны сказать, что олово имеет более высокую температуру, чем торт, поскольку оно кажется более горячим, а металлическое олово вызовет более серьезный ожог, чем настоящий торт. Это заблуждение, и вы должны это обсудить. Как и в случае с алюминиево-пластиковым блоком, форма для выпечки и пирог имеют одинаковую температуру. Но металлическое олово проводит тепло к вашей руке быстрее, чем торт. Таким образом, металлическое олово будет более горячим и с большей вероятностью вызовет серьезный ожог, чем торт.Когда вы касаетесь чего-либо, вы на самом деле не чувствуете температуру. Скорее вы чувствуете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Если у вас есть возможность, посмотрите видео в поле Visit , набрав ссылку в своем интернет-браузере, даже на мобильном телефоне. В этом видео демонстрируется пример формы для торта и торта.

То, что мы здесь видели, является еще одним примером теплопроводности.Форма будет проводить тепло к вашей руке намного быстрее, чем торт, поэтому форма обожжет вас, а торт — нет. Форма и пирог имеют одинаковую температуру.

Итак, что мы узнали? Металлы проводят тепло лучше неметаллов.

  • Существуют вещества, через которые проходит тепловая энергия, поэтому они называются проводниками .

  • Существуют вещества, которые не позволяют проводить через них тепловую энергию, поэтому они называются изоляторами .

Это ссылка на то, что мы узнали из книги «Материя и материалы» о свойствах материалов и о том, как их свойства определяют их использование. Напомните учащимся о действиях, которые они выполняли в разделе «Материя и материалы», особенно связанных с проводимостью.

Помните, что то, что материал кажется на холоднее, не означает, что он имеет более низкую температуру.Возможно, он быстрее отводит тепло от вашей руки.

Теперь, когда мы знаем, что металлы являются хорошими проводниками тепла, считаете ли вы, что все металлы одинаково хорошо проводят тепло? Давайте разберемся, какие металлы являются лучшими проводниками.

Посмотрим, какой металл лучше проводит тепловую энергию. Для этого посмотрим, какой металл нагревается первым.

Убедитесь, что вы знаете, как безопасно пользоваться горелкой Бунзена.

Теперь, когда мы установили, что металлы проводят тепловую энергию лучше, чем неметаллы, учащиеся будут исследовать, какие металлы являются лучшими проводниками тепла. Это исследование требует большего количества тепла, чем предыдущее, поэтому учащиеся не должны проверять проводимость пальцами.

Потратьте несколько минут, прежде чем учащиеся начнут, демонстрируя правильную процедуру зажигания горелки Бунзена.В Интернете есть много разных обучающих видео, например, тот, который указан в поле для посещения на полях. Вот список инструкций для вашей справки:

  1. Убедитесь, что вы работаете на подходящей поверхности, например, на огнестойком коврике, и что она чистая и не загромождена.
  2. Убедитесь, что газовая трубка в хорошем состоянии и не погибнет.
  3. Надежно подсоедините горелку к выпускному отверстию для газа и убедитесь, что она не будет легко отсоединена при перемещении горелки Бунзена.
  4. Убедитесь, что воротник у основания горелки Бунзена и отверстие для воздуха закрыты.
  5. Сначала зажгите спичку, держа ее подальше от горелки Бунзена.
  6. Включите газ другой рукой и поднесите спичку к горелке Бунзена, чтобы зажечь ее.
  7. Отрегулируйте отверстие для воздуха, открыв его так, чтобы пламя стало сильнее.
  8. Отрегулируйте интенсивность пламени с помощью воротника внизу.

Вы можете попросить учащихся нарисовать плакаты, объясняющие, как зажечь горелку Бунзена, в качестве дополнительного упражнения, если вы чувствуете, что им нужна дополнительная практика и напоминания.

Помните, что штативы и металлические стержни, которые используют учащиеся, сильно нагреваются во время этого эксперимента. Обязательно дайте устройству остыть перед тем, как упаковать его.

ЦЕЛЬ: Определить, являются ли одни металлы проводниками тепла лучше, чем другие металлы.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПЕРЕМЕННЫХ:

Прочтите метод и внимательно посмотрите на схему исследования, чтобы определить различные требуемые переменные.

Какую переменную вы собираетесь изменить?


Тестируемый материал i.е. железо, медь, латунь или алюминий

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь изменить?


Это будет независимая переменная

Какую переменную вы собираетесь измерять?


Время, необходимое для того, чтобы канцелярская кнопка упала.

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь измерять?


Какие переменные должны оставаться неизменными?



Длина и толщина материала должны быть одинаковыми для каждого используемого материала.Расстояние канцелярской кнопки от источника тепла.

Как мы называем переменные, которые должны оставаться неизменными?


ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.



Ответ, зависящий от учащегося. Учащиеся могут предположить, какой металл, по их мнению, будет лучшим проводником, например, медный стержень будет лучшим проводником.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • Горелка Бунзена
  • Вазелин
  • пруток из меди, железа, латуни и алюминия
  • секундомер
  • канцелярские кнопки
  • штатив
  • картон или бумага
  • совпадений

Перечисленные здесь материалы являются предположительными.Вы можете использовать альтернативный аппарат, чтобы продолжить расследование. Например, для нагрева стержней можно использовать спиртовку. Если у вас нет подставки для штатива, вы можете поместить металлические стержни на другую подставку, например на деревянный брусок, так чтобы их концы выступали с одной стороны, чтобы они по-прежнему доходили до горелки Бунзена. Скрепки также можно использовать вместо булавок для рисования. Тип металла не имеет значения, если у вас есть разные металлы одинаковой длины.

