گرمایش هوای اتمسفر. گرمایش اتمسفر محاسبه مقدماتی سطح گرمایش بسته بندی

وقتی خورشید گرمتر می شود - چه زمانی بالای سر شما بالاتر است یا چه زمانی پایین تر است؟

خورشید وقتی بالاتر است بیشتر گرم می شود. در این حالت، پرتوهای خورشید در یک زاویه قائم، یا نزدیک به زاویه قائم قرار می گیرند.

از چه نوع چرخش زمین اطلاع دارید؟

زمین حول محور خود و به دور خورشید می چرخد.

چرا روز و شب در زمین تغییر می کند؟

تغییر روز و شب نتیجه چرخش محوری زمین است.

تعیین کنید که زاویه تابش پرتوهای خورشید در 22 ژوئن و 22 دسامبر چگونه در موازی های 23.5 درجه شمالی متفاوت است. ش و y w . در موازی 66.5 درجه شمالی ش و y ش

22 ژوئن، زاویه تابش پرتوهای خورشید در موازی 23.50 شمالی. 900، اس - 430. در موازی عرض جغرافیایی 66.50 شمالی. - 470، 66.50 س - زاویه کشویی

22 دسامبر، زاویه تابش پرتوهای خورشید در موازی 23.50 شمالی. 430، اس - 900. در موازی 66.50 عرض شمالی. - زاویه چرا، 66.50 S - 470.

در نظر بگیرید که چرا گرم ترین و سردترین ماه ها ژوئن و دسامبر نیستند، زمانی که پرتوهای خورشید بیشترین و کمترین زاویه تابش را دارند. سطح زمین.

هوای اتمسفر از سطح زمین گرم می شود. بنابراین، در ماه ژوئن، سطح زمین گرم می شود و درجه حرارت در ماه جولای به حداکثر می رسد. در زمستان نیز اتفاق می افتد. در ماه دسامبر، سطح زمین سرد می شود. هوا در ژانویه سرد می شود.

تعريف كردن:

میانگین دمای روزانه با توجه به شاخص های چهار اندازه گیری در روز: -8 ° C، -4 ° C، + 3 ° C، + 1 ° C.

میانگین دمای روزانه 20- درجه سانتیگراد است.

میانگین دمای سالانهمسکو با استفاده از داده های جدول.

میانگین دمای سالانه 50 درجه سانتیگراد است.

دامنه دمای روزانه را برای قرائت دماسنج در شکل 110، ج تعیین کنید.

دامنه دما در شکل 180 درجه سانتیگراد است.

تعیین کنید دامنه سالانه در کراسنویارسک چند درجه بیشتر از سن پترزبورگ است، اگر دمای میانگینجولای در کراسنویارسک + 19 درجه سانتیگراد و در ژانویه -17 درجه سانتیگراد. در سن پترزبورگ + 18 درجه سانتی گراد و -8 درجه سانتی گراد، به ترتیب.

محدوده دما در کراسنویارسک 360 درجه سانتیگراد است.

محدوده دمایی در سن پترزبورگ 260 درجه سانتیگراد است.

محدوده دما در کراسنویارسک 100 درجه سانتیگراد بالاتر است.

سوالات و وظایف

1. گرمایش هوا در جو چگونه است؟

با عبور از پرتوهای خورشید، جو ناشی از آنها به سختی گرم می شود. سطح زمین گرم می شود و خود منبع گرما می شود. از آن است که هوای اتمسفر گرم می شود.

2- با هر 100 متر دمای تروپوسفر چند درجه کاهش می یابد؟

هنگام بالا رفتن از پا در هر کیلومتر، دمای هوا 6 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. این بدان معنی است که 0.60 برای هر 100 متر.

3. اگر ارتفاع پرواز 7 کیلومتر و دمای سطح زمین 20+ درجه سانتیگراد باشد، دمای هوای خارج از هواپیما را محاسبه کنید.

در صعود 7 کیلومتری دمای هوا 420 کاهش می یابد یعنی دمای خارج از هواپیما 220- خواهد بود.

4. اگر دمای هوا در دامنه کوهها 250+ درجه سانتیگراد باشد، آیا می توان در کوه ها در ارتفاع 2500 متری با یخچال مواجه شد؟

دما در ارتفاع 2500 متری 100+ درجه سانتیگراد خواهد بود. در ارتفاع 2500 متری یخچال طبیعی وجود ندارد.

5. دمای هوا در طول روز چگونه و چرا تغییر می کند؟

در طول روز، پرتوهای خورشید سطح زمین را روشن می کند و آن را گرم می کند و هوا از آن گرم می شود. پذیرش شبانه انرژی خورشیدیمتوقف می شود و سطح به تدریج با هوا خنک می شود. خورشید در هنگام ظهر بالاتر از افق است. در این زمان، بیشتر انرژی خورشیدی وارد می شود. با این حال، بالاترین دما 2-3 ساعت بعد از ظهر مشاهده می شود، زیرا انتقال گرما از سطح زمین به تروپوسفر زمان می برد. سردترین دما قبل از طلوع خورشید رخ می دهد.

6. چه چیزی تفاوت گرم شدن سطح زمین را در طول سال تعیین می کند؟

در طول سال در همان منطقه، اشعه های خورشید به روش های مختلف روی سطح می تابند. هنگامی که زاویه تابش پرتوها عمودی تر است، سطح انرژی خورشیدی بیشتری دریافت می کند، دمای هوا افزایش می یابد و تابستان آغاز می شود. هنگامی که پرتوهای خورشید بیشتر کج می شود، سطح کمی گرم می شود. دمای هوا در این زمان کاهش می یابد و زمستان فرا می رسد. گرم ترین ماه در نیمکره شمالی جولای و سردترین ماه ژانویه است. V نیمکره جنوبی- برعکس: سردترین ماه سال تیرماه و گرمترین ماه سال ژانویه است.

2005-08-16

در تعدادی از موارد، می توان با تأمین گرمایش مستقل محل با هوای گرم بر اساس استفاده از ژنراتورهای حرارتی که بر روی گاز یا گاز کار می کنند، هزینه های سرمایه و عملیات را به میزان قابل توجهی کاهش داد. سوخت مایع... در چنین واحدهایی، آب گرم نمی شود، بلکه هوا - منبع تازه، هوای چرخشی یا مخلوط شده است. این روش به ویژه برای تامین گرمایش مستقل اماکن صنعتی، غرفه‌های نمایشگاهی، کارگاه‌ها، گاراژها، ایستگاه‌های خدمات، کارواش، استودیوهای فیلم، انبارها، ساختمان‌های عمومی، سالن‌های ورزشی، سوپرمارکت‌ها، گلخانه‌ها، گلخانه‌ها، مجتمع‌های دامپروری، مرغداری‌ها و غیره موثر است.

