Topná deska uprostřed rušné tovární haly je nepřetržitě vystavena neviditelným proudům vzduchu generovaným otevřenými dveřmi, stropními ventilátory, pohybujícím se personálem a projíždějícími vysokozdvižnými vozíky. Tyto zdánlivě jemné vánky jsou často příliš jemné na to, aby si je přímo všimli, přesto jsou schopny odstranit dostatek tepelné energie z exponovaných povrchů k vytvoření trvalých studených zón, zejména podél okrajů desky, což má za následek nerovnoměrné zahřívání a vadné výsledky produktu.
Pochopení dopadustejnoměrnost teploty tahu okolního vzduchu open platenchování je zásadní pro udržení stálého tepelného výkonu v otevřených, -uzavřených topných systémech.
Mechanismy tepelných ztrát v otevřené desce
Přirozená konvekce a záření
Otevřená topná deska ztrácí teplo především:
Přirozená konvekce do okolního vzduchu
Radiační výměna tepla s okolními povrchy
Edge-zvýšené konvektivní ztráty
Za podmínek klidného vzduchu se nad povrchem desky tvoří relativně stabilní tepelná mezní vrstva. Tato tenká vrstva teplého vzduchu působí jako izolační nárazník a zpomaluje další tepelné ztráty.
Tato vrstva je však vysoce citlivá na narušení.
Účinek průvanu okolního vzduchu
Rozdělení tepelné hraniční vrstvy
Když pohyb vzduchu prochází přes povrch desky, izolační okrajová vrstva se stáhne.
Vánek je zlodějem přesnosti v tepelných systémech, neustále odstraňuje stabilní vzduchový film, který udržuje rovnoměrnost teploty.
V důsledku toho:
Přenos tepla konvekcí se prudce zvyšuje
Míra místního chlazení výrazně stoupá
Povrchová teplota se stává nestejnoměrnou-
Okrajové oblasti se ochlazují rychleji než střed
I relativně nízké rychlosti vzduchu mohou mít měřitelný účinek.
Při rychlosti vzduchu přibližně:
v≈1 m/sv \\cca 1\\ \\mathrm{m/s}v≈1 m/s
může dojít ke znatelnému snížení povrchové teploty hran v důsledku zesílených ztrát tepla prouděním.
Proč je chlazení okrajů horší
Zesílení geometrických tepelných ztrát
Okraje desky přirozeně ztrácejí více tepla než centrální oblasti kvůli zvýšenému vystavení okolnímu vzduchu na více stranách.
V kombinaci s prouděním vzduchu se tento efekt stává výraznějším, protože:
Proud vzduchu naráží přímo na hrany
Tvorba mezní vrstvy se naruší snadněji
Cesty vedení tepla jsou na okrajích kratší
Lokální turbulence zvyšují koeficienty prostupu tepla
Výsledkem je rozšířený "studený okraj" po obvodu desky.
Zvýšení přenosu tepla konvekcí
Efekt rychlosti vzduchu
Přenos tepla konvekcí je silně závislý na rychlosti vzduchu.
Jak se zvyšuje průtok vzduchu:
Součinitel prostupu tepla konvekcí stoupá
Tepelné mezní vrstvy se ztenčují
Rychlost odvodu tepla se rychle zvyšuje
Tento vztah vysvětluje, proč i malý průvan může významně ovlivnit stabilitu povrchové teploty v otevřených topných systémech.
Vliv na kvalitu procesu
Nerovnoměrné{0}}důsledky vytápění
Kolísání teploty na povrchu desky může vést k:
Nerovnoměrné vytvrzování materiálu
Nekonzistentní pevnost spoje
Rozměrové odchylky u tepelně citlivých materiálů
Zvýšená míra zmetkovitosti
Nestabilita procesu
V přesných tepelných aplikacích se mohou i malé teplotní odchylky na okrajích rozšířit do významných problémů s kvalitou.
Jednoduché zmírňující strategie
Řešení pasivního stínění
Jedno z nejúčinnějších řešení je také jedno z nejjednodušších: řízení proudění vzduchu kolem desky.
Mezi běžné přístupy patří:
Plechové-boční štíty
Skládané plastové závěsy
Částečné uzávěry
Válcové zábrany proti průvanu
Jednoduchý válcový kryt proti proudění vzduchu může snížit konvekční ztráty:
