Почему биметаллические батареи прогреваются не полностью: Биметаллические радиаторы отопления не прогреваются полностью

Биметаллические радиаторы отопления не прогреваются полностью

Осенью начинается сезон обогрева жилья. Однако когда некоторые граждане уже довольны микроклиматом своего дома, другие волнуются, если батарея отопления не полностью нагревается и думают, что делать.

Первой задачей будет выяснение обстоятельств, оказавших влияние на возникновение столь неприятной ситуации.

Причины неравномерного нагрева радиаторов

Причины того что приборы отопления функционируют слабо или не делают этого вовсе, могут относиться к проблемам глобальным или локальным. К первым относят серьезные неполадки, например, ошибки при монтаже оборудования, ко вторым — те, исправление которых не потребует чрезмерных усилий.

Наиболее распространенные причины:

• воздушная пробка, создающая препятствие движению теплоносителя;
• засорение как всего контура отопления, так и его отдельных элементов.

Если возникает вопрос, почему не нагревается батарея отопления, то выяснив наиболее вероятную причину, неисправность можно попытаться уладить самостоятельно. Некоторые случаи потребуют обращения к специалистам или подачу заявления в домоуправление.

Как устранить проблему

Определив причину неисправности, можно попробовать наладить работу радиатора самостоятельно.

Воздушные пробки

По мере заполнения отопительной сети теплоносителем, пузырьки воздуха могут скапливаться, создавая тем самым преграду для его свободного продвижения. Горячая вода в результате не может свободно проходить по трубам или проникнуть в батарею, чтобы та могла прогреваться.

Разумеется, скопившийся воздух нужно удалить.

Несложно решается эта задача тогда, когда на приборе отопления есть кран Маевского — специально предназначенное для этого приспособление. Как правило, он присутствует в комплектации последних моделей, однако в старых батареях его, скорее всего, нет.

Вариант 1

Если такой кран на приборе есть, то следует его осторожно повернуть. Воздух начнет выходить. При наличии пробки, будет слышен характерный звук, напоминающий шипение. Держать кран долго открытым не нужно, при появлении вытекающей жидкости — закрыть.

Некоторые граждане, надеясь поскорее выгнать всю воздушную массу из сети, могут выпустить, таким образом, большое количество теплоносителя, что чревато определенными неприятностями. Например, может снизиться давление в системе и остановиться работа котла (если он есть).

Если воздушная пробка окажется великоватой, то лучше выпускать ее понемногу, открывая-закрывая кран несколько раз, с небольшим промежутком времени между этими действиями.

Вариант 2

Специальный кран отсутствует. Надо искать на батарее соединительную муфту или заглушку. Принцип устранения неисправности остается тот же: нужно повернуть один из этих элементов для того, чтобы позволить воздуху покинуть прибор отопления.

Тут важно не переусердствовать в отношении физического воздействия на элемент.

Учитывая немалый срок эксплуатации оборудования, поворачивать деталь следует плавно, очень осторожно, чтобы ничего не нарушить. Закрывать — с теми же предосторожностями.

Главное, правильно определить, как на элементе нарезана резьба, чтобы знать, куда повернуть. На заглушке, имеющей левую резьбу, будет «Л» – буква, выбитая на поверхности. Что касается муфты, можно это понять по выступающей части резьбы.

Слабая циркуляция теплоносителя

Если не нагревается радиатор отопления, то для нормальной работы сети нужно обеспечить ряд условий.

Чтобы нагревательные элементы отопительной системы выполняли свои функции, требуется, чтобы до них «доходил» горячий теплоноситель. Однако случается так, что расчет мощности циркуляционного насоса произвели неверно. Скорость продвижения теплоносителя по сети мала — вода попросту остывает, пока достигнет последней батареи, поэтому она плохо греет, не в полную силу.

Ситуацию можно улучшить, увеличив скорость движения теплоносителя.

Если циркуляционный насос не был предусмотрен, нужно включить его в систему, а если был, то добавить оборотов. Современные модели имеют соответствующий переключатель скоростей.

Наличие засоров

Появлению такого явления, как нежелательные отложения на стенках труб или радиаторов, сужающих их просвет, способствует применение обыкновенной водопроводной воды. Она содержит большое количество примесей, которые выпадают в осадок. Тот со временем откладывается внутри всей сети отопления. Засорение системы, впрочем, может происходить и по причине слишком длительного времени ее эксплуатации.

Что касается частных домов, то избавляются от нежелательных солевых осадков внутри батарей, предварительно снятых, способом их промывания. Используют шланг, который соединен с источником воды, идущей под сильным напором. Струей из-под водопроводного крана очистить отопительный элемент не получится — давление слишком мало.

Возможен вариант, который предусматривает применение специальных химических добавок, растворяющих отложения.

Если же проблема обнаружилась в помещении, относящемся к многоквартирному дому, то придется обращаться к представителям домоуправления.

Неправильно работает отопительная система

Как правило, подобные неисправности относятся к частным домовладениям.

Батарея отопления может перестать нагреваться, например, вследствие неверных расчетов, недостаточной мощности котла для функционирования батарей в плане поддержания оптимальной температуры в помещении. Явным признаком этого является тот факт, что котел, снабженный автоматикой, работает без перерывов. Разумеется, теплоноситель все же будет нагреваться, но недостаточно.

Другое дело, когда котел в системе отопления частного дома вовсе не включается.

Это может произойти, если:

• показатель давления ниже своего минимального значения;
• датчик встроенной в него системы безопасности сигнализирует о том, что отработанные газы не удаляются (даже частично).

Если приборы старого образца могут работать в условиях обычного для системы частного дома давления (до двух атмосфер), то более современные агрегаты потребуют более высоких показателей. Прежде чем покупать оборудование, следует ознакомиться с техническими характеристиками и убедиться, что оно будет соответствовать условиям применения.

Вариант для повышения давления — установка циркуляционного насоса, производительность которого будет соответствовать данной отопительной системе.

Итак, в частном доме проблемы могут быть связаны с автоматикой газового котла. Однако современные агрегаты устроены довольно сложно, поэтому лучше обратиться к специалистам.

Цены на циркуляционный насос для отопления

Однотрубная система

Если в квартире смонтирована однотрубная система, то в помещении будет видна одна труба, выходящая из пола и уходящая в потолок. Особенность такого устройства отопления выражается в том, что жильцы, перекрывшие трубы в своих помещениях, обеспечат то же самое своим соседям по стояку. Чтобы приборы грели, вентили надо открыть.

Сначала желательно проверить свою батарею. Если вентиль на трубе к прибору находится в перпендикулярном положении к ней, она перекрыта, а если стоит параллельно — открыта. Затем можно поинтересоваться, как с этим же элементом обстоят дела у соседей снизу и сверху.

Современные радиаторы, изготовленные из алюминия, рассчитаны на применение в двухтрубной отопительной системе. Если, по незнанию этого факта, их смонтируют в однотрубной сети, то это приведет к неприятным последствиям: ухудшению циркуляции теплоносителя или засорению. Исправить такую ошибку поможет замена радиатора на тот прибор, который соответствует данному типу отопительной системы.

Влияет ли теплоноситель на нагрев батарей

Применение того или иного состава теплоносителя оказывает некоторое влияние на процесс обогрева.

Для переноса тепловой энергии по сети отопления применяются:

• вода, обладающая хорошей теплопроводностью, но способствующая, без ее предварительной очистки, засорению системы;
• антифриз — специальное незамерзающее вещество;
• различные составы (солевой, спиртовой, другие).

Большим плюсом антифриза является его способность противостоять отрицательным температурам, а значит, вода, находясь в системе отопления, не замерзнет. Можно зимой спокойно оставить дом на любое время, не опасаясь за целостность элементов системы отопления.

Этиленгликоль часто служит основой для производства антифриза. Показатели теплоемкости у этого состава ниже, чем у воды, приблизительно на 15—20%: как накопление, так и отдача тепловой энергии производится им несколько хуже.

Цены на антифриз для системы отопления

Полезные рекомендации

Если батареи холодные, и наиболее вероятной причиной тому является наличие воздушной пробки, то специалисты не советуют сливать теплоноситель из системы. Наоборот, его постоянная циркуляция будет способствовать удалению воздуха с помощью клапанов сброса.

В индивидуальных владениях в системе отопления есть расширительный бачок. С целью предупреждения возникновения воздушных пробок можно приварить к нижней трубе кран, через который нужно заполнять систему водой.

Также следует учесть, что всякого рода декоративные экраны для отопительных приборов являются в то же время преградой на пути следования теплых воздушных масс. Исключение, пожалуй, составляют изделия из металла, поскольку этот материал обладает хорошей теплопроводностью.

Видео

В видео можно узнать о причинах возникновения в отопительной системе воздушной пробки и как их исправить.

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 06.10.2018

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Часты ситуации, когда возникает проблема не греющей батареи отопления. Приходится порой «ломать» голову в поисках причин того, почему ситуация имеет место быть и как ее вообще исправить. Мы собрали для вас 7 возможны причин, почему могут не греть радиаторы и предлагаем подробно изучить каждую.

Важно! Эта статья особо актуальна в моменты запуска систем отопления. Многие, как и Вы в данный момент, могут испытывать трудности с батареями. Ваш репост нашего материала возможно поможет кому-то решить быстро проблему. Не забудьте нажать по кнопкам соц. сетей в самом низу статьи!

Байпас

Байпас – это та самая труба, которая стоит перед установленным прибором отопления. Есть у всех, нужна для обхода воды мимо батареи. При неправильной установке – слишком далеко от радиатора, либо на одной линии с центральным стояком не дает воде, стремящейся пройти по самому короткому пути, нормально циркулировать, обогревая секции радиатора. Греть они при таком раскладе соответственно либо не будут вовсе либо будут очень плохо. Проверьте то, как у вас установлен байпас. Возможно эта прямая причина того, почему не греют батареи

Трехходовой кран

Такой кран требуется для переключения направления байпас-батарея. Если он является причиной того, что радиатор не греет, то проблему можно устранить 3 способами:

1. Без разборки. В случаях, когда кран легко поворачивается, но переключения не происходит вовсе, (нет работы ни одного, ни второго) можно попытаться разработать прибор многократными поворотными движениями. При этом засорения, как правило, смываются потоком, уходя в стояк. Работа запорной арматуры возобновляется в полном объеме.
2. С частичной разборкой. Кран не повернуть никак? Не пытаемся сломать. Аккуратно выкручиваем стопорный винт ручки, снимаем её, винт помещаем назад, с целью не допустить деформации детали при дальнейшей работе. Дальнейшие действия проводятся гаечным ключом. Не рекомендуется применять круглогубцы, плоскогубцы и т.д. Причина та же, что с винтом – не испортить шток. Взявшись ключом за шток, плавно раскачиваем его вперед назад, начиная с минимальных колебаний. Если не получается совершить минимальных движений, немного ослабляем большую шестигранную гайку, прижимающую сальниковый уплотнитель. Если начало подкапывать – подставьте небольшую емкость. Продолжив работу, расшевелив шток, прижимаем на место уплотнитель, провернув соответственно назад большую гайку. Выкручиваем винт, ставим рукоять, вкручиваем винт, радуемся.
3. В редких случаях, когда просто сорван внутренний упор, кран имеет возможность «крутиться по кругу» бесконечно – просто выбираем положение рукояти, в котором обеспечивается нормальная работа.

Человеческий фактор

Человек так же может стать прямой причиной негреющей батареи отопления. И обычно они заключаются в следующем:

• Стояк, который просто забыли включить в работу, потому как «было поздно и сантехники устали».
• Закрытый кран автоматического развоздушивателя системы.
• Неверное подключение в процессе монтажа.
• Закрытый ребенком трехходовой кран.