МЕТОД:

  1. Приклейте плоский конец канцелярской кнопки к концу каждого из металлических стержней с помощью вазелина.Постарайтесь использовать одинаковое количество вазелина для каждой канцелярской кнопки.
  2. Поместите картон на штатив.
  3. Выровняйте металлические стержни на картоне так, чтобы один конец каждого находился над горелкой Бунзена.
  4. Зажгите горелку Бунзена.
  5. С помощью секундомера измерьте, сколько времени требуется, чтобы каждый из штифтов упал.
  6. Запишите результаты в таблицу.
  7. Нарисуйте гистограмму, чтобы проиллюстрировать ваши результаты.

Картон является изолятором и препятствует передаче тепла от стержней к штативу. Потеря тепла стержнями может повлиять на результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Запишите результаты в следующую таблицу.

Марка металла

Время, необходимое для выпадения штифта (секунды)

утюг

медь

латунь

алюминий

Теперь нарисуйте гистограмму, чтобы показать свои результаты.Не забудьте дать своему графику заголовок, чтобы описать, что он представляет.

Какая переменная должна быть на горизонтальной оси абсцисс?


Тип материала должен быть на горизонтальной оси. Это независимая переменная.

Какая переменная должна быть на вертикальной оси?


Время, необходимое для того, чтобы канцелярская булавка упала, должно относиться к вертикальной оси. Это зависимая переменная.

Как вы думаете, почему гистограмма подходит для этого расследования?



Независимая переменная / тип материала не является числовым значением, поэтому для него не требуется числовая строка.Гистограмма используется для представления нечисловых или прерывистых данных.

Независимая переменная всегда отображается по оси x, а зависимая переменная — по оси y. Обе оси должны быть помечены и показывать единицы измерения. График должен иметь заголовок.

Здесь приведен примерный набор данных с гистограммой для справки.Ваши результаты могут отличаться от представленных здесь.

Марка металла

Время, необходимое для выпадения штифта (секунды)

утюг

60

медь

30

латунь

50

алюминий

40

АНАЛИЗ:

Какой столбец на вашем графике самый длинный?


Самым длинным стержнем должен быть утюг.

Какая полоса самая короткая?


Самым коротким стержнем должен быть медный стержень.

Запишите материалы в порядке отвода тепла от самого быстрого к самому медленному.


Ответ, зависящий от активности.

Почему тает вазелин?


Тепло передается посредством теплопроводности через металлический стержень к вазелину, вызывая повышение его температуры, а затем изменение состояния (твердое состояние на жидкое).

Как вы думаете, почему было необходимо разместить кусок картона или бумаги на штативе под металлическими стержнями? Подсказка: подставка для штатива также сделана из металла.




Картон действует как изолятор, предотвращая передачу тепла на подставку от стержней.В рамках этого эксперимента тепло должно передаваться только к различным металлическим стержням.

Как вы думаете, почему необходимо использовать одинаковое количество вазелина на концах каждого стержня?



Это сделано для того, чтобы тест был честным, в противном случае некоторые канцелярские кнопки могут застрять лучше, чем другие, что приведет к неточным результатам.

Как вы думаете, мы могли бы провести это расследование, если бы наши стержни были разной длины? Почему?



Нет, в противном случае это было бы нечестное испытание, поскольку нагревание одних стержней придется проводить дальше, чем других, что приведет к неточным результатам.

ОЦЕНКА:

Всегда важно оценивать наши исследования, чтобы увидеть, есть ли что-то, что мы могли бы изменить или улучшить.

Есть ли что-то, что пошло не так в вашем расследовании, что вы могли бы предотвратить?


Ответ, зависящий от учащегося.

Если бы вам пришлось повторить это расследование, что бы вы изменили?


Ответ, зависящий от учащегося. Примеры включают: повторение одного и того же эксперимента три раза и усреднение результатов, увеличение количества тестируемых металлов.

ВЫВОДЫ:

Напишите заключение для этого исследования о том, какой металл является лучшим проводником тепла.

Этот ответ будет зависеть от результатов их экспериментов и конкретных металлов, которые вы использовали в исследовании.

В этом разделе мы рассмотрели, как тепло проходит через металлические стержни и другие предметы. Это были все твердых объектов. Как энергия передается через жидкости или газы? Давайте узнаем в следующем разделе.

Конвекция

  • конвекция
  • конвекционный ток

В качестве введения к этому разделу вы можете смоделировать концепцию «сидения в ванне», наполнив прямоугольную пластиковую ванну или небольшой резервуар для воды холодной водой, а затем налив горячей водой с одной стороны.Предложите учащимся почувствовать холодную сторону ванны, а затем почувствовать ее через несколько минут.

Если вам удастся достать лавовую лампу, это может стать очень увлекательным вступлением к уроку. Вы можете выключить свет и поставить лавовую лампу на стол, когда ученики войдут в класс. Затем вы можете объяснить, что собираетесь выяснить, почему капли поднимаются, а затем падают обратно в лавовую лампу. Если у вас нет лавовой лампы, вы также можете посмотреть это видео:

Представьте горшок с водой на плите.Только дно кастрюли касается плиты, но вся вода внутри кастрюли, даже вода, не касающаяся стенок, становится теплее. Как энергия передается по воде в горшке? Передача энергии происходит из-за конвекции .

Давайте выполним упражнение, которое поможет нам визуализировать, как происходит конвекция.

Цветные конвекционные токи (видео)

МАТЕРИАЛЫ:

  • Стеклянный стакан 200 мл
  • перманганат калия
  • Горелка Бунзена или спирта, штатив, проволочная сетка

Учтите, что вам нужно всего несколько зерен перманганата калия, иначе вы ничего не увидите.

Альтернативой вышеуказанным материалам является:

  1. Отрежьте горлышко прозрачной емкости 4 или 5 л.
  2. Наполните емкость на три четверти холодной водопроводной водой.
  3. Налейте цветную горячую воду (может быть окрашена пищевым красителем) в небольшую бутылку с легко снимаемой крышкой. Закройте крышку.
  4. Опустите маленькую бутылку в контейнер.
  5. После опускания осторожно откройте его, затем осторожно выньте руку из контейнера с крышкой.
  6. Обратите внимание на то, что цветная горячая вода поднимается из маленькой бутылки через холодную воду, а затем снова падает вниз, охлаждая на своем пути вверх — наблюдайте за конвекционными потоками.

ИНСТРУКЦИЯ:

Учащиеся не должны просто бросать перманганат калия в воду. Важно, чтобы они аккуратно поместили его на дно стакана с одной стороны, чтобы они могли видеть, как движутся потоки в воде.

  1. Наполните стакан холодной водопроводной водой наполовину.
  2. Осторожно нанесите небольшое количество перманганата калия на одну сторону стакана. НЕ РАЗМЕШАТЬ.
  3. Нагрейте воду с перманганатом калия непосредственно под стенкой стакана с помощью бунзеновской / спиртовой горелки и наблюдайте, что происходит.
  4. Поставьте контрольный эксперимент и поместите несколько зерен перманганата калия на дно стакана, наполненного водой.Не нагревайте этот стакан и наблюдайте за тем, что происходит.

ВОПРОСЫ:

Что вы увидели, когда вода в нагретом стакане начала нагреваться? Нарисуйте картинку, чтобы показать то, что вы видите.

Учащиеся должны видеть фиолетовый цвет растворенного перманганата калия, движущийся по кругу вверх через воду.

Что происходит с перманганатом калия в этом стакане?



По мере того, как перманганат калия растворяется в воде, он протаскивается через воду.

Не могли бы вы объяснить узор, который вы видели?



Теплая вода поднимается и заменяется более холодной водой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

На данный момент учащиеся не знакомы с теорией конвективных токов, поэтому их ответы будут довольно простыми.

Сравните это со стаканом, который не был нагрет. Что вы наблюдали в этом стакане?



Перманганат калия растворяется, но не образует восходящих токов.Он будет равномерно и плотно диффундировать по дну стакана. Через долгое время он равномерно распределится по воде.

Давайте теперь объясним, что мы наблюдали в последнем упражнении. Конвекция — это передача тепловой энергии из одного места в другое за счет движения частиц газа или жидкости. Как это произошло?

При нагревании газа или жидкости вещество расширяется.Это связано с тем, что частицы в жидкостях и газах приобретают кинетическую энергию при нагревании и начинают двигаться быстрее. Поэтому они занимают больше места по мере того, как частицы отдаляются друг от друга. Это заставляет нагретую жидкость или газ двигаться вверх, а более холодную жидкость или газ — вниз. Когда теплая жидкость или газ достигают вершины, они снова охлаждаются и, следовательно, снова движутся вниз.

Затем мы говорим, что нагретая жидкость или газ менее плотны, поскольку те же частицы теперь занимают большее пространство.Мы узнаем больше о плотности в следующем году в Gr 8.

В последнем действии частицы воды приобрели кинетическую энергию и разошлись друг от друга, занимая больше места. Затем эта вода движется вверх, поскольку она менее плотная, чем холодная вода, то есть она легче, чем холодная вода. Мы могли наблюдать это, когда перманганат калия растворялся в воде и перемещался вместе с частицами воды, а затем снова перемещался вниз по мере охлаждения воды.

Это движение жидкости или газа называется конвекционным потоком , и энергия передается от одной области в жидкости или газе к другой. Взгляните на диаграмму, показывающую конвекционный ток.

Учащимся нужно быть осторожными с этим экспериментом. Т-образный картон легко зажечь свечой, и им следует быть осторожными, чтобы не обжечь пальцы при зажигании свечей.

МАТЕРИАЛЫ:

  • Картон Т-образный
  • свеча
  • скрученная бумага или шина
  • стакан
  • спичечный коробок

ИНСТРУКЦИИ:

Вы можете капнуть немного воска на основание, а затем приклеить к нему свечу, чтобы она стояла.

  1. Зажгите свечу и поместите ее в стакан сбоку от стакана.
  2. Поместите Т-образный картон в стакан так, чтобы между дном стакана и картоном оставался небольшой зазор.
  3. Зажгите скрученный рулон бумаги и подержите его в стакане с противоположной стороны от свечи, как показано на рисунке.
  4. Посмотрите, что происходит с дымом.

ВОПРОСЫ:

Что происходит с дымом от бумаги?


Дым опускается под картон и поднимается вверх рядом со свечой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Некоторые частицы дыма могут двигаться вверх.

Как вы думаете, почему дым движется таким образом?




Свеча нагревает воздух над ней, что создает конвекционный поток, который втягивает более холодный воздух с другой стороны картона к свече.Это движение частиц воздуха увлекает за собой частицы дыма. Частицы дыма позволяют нам визуализировать конвекционное течение.

В последних двух действиях мы наблюдали конвекционные токи в жидкости и в газе. Конвекционные токи могут образовываться только в газах и жидкостях, поскольку эти частицы могут свободно перемещаться. Они не удерживаются в фиксированных положениях, как в твердом теле.Твердые частицы удерживаются вместе слишком плотно, чтобы они могли двигаться при нагревании. Твердые частицы будут вибрировать быстрее только при нагревании, но не сдвинутся со своих позиций.

Твердые частицы будут двигаться со своих позиций только тогда, когда они наберут достаточно кинетической энергии, чтобы произошло изменение состояния, и твердое тело расплавится и станет жидкостью.

Капли в лавовой лампе движутся вверх и вниз в лампе, когда они сначала нагреваются и расширяются, а затем достигают поверхности и охлаждают, так что они снова движутся вниз.

Капли в лавовой лампе движутся вверх и вниз, показывая нам конвекционные токи, поскольку лампа обеспечивает источник тепла внизу.

Как работает лавовая лампа? (видео)

Теперь, когда мы узнали о конвекции, как мы можем применить это в окружающем нас мире? Интересно узнать о концепциях и теориях в науке, но еще интереснее, когда мы узнаем, как это влияет на нашу повседневную жизнь.

Представьте, что вашему учителю дали обогреватель и кондиционер для вашего класса. Обогреватель согреет ваш класс зимой, а кондиционер сохранит прохладу летом. Вы должны помочь своему учителю решить, где каждый предмет должен быть помещен в классе. Идти по стене у потолка или у пола? Стоит ли им подойти к окну?

Это фотография кондиционера.

ИНСТРУКЦИЯ:

Разделитесь на группы по 2 или 3 человека.

Обсудите, где в классе вы бы разместили обогреватель, чтобы он мог эффективно обогревать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Обогреватель следует ставить возле пола. По мере того, как он нагревает воздух вокруг себя, теплый воздух поднимается и заменяется холодным.Затем прохладный воздух нагревается и поднимается. Это создает конвекционный поток, который нагревает всю комнату. На диаграмме должна быть показана восходящая циркуляция теплого воздуха.

Обсудите, где в классе вы бы установили кондиционер, чтобы он мог эффективно охлаждать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Кондиционер следует размещать под потолком.По мере того, как он охлаждает теплый воздух у потолка, холодный воздух движется вниз к полу и заменяется теплым воздухом снизу. Затем теплый воздух охлаждается кондиционером. Это создает конвекционный поток, который охлаждает всю комнату. На диаграмме должна быть показана нисходящая циркуляция холодного воздуха.

Постарайтесь найти специалиста по кондиционерам или отоплению, с которым вы сможете пройти собеседование.Попросите их объяснить, как лучше всего установить кондиционер и обогреватель.

Теперь мы рассмотрели, как энергия передается через различные материалы, будь то твердые тела (проводимость) или жидкости и газы (конвекция). Но что делать, если нет частиц, передающих тепловую энергию? Есть ли еще способ передачи энергии?

Излучение

  • излучение
  • матовый
  • отражают
  • абсорбировать

Вы когда-нибудь задумывались, как Солнце может согреть нас, даже если оно так далеко? Энергия передается от Солнца всему на Земле.Солнцу не обязательно касаться Земли для передачи энергии. Кроме того, между Землей и Солнцем есть пространство. Энергия Солнца способна согреть нас, даже не касаясь нас.

Этот перенос энергии называется излучением . Он отличается от проводимости или конвекции, поскольку не требует, чтобы предметы касались друг друга или движения частиц.

Радиация происходит от греческого слова , радиус , что означает луч света.

Солнце излучает тепло во всех направлениях. Энергия передается через космос на Землю

Свету требуется около 8 минут, чтобы добраться от Солнца до Земли.

Мы также можем видеть, как тепло передается радиацией здесь, на Земле, а не только между Солнцем и Землей. Продемонстрируем разницу между излучением и конвекцией с помощью свечи.

Предлагается сделать это в качестве демонстрации и разбить учащихся на небольшие группы.Затем вы можете контролировать, насколько близко они прикладывают руки к пламени. Обратите внимание, что тепло излучается на во всех направлениях на вокруг источника тепловой энергии (включая верх свечи). То, что заставляет нас чувствовать тепло вверху, — это эффект конвекционных потоков горячего воздуха, движущихся вверх. Сначала им следует подержать руки над пламенем, чтобы почувствовать тепло от конвекции. Затем они должны подержать руки рядом, чтобы почувствовать теплоотдачу от излучения. Наконец, вы также можете продемонстрировать проводимость, используя металлическую ложку и держа ее в огне.

МАТЕРИАЛЫ:

  • свеча в подсвечнике
  • металлическая ложка или металлический стержень
  • совпадений

ИНСТРУКЦИИ:

  1. Зажгите свечу и поместите ее в подсвечник. Ваш учитель может сделать это и попросить вас подходить к демонстрации целыми группами.
  2. Сначала держите руку над свечой.
  3. Затем возьмитесь рукой за край свечи.
  4. Ответьте на следующие вопросы.

ВОПРОСЫ:

Теперь мы знаем, что тепло от свечи будет передаваться окружающему ее воздуху. Они согреются. Куда уйдет этот воздух?


Частицы воздуха будут двигаться вверх.

Итак, когда вы держите руку над свечой, что вы чувствуете и почему?



Когда вы держите руку над свечой, частицы теплого воздуха передают энергию вашей руке, заставляя ее нагреваться, и вы чувствуете повышение температуры.

Но как насчет того, чтобы держать руку за край свечи? Чувствуете ли вы тепло от свечи?


Это не конвекция, поскольку частицы воздуха не перемещаются вбок, когда они нагреваются от пламени.Итак, как энергия передается вашей руке, когда вы чувствуете тепло на стороне свечи?


Энергия передается излучением.

Наконец, если ваш учитель поместит металлическую ложку в пламя свечи, и вы почувствуете конец, что бы вы почувствовали через некоторое время?


Как передавалась энергия от пламени к концу ложки?


Энергия передана за счет теплопроводности.

На этой фотографии показаны все три формы передачи тепла. Объясните, какой тип теплопередачи представлен каждой рукой.

Энергия передается тремя способами.


Рука справа, держащая ложку, представляет собой теплопроводность, поскольку тепло передается от пламени через металл ложки.Рука над свечой представляет собой конвекцию, поскольку тепло передается от пламени движущимися частицами воздуха, которые нагреваются и поднимаются вверх. Рука над свечой также будет испытывать тепло от излучения, поскольку тепло распространяется во всех направлениях. Рука слева рядом со свечой представляет излучение, когда энергия передается от источника через пространство к руке.

Как мы видели в предыдущем упражнении, энергия передается от свечи к вашей руке за счет конвекции и излучения.Вы когда-нибудь стояли рядом с огромным огнем? Вы почувствуете излучаемое тепло, даже если воздух может быть очень холодным. Это потому, что энергия передается вам посредством излучения через промежутки между частицами в воздухе.

Что если вы дотронетесь до черной или белой стены? Как вы думаете, есть ли разница в том, как разные поверхности поглощают и отражают излучение ? Давайте узнаем, проведя расследование.

