Koja je razlika između radijatora automobila i radijatora svemirske letjelice?


Odgovor 1:

Provođenje / konvekcija je prijenos topline izravnim kontaktom s materijom. Zračenje je prijenos topline putem infracrvenog zračenja.

Ono što treba zapamtiti je da je vakuum fantastičan izolator. Toliko toga, na taj način izoliramo Termosove boce ovdje na zemlji .. malom vakuumskom komorom. Ali također je ta vakuumska komora srebrna, tako da odražava zračenje natrag u njezin sadržaj, pa je to i nešto više od vakuuma.

U svemiru, ono što imate gotovo je čisti vakuum, pa je vrlo teško izgubiti toplinu. Toliko toga, nemaju čak ni grijalice na ISS-u. Jednostavno zadržava toplinu tijekom cijele noći, zadržavajući u sebi sve toplo.

Radijator dizajniran za rad u prostoru mora imati veliku površinu koja je okomita i / ili udaljena od toplinskog opterećenja. Također koristi tekućinu (tekući amonijak) za prijenos te topline na sam radijator, pa je u tom pogledu sličan auto radijatoru.

Ali, redoslijedi su manje dobri za uklanjanje otpadne topline, pa mora biti vrlo velik.

Razlika je u tome što se svemirski radijatori moraju sastojati od materijala koji su puno bolji u provođenju topline od čelika i moraju biti mnogostruko veći nego što biste pomislili.

Evo još:

Vanjski aktivni toplinski upravljački sustav


Odgovor 2:

Prilično ste ga zatakli u svom nastavku. Automobilski radijatori izrađeni su za ispuštanje topline konvekcijom i kondukcijom u prolaznu tekućinu poznatu kao "atmosfera". Molekule plina upadaju u metal radijatora, brzinom povećanom brzinom automobila i / ili ventilatora. Molekula ima brzinu koja se obično određuje temperaturom zraka. Udari na topliju površinu i sa sebe pokupi malo dodatne energije. Ako pogodi susjedne molekule, širi energiju naokolo, prosječna neto brzina molekula raste, što makroskopski prevodi u "prolazni zrak postaje topliji".

Za svemirsku letjelicu u vakuumu ne postoji konvekcija / kondukcija, jer na nju ne dolaze molekule plina (ili premalo da bi imale značaj). Unutarnja elektronika ili izvori energije ili sunčeva svjetlost koja stvara sunčeve zrake stvaraju toplinu, a molekule svemirskog broda pomiču se malo više na mjestu, što u krutim tvarima znači "postaje vruće".

Postoji normalan spektar fotonskog zračenja za tijelo pri određenoj temperaturi. Postoje klasični za „crno tijelo“, a izmijenjeni za površine sa emitovanjem koji se razlikuje od navedenog hipotetičkog crnog materijala. „Ukratko, kad vam je tvar na temperaturi, on će emitirati neke fotone u spektru vezanom za njegovu temperaturu , Fotoni nose energiju, pa materijal koji emitira fotone postaje hladniji ako izbaci fotonsko zračenje brže nego što uzima toplinu iz unutarnjih procesa i uzima energiju fotona iz apsorbirane sunčeve svjetlosti.

Na ovu ravnotežu može se utjecati smanjenjem stvaranja topline iznutra i minimiziranjem apsorpcije topline iz sunca. Potonjem se pomaže korištenjem svijetlih sjajnih površina (nalik ogledalu) kako bi se smanjio broj apsorbiranih fotona. Može se raditi i sa površinama s puno površine u sjeni od sunca, ako gledate u duboki prostor koji ima pozadinsku temperaturu zračenja od oko 4 stupnja Kelvina. Znači da zrači fotone poput objekta crna tijela u 4K. Ako imate dovoljno površine, tada je ravnoteža između vaše površine na, uglavnom toplijoj od 4K, i crne kozmičke praznine pri 4K, da ćete izgubiti energiju zračeći je u svemir. To će vjerojatno biti puno sporiji proces nego što bi se dogodio da imate zraka.

Ova temperatura zračenja crnog neba jedan je od razloga što se lokvice ponekad mogu zamrznuti noću, čak i ako zrak nije ispod smrzavanja. Puder može zračiti dovoljno energije na vedro noćno nebo, a pritom ne dobiva dovoljno zauzvrat od mirnog zraka i zračenja noćnog neba nego što može smrznuti. Ne nešto što se nužno događa puno, ali kad to postane, obično je to razlog zašto.


Odgovor 3:

Svemirski radijatori dizajnirani su da maksimiziraju površinu predstavljenu prostoru, a gotovo su uvijek obojani bijelom bojom kako bi se smanjilo sunčevo grijanje i povećala količina infracrvenog zračenja. Svemirski radijatori rade u vakuumu, što je gotovo idealan toplinski izolator. Provođenjem ili konvekcijom ne mogu izgubiti nikakvu toplinu, već se moraju osloniti samo na zračenje infracrvenog svjetla koje proizvode sva topla tijela.

Automobilski radijatori uopće nisu radijatori. Oni su izmjenjivači topline, dizajnirani da omoguće maksimalan kontakt s zrakom koji se kreće tako da mogu izravno prenositi toplinu u taj zrak. Budući da je provodljivost znatno efikasniji način da se riješite topline nego zračenja, izloženost bojama i suncu auto radijatora je nebitna.

Zračenje je rijetko materijalno ovdje na zemlji, ali postoje iznimke. Kada prolazite pored ciglenog zida koji je cijelo popodne natopljen sunčevom svjetlošću, toplina koju osjećate je infracrveno zračenje. Vaša se kuća može osjećati hladnije u vrlo hladnoj noći nego u toplijoj noći, čak i na točno istoj temperaturi, jer u toploj noći infracrvena toplina sa stropa i zidova unosi toplinu vaše kože. Ali gubitak topline zračenjem mnogo je manje učinkovit od gubitka topline provodenjem, tako da svemirskim letjelicama trebaju mnogo veći radijatori nego što bismo trebali eliminirati istu količinu topline koja se čuje na zemlji. Zato se u svemirskim odijelima umjesto toga koriste sublimatori za vodu.