Решаются звонком в соответствующую службу поддержки, правильным подключением батареи (или байпаса, см. ниже), внимательной проверкой кранов.

Удлинитель потока

Характерная проблема для двухтрубной системы. Позволительно делать любое количество секций? Можно, но самые последние секции батареи не будут прогреваться. Причина? Вода, как и человек, ищет «где легче», и идет по самому короткому пути. Для того, чтобы «приучить к порядку» лентяйку — воду, требуется удлинитель потока. Фабричный, или изготовленный самостоятельно из отрезка трубы. Направляя жидкость к середине конструкции, он заставит поток циркулировать правильно, попадая в самые дальние концы теплообменника.

Интересный факт: ту же проблему можно решить, подключив прибор отопления «по диагонали». Но используется это редко, в силу не эстетичности данного решения на готовых системах.

Балансировочный клапан

Дома находящиеся в частном владении, имеют наибольшее разнообразие систем обогрева. Нередки случаи двух-трех веточных конструкций. При этом, как и в вышеизложенных случаях, тенденция жидкости избирать кратчайшую дорогу естественным образом сохраняется. Самое длинное плечо может не иметь циркуляции вовсе либо весьма слабо выраженную. Теплоотдача такого звена будет такой же – малой, отсутствующей. Батарея будет не греть или греть плохо.

Для ликвидации ситуации потребуется установка балансировочного клапана, с целью уравнивания давления разных веток и равномерного обогрева.

Забитый радиатор

Порой причиной того, что радиатор не греет может стать банальное его засорения. Определяя причины засора, выделим симптомы:

• Греет лишь по периметру.
• Только верхняя часть.
• Низ нагрет, верх – нет.
• Тепло дают лишь несколько секций из всех возможных (если расположение байпаса правильное)

Может быть забита лишь старая батарея? Вовсе нет. Новые системы, (современные и суперсовременные, алюминиевые и чугунные), болеют этим так же часто. Проблема может крыться в общей загрязненности системы:

• От длительной эксплуатации.
• Из-за ошибок монтажа.
• Осадков высокой жесткости воды.
• Эрозии элементов системы (окись, ржавчина).

Как избавиться?

Современные приборы отопления с грамотно установленной запорной арматурой имеют в своем составе кран «американка», перекрыв который нерабочую деталь легко демонтировать и подвергнуть чистке, продувке, промывке под давлением.

Тяжелее там, где оборудованию «без счета лет». Для разборки, возможно, придется обратиться к специалистам, опорожнив (предварительно либо уже с их помощью) весь объем (как правило, это просто вода).

Чугунные радиаторы поддаются очистке. Стальные плоские проточные сварные радиаторы рекомендуется заменить новыми других моделей. А ведь именно они, по иронии судьбы, наиболее часто подвержены ржавлению, засорению каналов – в силу особенностей конструкции и используемых материалов. Поэтому часто и не греют должным образом. Дополнительной причиной не заниматься очисткой данной разновидности отопительного прибора является риск протечки эродированной стенки в связи с утончением её в процессе отслоения окисленных чешуек металла. Протечка может дорого обойтись (даже если забыть о стоимости уплаченной за ремонт «старья»). Тот самый случай, когда поскупившийся имеет все шансы заплатить дважды, а то и трижды.

Интересный факт: чугунные радиаторы забиваются в 3-5 раз реже, чем алюминиевые или штампованные.

«Завоздушенный» радиатор

Наличие в системе крупного пузыря воздуха является препятствием нормальной циркуляции теплоносителя по системе труб, приборов отопления. Симптомом является охлаждение целиком радиатора либо дальней верхней части его при горячем стояке.

Осложняет ситуацию возможность одновременного существования препон подобного рода. В системах централизованного отопления для предупреждения подобных ситуаций устанавливают автоматические системы воздухоотвода.

Интересный факт: данный тип неисправности наиболее часто встречается в однотрубных системах типа «Ленинградка», в силу особенностей подключения радиатора – труба только внизу.

В частных домах и автономных системах отопления той же цели служит «кран Маевского». «Развоздушивание» автономной системы при его наличии может, как правило, быть проведено собственными силами. Взяв небольшую емкость, либо тряпочку, следует, повернув кран, спустить воздух до появления первых капель, закрыть поворотом в прежнее положение.

При отсутствии этой полезной части системы всё выглядит несколько сложнее. В частном доме, можно поискать на чердаке кран воздухоотвода. Нет и этого крана? Дав системе охладиться до температур 15-21 градус Цельсия, следует вновь запустить обогрев на полную мощность. Повышенное давление имеет все шансы выдавить воздушную пробку в расширительный бак, и всё вновь будет работать и согревать.

В многоквартирных домах в подобной ситуации неизбежен вызов специалиста – сантехника обслуживающей компании (аварийной службы), который проведет требуемые работы. В особенности, если вы являетесь жильцом нижних этажей дома, так как проблема локализуется на верхних уровнях.

Интересный факт: «Кран Маевского» имеется в наличии для всех типов радиаторов, может быть установлен на уже готовую систему (в момент отсутствия в ней теплоносителя).

Вот такие вот наиболее частые причины того, почему не греет батарея отопления. Проверьте у себя каждую. Если получится, то замечательно. Если нет, то следует вызвать специалиста, который наверняка заметит то, что не удалось заметить вам.

Т.к. вы неавторизованы на сайте. Войти.

Т.к. тема является архивной.

Есть проблема в том, что радиатор отопления в одной комнате не прогревается полностью. Только первые 4 секции хорошо греются, а также верх радиатора по всей длине.

Система двухтрубная. Радиатор биметалл, 10 секций, подключение боковое. Повешен ровно по уровню. Подключен полипропиленовой трубой 1/2, перед входом/выходом фитинги proaqua. Радиатор новый, дом тоже.

В двух других комнатах такие же радиаторы прогреваются полностью.

Что делал: стравливал воздух, сливал полностью воду. Вода грязная была, но сейчас идет чистая. Т.е. засора не должно быть.
Пускал воду через обратку (низ), со сливом через верх. Таким образом батарея прогревается, но со временем все равно остывает до прежнего состояния.

Есть ли какие-то варианты заставить греться все секции? ¶

Низ батареи холодный, а верх горячий

Нередко на строительных форумах люди жалуются на отопительные системы – низ батареи холодный, а верх горячий. Стоит отметить, что любой радиатор сверху теплее, чем внизу, но если зазор между этими температурами слишком большой, то, скорее всего, с системой не все в порядке. Более того, это значит, что батарея отдает меньше тепловой энергии, чем должна. Ведь всем известно, что КПД отопительных приборов напрямую зависит от равномерности нагрева их поверхностей.

Содержание статьи:

Сегодня мы попытаемся разобраться, почему возникает такое явление и что с этим нужно делать.

Как поменять батарею в квартире

Ранее мы рассказывали о том как своими руками, быстро и просто заменить батарею отопления в квартирекак, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией читайте об этом тут

Основные причины данного явления

С проблемой «холодного низа» (назовем это так) сталкиваются не только те, у кого система оснащена достаточно старыми обменниками тепла, но и люди, установившие биметаллические отопительные радиаторы. Существует немало причин возникновения данной проблемы, поэтому трудно вот так сразу сказать, почему батареи прогреваются недостаточно равномерно. Что характерно, каждый конкретный случай следует рассматривать в индивидуальном порядке. Итак, попытаемся разобраться с основными причинами этой неисправности.

Причина №1. Обычное засорение

Самой первой (потому что самой распространенной) причиной данного явления является загрязнение отопительных радиаторов. Вот основные причины снижения температуры в нижней части прибора:

1. используется низкокачественный теплоноситель;
2. в систему проник воздух.

Стоит отметить, что в рабочей жидкости может быть не только тепло, но еще и различные твердые частицы. К примеру, когда начинается сезон отопления, а централизованные магистрали лишь запускаются, качество рабочей жидкости является, мягко говоря, отвратительным. Намного лучше дела обстоят в случае с индивидуальным отопительным контуром – загрязнение может проникать в него исключительно посредством открытого экспанзомата.

С этим все ясно, но каким образом на разницу температур может влиять наличие воздуха в системе? Объяснение тому весьма необычное – виной всему бактерии. Существует определенная разновидность таких микроорганизмов, которая способна существовать исключительно при наличии достаточного количества кислорода. Такие бактерии известны как анаэробные. Ничего плохого в них нет, но вот продукты их жизнедеятельности оседают на дне отопительного радиатора в виде осадка.

Обратите внимание! Стоит также отметить, что рабочая жидкость приносит в батарею ил практически со всей отопительной магистрали, и он там оседает.

Наконец, еще одной причиной того, что низ батареи холодный, а верх горячий, можно считать особую конструкцию теплообменника. Жидкость в нем перемещается, перманентно меняя вектор собственного движения. А внутри теплообменника присутствует достаточно большое количество «укромных местечек», в которых может откладываться грязь.

Видео – Чистка отопительного радиатора

С этой причиной все более-менее ясно, поэтому переходим к следующей.

Причина №2. Неполадки в запорной арматуре

Иногда причиной того, что температура нижней части радиатора ниже, чем верхней, может служить запорная арматура. В предыдущих статьях мы уже рассматривали особенности конструкции такой арматуры, поэтому сегодня лишь вкратце рассмотрим несколько основных моментов. Главное предназначение запорной арматуры в отопительном контуре – регулировка, а также полное/частичное перекрытие движения рабочей жидкости.

Арматура может представлять собой следующие механизмы.

1. Шаровой кран.
2. Термическая головка, которая оснащена управлением механического или же электронного типа.
3. Конусный вентиль.

Но причем тут снижение температуры внизу радиатора, спросите вы? Дело в том, что в результате неполадок с запорной арматурой циркуляция рабочей жидкости внутри теплообменника нарушается. Ведь кран может попросту прийти в непригодность, из-за чего даже в открытом его положении теплоноситель пропускаться не будет. Это, к примеру, может быть вышедшая из строя заслонка или любой другой вариант выхода механизма из строя. Также стоит добавить, что очень важную роль в данном случае играет еще и правильность установки запорной арматуры.

Обратите внимание! На всех кранах такого типа имеется стрелочка, указывающая, в какую сторону должна двигаться рабочая жидкость для того, чтобы отопительная магистраль нормально функционировала.

И если кран будет установлен неправильно, то так или иначе движение теплоносителя нарушится: в таком случае будет неважно, закрыта упомянутая выше заслонка или же открыта. Отметим также, что для некоторых разновидностей запорной арматуры предусматриваются требования касаемо того, в каком положении относительно пространства должен располагаться и сам вентиль. По этой причине в случае с неполадками в плане равномерности нагрева отопительных приборов следует осмотреть и запорную арматуру.

Терморегулятор для радиатора отопления

Ранее мы рассказывали о видах, сферах применениях и технических характеристиках терморегуляторов для радиатора отопления, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией читайте об этом тут

Причина №3. Давления в системе недостаточно

Низкое давление в магистрали может привести к нарушениям циркуляции рабочей жидкости, вследствие чего может случиться, что низ батареи холодный, а верх горячий. Что же делать в таком случае? Для начала следует убедиться, что с давлением в сети все нормально. Как вы помните, не так давно – а мы говорим о временах Советского Союза – широко использовались батареи, выполненные из чугуна. Отличались они тем, что имели достаточно широкие проходы, следовательно, для того, чтобы рабочая жидкость проходила сквозь весь теплообменник, требовалось не такое уж большое давление. Но у современных отопительных радиаторов строение несколько другое.