В этом исследовании рассматривается, как различные материалы поглощают или отражают излучение.Важно, чтобы площадь поверхности каждого материала оставалась одинаковой, чтобы результаты были надежными. Это расследование лучше всего работает в жаркий солнечный день. Постарайтесь найти самое солнечное место на территории школы, чтобы провести расследование.

Мы собираемся исследовать, какие поверхности поглощают больше всего тепла, используя темную бумагу, светлую бумагу и блестящую бумагу, такую ​​как алюминиевая фольга. Мы будем использовать температуру внутри конверта, сделанного из каждого вида бумаги, как меру количества тепла, поглощаемого бумагой.Как вы думаете, почему мы можем это сделать?



Обсудите это со своим классом, так как важно, чтобы они понимали, почему они проводят расследование. Когда бумажный конверт поглощает тепло, энергия передается воздуху внутри конвертов. Это вызовет повышение температуры, которое покажет термометр. Чем больше энергии поглощается, тем больше энергии передается внутрь и тем выше температура.Бумага, отражающая наибольшее количество энергии, покажет наименьшее повышение температуры.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС:

Какие поверхности будут поглощать больше всего солнечного излучения и, следовательно, быстрее всего увеличивать температуру?

ПЕРЕМЕННЫЕ

Какую переменную вы собираетесь измерять?


Температура вещества.

Как мы называем измеряемую вами переменную?


Какую переменную вы собираетесь изменить?


Как мы называем эту переменную?


Что должно быть одинаковым для всех материалов?


Площадь поверхности каждого вещества, подвергающегося воздействию Солнца, должна быть одинаковой (т. Е.размер конверта). Продолжительность воздействия солнечных лучей на материалы.

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.

Ответ, зависящий от учащегося. Гипотеза может быть такой: «Блестящая поверхность будет поглощать меньше всего тепла, а черная / темная бумага — больше всего».’

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

  • черная матовая бумага
  • белая бумага
  • фольга алюминиевая
  • 3 спиртовых термометра
  • секундомер или таймер
  • клей или скотч

Вы также можете расширить исследование, протестировав больше цветов, например красный и желтый, чтобы увидеть их сравнение.

МЕТОД:

  1. Сложите каждый лист бумаги и алюминиевую фольгу в виде конверта.
  2. Поместите термометр в каждый конверт и запишите начальную температуру.
  3. Положите все конверты на солнце.
  4. Проверяйте температуру на термометрах каждые 2 минуты в течение 16 минут.
  5. Запишите результаты в таблицу.
  6. Нарисуйте линейный график для каждого конверта на одном и том же наборе осей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Результаты этого эксперимента зависят от размера бумажного конверта, который делают учащиеся, а также от количества солнечного света, падающего на конверты. Показания также могут время от времени колебаться в результате облачности.

Запишите результаты в следующую таблицу.

Время (минуты)

Температура в черном бумажном конверте (° C)

Температура в белом бумажном конверте (° C)

Температура в конверте из алюминиевой фольги (° C)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Нарисуйте линейный график для каждого конверта на пустом месте ниже.Не забудьте дать своему графику заголовок.

Время должно быть отложено по горизонтальной оси, а температура — по вертикальной оси. Нарисуйте три разных графика для трех разных материалов. Сравнение наклона трех графиков позволит учащимся определить, какой материал прогрелся быстрее всего. Быстрее всего прогрелась линия с самым крутым уклоном.

Черная бумага должна увеличиваться в температуре быстрее всех и, таким образом, у нее будет самая крутая кривая.Алюминиевый конверт должен нагреваться медленнее всего и иметь самый неглубокий изгиб с белой бумагой между ними.

График должен иметь заголовок. Примером подходящего заголовка может быть «Сравнение скорости повышения температуры различных поверхностей».

АНАЛИЗ:

Что вы замечаете в формах нарисованных вами графиков? Графики прямые или кривые?


Ответ, зависящий от активности.Полученные значения будут зависеть от размера конвертов, которые делают учащиеся, а также от количества солнечного света, на которое они попали. Важно, чтобы они видели растущую тенденцию в линиях графика.

Какая линия на вашем графике самая крутая? Что это говорит нам?



График, представляющий черную бумагу, должен быть самым крутым графиком.Это означает, что температура этого конверта увеличивалась быстрее всего. Это потому, что черный матовый цвет поглощает больше всего излучения.

Сравните ваши результаты для белой бумаги и блестящей поверхности. Что это вам говорит.



Конверт из алюминиевой фольги должен показывать минимальное повышение температуры, поскольку блестящие поверхности отражают тепло.

ОЦЕНКА:

Было ли расследование прошло гладко? Или вы бы что-нибудь изменили?



Ответ, зависящий от учащегося.Учащиеся должны обсудить качество своего метода и получили ли они ожидаемые результаты. Они могут предложить повторить эксперимент три раза и получить среднее увеличение с течением времени.

Получили ли вы какие-либо результаты, которые не соответствовали общей схеме?


Ответ, зависящий от учащегося.Некоторые учащиеся могут получить выбросы, но другие могут иметь четкие результаты с четкими закономерностями.

ВЫВОД:

Напишите заключение для вашего расследования. Не забудьте вернуться к следственному вопросу, на который мы хотели ответить.




Учащиеся должны сделать вывод, что черные поверхности поглощают больше всего излучения и, следовательно, показывают самое большое и быстрое повышение температуры, тогда как блестящие поверхности поглощают меньше всего, поскольку они больше всего отражают.

Солнечное излучение необходимо для жизни на Земле, но ультрафиолетовое излучение Солнца также может сильно повредить нашу кожу. Не забывайте надевать солнцезащитный крем и шляпу на улице и избегать попадания прямых солнечных лучей с 11:00 до 14:00.

Исследование показало, что темная оболочка показала наибольшее повышение температуры. Более светлый конверт показал меньшее повышение температуры.Конверт из блестящего материала показал наименьшее повышение температуры.

