IMG98

Temperatura wnętrza pojemnika może obniżyć się poniżej najniższej dopuszczalnej temperatury pracy nadajnika dopiero wtedy, gdy cała ciecz zakrzepnie. Ciepło krzepnięcia przeciwdziała obniżeniu temperatury, zapewniając pojemnikowi duże (pozorne) ciepło właściwe, a zatem także wyjątkowo małą dyfuzyjność cieplną w temperaturze T,. Ten sam pomysł stosuje się w przeciwnym celu, we wkładach do chłodziarek turystycznych. Ciecz wypełniająca te wkłady krzepnie po ich umieszczeniu w zamrażalniku lodówki i pozostaje zimna (po stopieniu się w temperaturze 4°C), gdy wkłady stykają się z ciepłymi puszkami piwa w przenośnej chłodziarce.

Podobne przykłady: p. 6.16. Materiały na ściany pieców, minimalizujące zużycie energii, p. 6.17. Materiały na ściany akumulujące ciepło, p. 6.18. Materiały umożliwiające minimalizowanie odkształceń cieplnych przyrządów precyzyjnych.

6.16. Materiały na ściany pieców, minimalizujące zużycie energii

Koszt cyklu grzewczego dużego pieca do wypalania porcelany jest znaczny. Częścią tego kosztu jest cena energii utraconej w wyniku przewodzenia ciepła przez ściany pieca. Zmniejsza się tę stratę, dobierając na ściany pieca materiał o małej przewodności cieplnej i wykonując dostatecznie grube ściany. Resztę stanowi cena energii zużytej na nagrzanie pieca do temperatury pracy. Ten składnik kosztu można zmniejszyć, dobierając na ściany pieca materiał o małej pojemności cieplnej i wykonując cienkie ściany. Czy jest taki wskaźnik funkcjonalności, który umożliwia pogodzenie tych wyraźnie różnych celów projektowania? Jeżeli taki wskaźnik istnieje, to jaki jest najlepszy materiał na ściany pieców?

Model

Gdy piec nagrzewa się, temperatura jego wnętrza szybko wzrasta, po czym utrzymywana jest na stałym poziomie w czasie wygrzewania t. Energia zużywana w czasie wygrzewania ma, jak stwierdziliśmy uprzednio, dwie składowe. Pierwszą jest ciepło utracone w wyniku przewodzenia ścian. W stanie ustalonym, strata ciepła w wyniku przewodzenia ściany Q\ na jednostkę jej powierzchni dana jest pierwszym prawem przewodzenia ciepła (rys. 6.30).

W czasie cyklu grzewczego t wynosi ona

(6.46)

We wzorze tym X oznacza przewodność cieplną.

Gradient temperatury na przekroju ściany opisuje równanie

I