Довольно часто люди даже непосредственно после покупки таких батарей сталкиваются с проблемой, когда верхняя часть имеет гораздо большую температуру. Объясняется это тем, что выходные и входные патрубки, равно как и лабиринт самого обменника тепла, обладают незначительным условным проходом. По этой причине в магистрали, которая изначально рассчитывалась на чугун, давление попросту неспособно преодолеть сопротивление и «протолкнуть» рабочую жидкость сквозь весь теплообменник.

Кроме того, давление в отопительной магистрали может падать и по другим причинам, ознакомимся с ними.

1. Соседи втайне ото всех оборудовали квартиру системой «теплого пола», функционирующей на воде и подключенной к централизованному высокотемпературному отоплению.
2. В самой магистрали возникли определенные проблемы.
3. Те же соседи оборудовали свой байпас краном.
4. Опять же, соседи значительно повысили объем теплообменника, оборудовав его еще несколькими дополнительными секциями.
5. Наконец, те же люди, проживающие по соседству, «по-черному» экспериментируют с регулированием собственных отопительных радиаторов.

Как видим, зачастую внезапное падение давления связано с какими-либо действиями соседей. Что касается наращенных радиаторов, объем теплообменника в которых превышает аналогичный показатель от застройщика, и системы «теплого пола», то это все, следует отметить, противоречит закону. Все эти манипуляции приводят к тому, что давление в магистрали снижается, поэтому не нужно даже удивляться тому факту, что нижняя часть батарей в вашем доме будет холодная.

Обратите внимание! Отдельные «специалисты», посещающие специализированные форумы, советуют устанавливать на байпас запорную арматуру. После этого появится возможность регулировки степени проходимости байпаса посредством частичного перекрытия крана так, чтобы основной поток рабочей жидкости уходил в радиаторы. Но вот делать так категорически не рекомендуется!

Дело в том, что если о подобных проделках узнают соответствующие органы, то заставят уплатить штраф и сделать все, как было. К слову, если байпас располагается на достаточно большом расстоянии от радиатора, то движение теплоносителя в последнем тоже может быть нарушено. И ситуация лишь усугубится, если диаметр байпаса будет таким же, как диаметр подающего трубопровода. Из-за этого также может случиться, что низ батареи холодный, а верх горячий.

Видео – Спуск воздуха в случае холодных отопительных приборов

Причина №4. Установка совершена неправильно

Еще одна распространенная ситуация, которая заключается в неправильном подсоединении батареи. Проще говоря, по ошибке либо же какой-либо другой причине была использована неверная схема подключения прибора.

Причина №5. Теплоноситель движется с недостаточной скоростью

Подобного рода ситуация объясняется достаточно просто. Если разогретая жидкость на высокой скорости протекает через металлическую трубу, то в результате труба во всех местах будет горячей. Но если скорость движения жидкости незначительная, то та в ходе циркуляции по магистрали будет охлаждаться, а температура конца трубы будет заметно ниже. То же самое относится и к радиатору, если снизу тот холоднее, чем сверху.

1. Также стоит отметить, что существуют две основных причины низкой скорости циркуляции теплоносителя.
2. Слишком узкое сечение трубопровода в том или ином конкретном месте.
3. Если рабочая жидкость в принципе движется по магистрали медленно.

В свою очередь, причина незначительной скорости циркуляции (если не принимать во внимание зауженное сечение) заключается, наверно, в том, что циркуляционный насос прекратил свою работу или же обладает недостаточной для этого мощностью. Более того, это происходит, если циркуляционный насос вообще отсутствует, то есть имеет место отопительная магистраль с циркуляцией рабочей жидкости естественного (гравитационного) типа. Или, как вариант, если трубопровод заужен уже в другом месте.

Остается еще разобраться, почему труба может суживаться. Тому есть сразу несколько возможных причин.

• Если речь идет о полипропиленовых трубах, то они могут быть недостаточно качественно спаяны.
• Самый распространенный вариант – это когда устанавливается регулировочный кран, обладающий чересчур часто зауженным внутренним сечением.
• Если трубопровод старый, то в нем могут скапливаться отложения, замедляющие циркуляцию рабочей жидкости.

Причина №6. Холод

Существует еще одна возможная причина, по которой низ батареи холодный, а верх горячий. Это может произойти на холоде. Это может случиться, если, к примеру, отопительная батарея располагается в холодной комнате – на лоджии или, как вариант, в веранде. И если воздух в помещении будет холодным, то и рабочая жидкость, соответственно, будет остывать гораздо быстрее. Из-за этого низ радиатора также может иметь меньшую температуру.

Можно ли как-то устранить проблему?

Остается только поговорить о самом главном – то есть о том, каким образом устраняются подобного рода проблемы. Прежде всего, отметим, что конкретное решение зависит исключительно от того, по какой причине все происходит. Если, к примеру, нижний патрубок батареи также холодный, то, вероятнее всего, при монтаже «обратка» была перепутана с подачей, о чем мы уже говорили в одном из предыдущих пунктов статьи. В таком случае необходимо разобраться с кранами и трубопроводом. При наличии регулирующего крана причина, скорее всего, заключается в чересчур узком продольном его сечении. Здесь необходимо либо заменить кран на изделие более высокого качества и с более широким продольным сечением, или же полностью его убрать.

Обратите внимание! В отдельных случаях в замене нуждаются отопительные трубы – их нужно заменить на изделия большего диаметра или, как вариант, заменить старые на новые.

Еще следует отметить, что если причина низкой температуры в нижней части радиатора заключается в низкой скорости движения рабочей жидкости, то для решения проблемы необходимо попросту ее (скорость) увеличить. Чтобы выполнить это, нужно всего лишь врезать в магистраль циркуляционный насос. Хотя это, в принципе, не очень верное решение, если есть вероятность того, что продольное сечение трубопровода или кранов чересчур узкое. Более того, это решение и стоить будет намного дороже.

Не нужно забывать, что последовательность действий при поиске причины неполадки следует продумать еще на начальном этапе работ. И если низ батареи холодный, в то время как температура нижнего патрубка достаточно высокая, то причина в таком случае заключается в уже упомянутом выше неправильном монтаже («обратка» была перепутана с подающим элементом). Если же и нижний патрубок, и вся нижняя часть батареи в целом холодные, то единственной причиной может быть лишь низкая скорость циркуляции рабочей жидкости в системе. Для более детального ознакомления с проблемой советуем посмотреть приведенный ниже тематический видеоматериал.

Видео – Батарея не греется из-за неправильного подключения

В качестве заключения

Как видим, существует немало причин того, что низ батареи холодный, а верх – горячий. Самые распространенные из них (а таковых всего шесть) приведены в этой статье и вы с ними уже ознакомились. В итоге хотелось бы отметить, что главное, о чем нужно помнить в случае такой проблемы – это правильная последовательность действий при поиске причины, а также адекватные меры по ее устранению.

биметаллические секции, их замена, пайка трещин и промывка

Любой ремонт без привлечения специалистов – это хлопотное и неприятное занятие, требующее как финансовых расходов, так и вложения в него времени.

Ремонт биметаллических радиаторов своими руками можно произвести быстро и без проблем при соблюдении трех условий: придерживаться последовательности действий, иметь необходимые для этого инструменты и Суметь самостоятельно определить причину поломки.

Зная, как разобрать биметаллические радиаторы, остальную работу будет проделать несложно. Их можно паять, заклеивать трещины и промывать, как и другие секционные конструкции, например, из чугуна, стали или алюминия.

Устройство батарей из биметалла

Уникальность этого вида обогревателей в их устройстве. Объединение двух видов металлов в одной конструкции – это возможность взять лучшее у каждого из них, замещая при этом их слабые стороны.

В продаже встречаются:

• Сочетание сердечника из нержавеющей стали с алюминиевым кожухом. В данном случае эти металлы дополняют друг друга в следующем:
• У стали теплопроводность составляет всего 47 Вт, что совсем немного для качественного обогрева помещения. Алюминий обладает теплоотдачей 190 Вт. Нагреваясь от сердечника, кожух эффективно отдает тепло комнате.
• Алюминий «боится» воды, а именно повышенной кислотности, так как она вызывает у него коррозию. Нержавеющая сталь потому так и названа, что ей не страшен никакой теплоноситель. Установка внутри алюминиевого корпуса коллекторов из стали оградили его от взаимодействия с водой. Благодаря этому срок службы биметаллических радиаторов составляет 20-25 лет, тогда как у моделей, состоящих исключительно из алюминия, он редко превышает 10 лет.
• Прочность стали позволяет батареям этого типа противостоять любым гидроударам, что дает потребителям возможность устанавливать их в домах с централизованной и нестабильной системой обогрева.

Таким образом, сочетание двух таких разных металлов создало прочную и надежную конструкцию, хотя теплоотдача у нее чуть ниже, чем у алюминиевых аналогов.

• Сочетание сердечника из меди с алюминиевым верхом – это настоящий прорыв, так как эти металлы нельзя даже держать рядом, однако вместе они создают устройство с самой высокой теплоотдачей. Разделение меди и алюминия обеспечивает их долговечность и прочность всей конструкции.
• Полу биметаллические радиаторы оснащены только вертикальными стальными коллекторами, тогда как горизонтальные выполнены из алюминия. Они стоят дешевле, но менее долговечны, хотя прочность и теплоотдача у них на высоком уровне.

Вот как устроен биметаллический радиатор отопления. Если такая надежная конструкция вышла из строя, значит, при ее установке были допущены ошибки.

Основные причины неисправности

Прежде чем приступать к ремонту радиатора, следует разобраться с причиной, вызвавшей неисправность. Как показывает практика, основных поводов для поломки биметаллической батареи несколько:

• Неправильно выбрана модель. Если не соотнести показатели отопительной системы с техническими характеристиками батареи, то может получиться так, что они не подходят друг другу.
• Неправильное подсоединение к системе. Например, если трубы или переходники к ним медные, а корпус у радиатора алюминиевый, то соприкосновение этих металлов спровоцирует образование коррозии.
• Слишком грязный теплоноситель может даже самые дорогие и качественные отопительные устройства вывести из строя, оставляя в течение многих лет на их стенках отложения в виде взвесей и мусора. Когда биметаллические радиаторы отопления не прогреваются полностью, самой частой причиной этого становится их засорение.
• «Разболтанность» ниппелей и прокладок часто вызывают не только смены температур, но и гидроудары. Первые нужно периодически проверять и подкручивать, а вторые менять.
• Когда в батареях слышен шум, причиной может стать завоздушенность, но на вопрос, почему биметаллические радиаторы щелкают, лучше отвечать специалистам. Причина может быть вызвана внутренними повреждениями, которые смогут определить только работники теплосети при помощи специальной аппаратуры.

Производить ремонт биметаллических радиаторов отопления в отопительный сезон можно только при проявлении следующих признаков:

• Батарея не греет или нагревается только в одной части.
• На стыках соединений или в самой батарее появилась течь.
• Сильные шумы и треск в системе отопления.

Если видимых причин того, почему не греют биметаллические радиаторы, нет, то следует вызвать мастеров, которые при помощи специальных приборов обнаружат поломку. Только если установлена причина плохой работы батареи, можно приступать к ее демонтажу и ремонту.

Как промыть батареи

Ни одна, даже самая надежная система отопления не застрахована от поломок. Трудно ожидать, что при том качестве теплоносителя, который есть в городской теплосети, радиаторы будет безупречно работать годами. Как правило, первым признаком того, почему биметаллические радиаторы плохо греют, является их засорение.

Чтобы исправить ситуацию, достаточно произвести чистку системы. Для этого нужно знать, как промыть биметаллические радиаторы в домашних условиях. В этой несложной работе главное соблюдать последовательность действий.

• Прежде, чем снимать батарею, следует отключить ее от системы и подготовить место. На пол нужно постелить непромокаемую ткань, отодвинуть мебель и снять занавеси с окна. В том случае, если на радиаторе нет запорного крана, придется сливать воду из всей системы.
• Трубным ключом отсоединяется батарея от трубы теплосети и наклоняется над емкостью так, чтобы из нее вытекла вода. Только полностью слив воду можно переносить радиатор или ее секции в ванную комнату для продолжения чистки. Ванную следует предварительно накрыть тканью, еще надежнее, если поставить в нее деревянный поддон. Это убережет ее покрытие от возможных царапин и сколов.
• Снимаются заглушки, в которые под сильным напором подается вода до тех пор, пока из радиатора не потечет чистая струя.
• В том случае, если накипи так много, что вода не может ее пробить, придется применить специальные химические растворы, предназначенные для таких работ, например, «Крот». Средство (можно применить даже обычный столовый уксус) заливается в батарею и оставляется на несколько часов. Если слой накипи очень плотный, то можно оставить радиатор отстаиваться на ночь.
• После того, как химия растворит накипь, «внутренности» батареи тщательно промываются под напором воды, пока она не станет прозрачной на выходе.
• Все заглушки ставятся на место, и начинается обратная сборка биметаллических радиаторов отопления. Своими руками подобную работу провести совсем несложно.

Выполняя последовательно все действия, любой новичок справится с такой простой работой, как чистка батарей. Сложнее, если они дали течь, которую устранять придется либо путем пайки, либо клеем, либо холодной сваркой.

Ремонт трещин в батареи из биметалла

Трещина на биметаллическом радиаторе – это крайне неприятное событие, так как ремонт изделий из алюминия всегда сопровождаются сложностью.

Этому металлу свойственно окисляться при соприкосновении с кислородом, что вызывает у него образование оксидной пленки. Она появляется сразу же, как только участок металла «оголился». Именно поэтому новичку без надлежащего опыта сложно чинить биметаллический радиатор. Как запаять алюминиевый каркас знают профессионалы, но это не означает, что эту работу нельзя провести самостоятельно.

Главное, что потребуется мастеру, так это флюс, при помощи которого можно решить проблему с появлением оксидной пленки. Специальные средства для пайки алюминия можно купить в магазине, а можно приготовить самостоятельно.

После того, как вопрос по устранению окиси был решен, можно производить обычную пайку, применив в качестве припоя железно-канифольную смесь.

Такой способ оправдает себя в случае небольшой трещинки или дырочки. Когда требуется срочный ремонт, то в качестве временного решения проблемы можно применить эпоксидный клей. Принцип холодной сварки считается одним из лучших способов устранения трещин и дырок в алюминиевых изделиях, и биметаллический радиатор не исключение. Средства для проведения этой работы продаются в магазинах стройматериалов.

Как показывает практика, если секция биметаллического радиатора пострадала сильно, то легче заменить ее новой, чем пытаться починить и бояться, что в любой момент произойдет новая протечка.

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:

• Дорогие биметаллические радиаторы тоже ломаются.
• Их можно починить самостоятельно при условии, что правильно определена причина поломки.
• Коллекторы этих батарей забиваются грязью так же, как и у обогревателей из других видов металлов.
• Промывка батарей раз в 2-3 года – это хорошая профилактика, позволяющая сохранить чистоту в отопительной системе, и продлевающая «жизнь» всем ее элементам.

Таким образом, ремонт биметаллических радиаторов дело несложное, если придерживаться последовательности действий.

Полезное видео

Почему радиатор отопления сверху горячий, а снизу холодный всегда

После монтажа радиаторов отопления во время эксплуатации системы многие пользователи замечают интересный факт – верхняя часть отопительного прибора хорошо прогрета, а нижняя остаётся холодной. Причин такому явлению может быть несколько, давайте ознакомимся с ними более подробно.

Почему батареи неравномерно прогреваются

Биметаллические радиаторы или приборы, выполненные из других материалов считаются одним из основных компонентов любой системы отопления. Такие устройства эффективно прогревают воздух в помещении и поддерживают благоприятную для человека температуру при правильном подключении к трубопроводу. Бывают случаи, когда верхняя часть радиатора прогревается хорошо, а нижняя остаётся холодной.

Важно! Основными причинами разницы температур в разных уровнях радиатора считается его неправильное подключение, когда мастер перепутал подающий и обратный трубопровод, а также невысокая скорость теплоносителя. В последнем случае жидкость успевает полностью отдать тепло перед выходом из отопительного прибора.

Что делать, если неравномерный прогрев вызван неправильным подключением батареи

Неправильная установка батарей отопления приводит к неэффективности и потери производительности отопления. Подобную ошибку допускают неопытные строители, которые попросту путают обратную трубу с подачей. Вот почему для монтажа системы отопления необходимо вызывать мастера сантехника.  В результате неправильного подключения трубопроводов возникают следующие неполадки:

• изменяется направление потока воды;
• понижается КПД чугунной батареи;
• изменяется отток теплоносителя;
• возникает риск разрушения верхней части отопительного прибора.

В неправильно подсоединённой батарее теплоноситель попадает внутрь элемента через нижний патрубок. При таком подключении жидкость не может прогреть все секции, поэтому её эффективность снижается в разы по сравнении с правильным подключением прибора. По законам физики горячая вода, точно так же как и нагретый воздух поднимается вверх, поэтому нижняя часть и остаётся холодной.

При правильном монтаже отопления частного дома нагретая жидкость проходит через регулятор и поступает в верхнюю часть отопительного прибора. Через небольшое давление вода проникает и в нижнюю часть батареи, то есть наполняет всё полезное пространство секций. В данном случае отопительная система будет настроена на максимальную теплоотдачу.

Важно! Для решения проблемы отсоедините радиатор от контура и поменяйте трубы местами.

Что делать если радиатор неправильно прогревается через медленный поток теплоносителя

Второй распространённой проблемой неравномерного прогрева поверхности отопительного прибора считается небольшая скорость перемещения воды внутри секций батареи. Причинами возникновения подобных ситуаций считаются:

• изменение сечения (сужение) труб отопления;
• медленное перемещение теплоносителя по контуру через использование маломощного циркуляционного насоса.

В последнем случае нагретая жидкость не может быстро пройти через весь объём чугунной батареи. Подобная проблема часто возникает в отоплении открытого типа, которое работает без подкачивающего насоса.

Сужение трубопровода возникает в результате неправильного спаивания участков полипропиленовых труб, а также по причине использования регулировочного клапана с зауженным входом.  Кроме этого скорость теплоносителя понижается на участках с отложениями или засорами. Выходом из ситуации станет промывка отопительной системы перед вводом в эксплуатацию, а также заказ услуг профессионала, который сможет провести правильный монтаж контура и настроить работу отопления. По возникающим вопросам обращайтесь за номером +7-926-966-78-68

Низ батареи холодный, а верх горячий: причины и решения

Некоторые жители квартир и частных домов наблюдают проблему недостаточного прогрева радиаторов отопления. Причиной того, что низ батареи холодный, а верх горячий может стать засорение, наличие воздуха в системе, неисправность крана и т.д. Рассмотрим каждую причину и методы решения неприятности более детально.

Засорение батареи

Принимая во внимание низкое качество теплоносителя, который поставляется в системы отопления, засорение становится очень распространенной причиной плохого прогрева. Особенно актуальным вопрос становится в период запуска отопительного сезона. В частных домах система является автономной, и ее засорение может происходить только через расширительный бачок открытого типа.

Засор батареи

Чтобы очистить батарею следует отсоединить ее от труб и промыть. Первый раз заливается горячая вода, затем можно применить специальные растворы.

Воздушные пробки

Наличие воздуха в системе – главная причина того, что низ батареи холодный, а верх горячий. Чаще всего эта неприятность наблюдается у жителей многоквартирных домов на верхних этажах. Воздух, находящийся в системе стремится вверх, поэтому проживая в верхней части здания, следует установить краны Маевского или спускники.

О том, как спустить воздух с чугунной батареи можно прочитать здесь.

Кран Маевского

Последовательность действий будет следующей:

1. Перекрыть трубу, которая подает горячую воду в батарею. «Обратка» при этом должна оставаться открытой.
2. Открыть спускник и дождаться, когда воздух полностью выйдет из системы.
3. Закрыть спускник и возобновить подачу воды в радиатор.

В частном доме можно воспользоваться альтернативной схемой:

1. Перекрыть подачу отопления.
2. Открыть спускник в верхней точке отопительной системы.
3. Обратным давлением убрать собравшийся воздух.

Если указанные рекомендации не принесли ожидаемого результата – лучше вызвать специалиста для диагностики всей системы в целом.

Спускник воздуха в новых батареях

Поломка запорной арматуры

Перекрывающая арматура предназначена для полного или частичного отсечения подачи теплоносителя на батареи. К ее основным компонентам относятся:

Низ батареи холодный, а верх горячий возникает вследствие неисправности внутри крана. Это может быть из-за отколовшейся заслонки или любого другого нарушения корректной работы элемента, нарушающего свободную циркуляцию жидкости. Также следует обращать внимание на правильное направление монтажа вентиля. Производитель указывает направление движения воды на корпусе и согласно ему должна производиться установка. В случае неверного монтажа, вода не будет двигаться по трубе даже в открытой позиции запорной арматуры.

Направление движения воды в вентиле

Некоторые краны требуют правильного позиционирования в пространстве. Например, строго горизонтального или вертикального расположения.

Низкое давление

Низ батарее может быть холоднее верха по причине недостаточного давления в системе. Если магистральная системе рассчитана на чугунные трубы, то сила подачи воды в ней достаточно низкая. Установка биметаллических батарей приводит к тому, что теплоноситель попросту не продавливается через зауженные проходы внутри радиатора.

В условиях частного дома с мембранным расширительным бачком, давление в системе можно поднять вручную. Жителям многоквартирных домов придется обращаться к поставщику услуг для решения вопроса. Также на центральной магистрали могут проводиться ремонтные работы, по окончании которых все вернется в норму.

Манометр, показывающий давление в системе

Нередко низ батареи холодный, а верх горячий может возникать вследствие неправомерных действий соседей многоквартирного дома:

1. Установка теплого пола водного типа.
2. Байпас был смонтирован на общей трубе подачи отопления.
3. Увеличен объем радиаторов без согласования с техниками.

Низкая скорость движения теплоносителя

Если горячая вода движется по трубам достаточно быстро, то она будет отдавать тепло более равномерно по всей длине системы. В противном случае в конце магистрали радиаторы будут значительно холоднее, чем в начале.

Касательно многоэтажек: проблему можно решить, подключив батарею по диагональной схеме. Это позволит обеспечить равномерное протекание жидкости по всему радиатору.

Диагональное подключение батареи

В частном доме неполадка подобного плана может возникнуть вследствие поломки или отсутствия циркуляционного насоса. Следует проверить его корректную работу. Если система построена на гравитационном принципе движения жидкости, то рекомендуется установить дополнительный насос. Это обеспечит равномерный прогрев радиаторов по всему дому.

Циркуляционный насос в системе отполения

Еще одной причиной того, что низ батареи холодный, а верх горячий может стать сужение трубопровода. Это также приводит к низкой скорости движения теплоносителя. Трубопровод зауживается если:

1. Пластиковые трубы были плохо спаяны, и часть прохода загораживается расплавленным элементом конструкции.

   Плохая спайка пластиковых труб

2. На старых железных трубах образовалось слишком много отложений.

   Низ батареи холодный, а верх горячий из-за отложений

3. Регулировочный кран оснащен зауженным внутренним сечением.