مزایای گرمایش هوا

روش گرمایش هوا نسبت به گرمایش آب سنتی در اتاق های بزرگ مزایای زیادی دارد، ما فقط موارد اصلی را ذکر می کنیم:

1. سودآوری. گرما مستقیماً در اتاق گرم تولید می شود و تقریباً به طور کامل برای هدف مورد نظر مصرف می شود. به لطف احتراق مستقیم سوخت بدون حامل حرارت میانی، راندمان حرارتی کل سیستم گرمایش به دست می آید: 90-94٪ برای بخاری های بازیابی و تقریبا 100٪ برای سیستم های گرمایش مستقیم. استفاده از ترموستات های قابل برنامه ریزی امکان صرفه جویی اضافی از 5 تا 25 درصد انرژی حرارتی را به دلیل عملکرد "حالت آماده به کار" فراهم می کند - نگهداری خودکار دما در اتاق در ساعات غیر کاری در سطح 5-7 + درجه С.
2. امکان "روشن کردن" تهویه منبع. بر کسی پوشیده نیست که امروزه در اکثر شرکت ها، تهویه عرضه به درستی کار نمی کند، که به طور قابل توجهی شرایط کاری افراد را بدتر می کند و بر بهره وری نیروی کار تأثیر می گذارد. ژنراتورهای گرما یا سیستم های گرمایش مستقیم هوا را با ∆t تا 90 درجه سانتیگراد گرم می کنند - این کاملاً کافی است تا تهویه منبع را مجبور کند حتی در شرایط کار کند. شمال دور... بنابراین گرمایش هوا نه تنها مستلزم کارایی اقتصادی، بلکه بهبود شرایط محیطی و کاری است.
3. اینرسی کوچک. واحدهای سیستم گرمایش هوا در عرض چند دقیقه به بهره برداری می رسند و به دلیل گردش زیاد هوا، تنها در چند ساعت اتاق به طور کامل گرم می شود. این امکان مانور سریع و انعطاف پذیر در هنگام تغییر نیازهای گرمایشی را فراهم می کند.
4. عدم وجود یک حامل گرما میانی باعث می شود که ساخت و نگهداری سیستم گرمایش آب که برای اتاق های بزرگ، اتاق دیگ بخار، شبکه های گرمایشی و ایستگاه های تصفیه آب بی اثر است، کنار گذاشته شود. تلفات در شبکه های گرمایش و تعمیر آنها مستثنی شده است، که می تواند هزینه های عملیاتی را به طور چشمگیری کاهش دهد. V زمان زمستاندر صورت خاموش شدن طولانی مدت سیستم، خطر یخ زدایی بخاری های هوا و سیستم گرمایشی وجود ندارد. خنک کردن حتی تا یک "منهای" عمیق منجر به یخ زدایی سیستم نمی شود.
5. درجه بالایی از اتوماسیون به شما امکان می دهد دقیقاً مقدار گرمای مورد نیاز را تولید کنید. در ترکیب با قابلیت اطمینان بالای تجهیزات گاز، این امر به طور قابل توجهی ایمنی سیستم گرمایش را افزایش می دهد و حداقل پرسنل تعمیر و نگهداری برای عملکرد آن کافی است.
6. کم هزینه. روش گرمایش اتاق های بزرگ با مولدهای حرارتی یکی از ارزان ترین و سریع ترین روش هاست. هزینه سرمایه ای ساخت یا نوسازی یک سیستم هوا معمولاً به طور قابل توجهی کمتر از هزینه سازماندهی آب گرم یا گرمایش تابشی است. دوره بازپرداخت هزینه های سرمایه ای معمولاً از یک یا دو فصل گرمایش تجاوز نمی کند.

بسته به وظایفی که باید حل شود، می توان از انواع بخاری ها در سیستم های گرمایش هوا استفاده کرد. در این مقاله، ما تنها واحدهایی را در نظر خواهیم گرفت که بدون استفاده از حامل گرمای متوسط ​​- بخاری های هوای بازیابی (با مبدل حرارتی و خروجی محصولات احتراق در خارج) و سیستم های گرمایش مستقیم هوا (هیترهای هوا مخلوط کننده گاز) کار می کنند.

بخاری های هوای بازیابی

در واحدهای این نوع، سوخت، مخلوط با مقدار هوای مورد نیاز، توسط مشعل به محفظه احتراق عرضه می شود. محصولات احتراق حاصل از یک مبدل حرارتی دو یا سه پاس عبور می کنند. گرمای حاصل از احتراق سوخت از طریق دیواره های مبدل حرارتی به هوای گرم شده منتقل می شود و گازهای دودکش از طریق دودکش به بیرون خارج می شوند (شکل 1) - به همین دلیل است که آنها را مولدهای حرارتی "گرمایش غیر مستقیم" می نامند. .

بخاری های هوای بازیابی می توانند نه تنها به طور مستقیم برای گرمایش، بلکه به عنوان بخشی از یک سیستم استفاده شوند تامین تهویهو همچنین برای گرمایش فن آوری هوا. توان حرارتی نامی چنین سیستم هایی از 3 کیلو وات تا 2 مگاوات است. هوای گرم شده از طریق یک دمنده داخلی یا خارجی به اتاق منتقل می شود که این امکان را فراهم می کند که از واحدها هم برای گرم کردن مستقیم هوا با انتقال آن از طریق توری های لووردار و هم با کانال های هوا استفاده شود.

با شستن محفظه احتراق و مبدل حرارتی، هوا گرم شده و مستقیماً از طریق توری های توزیع هوای لووردار واقع در قسمت بالایی به داخل اتاق گرم هدایت می شود یا از طریق سیستم مجرای هوا توزیع می شود. یک بلوک مشعل خودکار در جلوی مولد حرارت قرار دارد (شکل 2).

مبدل های حرارتی بخاری های هوای مدرن، به عنوان یک قاعده، از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند (جعبه آتش از فولاد مقاوم در برابر حرارت ساخته شده است) و از 5 تا 25 سال خدمت می کنند، پس از آن می توان آنها را تعمیر یا تعویض کرد. راندمان مدل های مدرن به 90-96٪ می رسد. مزیت اصلی بخاری های هوای بازیابی، تطبیق پذیری آنها است.

آنها می توانند با گاز طبیعی، LPG، سوخت دیزل، روغن، نفت کوره یا روغن زباله کار کنند - فقط مشعل را عوض کنید. امکان کار با هوای تازه، با مخلوط هوای داخلی و در حالت گردش کامل وجود دارد. چنین سیستمی به برخی از آزادی ها اجازه می دهد، به عنوان مثال، برای تغییر نرخ جریان هوای گرم شده، "در حال پرواز" جریان هوای گرم شده را با استفاده از دریچه های ویژه در شاخه های مختلف کانال ها توزیع می کند.

در تابستان، بخاری های هوای بازیابی می توانند در حالت تهویه کار کنند. واحدها هم به صورت عمودی و هم به صورت افقی، روی زمین، روی دیوار و یا در یک محفظه تهویه مقطعی به عنوان بخش بخاری نصب می شوند.

