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日常热力学:沸腾的水锅

铁路行业和宝德解决方案

最后更新时间 21月 10, 2024 |发布时间:4月 17, 2017

热气流每天都在影响我们,即使我们不知道。传热只是能量传递的一种形式。我们是忙碌的人,一直在转移能量。当您开始从热学角度思考时,您就会开始识别您所做的事情中的热流。 我们一直在做的事情是吃。要吃饭,我们需要做饭。烹饪只是一种有趣而巧妙的方法,将热量传递到可食用产品中,使它们更容易消化和可口。我们要在一锅沸水上训练我们的热成像。沸水是烹饪中的必需品之一,尽管并非我们所有人都能很好地处理它。让我们找出这个日常热任务中的三种传热模式(传导、对流和辐射)!

校准我们的热视觉

这是我们要装满水的空铝锅。它坐在厨房的玻璃顶电炉上。仔细想想,没什么特别的。只有当我们将热像仪对准时,事情才会变得有趣。红外热像仪输出不同颜色的热轮廓图像,代表不同的温度。在这个等级中,深蓝色是最冷的温度,绿色、黄色、橙色、红色,最后是白色最热的温度。

Thermal Vision 炉上的空锅

请注意,在我们开始之前,我们有几个热点。由于热像仪通常会根据它看到的任何温度调整其颜色范围,因此这些物体之间的温差不大。遗憾的是,我们的热像仪的图像并未与整个比例一起保存,但我们在以后的图像上放置了一些温度探头,以显示一些实际温度。

那么,当我们甚至还没有打开炉子时,这些热点是怎么回事呢?

热成像热点无热量

我们看到的最热点是炉子上的 LED 显示屏。当炉子显示时间时,它会发出光和热,这就是我们用相机看到的。在右上角,我们看到另一个更热的区域。这是一个电源插座。穿过电线的电阻会产生一点热量,由于石膏板没有隐藏它,热像仪可以看到它。

辐射

所以我们来到了锅上的两个亮点,据说它还没有热量。亮黄色的点实际上是从厨房窗户射入的光和热的反射。黄绿色的斑点呢?这就是我的热反射。

由于热能可以辐射,因此它就像光一样。如果有闪亮的表面,比如我闪亮的花盆,它会反射 热辐射。完全免责声明,我已经在下一张图片中打开了炉子。实际上,您可以在这张图片中看到,左侧我只是站在花盆前,而右侧我躲在覆盖着布的熨衣板后面。您可以看到,在右侧的花盆图像中,中间的绿色污迹丢失了。

热视觉辐射

传导

让我们打开热度吧!是时候加点水并打开炉子了。我在锅里装满了大约一半满的水(是的,我们在这里都是乐观主义者)。在此图像中,我们再次看到炉子的 LED 和图像顶部的电源插座。请注意,他们在这张图片中比上一张要柔和得多。炉子的温度与这些东西之间的关系已经发生了巨大变化,热图像的颜色也更新了以显示这一点。我们还可以看出,根据从中绿色到蓝色和深蓝色的逐渐变化,有传导沿着锅的侧面加热。

Thermal Vision 炉子刚刚打开

我们看到电炉产生的热量,以及其中一些热量是如何从锅底向上传导和远离的。我们还可以看到一些热辐射从绿色区域的花盆内部反射出来。随着炉顶越来越热,最热的区域开始出现深色斑点。我了解到这是热像仪的伪影,因为这些区域的温度太高,热像仪无法测量。对于我们的相机,该限制为 302.4°F 或 150°C。

热成像炉加热

对流

我们已经看到了辐射和传导,所以让我们找一些 对流。如果我们仔细观察锅,首先,尽管有人观察它,它还是会沸腾,其次,我们可以在它开始沸腾之前看到一些蒸汽的形成。看着蒸汽在水面上的花盆中翻滚,真是令人着迷,而 gif 并不能完全公正地做到这一点。顺便说一句,花瓶中的那些蓝点是把手铆接到花盆中的地方。这些比锅的其余部分要凉爽一些,因为这些手柄本质上就像散热器一样,将热量从源头带走。

沸腾的水壶

滚动沸腾

一旦锅开始沸腾,更多较热的蒸汽就会停止在锅内滚动,并开始从锅中上升和冒出。通常会有一股中央热空气上升,但它的行为相当不可预测。 自然对流 在很大程度上取决于周围条件。环境空气的微小变化会对蒸汽中心羽流的移动方式产生巨大影响。再一次,令人着迷。

沸腾锅水滚沸

这是整个加热过程的延时摄影,其中有一些温度探针可以进行一些缩放。

沸腾的水壶

所以,希望这是一个漫长系列中的第一个!日常热气流:沸腾的水壶。没想到这么平凡的东西看起来会这么令人兴奋,对吧?了解有关 传热基础知识 的更多信息,或联系我们的团队来帮助您应对传热挑战!

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