В статье были рассмотрены основные неполадки, приводящие к недостаточному прогреву нижней части батареи. Основная часть проблем решается самостоятельно и потребует применения незначительных усилий. Однако некоторые изъяны системы, например, отложение на трубах, могут потребовать замены всего трубопровода.

Схемы подключения биметаллических радиаторов отопления: нижняя, боковая, диагональная

Схемы подключения биметаллических радиаторов отопления фактически не имеют отличий от стандартных способов установки других видов отопительных батарей, например, чугунных. Вне зависимости от того, планируете ли вы выполнить работы самостоятельно или обратиться за помощью к профессионалам, стоит изначально продумать, какую именно схему выбрать и почему.

Первое, о чем стоит знать — существует три схемы подключения биметаллических радиаторов отопления:

• Боковое.
• Диагональное.
• Нижнее.

Если вы хотите выполнить подключение биметаллических радиаторов отопления оптимальным способом, то есть так, чтобы трудозатраты были минимальны, а эффективность приборов максимальна, то при определении подходящей схемы нужно ориентироваться на следующие параметры:

• Тип системы: одно- или двухтрубная.
• Как происходит подача теплоносителя: снизу или сверху.
• Число секций в радиаторе.

Выбор способа подключения в зависимости от типа системы

Выделяют два типа систем: одно- и двухтрубные. В первом случае теплоноситель проходит по подающей трубе к отопительным приборам, при этом по мере движения он остывает. В однотрубных схемах радиаторы монтируются последовательно. Фактически при такой схеме подающий трубопровод «превращается» в обратный. В двухтрубных системах применяется параллельное подключение биметаллических радиаторов отопления: подающая и обратная ветки полностью «автономны» друг от друга, а соединяются они с помощью конечного прибора системы отопления.

Все выпускаемые сегодня биметаллические радиаторы отопления унифицированы под любое подключение, в их конструкции предусмотрено 4 возможные точки подключения, то есть пара снизу и пара сверху. Поэтому выбирать схему нужно, ориентируясь на тип дома, его этажность, тип системы.

Особенности одно- и двухтрубных систем

Помните о том, что:

• Однотрубные системы могут быть с горизонтальной или вертикальной разводкой. Первая, как правило, применяется в частных домах высотой в 1 или 2 этажа, в исключительных случаях — в трехэтажных. Вертикальная разводка типична для многоэтажных объектов. Преимуществом однотрубных систем является то, что их устройство требует минимальных финансовых затрат, и при этом они отличаются стабильностью (то есть разбалансировать такие системы непросто).
• Двухтрубные системы редко эксплуатируются в «многоэтажках». Это обусловлено тем, что для создания такой системы требуется большее число труб, также в обязательном порядке необходимо применение регулирующей арматуры. Впрочем, у нее есть существенное преимущество — на все радиаторы отопления подается теплоноситель одинаковой температуры, а значит, во всех помещениях будет одинаково тепло.

Направление подачи теплоносителя

Подключение биметаллического радиатора отопления может быть выполнено снизу — в данном случае используется нижний вертикальный коллектор. При использовании такой схемы главное точно знать, к какому именно из входов подключается вода. Эти данные можно уточнить в техническом паспорте.

Также возможна боковая и диагональная подводка. В последних двух вариантах подключения биметаллических радиаторов отопления, подача теплоносителя заводится сверху, при этом снизу устанавливается труба обратного трубопровода.

Как определить оптимальную схему подключения в зависимости от числа секций?

Число секций биметаллического радиатора отопления напрямую влияет на выбор схемы подключения. Например, для моделей, имеющих до 8 секций, оптимальным будет боковое, диагональное или нижнее седельное подключение. Если количество секций биметаллического радиатора отопления больше 8-ми, то стоит выбирать диагональную схему подключения.

Впрочем, есть некоторые хитрости, которые позволяют и радиаторы с 9, 10 и более секциями подключать боковым способом. Для этого необходимо использовать так называемый удлинитель потока.

Что такое удлинитель потока и как правильно его устанавливать?

Удлинителем потока называют трубку, вставляемую в коллектор подачи. Целесообразно использовать это приспособление, если при боковом подключении горячими оказываются исключительно первые секции биметаллического радиатора отопления, а остальные остаются чуть теплыми.

При использовании удлинителя потока удается обеспечить условия, при которых теплоноситель будет подаваться не ко входу устройства, а чуть дальше (условно — в центральную часть), за счет этого и обеспечивается более равномерный прогрев поверхностей всех секций радиатора.

Если при подключении биметаллического радиатора отопления вы решили использовать удлинитель потока, то важно знать о том, какая длина приспособления будет оптимальной. Этот параметр определяется в зависимости от числа секций. Фактически вариантов два:

• Удлинитель должен составлять 2/3 от общей длины радиатора.
• Длина удлинителя должна быть такой, чтобы он доставал до средней части последней секции.

При этом выбирать вариант нужно методом экспериментов. Например, в некоторых случаях удлинитель, достающий до середины последней секции, не позволяет первым секциям прогреваться до той же степени, что и последним. Если вы столкнулись с такой ситуацией — не стоит переживать, ведь проблема решается просто: достаточно просто укоротить трубку. Эксперты советуют всегда приобретать удлинитель «с запасом», чтобы при необходимости его можно было укоротить: очевидно, что со слишком коротким приспособлением сделать уже будет ничего нельзя. А то, какой именно вариант подойдет (на 2/3 или до середины последней секции), напрямую зависит от диаметра подводки, а также давления в стояке.

Второй момент: если при подключении биметаллического радиатора отопления вы решили использовать удлинитель, то можно сделать в нем отверстия. Такая «хитрость» поможет обеспечить условия, при которых теплоноситель будет равномерно поступать и распределяться по вертикальным коллекторам. Впрочем, делать это вовсе не обязательно, удлинитель и без отверстий отлично справляется со своими функциями.

Советы экспертов

Полезные советы по безопасному подключению биметаллических радиаторов отопления:

• Желательно устанавливать запорные краны на входе и выходе радиатора. Например, это могут быть шаровые краны. Наличие таких элементов значительно упростит работы в случае, если требуется ремонт, модернизация или обслуживание отопительной системы. Принцип функционирования прост: достаточно закрыть шаровые краны, подождать, пока теплоноситель станет холодным, после чего радиатор можно без опасений снимать.
• При подключении биметаллических радиаторов отопления, обязательно используются воздухоотводчики. Когда теплоноситель контактирует с материалом коллектора, неминуемо возникают химические реакции, сопровождающиеся образованием газов. Воздухоотводчики необходимы для эффективного отвода газов и воздуха, скопившихся в радиаторе. Если их нет, то в приборе возникнет избыточное давление, и при наступлении отопительного сезона неминуемо будет нарушена циркуляция, вследствие чего одна или несколько секций радиатора (или их части) попросту перестанут нагреваться.
• При подключении необходимо обеспечить условия, при которых биметаллический радиатор отопления будет расположен строго горизонтально. При этом можно немного «поднять» угол прибора с той стороны, где монтирован воздухоотводчик — в этом случае газы из прибора будут спускаться гораздо эффективнее. При этом обратный уклон неминуемо нарушит циркуляцию.

Если вы хотите получить профессиональные рекомендации по выбору оптимального способа подключения биметаллических радиаторов отопления, а также узнать другие особенности, которые следует учитывать при планировании системы, просто свяжитесь со специалистом компании «САНТЕХПРОМ» по телефону: +7 (495) 730-70-80.

Виды радиаторов отопления, тип подключения, регулировка температуры.

03.06.2016Виды радиаторов отопления, тип подключения, регулировка температуры.ТД ВиКоКомпания «ТД ВИКО» подготовила очерк, который описывает, как устранить распространенные причины плохой регулировки температуры радиатора отопления, прояснит принципы подключения радиаторов отопления и расскажет про специальные краны, которые позволяют производить калибровку радиатора.  
.

Отопление радиаторами применяется практически в каждом доме и квартире. Однако  мы никогда не задумываемся о том, в каком варианте подключения батарея будет  греть лучше. Или в большинстве случаев клиенты, поставив радиатор отопления с шаровыми кранами по старинке, не могут понять, почему их батарея не отдает должным образом необходимую температуру, не поддается плавной регулировке. В этой статье наша компания постарается Вас просветить в вариантах подключения радиаторов отопления, видах кранов, которые можно подключить к батарее, опишем преимущества вентилей для радиаторов отопления и объясним причины некорректной регулировки температуры батареи.

Вы готовы начать впитывать силу просветления? Тогда начнем.

Виды радиаторов отопления.

На текущий момент распространено четыре вида батарей:

• 
  Алюминиевые радиаторы

• 
  Биметаллические радиаторы

• 
  Чугунные радиаторы

• 
  Стальные радиаторы

Алюминиевые радиаторы

Такой вид радиаторов применим для не высотных домов и коттеджей.  По своим характеристикам имеют довольно хорошую теплоотдачу, однако, ввиду свойств самого металла «сплава алюминия» обладает средней  динамичностью к перепадам температур внутри помещения. Конечно, такие радиаторы не рекомендуется использовать в системах центрального водоснабжения, так как в связи наличия агрессивных сред в жидкостях  центрального водоснабжения этот вид радиаторов отопления очень сильно подвержен коррозии. В результате даже очень хорошие радиаторы прослужат максимум 2-3 года. Их просто разъест изнутри, солями, содержащимися в центральном водоснабжении. Исключение составляют новые высотные дома, имеющие собственные котельные. 

Зато использование алюминиевых радиаторов идеально подходит для отопления своих домов и коттеджей. Хорошие итальянские радиаторы «GLOBAL» дают  теплоотдачу 182 Вт
при температуре 70 градусов Цельсия. Таким образом, 1 секция высотой 500мм способна обогреть 1,75 кв.м. помещения.  Радиаторы китайского производителя (качественный заводской китай «ROMMER») способны давать 175 Вт при температуре теплоносителя 70 градусов Цельсия, т.е. мы сможем обогреть 1,67 кв.м. помещения одной секцией радиатора высотой 500мм. Все алюминиевые радиаторы отопления способны выдержать давление до 16 атм. Вроде бы разность небольшая, но качественный итальянский радиатор прослужит до 10 лет гарантированно, при условии использования качественного теплоносителя.

Биметаллические радиаторы

Выполнены из стальной сердцевины, покрытой поверх алюминиевым сплавом. Такой вид радиаторов отопления уже не так подвержен коррозии. Это позволяет применять такие радиаторы в центральном отоплении, а стальная сердцевина увеличивает давление, выдерживаемое радиатором. Например, итальянские радиаторы «GLOBAL» выдерживают давление до 35 атм, а специальный способ соединения стальных трубок секции позволяет на 100% быть уверенным, что места соединения никогда не потекут. Дело в том, что перед тем, как приварить сердечник к несущей теплоноситель части, трубка вплавляется трением (притирается), а затем происходит поверхностная сварка автоматом, что дает 100% качество и герметичность соединения. Радиаторы «GLOBAL» рассчитаны на установку в многоэтажных зданиях высотой от 20 этажей и выше.   

 

Конечно, было бы идеально, если бы все компании так соединяли стальной сердечник, но к великому сожалению большинство китайских производителей сваривают некачественно, экономя на материалах и проверке на качество шва. Хороших производителей биметаллических радиаторов отопления из Китая тяжело найти, и есть вариант наткнуться на некачественную подделку. Наша компания может предложить хорошие и качественные биметаллические радиаторы отопления «ROMMER» от Китайского производителя. Эти радиаторы производятся на специализированных заводах в Китае под должным контролем качества. Конечно же, цена таких радиаторов будет повыше, подделок, но продавая их Вам, мы будем уверены, что такой радиатор, отапливая Ваш дом, оправдает затраты.