Итак, что мы узнали? Кажется, что темные цвета поглощают больше солнечного излучения, чем светлые или отражающие цвета. Итак, если вы хотите согреться в холодный день, темная одежда будет поглощать больше доступного тепла солнечного излучения, чем светлые тона.

Средняя летняя температура в Хотазеле, городе на Северном мысе, составляет около 34 ° C. Если бы вы жили в Хотазеле и вам нужно было купить новую машину, вы бы купили машину светлого или темного цвета? Объяснить, почему.



Лучшим цветом для покупки будет белый автомобиль, потому что, как показало исследование, светлые цвета поглощают меньше тепла, чем темные. Так светлый автомобиль в идеале останется самым крутым внутри.

У вас есть возможность опрыскать автомобиль, чтобы поверхность стала более блестящей. Как вы думаете, это поможет сохранить прохладу в машине в жаркие летние месяцы? Объяснить, почему.



Да, это поможет, поскольку блестящие поверхности обладают большей отражающей способностью и поэтому больше лучистого тепла отражается, а не поглощается, сохраняя внутреннюю часть автомобиля более прохладной.

УСТАНОВКА ИЛИ УДАЛЕНИЕ ВСТАВОК, ПУНКТОВ И ВЫХОДОВ

УСТАНОВКА

Карбоновые и алюминиевые валы : Очень важно очистить внутреннюю часть вала ватным тампоном, смоченным в денатурированном спирте.Продолжайте чистку новыми ватными тампонами до тех пор, пока не исчезнут следы черного налета. Затем установите вставку или острие с помощью одного из клеев Bohning. Мы настоятельно рекомендуем Ferr-L-Tite Cool Flex для угольных валов, так как его можно перевернуть, не повредив стрелу.

• Использование Ferr-L-Tite® и Ferr-L-Tite® Cool Flex (термоплавкие клеи): удерживайте вставку / острие плоскогубцами и нагрейте на небольшом огне. Затем нагрейте клей на пламени, пока клей не станет блеском (непосредственно перед расплавлением).Быстро нагрейте вставку пламенем, затем нанесите клей по всей поверхности. Вдавите вставку в вал стрелки, повернув ее на один полный оборот. Это гарантирует, что клей покрывает всю поверхность как вставки, так и внутреннюю часть вала. Подождите необходимое время для высыхания и отверждения в соответствии с инструкциями на клее.

o После установки вставки смажьте место ввинчивания твердым воском, например Tex-Tite®, Seal-Tite® или Grit Guard, перед установкой, так как это поможет предотвратить откручивание.

• Использование Insert Iron, Blazer® Bond или Fletch Fuse : Покройте вставку или наконечник клеем, затем надавите на стержень стрелки, повернув на один полный оборот, чтобы клей покрыл всю поверхность вставки и внутренней части вала. Подождите необходимое время для высыхания и отверждения в соответствии с инструкциями на клее.

Деревянные валы: Мы настоятельно рекомендуем Ferr-L-Tite для деревянных валов.

Использование Ferr-L-Tite ® (термоплавкий клей): возьмитесь за выступ плоскогубцами и нагрейте его на небольшом огне.Нагрейте Ferr-L-Tite® пламенем до полного блеска клея (непосредственно перед расплавлением). Быстро разогрейте огород с помощью пламени, затем нанесите Ferr-L-Tite® на всю поверхность внутри. Вдавите выступ на вал со стрелкой, повернув его на один полный оборот. Это гарантирует, что клей покрывает всю поверхность как наружной, так и внешней стороны вала. Подождите необходимое время для высыхания и отверждения в соответствии с инструкциями на клее.

Использование утюга Insert Iron, Blazer® Bond или Fletch Fuse : нанесите клей на выступ, затем надавите на стержень стрелки, повернув его на один полный оборот.Это гарантирует, что клей покрывает всю поверхность как наружной, так и внешней стороны вала. Подождите необходимое время для высыхания и отверждения в соответствии с инструкциями на клее.

СНЯТИЕ

Углерод: Удаление вставок, точек или выходов из угольных валов:

Если при установке использовался Ferr-L-Tite Cool Flex : вскипятите кастрюлю с водой, используя столько воды, чтобы полностью погрузить вставку. Поддерживая постоянный нагрев, погрузите вставку в воду на 10-15 секунд.Выньте стрелку и вставку из воды, затем, используя плоскогубцы для вставки, осторожно извлеките ее. При снятии с чрезмерным усилием вы можете случайно выдернуть углеродные волокна из вала вместе со вставкой. Скорее всего, на вставке останутся остатки клея. Чтобы удалить этот остаток со вставки или наконечника, держите его плоскогубцами над пламенем, пока клей не растает или не рассеется. Чтобы удалить остатки на открытом воздухе, держите его вертикально над пламенем плоскогубцами, пока клей не растает или не рассеется.Мы рекомендуем делать это на рабочей поверхности, которую вы не боитесь испачкать, так как клей может капать. Перед установкой нового наконечника или вставки на стрелку вам нужно будет снова очистить внутреннюю часть вала, как указано в разделе «Установка».

• Если при установке использовался Ferr-L-Tite : Bohning НЕ рекомендует использовать Ferr-L-Tite с угольными валами из-за количества тепла, необходимого для реверсирования — существует высокий риск повредить стрелу во время извлечения.Если Ferr-L-Tite недостаточно нагревается при снятии острия, вы можете случайно выдернуть углеродные волокна с вала вместе с острием. Однако, если его нагреть слишком сильно, он может отслоить уголь. Если абсолютно необходимо удалить точки, ранее установленные с помощью Ferr-L-Tite, с угольных валов, строго соблюдайте следующие инструкции: Подайте прямой огонь ТОЛЬКО на острие, а НЕ НАПРЯМУЮ на угольный вал или слишком близко к нему. При использовании пропановой горелки держите пламя на острие в течение 7-10 секунд (10-12 секунд для больших точек), прежде чем снимать острие плоскогубцами.ЗАПРЕЩАЕТСЯ применять плоскогубцы непосредственно к угольному валу, так как это может привести к его повреждению. При использовании спиртовой горелки подайте пламя примерно вдвое дольше, прежде чем снимать острие. Перед установкой новой точки на стрелке вам нужно будет снова очистить внутреннюю часть вала, как указано в разделе «Установка».

Если использовались Insert Iron, Blazer® Bond или Fletch Fuse : они не должны быть обратимыми — попытка сделать это может повредить вашу стрелу.

Алюминий : Удаление вставок, точек или выходов из алюминиевых валов

• Если использовался Ferr-L-Tite Cool Flex : вскипятите кастрюлю с водой, используя столько воды, чтобы полностью погрузить вставку. Поддерживая постоянный нагрев, погрузите вставку в воду на 10-15 секунд. Выньте стрелку и вставку из воды, затем, используя плоскогубцы для вставки, осторожно извлеките ее. Скорее всего, на вставке останутся остатки клея. Чтобы удалить этот остаток со вставки или наконечника, держите его плоскогубцами над пламенем, пока клей не растает или не рассеется.Чтобы удалить остатки на открытом воздухе, держите его вертикально над пламенем плоскогубцами, пока клей не растает или не рассеется. Мы рекомендуем делать это на рабочей поверхности, которую вы не боитесь испачкать, так как клей может капать. Перед установкой нового наконечника или вставки на стрелку вам нужно будет снова очистить внутреннюю часть вала, как указано в разделе «Установка».

• Если использовался Ferr-L-Tite : Используя рабочие перчатки, осторожно удерживайте середину алюминиевой стрелки плоскогубцами, затем приложите пламя непосредственно к вставке и, при необходимости, слегка нагрейте ее прямо на часть вала, примыкающая к вставке.Осторожность! Если вы слишком долго нагреете алюминиевый вал, он может обесцветить или деформировать вал. При использовании пропановой горелки держите пламя на вставке в течение 10–12 секунд, прежде чем снимать ее плоскогубцами. ЗАПРЕЩАЕТСЯ применять плоскогубцы непосредственно к валу, так как это может привести к его повреждению. При использовании спиртовой горелки подайте пламя на 15-20 секунд, прежде чем снимать вставку. Перед установкой нового наконечника или вставки на стрелку вам нужно будет снова очистить внутреннюю часть вала, как указано в разделе «Установка».

Деревянные валы : Мы не рекомендуем пытаться переворачивать выступы на деревянных валах.

молекулы в движении | Глава 1: Вещество — твердые тела, жидкости и газы

  • Попросите студентов помочь вам спланировать эксперимент, чтобы увидеть, отличается ли скорость молекул воды в горячей воде от скорости в холодной воде.

    Задайте студентам следующие вопросы:

    • Отличается ли скорость молекул воды в горячей и холодной воде?
    • Что мы можем сделать, чтобы узнать?

    Студенты могут догадаться, что молекулы в горячей воде движутся быстрее.Есть несколько возможных экспериментов, которые студенты могут предложить, чтобы выяснить, правда ли это. Один из наиболее очевидных способов — сильно нагреть воду, чтобы она закипела. Затем вы можете увидеть, как движется вода. Вы могли бы это сделать, но для этого потребуется электрическая плита, потребуется много времени и, возможно, придется делать это как демонстрацию, а не как занятие, которое могут выполнять ученики.

    Скажите студентам, что один из возможных методов — использовать горячую и холодную воду и добавлять в воду пищевой краситель.Если при одной температуре молекулы воды движутся быстрее, чем при другой, пищевой краситель тоже должен двигаться быстрее, и движение будет легче увидеть.

    Задайте вопрос студентам:

    • Следует ли использовать в эксперименте одинаковое количество горячей и холодной воды? да.
    • Должны ли мы использовать один и тот же тип чашки для горячей и холодной воды? да.
    • Следует ли использовать одинаковое количество капель пищевого красителя в каждой чашке? да.
    • Должны ли мы наносить окраску одновременно? да.

    Объясните, что различные вещи, такие как количество воды, тип чашки и количество капель пищевого красителя, называются переменными. Важно сохранить все переменные одинаковыми, кроме той, которую вы тестируете. Поскольку мы пытаемся выяснить, влияет ли температура на движение молекул воды, мы должны оставить все остальное в эксперименте без изменений. Температура должна быть единственной переменной. Таким образом, если мы заметим что-то различное между двумя образцами воды, мы будем знать, что разница в температуре является причиной этого.

    Раздайте каждому ученику лист с упражнениями.

    Учащиеся запишут свои наблюдения и ответят на вопросы о деятельности в листе действий. Разделы «Анимация» и «Продолжить» в листе деятельности будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

  • Выполните упражнение, чтобы сравнить скорость молекул воды в горячей и холодной воде.

    Вопрос для расследования

    Отличается ли скорость молекул воды в горячей и холодной воде?

    Подготовка учителей

    1. Это упражнение работает лучше всего, если есть большая разница между температурами горячей и холодной воды.
    2. Выдавите 4–5 капель синего пищевого красителя в небольшую чашку для каждой группы.
    3. Выдавите 4–5 капель желтого пищевого красителя в другую небольшую чашку для каждой группы.
    4. Добавьте лед примерно в 6 чашек водопроводной воды, чтобы она остыла.
    5. Налейте около стакана холодной воды (без льда) в стакан для каждой группы.
    6. Налейте примерно ¾ стакана горячей воды в стакан для каждой группы.

    Материалы для каждой группы

    • Горячая вода (около 50 ° C) в прозрачном пластиковом стакане
    • Холодная вода в прозрачном пластиковом стакане
    • Желтый пищевой краситель в маленькой чашке
    • Синий пищевой краситель в маленькой чашке
    • 4 капельницы

    Процедура

    1. С помощью ваших партнеров с помощью пипетки аккуратно поместите 1 каплю желтого и 1 каплю синего пищевого красителя одновременно в горячую и холодную воду.

    2. Дайте цветам смешаться самостоятельно, наблюдая за ними в течение нескольких минут.
  • Запишите и обсудите наблюдения студентов.

    Дайте учащимся время после занятия, чтобы записать свои наблюдения, ответив на следующие вопросы в листе действий. После того, как они ответят на вопросы, обсудите их наблюдения всей группой.

    • Опишите, как выглядели цвета, как они двигались и смешивались в холодной воде.
    • Опишите, как выглядели цвета, как они двигались и смешивались в горячей воде.
    • Как скорость смешения цветов говорит вам о скорости молекул в горячей и холодной воде?

    Ожидаемые результаты

    Желтый и синий пищевой краситель в горячей воде распространяется быстрее, чем в холодной. Цвета смешиваются и становятся зелеными в горячей воде, в то время как цвета дольше остаются отдельными в холодной воде.Студенты должны согласиться с тем, что пищевой краситель смешивается в горячей воде быстрее, потому что молекулы в горячей воде движутся быстрее, чем в холодной.

  • Покажите анимацию молекул воды при разных температурах.

    Покажите анимацию молекулярной модели. Отопление, вода.

    Переместите ползунок в нижней части окна до упора вправо, чтобы показать, что молекулы воды движутся быстрее и немного дальше друг от друга в горячей воде.

    Объясните, что маленькие шарики представляют собой частицы жидкости, в данном случае молекулы воды. Сообщите учащимся, что на данный момент они будут использовать круги или сферы для представления атомов и молекул, но в конечном итоге они будут использовать более подробную модель. На данный момент учащиеся должны сосредоточиться на движении молекул, их взаимодействии и расстоянии друг от друга.

    Задайте вопрос студентам:

    Молекулы движутся быстрее в холодной или горячей воде?
    Студенты должны понимать, что молекулы горячей воды движутся быстрее.Молекулы холодной воды движутся медленнее.
    Как это согласуется с вашими наблюдениями за пищевым красителем?
    Пищевой краситель в горячей воде смешался быстрее, чем краситель в холодной воде.
    Посмотрите внимательно на пространство между молекулами в холодной и горячей воде. Есть ли больше места между молекулами в горячей или холодной воде? Это много места?
    Укажите студентам, что молекулы горячей воды движутся быстрее и находятся немного дальше друг от друга.Молекулы холодной воды движутся медленнее и располагаются немного ближе друг к другу. Если учащиеся не замечают разницы, снова переместите ползунок влево, а затем быстро вправо. Покажите анимацию несколько раз, чтобы студенты могли заметить различия.
  • Попросите учащихся ответить на вопросы об анимации и нарисовать модель молекул воды на своем рабочем листе.

    Попросите учащихся заполнить бланк слова «увеличивается» или «уменьшается» на листе с заданиями по мере того, как вы читаете каждое предложение.

    • Нагревание вещества увеличивает движение молекул.
    • Охлаждение вещества уменьшает движение молекул.
    • По мере увеличения молекулярного движения пространство между молекулами увеличивается.
    • По мере уменьшения молекулярного движения расстояние между молекулами уменьшается.

    Спроецировать изображение молекул воды при разных температурах

    Попросите учащихся обратиться к рисунку воды комнатной температуры на своем рабочем листе и обсудить, как они должны представлять молекулы в холодной и горячей воде.

    Холодная вода

    Задайте вопрос студентам:

    Могут ли молекулы воды быть ближе друг к другу или дальше друг от друга?
    Ученики должны нарисовать круги немного ближе друг к другу, чем круги в воде комнатной температуры. Молекулы воды расположены ближе друг к другу, потому что более медленное движение позволяет притяжению немного сблизить молекулы.
    Будет ли линий движения больше или меньше?
    Студенты должны понимать, что, поскольку молекулы в холодной воде движутся медленнее, у них должно быть меньше линий движения, чем у молекул в воде комнатной температуры.

    Студенты должны понимать, что, поскольку молекулы в холодной воде движутся медленнее, у них должно быть меньше линий движения, чем у молекул в воде комнатной температуры. Более медленное движение также позволяет аттракционам сближать молекулы немного ближе, чем в воде комнатной температуры, поэтому круги должны быть нарисованы немного ближе друг к другу.

    Горячая вода

    Задайте вопрос студентам:

    • Могут ли молекулы воды быть ближе друг к другу или дальше друг от друга?
    • Будет ли линий движения больше или меньше?
    • Какие доказательства из вашего эксперимента показывают, что скорость молекул воды в горячей воде различна?

    Горячая вода

    Задайте вопрос студентам:

    Могут ли молекулы воды быть ближе друг к другу или дальше друг от друга?
    Ученики должны нарисовать круги немного дальше друг от друга, чем круги в воде комнатной температуры.Более быстрое движение конкурирует с притяжением молекул воды друг к другу и заставляет молекулы раздвигаться немного дальше.
    Будет ли линий движения больше или меньше?
    Учащиеся должны понимать, что, поскольку молекулы в горячей воде движутся быстрее, чем в холодной воде или воде комнатной температуры, им следует рисовать больше линий движения.
  • Попросите учащихся объяснить, почему горячая вода занимает больше места, чем вода комнатной температуры.

    Попросите учащихся прочитать и обсудить вопрос «Продолжай работу» на листе задания. После обсуждения в классе попросите учащихся написать свои собственные ответы на следующий вопрос в отведенном для этого месте на листе с заданиями.

    Допустим, вы отмеряли ровно 100 миллилитров воды в мерном цилиндре. Вы нагреваете воду до 100 ° C и замечаете, что объем увеличивается до 104 миллилитров. Используя то, что вы знаете о притяжении молекул воды и о том, как нагрев влияет на движение молекул, объясните, почему объем воды в цилиндре увеличивается при его нагревании.
    Учащиеся должны понимать, что молекулы в горячей воде расходятся немного дальше друг от друга, что объясняет увеличенный объем.
  • .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.