اگر خود واحد از منطقه خدمات مستقیم خارج شده باشد، می توان از بخاری های هوای بازیابی حتی برای گرمایش اتاق هایی با رده راحتی بالا استفاده کرد.

معایب اصلی:

1. یک مبدل حرارتی بزرگ و پیچیده، هزینه و وزن سیستم را در مقایسه با بخاری‌های هوای مخلوط، افزایش می‌دهد.
2. آنها به یک دودکش و تخلیه میعانات نیاز دارند.

سیستم های گرمایش مستقیم هوا

فن آوری های مدرناجازه دستیابی به چنان پاکیزگی احتراق گاز طبیعی را داده است که امکان انحراف محصولات احتراق "به داخل لوله" وجود ندارد، بلکه از آنها برای گرم کردن مستقیم هوا در سیستم های تهویه تامین استفاده می شود. گازی که وارد احتراق می شود در جریان هوای گرم شده کاملاً می سوزد و با مخلوط شدن با آن، تمام گرما را به آن می دهد.

این اصل در تعدادی از طرح های مشابه مشعل رمپ در ایالات متحده آمریکا، انگلیس، فرانسه و روسیه اجرا می شود و از دهه 60 قرن بیستم با موفقیت در بسیاری از شرکت ها در روسیه و خارج از کشور استفاده شده است. بر اساس اصل احتراق فوق خالص گاز طبیعی به طور مستقیم در جریان هوای گرم شده، بخاری های هوا مخلوط گاز از نوع STV (STARVEINE - "باد ستاره ای") با توان حرارتی اسمی 150 کیلووات تا 21 مگاوات تولید می شوند.

خود فن آوری سازماندهی احتراق و همچنین درجه بالایی از رقیق شدن محصولات احتراق، به دست آوردن تمیز را ممکن می کند. هوای گرممطابق با تمام استانداردهای قابل اجرا، عملاً عاری از ناخالصی های مضر (حداکثر 30٪ حداکثر غلظت مجاز). بخاری های هوا STV (شکل 3) از یک بلوک مشعل مدولار واقع در داخل بدنه (بخش مجرای هوا)، یک خط گاز DUNGS (آلمان) و یک سیستم اتوماسیون تشکیل شده است.

کیس معمولاً مجهز به یک درب تحت فشار برای نگهداری آسان است. بلوک مشعل، بسته به گرمای خروجی مورد نیاز، از آن مونتاژ می شود مقدار مورد نیازبخش های مشعل با پیکربندی های مختلف. بخاری های اتوماتیک یک شروع خودکار صاف را با توجه به سیکلوگرام، کنترل پارامترهای عملکرد ایمن و امکان تنظیم صاف توان حرارتی (1: 4) فراهم می کند که به طور خودکار دمای هوای مورد نیاز را در اتاق گرم حفظ می کند.

کاربرد بخاری های هوا مخلوط گاز

هدف اصلی آنها گرم کردن مستقیم هوای تازه عرضه شده به محل تولید برای جبران است تهویه اگزوزو در نتیجه بهبود شرایط کاری افراد.

برای اتاق هایی با نرخ تبادل هوای بالا، ترکیب سیستم تهویه تامین و سیستم گرمایش مناسب است - از این نظر، سیستم های گرمایش مستقیم از نظر نسبت قیمت / کیفیت رقیبی ندارند. بخاری های هوا مخلوط گاز برای موارد زیر طراحی شده اند:

• گرمایش هوای مستقل محل برای اهداف مختلف با تبادل هوای زیاد (К cus، 5)؛
• گرمایش هوا در پرده های هوا-حرارتی نوع قطع، می توان آن را با سیستم های گرمایش و تامین تهویه ترکیب کرد.
• سیستم های پیش گرمایش برای موتورهای خودرو در پارکینگ های گرم نشده؛
• گرم کردن و یخ زدایی ماشین ها، مخازن، ماشین ها، مواد فله، گرمایش و خشک کردن محصولات قبل از رنگ آمیزی یا سایر انواع پردازش؛
• گرمایش مستقیم هوای جوییا یک عامل خشک کننده در تاسیسات گرمایش و خشک کردن فرآیندهای مختلف، به عنوان مثال، خشک کردن دانه، چمن، کاغذ، منسوجات، چوب. کاربرد در اتاقک های رنگ آمیزی و خشک کردن پس از رنگ آمیزی و غیره

محل اقامت

بخاری های مخلوط را می توان در کانال های هوای سیستم های تهویه تامین و پرده های حرارتی، در مجاری هوای واحدهای خشک کن - هم در بخش افقی و هم در بخش عمودی، تعبیه کرد. آنها را می توان روی زمین یا سکو، زیر سقف یا روی دیوار نصب کرد. به عنوان یک قاعده، در اتاق های عرضه و تهویه قرار می گیرد، اما می توان آنها را مستقیماً در یک اتاق گرم (مطابق با دسته) نصب کرد.

در تجهیزات اضافیعناصر مناسب می توانند به اتاق های دسته های A و B خدمت کنند. گردش مجدد هوای داخلی از طریق مخلوط کردن بخاری های هوا نامطلوب است - کاهش قابل توجهی در سطح اکسیژن در اتاق امکان پذیر است.

نقاط قوت سیستم های گرمایش مستقیم

سادگی و قابلیت اطمینان، هزینه و اقتصاد کم، توانایی گرم کردن تا دمای بالا، درجه اتوماسیون بالا، تنظیم صاف، نیازی به دودکش ندارند. گرمایش مستقیم اقتصادی ترین روش است - راندمان سیستم 99.96٪ است. سطح هزینه های سرمایه خاص برای یک سیستم گرمایش مبتنی بر واحد گرمایش مستقیم همراه با تهویه اجباری کمترین میزان با بالاترین درجه اتوماسیون است.

بخاری های هوا در هر نوع مجهز به سیستم اتوماسیون ایمنی و کنترلی هستند که فراهم می کند شروع صاف، حفظ حالت گرمایش و خاموش شدن در صورت موقعیت های اضطراری... به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی، می توان با در نظر گرفتن شرایط بیرونی و کنترل دمای داخل، عملکرد حالت های برنامه ریزی گرمایش روزانه و هفتگی، بخاری های هوا را به تنظیم خودکار مجهز کرد.

همچنین می توان پارامترهای یک سیستم گرمایشی متشکل از واحدهای گرمایشی زیادی را در سیستم کنترل و دیسپاچینگ متمرکز گنجاند. در این حالت، اپراتور دیسپاچر اطلاعات عملیاتی در مورد عملکرد و وضعیت واحدهای گرمایشی را خواهد داشت که به وضوح بر روی مانیتور رایانه نمایش داده می شود و همچنین حالت عملکرد آنها را مستقیماً از مرکز اعزام از راه دور کنترل می کند.

مولدهای حرارتی متحرک و تفنگ های حرارتی

طراحی شده برای استفاده موقت - در سایت های ساخت و ساز، برای گرمایش در دوره های خارج از فصل، گرمایش فرآیند. ژنراتورهای حرارتی متحرک و تفنگ های حرارتی با پروپان (LPG)، دیزل یا نفت سفید کار می کنند. آنها می توانند هم گرمایش مستقیم و هم با حذف محصولات احتراق باشند.

انواع سیستم های گرمایش هوای مستقل

برای گرمایش مستقل اماکن مختلف، از انواع مختلفی از سیستم های گرمایش هوا استفاده می شود - با توزیع حرارت متمرکز و غیر متمرکز. سیستم هایی که به طور کامل بر روی ورودی هوای تازه یا با گردش کامل / جزئی هوای داخلی کار می کنند.

در سیستم های گرمایش هوای غیرمتمرکز، گرمایش و گردش هوا در اتاق توسط ژنراتورهای گرمای مستقل واقع در مناطق یا مناطق مختلف کار - روی زمین، دیوار و زیر سقف انجام می شود. هوا از بخاری ها مستقیماً به محل کار اتاق می رسد. گاهی اوقات برای توزیع بهتر جریان های حرارتی، مولدهای حرارتی به سیستم های مجرای هوای کوچک (محلی) مجهز می شوند.

برای واحدهای این طرح، حداقل قدرت موتور فن مشخص است، بنابراین سیستم‌های غیرمتمرکز از نظر مصرف انرژی مقرون به صرفه‌تر هستند. همچنین می توان از پرده های حرارتی هوا به عنوان بخشی از سیستم گرمایش هوا یا تهویه تامین کننده استفاده کرد.

امکان تنظیم محلی و استفاده از مولدهای حرارتی در صورت نیاز - به تفکیک مناطق، در زمان متفاوت- کاهش قابل توجه هزینه های سوخت را ممکن می سازد. اما هزینه سرمایه اجرای این روش کمی بیشتر است. در سیستم هایی با توزیع متمرکز حرارت، از واحدهای گرمایش هوا استفاده می شود. هوای گرم تولید شده توسط آنها از طریق سیستم مجرای هوا وارد مناطق کار می شود.

واحدها، به عنوان یک قاعده، در اتاق های تهویه موجود ساخته می شوند، اما می توان آنها را مستقیماً در یک اتاق گرم - روی زمین یا در محل قرار داد.

کاربرد و قرارگیری، انتخاب تجهیزات

هر یک از انواع یونیت های گرمایشی فوق دارای مزایای غیر قابل انکار خود می باشد. و هیچ دستور العمل آماده ای وجود ندارد، در این صورت کدام یک از آنها مناسب تر است - به عوامل زیادی بستگی دارد: میزان تبادل هوا در رابطه با میزان اتلاف گرما، طبقه بندی اتاق، وجود فضای خالیبرای جا دادن تجهیزات، از توانایی های مالی. ما سعی خواهیم کرد بیشترین شکل را داشته باشیم اصول کلیانتخاب مناسب تجهیزات

1. سیستم های گرمایش برای اتاق هایی با تبادل هوا کم (تبادل هوا ≤cus، 5-1)

مجموع توان حرارتی ژنراتورهای حرارتی در این مورد تقریباً برابر با مقدار گرمای مورد نیاز برای جبران تلفات حرارتی در اتاق فرض می‌شود، تهویه نسبتاً کم است، بنابراین توصیه می‌شود از سیستم گرمایش مبتنی بر ژنراتورهای حرارتی استفاده شود. گرمایش غیر مستقیم با گردش کامل یا جزئی هوای داخلی اتاق.

تهویه در چنین اتاق هایی می تواند طبیعی یا با مخلوطی از هوای بیرون به هوای در حال گردش باشد. در حالت دوم، قدرت بخاری ها به مقدار کافی برای گرم کردن هوای تازه تامین می شود. چنین سیستم گرمایشی می تواند محلی باشد، با ژنراتورهای حرارتی کف یا دیوار.

اگر قرار دادن واحد در یک اتاق گرم یا هنگام سازماندهی تعمیر و نگهداری چندین اتاق غیرممکن است، می توانید از یک سیستم متمرکز استفاده کنید: ژنراتورهای حرارتی را در محفظه تهویه (ضمیمه، روی نیم طبقه، در اتاق مجاور) قرار دهید. گرما را از طریق مجاری هوا پخش کنید.

در طول ساعات کاری، ژنراتورهای حرارتی می توانند در حالت چرخش جزئی کار کنند، به طور همزمان هوای مختلط را گرم کنند، در زمان غیرفعال، برخی از آنها را می توان خاموش کرد و بقیه را می توان به حالت آماده به کار اقتصادی + 2- تبدیل کرد. 5 درجه سانتی گراد با چرخش کامل.

2. سیستم های گرمایشی برای اتاق هایی با نرخ تبادل هوا بالا، که دائماً نیاز به تامین حجم زیادی از هوای تازه دارند (تبدیل هوا C)

در این حالت، مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن هوای تغذیه ممکن است چندین برابر بیشتر از مقدار گرمای مورد نیاز برای جبران اتلاف گرما باشد. در اینجا، ترکیب یک سیستم گرمایش هوا با یک سیستم تهویه تامین کننده مصلحت و مقرون به صرفه است. سیستم گرمایش را می توان بر اساس واحدهای گرمایش مستقیم هوا یا بر اساس استفاده از ژنراتورهای گرمای بازیابی کننده در نسخه با درجه حرارت افزایش یافته ساخته شود.

مجموع گرمای خروجی بخاری ها باید برابر با مجموع گرمای مورد نیاز برای گرم کردن هوای عرضه شده و گرمای مورد نیاز برای جبران اتلاف حرارت باشد. در سیستم های گرمایش مستقیم، 100% هوای بیرون گرم می شود و حجم مورد نیاز هوای تامین را تامین می کند.

در طول ساعات کار، آنها هوا را از خارج تا دمای طراحی + 16-40 درجه سانتیگراد گرم می کنند (با در نظر گرفتن گرمای بیش از حد برای اطمینان از جبران از دست دادن گرما). به منظور صرفه جویی در هزینه در ساعات غیر کاری می توانید مقداری از بخاری ها را خاموش کنید تا مصرف هوای مصرفی کاهش یابد و مابقی را به حالت آماده به کار با حفظ دمای +2-5 درجه سانتی گراد انتقال دهید.

ژنراتورهای گرمای بازیابی در حالت آماده به کار با تغییر دادن آنها به حالت چرخش کامل، صرفه جویی بیشتری را فراهم می کنند. کمترین هزینه سرمایه هنگام سازماندهی سیستم های گرمایش متمرکز - هنگام استفاده از بزرگترین بخاری های ممکن. هزینه های سرمایه ای برای بخاری های هوا مخلوط گاز STV می تواند از 300 تا 600 روبل / کیلووات توان حرارتی نصب شده متغیر باشد.

3. سیستم های گرمایش هوای ترکیبی

بهترین گزینه برای اتاق هایی با تبادل هوای قابل توجه در ساعات کاری با یک شیفت کاری یا یک چرخه کاری متناوب - زمانی که تفاوت در نیاز به تامین هوای تازه و گرما در طول روز قابل توجه است.

در این مورد، عملکرد جداگانه دو سیستم توصیه می شود: گرمایش آماده به کار و تهویه تامین، همراه با یک سیستم گرمایش (گرمایش مجدد). در همان زمان، مولدهای گرمای بازیابی کننده در اتاق گرم یا در اتاقک های تهویه نصب می شوند تا فقط حالت آماده به کار را با گردش کامل (در دمای بیرون طراحی شده) حفظ کنند.

سیستم تهویه تامین، همراه با سیستم گرمایش، گرمایش حجم مورد نیاز هوای تازه را تا + 16-30 درجه سانتیگراد فراهم می کند و اتاق را تا دمای عملیاتی مورد نیاز گرم می کند و به منظور صرفه جویی در هزینه، روشن می شود. فقط در ساعات کاری

این یا بر اساس ژنراتورهای گرمای بازیابی (با درجه حرارت افزایش یافته) و یا بر اساس سیستم های گرمایش مستقیم قدرتمند (که 2-4 برابر ارزان تر است) ساخته شده است. امکان ترکیب سیستم گرمایش مجدد منبع با سیستم گرمایش آب گرم موجود وجود دارد (می تواند در کار باقی بماند)، این گزینه همچنین برای نوسازی مرحله به مرحله سیستم گرمایش و تهویه موجود نیز قابل اجرا است.

با این روش هزینه های عملیاتی کمترین میزان خواهد بود. بنابراین، با استفاده از بخاری های هوا انواع مختلفدر ترکیب های مختلف، می توان هر دو مشکل را به طور همزمان حل کرد - هم گرمایش و هم تهویه تامین.

نمونه های زیادی از کاربرد سیستم های گرمایش هوا وجود دارد و امکانات ترکیب آنها بسیار متنوع است. در هر مورد، انجام محاسبات حرارتی، در نظر گرفتن تمام شرایط استفاده و انجام چندین گزینه برای انتخاب تجهیزات، مقایسه آنها از نظر مصلحت، میزان هزینه های سرمایه و هزینه های عملیاتی ضروری است.

تحقیقات انجام شده در اواخر دهه 1940-1950 امکان توسعه تعدادی راه حل آیرودینامیکی و فناوری را فراهم کرد که عبور ایمن از دیوار صوتی را حتی توسط هواپیماهای سریالی تضمین می کند. سپس به نظر می رسید که فتح دیوار صوتی امکانات نامحدودی برای افزایش بیشتر سرعت پرواز ایجاد می کند. تنها در چند سال، حدود 30 نوع هواپیمای مافوق صوت به پرواز درآمد که تعداد قابل توجهی از آنها به تولید انبوه رسید.

تنوع راه حل های مورد استفاده باعث شده است که بسیاری از مشکلات مربوط به پرواز با سرعت های مافوق صوت بالا به طور جامع بررسی و حل شده است. با این حال، مشکلات جدید، بسیار پیچیده تر از دیوار صوتی مواجه شد. آنها در اثر گرم شدن سازه ایجاد می شوند. هواپیماهنگام پرواز با سرعت بالا در لایه های متراکم جو. این مانع جدید زمانی سد حرارتی نامیده می شد. بر خلاف دیوار صوتی، مانع جدید را نمی توان با یک ثابت، مشابه سرعت صوت مشخص کرد، زیرا هم به پارامترهای پرواز (سرعت و ارتفاع) و هم به طراحی بدنه هواپیما (راه حل های طراحی و مواد مورد استفاده) و هم به پارامترهای پرواز بستگی دارد. تجهیزات هواپیما (تهویه مطبوع، سیستم های خنک کننده و غیره) P.). بنابراین، مفهوم "موانع حرارتی" نه تنها شامل مشکل گرمایش خطرناک سازه می شود، بلکه مواردی مانند انتقال حرارت، خواص مقاومتی مصالح، اصول طراحی، تهویه مطبوع و غیره را نیز شامل می شود.

گرم شدن هواپیما در پرواز عمدتاً به دو دلیل اتفاق می افتد: کاهش آیرودینامیکی جریان هوا و انتشار گرمای سیستم رانش. هر دوی این پدیده ها فرآیند تعامل بین محیط (هوا، گازهای خروجی) و کارآمد را تشکیل می دهند. بدن جامد(با هواپیما، موتور). پدیده دوم برای همه هواپیماها معمول است و با افزایش دمای عناصر ساختاری موتور همراه است که گرما را از هوای فشرده در کمپرسور و همچنین از محصولات احتراق در محفظه و لوله اگزوز دریافت می کنند. هنگام پرواز با سرعت بالا، گرمایش داخلی هواپیما نیز از هوای ترمز شده در کانال هوای جلوی کمپرسور رخ می دهد. هنگام پرواز با سرعت کم، هوای عبوری از موتور دارای دمای نسبتاً پایینی است که در نتیجه گرمایش خطرناک عناصر ساختاری بدنه هواپیما رخ نمی دهد. در سرعت های پرواز بالا، محدودیت گرمایش ساختار بدنه هوا از عناصر داغ موتور با خنک کردن اضافی با هوای با دمای پایین فراهم می شود. معمولاً از هوایی استفاده می شود که با استفاده از راهنمای جداکننده لایه مرزی و همچنین هوای گرفته شده از جو با استفاده از ورودی های اضافی واقع در سطح ناسل موتور از ورودی هوا خارج می شود. در موتورهای دو مداره از هوای مدار خارجی (سرد) نیز برای خنک کاری استفاده می شود.

بنابراین، سطح مانع حرارتی برای هواپیماهای مافوق صوت با گرمایش آیرودینامیکی خارجی تعیین می شود. شدت گرم شدن سطح در یک جریان هوا به سرعت پرواز بستگی دارد. در سرعت های پایین، این گرمایش آنقدر ناچیز است که ممکن است افزایش دما در نظر گرفته نشود. در سرعت بالا، جریان هوا دارای انرژی جنبشی بالایی است و بنابراین افزایش دما می تواند قابل توجه باشد. این امر در مورد دمای داخل هواپیما نیز صدق می کند، زیرا جریان با سرعت بالا که در ورودی هوا کاهش می یابد و در کمپرسور موتور فشرده می شود، چنان داغ می شود که قادر به حذف گرما از قسمت های داغ موتور نیست.

افزایش دمای پوسته هواپیما در نتیجه گرمایش آیرودینامیکی ناشی از ویسکوزیته هوای جاری در اطراف هواپیما و همچنین فشرده شدن آن بر روی سطوح جلویی است. به دلیل از دست دادن سرعت توسط ذرات هوا در لایه مرزی در نتیجه اصطکاک ویسکوز، دمای کل سطح صاف هواپیما افزایش می یابد. در نتیجه فشرده‌سازی هوا، دما فقط به صورت موضعی افزایش می‌یابد (عمدتاً دماغه بدنه، شیشه جلوی کابین، و به‌ویژه لبه‌های جلویی بال و خروجی)، اما اغلب به مقادیری می‌رسد که برای آن ناامن است. ساختار. در این حالت در برخی نقاط برخورد تقریبا مستقیم جریان هوا با سطح و ترمز دینامیکی کامل وجود دارد. مطابق با اصل بقای انرژی، تمام انرژی جنبشی جریان به انرژی گرما و فشار تبدیل می شود. افزایش متناظر دما با مجذور سرعت جریان قبل از کاهش سرعت (یا به استثنای باد، با مجذور سرعت هواپیما) نسبت مستقیم و با ارتفاع پرواز نسبت معکوس دارد.

از نظر تئوری، اگر جریان ثابت باشد، هوا آرام و بدون ابر است و انتقال حرارت از طریق تشعشع وجود ندارد، گرما به ساختار نفوذ نمی کند و دمای پوست نزدیک به دمای به اصطلاح ترمز آدیاباتیک است. وابستگی آن به عدد ماخ (سرعت و ارتفاع پرواز) در جدول آورده شده است. 4.

در شرایط واقعی، افزایش دمای پوسته هواپیما از گرمایش آیرودینامیکی، یعنی تفاوت بین دمای کاهش سرعت و دمای محیط، به دلیل تبادل حرارت با محیط (از طریق تشعشع)، ساختار همسایه، تا حدودی کمتر است. علاوه بر این، کاهش کامل جریان فقط در نقاط به اصطلاح بحرانی واقع در قسمت های بیرون زده هواپیما اتفاق می افتد و جریان گرما به پوست نیز به ماهیت لایه مرزی هوا بستگی دارد. برای یک لایه مرزی متلاطم شدیدتر است). کاهش قابل توجه دما در هنگام پرواز در میان ابرها، به ویژه زمانی که آنها حاوی قطرات آب فوق خنک و کریستال های یخ هستند، رخ می دهد. برای چنین شرایط پروازی، فرض بر این است که کاهش دمای پوست در نقطه بحرانی در مقایسه با دمای رکود نظری حتی می تواند به 20-40٪ برسد.

جدول 4. وابستگی دمای پوست به عدد ماخ

با این وجود، گرمایش عمومی هواپیما در حال پرواز با سرعت های مافوق صوت (به ویژه در ارتفاع پایین) گاهی آنقدر زیاد است که افزایش دمای اجزای بدنه هواپیما و تجهیزات منجر به نابودی آنها یا حداقل منجر به تخریب آنها می شود. نیاز به تغییر حالت پرواز به عنوان مثال، هنگام بررسی هواپیمای KhV-70A در پرواز در ارتفاعات بیش از 21000 متر با سرعت M = 3، دمای لبه های جلوی ورودی هوا و لبه های جلویی بال 580-605 کلوین بود. بقیه پوست 470-500 کلوین بود. تا چنین مقادیر زیادی را می توان کاملاً قدردانی کرد اگر این واقعیت را در نظر بگیریم که حتی در دمای حدود 370 کلوین شیشه آلی نرم می شود که معمولاً برای لعاب کابین استفاده می شود ، سوخت را می جوشاند. و چسب معمولی استحکام خود را از دست می دهد. در 400 K، استحکام دورالومین به طور قابل توجهی کاهش می یابد، در 500 K تجزیه شیمیایی سیال عامل در سیستم هیدرولیک و تخریب آب بندی ها رخ می دهد، در 800 K آلیاژهای تیتانیوم خواص مکانیکی لازم را از دست می دهند، در دماهای بالاتر از 900 K آلومینیوم و منیزیم. ذوب می شود و فولاد نرم می شود. افزایش دما همچنین منجر به از بین رفتن پوشش‌ها می‌شود که از آندایزینگ و آبکاری کروم تا 570 کلوین، آبکاری نیکل تا 650 کلوین و آبکاری نقره تا 720 کلوین می‌توان استفاده کرد.

پس از ظهور این مانع جدید برای افزایش سرعت پرواز، تحقیقاتی با هدف حذف یا کاهش پیامدهای آن آغاز شد. روش های محافظت از هواپیما در برابر اثرات گرمایش آیرودینامیکی توسط عواملی تعیین می شود که از افزایش دما جلوگیری می کند. علاوه بر ارتفاع پرواز و شرایط جوی، تأثیر قابل توجهی بر درجه گرمایش هواپیما اعمال می شود:

- ضریب هدایت حرارتی مواد پوست؛

- اندازه سطح (به ویژه قسمت جلویی) هواپیما. -وقت پرواز.

از این نتیجه می شود که ساده ترین راه برای کاهش گرمایش سازه افزایش ارتفاع پرواز و محدود کردن مدت زمان آن به حداقل است. این روش ها در اولین هواپیمای مافوق صوت (به ویژه در هواپیماهای آزمایشی) مورد استفاده قرار گرفت. به دلیل رسانایی حرارتی نسبتاً بالا و ظرفیت گرمایی مواد مورد استفاده برای ساخت عناصر ساختاری تحت تنش حرارتی هواپیما، معمولاً از لحظه رسیدن هواپیما به سرعت بالا تا گرم شدن عناصر ساختاری منفرد، زمان نسبتاً طولانی می گذرد. به دمای طراحی نقطه بحرانی. در پروازهای چند دقیقه ای (نه حتی ارتفاعات بالا، دمای مخرب به دست نمی آید. پرواز در ارتفاعات بالا در شرایط دمای پایین (حدود 250 کلوین) و چگالی هوا کم انجام می شود. در نتیجه، مقدار گرمایی که از جریان به سطوح هواپیما خارج می شود، کم است و تبادل حرارت بیشتر طول می کشد، که به طور قابل توجهی مشکل را کاهش می دهد. نتیجه مشابهی با محدود کردن سرعت هواپیما در ارتفاعات پایین به دست می آید. به عنوان مثال، در هنگام پرواز بر روی زمین با سرعت 1600 کیلومتر در ساعت، قدرت دورالومین تنها 2٪ کاهش می یابد و افزایش سرعت به 2400 کیلومتر در ساعت منجر به کاهش قدرت آن تا 75٪ در مقایسه با مقدار اولیه

برنج. 1.14. توزیع دما در کانال هوا و موتور هواپیمای کنکورد در طول پرواز با M = 2.2 (a) و دمای پوست هواپیمای XB-70A در طول پرواز با سرعت ثابت 3200 کیلومتر در ساعت (b).

با این حال، نیاز به اطمینان از شرایط عملیاتی ایمن در کل محدوده سرعت های مورد استفاده و ارتفاع پرواز، طراحان را وادار می کند تا به دنبال ابزار فنی مناسب باشند. از آنجایی که گرمایش عناصر سازه ای هواپیما باعث کاهش خواص مکانیکی مواد، بروز تنش های حرارتی در سازه و همچنین بدتر شدن شرایط کاری خدمه و تجهیزات می شود، چنین ابزارهای فنی مورد استفاده در عمل کنونی را می توان به سه گروه تقسیم می شود. آنها بر این اساس شامل استفاده از 1) مواد مقاوم در برابر حرارت، 2) راه حل های طراحی که عایق حرارتی لازم و تغییر شکل مجاز قطعات را فراهم می کنند، و 3) سیستم های خنک کننده برای کابین خلبان و محفظه تجهیزات.

در هواپیماهای با حداکثر سرعت M = 2.0-1-2.2، آلیاژهای آلومینیوم (دورالومین) به طور گسترده استفاده می شود که با استحکام نسبتاً بالا، چگالی کم و حفظ خواص استحکام با افزایش جزئی دما مشخص می شود. دورال ها معمولاً با آلیاژهای فولادی یا تیتانیوم تکمیل می شوند که از آن قسمت هایی از بدنه هواپیما ساخته می شود که در معرض بیشترین بارهای مکانیکی یا حرارتی قرار دارند. آلیاژهای تیتانیوم قبلاً در نیمه اول دهه 50 در ابتدا در مقیاس بسیار کوچک مورد استفاده قرار گرفتند (اکنون قطعاتی از آنها می توانند تا 30٪ از جرم بدنه هواپیما را تشکیل دهند). در هواپیماهای آزمایشی با M ~ 3، استفاده از آلیاژهای فولادی مقاوم در برابر حرارت به عنوان ماده اصلی ساختاری ضروری است. چنین فولادهایی خواص مکانیکی خوبی را در دماهای بالا معمولی پروازهای مافوق صوت حفظ می کنند، اما معایب آنها هزینه بالا و چگالی بالا است. این کاستی ها به نوعی توسعه هواپیماهای پرسرعت را محدود می کند ، بنابراین تحقیقات روی مواد دیگر در حال انجام است.

در دهه 70، اولین آزمایش ها برای استفاده از بریلیوم در ساخت هواپیما و همچنین مواد کامپوزیت بر اساس الیاف بور یا کربن انجام شد. این مواد هنوز هم هزینه بالایی دارند، اما در عین حال با چگالی کم، استحکام و استحکام بالا و همچنین مقاومت حرارتی قابل توجهی مشخص می شوند. نمونه هایی از کاربردهای خاص این مواد در ساخت بدنه هواپیما در توضیحات هواپیماهای منفرد آورده شده است.

عامل دیگری که به طور قابل توجهی بر عملکرد سازه هواپیمای گرم تأثیر می گذارد، تأثیر به اصطلاح تنش های حرارتی است. آنها در نتیجه اختلاف دما بین سطوح خارجی و داخلی عناصر و به ویژه بین پوسته و عناصر ساختاری داخلی هواپیما به وجود می آیند. گرمایش سطح بدنه هواپیما منجر به تغییر شکل عناصر آن می شود. به عنوان مثال، تاب برداشتن پوست بال ممکن است رخ دهد، که منجر به تغییر در ویژگی های آیرودینامیکی می شود. بنابراین در بسیاری از هواپیماها از پوسته چند لایه لحیم کاری شده (گاهی با چسب) استفاده می شود که با استحکام بالا و خواص عایق خوبی مشخص می شود یا از عناصر ساختار داخلی با جبران کننده های مناسب استفاده می شود (مثلاً در هواپیمای F-105، دیوارهای اعضای جانبی از ورق موجدار ساخته شده اند). همچنین آزمایشات شناخته شده ای در مورد خنک کردن بال با سوخت (مثلاً در هواپیمای X-15) وجود دارد که در مسیر از مخزن تا نازل های محفظه احتراق در زیر پوست جریان دارد. با این حال، در دماهای بالا، سوخت معمولاً دچار کک می شود، بنابراین چنین آزمایشاتی را می توان ناموفق دانست.

روش های مختلفی در حال حاضر در حال بررسی است، از جمله رسوب یک لایه عایق از مواد نسوز توسط اسپری پلاسما. روش های دیگری که امیدوارکننده تلقی می شوند، اعمال نشده اند. از جمله، پیشنهاد شد که از یک "لایه محافظ" ایجاد شده از دمیدن گاز بر روی پوست، خنک شدن با "عرق کردن" با تامین مایعی با دمای تبخیر بالا به سطح از طریق پوسته متخلخل و خنک سازی ایجاد شده از ذوب و حباب بخشی از پوست (مواد فرسایشی).

یک وظیفه نسبتاً خاص و در عین حال بسیار مهم حفظ دمای مناسب در کابین خلبان و محفظه تجهیزات (به ویژه الکترونیکی) و همچنین دمای سوخت و سیستم های هیدرولیک است. در حال حاضر این مشکل از طریق استفاده از سیستم های تهویه مطبوع، سرمایش و تبرید با کارایی بالا، عایق حرارتی موثر، استفاده از سیالات عامل سیستم های هیدرولیک با دمای تبخیر بالا و غیره در حال حل شدن است.

مشکلات سد حرارتی باید به روشی جامع برطرف شود. هر گونه پیشرفت در این زمینه سد این نوع هواپیما را به سمت سرعت پرواز بالاتر سوق می دهد و آن را مستثنی نمی کند. با این حال، میل به سرعت های بالاتر منجر به ایجاد حتی بیشتر می شود ساختارهای پیچیدهو تجهیزاتی که نیاز به استفاده از مواد بهتر دارند. این تأثیر قابل توجهی بر وزن، هزینه خرید و هزینه های عملیاتی و نگهداری هواپیما دارد.

از مواردی که در جدول آورده شده است. 2 فروند از این هواپیماهای جنگنده، مشاهده می شود که در اکثر موارد حداکثر سرعت 2200-2600 کیلومتر در ساعت منطقی در نظر گرفته شده است. فقط در برخی موارد تصور می شود که سرعت هواپیما باید از M~ 3 تجاوز کند. هواپیماهایی که قادر به توسعه چنین سرعت هایی هستند شامل ماشین های آزمایشی X-2، XB-70A و T. 188، شناسایی SR-71 و هواپیمای E-266

1* تبرید عبارت است از انتقال اجباری گرما از یک منبع سرد به یک محیط با دمای بالا در حالی که به طور مصنوعی با جهت طبیعی حرکت گرما مخالفت می کند (از یک جسم گرم به یک جسم سرد، زمانی که فرآیند خنک سازی انجام می شود). ساده ترین یخچال، یخچال خانگی است.

تمام فرآیندهای حیات در زمین توسط انرژی حرارتی ایجاد می شود. منبع اصلی که زمین از آن دریافت می کند انرژی حرارتی، خورشید است. انرژی را به شکل پرتوهای مختلف ساطع می کند - امواج الکترومغناطیسی... تابش خورشید به شکل امواج الکترومغناطیسی که با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه منتشر می شود، نامیده می شود که از پرتوهایی با طول های مختلف تشکیل شده است که نور و گرما را به زمین می رساند.

تابش می تواند مستقیم و پراکنده باشد. بدون جو، سطح زمین فقط تابش مستقیم دریافت می کند. بنابراین تابشی که مستقیماً از خورشید به صورت نور مستقیم خورشید و در آسمان بدون ابر می آید مستقیم نامیده می شود. او حمل می کند بزرگترین عددگرما و نور اما با عبور از جو، پرتوهای خورشید تا حدی پراکنده شده، در اثر انعکاس مولکول‌های هوا، قطرات آب، ذرات غبار از مسیر مستقیم منحرف می‌شوند و به پرتوهایی می‌روند که در همه جهات می‌روند. چنین تشعشعی پراکنده نامیده می شود. بنابراین، در مکان هایی که نور مستقیم خورشید (تابش مستقیم) در آنها نفوذ نمی کند (سایبان جنگل، سمت سایه سنگ ها، کوه ها، ساختمان ها و غیره) نور نیز وجود دارد. تشعشعات پراکنده نیز رنگ آسمان را تعیین می کند. تمام تشعشعات خورشیدی که به سطح زمین می رسد، یعنی. مستقیم و پراکنده به نام کل. سطح زمین با جذب تشعشعات خورشیدی گرم می شود و خود منبع تابش گرما به جو می شود. این تشعشعات زمینی یا تشعشعات زمینی نامیده می شود و تا حد زیادی توسط اتمسفر پایین حفظ می شود. تابش خورشید جذب شده توسط سطح زمین برای گرم کردن آب، خاک، هوا، تبخیر و تشعشعات به جو صرف می شود. زمینی به جای تعریف کردن رژیم دماتروپوسفر، یعنی پرتوهای خورشید که از همه چیز می گذرد آن را گرم نمی کند. بیشترین مقدار گرما توسط لایه های زیرین جو، مستقیماً در مجاورت منبع گرما - سطح زمین، دریافت و تا بالاترین دما گرم می شود. گرمایش با فاصله از سطح زمین کاهش می یابد. به همین دلیل است که در تروپوسفر با ارتفاع به طور متوسط ​​0.6 درجه سانتیگراد به ازای هر 100 متر صعود کاهش می یابد. این یک الگوی کلی برای تروپوسفر است. مواقعی وجود دارد که لایه های هوای پوشاننده گرمتر از لایه های زیرین هستند. این پدیده وارونگی دما نامیده می شود.

گرمایش سطح زمین نه تنها از نظر ارتفاع به طور قابل توجهی متفاوت است. مقدار کل تابش خورشید مستقیماً به زاویه تابش پرتوهای خورشید بستگی دارد، هر چه این مقدار به 90 درجه نزدیکتر باشد، سطح زمین انرژی خورشیدی بیشتری دریافت می کند.

به نوبه خود، زاویه تابش نور خورشید در نقطه خاصی از سطح زمین توسط عرض جغرافیایی آن تعیین می شود. قدرت تابش مستقیم خورشید بستگی به طول مسیری دارد که پرتوهای خورشید در جو طی می کنند. هنگامی که خورشید در اوج خود قرار دارد (نزدیک خط استوا)، پرتوهای آن به صورت عمودی بر روی سطح زمین می افتند، یعنی. با کوتاه ترین مسیر (در 90 درجه) بر جو غلبه کرده و به شدت انرژی خود را به یک منطقه کوچک می دهند. با فاصله از ناحیه استوایی به سمت جنوب یا شمال، طول مسیر پرتوهای خورشید افزایش می یابد، یعنی. زاویه برخورد آنها بر روی سطح زمین کاهش می یابد. پرتوهای بیشتر و بیشتری در امتداد زمین شروع به لغزش می کنند و به خط مماس در ناحیه قطب ها نزدیک می شوند. در این حالت همان پرتو انرژی در سطح وسیعی پراکنده می شود و مقدار انرژی بازتابی افزایش می یابد. بنابراین، جایی که پرتوهای خورشید با زاویه 90 درجه به سطح زمین برخورد می کند، دائماً بالا است و هر چه به سمت قطب ها حرکت می کند سردتر و سردتر می شود. در قطب ها، جایی که پرتوهای خورشید با زاویه 180 درجه (یعنی مماس) می افتند، کمترین گرما وجود دارد.

چنین توزیع ناهموار گرما بر روی زمین، بسته به عرض جغرافیایی مکان، تشخیص پنج منطقه گرما را امکان پذیر می کند: یکی گرم، دو و دو سرد.

شرایط گرم کردن آب و زمین توسط تابش خورشید بسیار متفاوت است. ظرفیت گرمایی آب دو برابر خشکی است. یعنی با همان مقدار گرما، زمین دو بار گرم می شود. سریعتر از آب، و برعکس آن در هنگام خنک شدن اتفاق می افتد. علاوه بر این، آب هنگام گرم شدن تبخیر می شود که مقدار قابل توجهی گرما مصرف می کند. در خشکی، گرما فقط در لایه بالایی آن متمرکز می شود و تنها بخش کوچکی از آن به عمق منتقل می شود. در آب، پرتوها بلافاصله ضخامت قابل توجهی را گرم می کنند، که با اختلاط عمودی آب تسهیل می شود. در نتیجه، آب گرما را بسیار بیشتر از زمین جمع می‌کند، آن را برای مدت طولانی‌تری حفظ می‌کند و به طور یکنواخت‌تر از زمین از آن استفاده می‌کند. کندتر گرم می شود و کندتر سرد می شود.

سطح زمین ناهمگن است. گرمایش آن تا حد زیادی بستگی دارد مشخصات فیزیکیخاک و یخ، تابش (زاویه شیب زمین نسبت به تابش اشعه خورشیدی) شیب ها. ویژگی های سطح زیرین ماهیت متفاوت تغییر دمای هوا در طول روز و سال را تعیین می کند. اکثر دمای پایینهوا در طول روز در خشکی اندکی قبل از طلوع خورشید مشاهده می شود (بدون هجوم تابش خورشیدی و تشعشعات شدید زمینی در شب). بیشترین در بعد از ظهر (14-15 ساعت). در طول سال در نیمکره شمالی، بیشترین دمای بالاهوا در خشکی در ماه جولای و کمترین آن در ژانویه مشاهده می شود. در بالای سطح آب، حداکثر دمای روزانه هوا تغییر می کند و در 15-16 ساعت و حداقل 2-3 ساعت پس از طلوع خورشید مشخص می شود. حداکثر سالانه (در نیمکره شمالی) در ماه اوت و حداقل آن در فوریه رخ می دهد.