Теплоотдача биметаллических радиаторов чуть ниже алюминиевых, ввиду того, что имеется стальное наполнение. Это позволяет увеличить динамичность теплоотдачи биметаллических радиаторов, что положительно сказывается на экономии в плане нагрева и поддержания температуры в помещении. Так итальянский биметаллический радиатор «GLOBAL» высотой 500мм выдает 172 Вт на секцию, а биметаллические радиаторы «ROMMER» дадут 165 Вт на секцию. Таким образом, выходит что “GLOBAL” сможет обогреть 1,7 кв.м., а “ROMMER” до 1,6 кв.м. помещения. Устанавливая биметаллический радиатор, можно смело рассчитывать, что такой радиатор выдержит давление в 25 атм.

Чугунные радиаторы

Выполняются методом литья. У этого вида радиаторов хорошая коррозионная стойкость. Но благодаря высокой динамичности нагрева они отлично подходят для обогрева помещений, где имеется частые перепады температуры в помещении. Например, коридоры, входные группы помещений и пр. помещения. Ввиду отсутствия ребер теплоотдачи, такие радиаторы обладают малой теплоотдачей, примерно 150 -160 Вт на секцию. Высокая динамичность нагрева также сказывается на скорости прогрева помещения, но такой минус с легкостью перерастает в плюс, когда радиатор нагревается до рабочей температуры и помещение прогревается, то такой радиатор начинает меньше потреблять тепловой нагрузки. В результате затрата на обогрев компенсируется малым тепловым потреблением при поддержании температуры.

Компания «ТД ВИКО» предлагает чугунные радиаторы серии «МС-140».  Также помимо стандартных отечественных вариантов на рынке систем отопления можно встретить чугунные радиаторы импортных производителей, конечно, они могут уже выглядеть феерически, но и стоимость их тоже не очень маленькая.

Стальные радиаторы

В отличие от алюминиевых и биметаллических радиаторов – стальные радиаторы обладают эстетичным видом. Это не плюс, но приятный вид панели в стиле эстетики очень привлекателен. В отличие от обычных радиаторов, такие радиаторы работают по другому принципу. Новшества компании «KERMI» позволяют отапливать помещение всего при температуре теплоносителя выше 54 градусов Цельсия. Такие радиаторы подключаются либо снизу, либо с боку. Такое исполнение подключения дает возможность спрятать подводящие части и создать вид, что батарея является неким элементом стены. В таких радиаторах уже имеются все элементы регулировки температуры и сброса воздуха. Радиаторы выполнены так, что все тепло отдается ребрам циркуляции воздуха внутри радиатора, а наружные элементы батареи нагреты минимально. Такой подход позволяет максимально отдавать тепло. Стальной  радиатор отопления нельзя накрывать, так как он просто перестанет греть. В отличие от стандартизации алюминиевых и биметаллических радиаторов, стальные радиаторы делятся не только по высоте и толщине радиатора, но еще и по длине радиатора.  Например, маркировка радиатора «KERMI» Kermi Profil-K FKO 22/300/600  означает, что радиатор имеет боковое подключение (серия FKO) толщину радиатора 44мм (22мм до центра), высота радиатора 300мм и длинна радиатора 600мм. Тепловая мощность такого радиатора по каталогу составит 1022 Вт/м. В результате мы получаем 10,22 Вт/см, следовательно, стальной радиатор длиной 600мм выдаст мощность в 613,2 Вт, и Вы сможете обогреть 6 кв.м.

Такой вид радиаторов уже не боится коррозии, как алюминиевые радиаторы. Поэтому их уже можно применять в центральном отоплении. Однако ввиду тонких стенок радиаторов рабочее давление составляет всего 10 атм, а максимальное 13 атм.

Подключение радиаторов отопления

От типа подключения радиатора отопления зависит его теплоотдача. Мы предлагаем  ознакомиться с распространенными видами подключения, для двухтрубной и однотрубной систем отопления.

Двухтрубная система отопления:

Такой вид подключения наиболее распространен. Большинство подключений такого вида используется в многоквартирных домах. КПД по теплоотдаче составляет примерно 60-80% от общей температуры теплоносителя. Допустим, радиатор в 10 секций с мощностью секции 180 Вт, сможет обогреть помещение площадью не 18 кв.м., а намного меньше примерно от 13 до 15 кв.м.

Наиболее практичный вид подключения, позволяет использовать радиатор практически на 102%. Допустим, радиатор в 10 секций с мощностью секции 180 Вт, сможет обогреть помещение площадью примерно в  19 кв.м.

Похож на первый вариант подключения. Удобен тем, что краны располагаются в нижней части радиатора. Однако КПД радиатора с таким подключением намного меньше и составит примерно 40-60%. Допустим, радиатор в 10 секций с мощностью секции 180 Вт, сможет обогреть помещение площадью не 18 кв.м., а намного меньше примерно от 8 до 10 кв.м.

Эти характеристики применимы к двухтрубной системе отопления, но что если у Вас однотрубная система отопления. Например многоквартирный дом, где имеется стояк отопления. Тогда значения совсем становятся другие.

Однотрубная система отопления:

Боковое подключение с  КПД по теплоотдаче составляет около 80% от общей температуры теплоносителя. Допустим, радиатор в 10 секций с мощностью секции 180 Вт, сможет обогреть помещение площадью не 18 кв.м., а немного меньше около 15 кв.м.

Значения по силе обогрева останутся те же, в пределах 100-102%

Теплоотдача радиатора в плане КПД с таким подключением в однотрубной системе отопления составит примерно 60-75%. Допустим, радиатор в 10 секций с мощностью секции 180 Вт, сможет обогреть помещение площадью не 18 кв.м., а намного меньше примерно от 10 до 14 кв.м.

Регулировка температуры радиатора

Вроде бы все хорошо, но что, если Вы решили прикрыть свой радиатор отопления, и оказалось что он не поддается регулировке? Как грел на полную, так и греет. Поставить байпас параллельно радиаторным кранам? Да конечно это верный и необходимый вариант подключения, особенно, если у Вас многоэтажный дом. Ведь если не будет стоять байпас, то вы оставите без отопления верхние этажи. Скажете, а ну и ладно? Да возможно Вы брюзга, но и это Вам не поможет. Рано или поздно ЖКХ его заставят установить. Тогда необходимо будет переделать всю подводку к радиатору отопления. 

Но есть более легкий вариант – установить кран для однотрубной системы от компании LUXOR M87 или LUXOR M300 + LUXOR M351 (для красивого бокового подключения). Эти краны не только позволят регулировать температуру радиатора вручную, но и позволит балансировать пропускную способность через радиатор горячего теплоносителя, что избавит от эффекта грубой регулировки температуры радиатора отопления. Также есть виды кранов с автоматической регулировкой температуры – такие краны называются ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЕ. Например, аналог LUXOR M87 – кран  LUXOR MT282 и аналог LUXOR M300 – кран LUXOR M320.

А что, если у вас стоят шаровые краны? Такими кранами можно максимум «отрегулировать температуру радиатора только тремя» положениями: максимальный нагрев, 50% (если удастся поймать), радиатор отключен. Еще необходимо помнить то, что шаровые краны рассчитаны на работу, открыт или закрыт и не более. Частые повороты ручки выведут кран из строя и приведут к течи.

В таких ситуациях, когда Вам предлагают специальные краны для радиаторов необходимо соглашаться и не слушать притворства «горе-сантехников». Ведь экономя на качестве кранов – вы обрекаете себя на дальнейшие муки.

В добавку, среди любителей старинных решений блуждает огромное заблуждение, о том, что такие вентиля
и блок краны быстро выходят из строя. Давайте рассмотрим на примере крана итальянского производителя LUXOR.

Краны такой компании выполнены из специальной латуни, которая практически стойкая к коррозии. Все краны выполнены, так, что обеспечивают высокую герметичность и ремонтопригодность. В регулировке используется двойной шток, что предотвращает эффект заклинивания. Конец штока сделан под специальным углом по типу игольчатого регулирования, а для предотвращения протечки при забивании штока частицами грязи в центральном водоснабжении, используются два резиновых кольца из температуростойкой EPDM резины. Такая конструкция обеспечивает плотность до 95% при длительной эксплуатации в Российском водоснабжении. Уточним, что практически все качественные импортные производители гарантированно будут работать долго и качественно, все они делаются из практически идентичной марки сплава латуни и схожей конструкции, не ухудшающей их характеристики.

Давайте рассмотрим, в чем отличие кранов для радиаторов от шаровых кранов, ведь по стоимости они практически одинаковые.

Итак, для классических радиаторов отопления существует также два варианта кранов: с ручной регулировкой и автоматической. Также существуют уже готовые комплекты «блистеры», которые содержат уже два крана и термоголовку. Такой комплект позволяет корректировать температуру радиатора по температуре воздуха в помещении.  

Например, блистер LUXOR KT201 или LUXOR KT202. Единственное условие правильной работы такого регулятора – термоголовка должна быть установлена перпендикулярно стене
(развернута на 90 гр. относительно радиатора).

В результате мы имеем два крана: первый позволяет регулировать температуру радиатора (вентиль), а второй же зачем? Скажете, что его назначение перекрывать радиатор при демонтаже? Да верно, но это не основное его предназначение. Поэтому заменять его шаровым краном нельзя!!!!

Второй кран называется БЛОК-КРАН. Он предназначен не только для перекрытия обратной от радиатора, но основное его назначение – балансировка пропускной способности теплоносителя через радиатор. Это позволяет при открытом полностью вентиле отрегулировать температуру в помещении, при которой будет тепло, но не жарко. В таком режиме «Вентиль» позволит плавно регулировать температуру радиатора.

Получается, что БЛОК-КРАН выставляет диапазон регулирования температуры вентиля. Что сильно влияет на точность и плавность корректировки температуры в помещении.

Например, у Вас стоит радиатор с вентилем и блок краном, который подключен к центральному отоплению. В период, сильных холодов температура центрального отопления нагревается очень сильно и частенько возникает желание убавить жар радиатора, Вы поворачиваете вентиль на половину, но радиатор продолжает жарить как прежде…. Ох ужас, что, же происходит? Вы убавляете далее, и результат достигнут батарея стала чуть меньше греть процентов на 50, решили еще убавить – эх перекрыли радиатор. Стало холодно L. В чем же причина? Дело в том, что через радиатор проходит слишком большой объем горячего теплоносителя и диапазон регулировки вентиля далеко за пределами регулировки радиатора. У каждого радиатора есть понятие динамичность теплоотдачи – этот параметр характеризует скорость нагрева и остывания радиатора при разных температурах помещения. Так как скорость протока через радиатор высокая, то даже прикрытый вентиль не позволяет ее снизить до диапазона, когда наступит баланс и радиатор начнет остывать.

Для таких целей и служит БЛОК-КРАН. Он позволяет убавить скорость протока теплоносителя, через радиатор, введя его характеристику нагрева под требуемое помещение, что позволит выставить максимальный проток через радиатор, при котором теплоотдача будет максимальной при открытом вентиле и минимальной при почти закрытом вентиле. Что соответственно позволит плавно регулировать температуру в помещении.

Также использование «БЛОК КРАНА» необходимо при наличии большого количества радиаторов подключенных параллельно магистрали отопления. Это избавит от эффекта потери тепла на удаленных радиаторах. Отрегулировав пропускную способность радиаторов, Вы заставите все радиаторы греть одинаково на всем участке магистрали. Конечно, будут потери в тепле, но они уже будут незначительные.

Компания «ТД ВИКО» предлагает вентили и блок краны разных диаметров и производителей. Весь список ассортимента Вы можете посмотреть по этой ссылке.

. Вы можете позвонить нашим менеджерам по телефону +7 (351) 222-10-92 и проконсультироваться по интересующим Вас вопросам. Сайт компании ВИКО: www.td-viko74.ru
«ВИКО» — инженерная сантехника в Челябинске

Возврат к списку

Принцип работы электрического утюга

Электрический утюг работает очень просто — он потребляет электричество из сети и нагревает катушку внутри. Затем это тепло передается нижней пластине, которая прижимается к одежде, чтобы удалить складки.

Когда я научился гладить одежду, меня очень раздражал весь процесс. Видимо утюг включался и выключался сам по себе ни с того ни с сего. Хотя меня это раздражало, я был очарован этим странным явлением.К счастью, вскоре я понял, что это действие в утюге вызвано функцией «автоматического отключения электроэнергии».

Вы почти наверняка наблюдали эту функцию автоматического включения / выключения на электрических утюгах, но знаете ли вы, как она работает? Как утюг узнает, когда он отключает питание?

Что делает термостат в утюге?

Это «термостат» внутри утюга, который бесшумно отслеживает температуру и может включать и выключать питание с помощью других электрических компонентов.Вероятно, это самый важный компонент утюга, так как он помогает регулировать температуру.

Термостаты используются не только в утюгах, но и в кондиционерах, охладителях воды, комнатах с автоматическим регулированием температуры и многих других устройствах, требующих строгого регулирования температуры. Фактически, около половины спроса на электроэнергию в США приходится на термостатически регулируемые нагрузки.

Основная функция термостата определяется только его названием; это слово состоит из двух греческих слов: «thermo» (тепло) и «statis» (статус-кво или константа).Как следует из названия, основная функция термостата — поддерживать постоянную температуру в данной среде.

Есть предостережение: многие люди часто путают термостат с термометром или используют эти слова как синонимы.

Ну, это не совсем одно и то же. Термометр — это устройство, которое измеряет температуру, в то время как термостат пытается поддерживать или регулировать температуру.

Электрический утюг (Источник изображения: Википедия)

Работа с электрическим утюгом

Электрические утюги, которые мы используем, чтобы выдавливать складки нашей одежды, содержат термостат, который предотвращает перегрев утюга при включении и оставлении. без присмотра долгое время.Посмотрим, как работает механизм.

Электрический утюг использует базовую комбинацию тепла и давления для удаления складок с одежды.

Если электрический ток проходит через катушку или другой нагревательный элемент, присутствующий в утюге, он становится очень горячим. Затем это тепло передается за счет теплопроводности на опорную пластину (гладкую плоскую поверхность, которую вы кладете на одежду во время глажки), которая элегантно гладит вашу одежду.

Однако, если утюг постоянно потребляет электричество от источника питания, нагревательный элемент становится все горячее и горячее.Это приводит к большим потерям энергии, поскольку утюг потребляет много электроэнергии всего за несколько минут, портя одежду и, в худшем случае, вызывает серьезные и потенциально опасные аварии!

Поэтому важно, чтобы утюг не нагревался до опасных температур. Здесь в игру вступает термостат.

В отсутствие термостата утюг будет продолжать потреблять ток, и катушка будет нагреваться до опасного уровня, что, в свою очередь, может привести к неприятным авариям.(Фото: Петр Дебовски / Shutterstock)

Первоначальный термостат, созданный в семнадцатом веке, представлял собой поплавок в ртутном термометре, привязанный к крышке демпфера. Когда температура окружающей среды вокруг термометра превышает определенный предел, ртуть поднимается, смещая поплавок так, что он закрывает заслонку. Эта основная предпосылка привела к созданию современных термостатов, которые мы используем сегодня.

Биметаллические полосы

Термостат в чугуне обычно использует биметаллическую полосу.Как следует из названия, биметаллическая полоса состоит из двух разных типов металла с разными коэффициентами расширения, соединенных вместе. Это означает, что при нагревании они по-разному расширяются. Эта биметаллическая полоса соединена с контактной пружиной небольшими штырями.

При умеренных температурах точка контакта остается в физическом контакте с биметаллической лентой. Однако, если температура железа превышает определенный предел, полоса начинает изгибаться в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения.В результате полоска перестает физически соединяться с точкой контакта, цепь размыкается и ток перестает течь.

(a) При нормальной температуре, (b) Когда утюг становится слишком горячим

Поскольку цепь остается разомкнутой в течение некоторого времени, температура утюга понижается, полоса сохраняет свою первоначальную форму, и ток течет снова.

Таким образом, биметаллическая лента действует как своего рода мост для подключения или отключения цепи для регулирования нагрева.

Это циклическое включение и выключение утюга повторяется до тех пор, пока вы не отключите питание от основного источника питания. Поэтому во время глажки кажется, что утюг постоянно включается и выключается.

Дополнительный конденсатор

Статьи по теме

Статьи по теме

Хотя термостат помогает регулировать температуру в безопасных пределах, частое включение и отключение цепи для регулирования температуры приводит к постепенному износу точек контакта.Это может привести к электромагнитным помехам, вызывающим проблемы с радиоприемом. Чтобы предотвратить это, конденсатор подключается к двум точкам контакта. Конденсатор предназначен для сглаживания электромагнитных помех. Чтобы узнать больше о конденсаторах, щелкните здесь.

Различные типы конденсаторов

Как работает электрический тостер?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 14 января 2021 г.

Ням, что может быть лучше, чем
вкусный хрустящий тост с маслом первым делом утром? Если вам не нравится стоять у
печь смотрит и ждет, пока ваш хлеб подрумянится, электрическая
тостер может быть как раз для вас.Вы, наверное, знаете, что машина вроде
это превращает энергию электричества в тепло, которое может приготовить ваш хлеб
в один миг. Но вы знаете, как электричество, которое течет в
тостер превращается в совершенно другой вид
энергия? Заглянем внутрь.

Фото: Электрический тостер забирает электрическую энергию из розетки и очень эффективно преобразует ее в тепло. Если вы хотите, чтобы тосты готовились быстро, вам нужен тостер, который каждую секунду излучает как можно больше тепла на ваш хлеб.Для этого, согласно законам физики, он должен потреблять максимальное количество электроэнергии в секунду. Другими словами, ему нужна самая высокая номинальная мощность (мощность), которую вы можете найти. Тостер с более высокой мощностью всегда готовится быстрее, чем тостер с более низкой мощностью.

Превращение электричества в тепло

Энергия — разновидность магии, невидимая
форма энергии, которая позволяет вам делать что-то. Тепло — это один из видов энергии и
электричество (вырабатываемое электростанциями
и хранятся внутри таких вещей, как батарейки) — другое.Вы не можете сделать
тосты, поставив кусок хлеба на батарею — и не следует
Вы пытаетесь! Но вы можете приготовить тосты с помощью электричества, если вы используете электрический
тостер. Так в чем разница?

Если вы когда-нибудь заглядывали внутрь тостера, вы заметили
ряды светящихся красных проводов, обращенных к хлебу. Когда электричество
протекает через эти провода, они нагреваются и затем направляют свое тепло в сторону
хлеб как десятки миниатюрных радиаторов.

ВНИМАНИЕ! Никогда не прикасайтесь к этим проводам (которые
называются нитями или элементами) пальцами или любым другим предметом, потому что
они опасно горячие и несут большие электрические токи, которые могут
пронзить ваше тело, убить вас электрическим током и убить.Если вам нужно удалить
хлеб застрял в тостере, всегда отключайте его от сети.

Когда электричество течет по проводам, энергия передается от
один конец провода к другому. Движение энергии немного похоже на
вода течет по трубе. Электроэнергия переносится по
проволока электронами, крошечные частицы внутри атомов металла, которые
составлять проволоку. По мере того, как течет электричество, электроны толкаются
и сталкиваются друг с другом и с атомами в металлической проволоке,
выделяя тепло в процессе.Чем тоньше проволока, тем больше
электрический ток, тем больше
происходят столкновения и выделяется больше тепла.

Тепло и свет

Тепло — не единственное, что вырабатывается, когда течет электричество
по проволоке. Если провод достаточно тонкий и не покрыт
с пластиковой изоляцией, ее температура
может подняться так сильно, что раскалится докрасна. Что тут происходит? Если провод тлеет, это должно быть
испуская свет. Атомы внутри металлической проволоки нагреваются
электронами, протекающими через него.Они поглощают некоторую энергию, как
тепла, становится нестабильным, а затем выделяет часть энергии в виде
свет, чтобы попытаться снова стать стабильным. (См. Нашу статью о свете, чтобы узнать больше о том, как атомы производят свет.)

Старомодные электрические лампы используют этот трюк для получения света. Внутри
их большие стеклянные колбы, у них есть нить, сделанная из невероятно
тонкий кусок спиральной проволоки. Когда электричество течет по нити,
он становится очень горячим и выделяет как свет, так и тепло.Делая свет
нагревание таким образом называется накаливанием.
Лампы накаливания тратят большую часть электроэнергии, которую они используют.
потреблять. Около 90 процентов электричества в такой лампочке
немедленно превращается в тепло, что невероятно расточительно.
Вот почему многие люди сейчас переходят на энергоэффективные люминесцентные лампы.
лампочки, которые излучают столько же света, но не выделяют тепла.

В тостере все наоборот: очевидно, что мы гораздо больше
заинтересованы в производстве тепла и небольшого количества света, производимого
светящиеся нити — это пустая трата энергии.

Это элементарно

Тостеры и электрические лампы накаливания — это всего лишь два примера
многие бытовые приборы, которые выделяют тепло при прохождении электричества
их. Электрический душ, кофеварка,
радиаторы, тепловентиляторы, фены, бигуди, утюги, сушилки
сушилки, стиральные машины и
плиты работают очень похожим образом. (СВЧ
духовки, однако, работают совершенно по-другому, используя
электромагнитное излучение для передачи тепла молекулам воды внутри вашего
еда.)

Такие устройства, как души и чайники, нагревают воду
электричество должно делать это безопасным способом, чтобы они не
убить вас электрическим током. Вместо того, чтобы использовать тонкий оголенный провод (как те, что вы
можно увидеть внутри тостера), они используют другой нагревательный элемент
называется элементом, внутри которого надежно содержатся неизолированные провода.
Элемент представляет собой блестящий изогнутый кусок металла, который вы можете увидеть на
дно электрочайника. Никогда не пытайтесь
прикоснуться к нему, потому что ты обожжешься или поранишь
сами.

Фото: 1) Светящиеся элементы внутри
тостер. 2) Вы можете ясно видеть спиральный электрический элемент внизу чайника. Как течет электричество
через толстую металлическую катушку электроны внутри нагревают металл
и это тепло быстро передается воде внутри кувшина.

Как тостеры узнают, когда нужно выключиться?

Фото: Первые электрические тостеры не выключались сами по себе: они были полностью ручными.Вы кладете кусок хлеба на вращающуюся металлическую решетку для жарки и закрываете ее так, чтобы решетка встала.
против группы нагревательных элементов. Увидев или почувствовав запах готовки тоста, вы открывали решетку, вынимали хлеб и вставляли его другим способом, чтобы поджарить другую сторону. Автоматические тостеры были более поздним развитием.
Фотография военного времени 1943 года, сделанная Джоном Вэчоном для Управления безопасности фермерских хозяйств США / Управления военной информации.
любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Ваш тостер, скорее всего, использует таймер или термостат, чтобы выключиться, когда ваш хлеб готов.
но в некоторых сложных моделях используются схемы электронных детекторов света на основе фотоэлементов.

Таймеры

Разумно предположить, что большинство людей всегда используют один и тот же вид хлеба, нарезанный одинаковым способом, поэтому на приготовление тостов обычно уходит примерно одинаковое время. Простой часовой механизм
или электронная схема синхронизации может использоваться для выключения нагревательного элемента после
истек определенный период. В таких тостерах включение регулятора просто увеличивает время приготовления.

Термостаты

Термостат — это механическое, электрическое или электронное устройство, которое переключает электрическую цепь.
включен или выключен, чтобы что-то хранить (например, комнату, в которой вы живете, или отделение для льда в холодильнике)
довольно постоянная температура.Мы также можем использовать его для выключения тостера, когда хлеб готов. Предположим, что есть термостат из биметаллической ленты (два разных металла, сваренных вместе), установленный очень близко к нагревательному элементу тостера. По мере приготовления хлеба термостат будет нагреваться, и металлы будут расширяться в разной степени, поэтому термостат будет постепенно изгибаться по кривой. При достижении нужной температуры он изогнется ровно настолько, чтобы щелкнуть и выключить нагревательный элемент тостера. В тостере этого типа включение регулятора регулирует расстояние, на которое термостат должен прогнуться, прежде чем он выключит нагреватель.

Artwork: Типичный электрический тостер Hoover 1950 года использовал сложный биметаллический термостат в качестве механизма синхронизации. Хлеб находится в тележке, переходящей от светло-синего к темно-синему положению.
Вторичный нагревательный элемент (оранжевый, слева) нагревает биметаллический полосковый термостат (красный, слева) во время обычного поджаривания хлеба. Когда полоска достаточно горячая, она щелкает прямо, активируя сложный механизм переключения, который отключает нагревательные элементы и поднимает хлеб.Иллюстрация из патента США 2502655: Электрический тостер Уильяма Китто, любезно предоставлено патентом США
и Бюро по товарным знакам.

Фотоэлементы

Фотоэлемент (или фотоэлемент) — это электронный компонент, вырабатывающий электричество.
в зависимости от того, сколько света попадает на него. Предположим, вы построили тостер с миниатюрным фонариком внутри, который светит в
угол к хлебу. По мере того, как тост медленно готовится, хлеб фактически превращается из белого в коричневый (надеюсь, не черный), поэтому
свет, отраженный от него, должен медленно уменьшаться в интенсивности.Поместите рядом фотоэлемент для измерения отраженного света и, теоретически,
у вас есть точные средства определения времени приготовления тостов, которые намного надежнее таймеров и термостатов.
Похоже на научную фантастику? Самый старый тостер, который я нашел, использующий эту идею, описан в
Патент США 2631523: Автоматический электрический тостер.
предоставлен в 1953 году Брору Г. Ольвингу и McGraw Electric Company (хотя могли быть и более ранние).

Изображение: фотоэлектрический тостер использует нагревательные / осветительные элементы (1) для приготовления пищи.Свет, отраженный от хлеба (2), собирается линзой, призмой и фотоэлементом (3) и усиливается электронной схемой (4) для создания электрического тока, который освобождает защелку (5), позволяющую пружине (6) перевернуть хлеб, когда он будет готов.

Всплывающее окно!

Когда таймеры и термостаты выключают тостер, они обычно также срабатывают.
пружина, которая поднимает металлическую клетку, в которой хранится тост. Это
гораздо легче достать тост, если он всплывает. Это безопаснее, потому что
внутри тостера обычно слишком жарко, чтобы в него можно было дотянуться, и, как мы уже видели, вы не
хочу потрогать нити!

Гальваническая коррозия — обзор

4.2 ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

За исключением редких случаев, в зданиях или механически соединенных конструкциях нет однородности материалов, металлов или сплавов. Например, металлические фитинги из алюминия всегда соединяются винтами из нержавеющей стали, в то время как аксессуары, такие как петли, фильтры, съемные петли, изготавливаются из нержавеющей стали или хромированной стали или даже из латуни. В соответствующих условиях существует риск гальванической коррозии алюминия.

Гальваническая коррозия алюминия в гетерогенных сборках, подверженных атмосферным воздействиям, подчиняется правилам, приведенным выше (см. Главу B.3). Это зависит от нескольких факторов:

—

Природа металлов и сплавов, контактирующих с алюминием: Независимо от атмосферы, наиболее агрессивными контактами для алюминия являются соединения с медью и медными сплавами [1], свинцом, и сталь (рисунок С.4.1). Здесь следует напомнить о роли эластомеров с графитом в развитии гальванической коррозии.

Рисунок C.4.1. Гальваническая коррозия алюминия в зависимости от типа атмосферы [3].

—

Тип атмосферы: морская атмосфера приводит к наиболее сильной гальванической коррозии [2] из-за присутствия хлоридов

—

Электропроводность пленки влаги: и выше чем проводимость электролитической среды, тем лучше работает ячейка, расположенная между алюминием и другим металлом.

Вот почему морская атмосфера, богатая хлоридами, приводит к сильнейшей гальванической коррозии алюминия при идентичных условиях по всем остальным параметрам.

—

Частота увлажнения: гальваническая коррозия требует электролита, что означает, что контактная площадка должна быть влажной. Следовательно, ее интенсивность зависит от местных климатических условий: дождя, относительной влажности и т. Д.

Атмосферная гальваническая коррозия всегда будет ограничиваться областью контакта. В соответствующих условиях это может привести к серьезным повреждениям: кровля с перфорацией вокруг болтов или винтов, электрические компоненты, которые корродируют в местах контакта с компонентами из меди или медных сплавов и т. Д.

На практике контакты с нержавеющей сталью и сталью с цинковым или кадмиевым покрытием являются наиболее распространенными в конструкциях, особенно в металлических фитингах. Мировой опыт показывает, что даже без изоляции между двумя металлами гальваническая коррозия не вызывает проблем в этих сборках, если конструкция такова, что предотвращается удержание влаги.

Опыт работы в строительной отрасли и с различным оборудованием, подверженным воздействию плохой погоды во всех климатических зонах, таким как дорожные знаки и пристани для яхт, показывает, что гальваническая коррозия алюминия при контакте с обычной или нержавеющей сталью развивается только в определенных ситуациях. например,

—

Области, где сохраняется влага, и где дождевая вода или конденсированная вода может задерживаться постоянно или в течение длительных периодов времени.Это часто наблюдается с заделками, которые образуют резервуар, способный удерживать воду. При контакте с закладными стальными штифтами наблюдается гальваническая коррозия.

—

В точках сборки кровельного листа и облицовочных панелей, во влажных и агрессивных средах. Например, в прибрежных районах иногда может быть обнаружена сильная гальваническая коррозия вокруг болтов, потому что войлок, используемый для изоляции, задерживает воду, исчез или был сжат, так что алюминий вступает в прямой контакт со стальными шайбами ​​и болтами, которые находятся часто ржавые.

Особый микроклимат может способствовать развитию гальванической коррозии алюминия при контакте со сталью. Это можно наблюдать во влажных зонах, рядом с заводами, которые выбрасывают много пыли: заводами по производству удобрений, цементными заводами, угольными электростанциями и т. Д. Опыт показывает, что такая ситуация, крайне неблагоприятная с точки зрения устойчивости материалов, может в значительной степени контролироваться подходящей конструкцией и, особенно, частой очисткой скопившейся пыли.

Риск, который чаще всего недооценивается в сборках из стали, — ухудшение внешнего вида алюминиевых конструкций из-за стекания ржавчины. Хотя это не влияет на коррозионную стойкость алюминия, это ухудшает общий внешний вид. Цинковые или кадмиевые покрытия на стали имеют ограниченный срок службы в зависимости от агрессивности окружающей среды. Когда они истощаются, сталь ржавеет, и ситуация такая же, как и в случае прямого контакта алюминия с незащищенной сталью.

Контакты между алюминием и другими металлами, такими как медь и медные сплавы, свинец и олово, при воздействии очень агрессивных сред, таких как высокая влажность, частые дождь и пыль, представляют определенный риск гальванической коррозии алюминия. Они должны быть защищены или, по крайней мере, проверены, чтобы отслеживать развитие возможной гальванической коррозии и при необходимости вмешиваться.

Dimplex — Результаты поиска

Найдено 174 результатов. Отображение 61-70

Преодоление несмешиваемости с библиотекой биметаллических катализаторов

Реферат

Биметаллические соединения становятся важными материалами, которые часто обладают отличными химическими свойствами от монометаллических.Однако доступ к гомогенно легированным биметаллическим материалам ограничен из-за термодинамической несмешиваемости составляющих элементов. Преодоление присущей биметаллическим системам несмешиваемости привело бы к созданию биметаллической библиотеки с уникальными свойствами. Здесь мы представляем стратегию неравновесного синтеза для решения проблемы несмешиваемости в биметаллических материалах. В качестве доказательства концепции мы синтезируем широкий спектр гомогенно легированных биметаллических наночастиц на основе меди независимо от термодинамической несмешиваемости.Неравновесные биметаллические наночастицы далее исследуются в качестве электрокатализаторов для восстановления монооксида углерода при коммерчески значимых плотностях тока (> 100 мА · см ⁻² ), в которых Cu _0,9 Ni _0,1 демонстрирует наивысшую фарадеевскую эффективность поликарбоната ~ 76% с плотностью тока ~ 93 мА · см ⁻² . Способность преодолевать термодинамическую несмешиваемость в мультиметаллическом синтезе дает свободу разрабатывать и синтезировать новые функциональные наноматериалы с желаемым химическим составом и каталитическими свойствами.

ВВЕДЕНИЕ

Биметаллические наночастицы вызывают широкий интерес в различных областях ( 1 , 2 ), особенно в гетерогенных каталитических реакциях, таких как окисление CO ( 3 ), риформинг углеводородов ( 4 ) и преобразование CO ₂ на топливо и химикаты ( 5 ). В отличие от монометаллических материалов, биметаллические наночастицы часто проявляют уникальные каталитические свойства, недоступные только для составляющих их металлов ( 6 ).Например, многочисленные биметаллические катализаторы на основе Ni, модифицированные такими металлами, как Au и Pt, продемонстрировали большую стойкость к осаждению углерода по сравнению с чистым Ni при сухом реформинге метана ( 4 , 7 ). Тем не менее, определение происхождения улучшения характеристик в биметаллических системах остается фундаментальной проблемой в катализе, в основном из-за сложной природы наноструктурированных биметаллических частиц. Многие факторы, такие как химическая природа составляющих металлов, размер частиц и наноразмерное расположение двух составляющих металлов, могут играть важную роль в определении физико-химических свойств ( 2 ), что по своей сути затрудняет корреляцию структуры и каталитическое поведение ( 8 , 9 ).Следовательно, для минимизации неоднородности биметаллических катализаторов необходим общий метод синтеза, который может приготовить широкий набор однородно легированных биметаллических наночастиц с идентичной структурой.

Однако многие биметаллические системы не существуют как гомогенные сплавы, демонстрируя большие промежутки смешиваемости на фазовых диаграммах из-за их положительной теплоты смешения. Например, с помощью традиционных методов, таких как индукция, одновременное термическое разложение, рост, опосредованный зародышем и гальваническое замещение, биметаллические структуры обычно ограничиваются их термодинамически благоприятными структурами, а синтезы имеют тенденцию давать ядро-оболочку или другие гетероструктуры ( 1 , 2 , 10 ).Хотя некоторые нетрадиционные методы, такие как γ-облучение ( 11 ), искровой разряд ( 12 ), импульсная лазерная абляция ( 13 ) и поверхностный плазмонный резонанс ( 14 ), были исследованы для смешивания несмешивающихся элементов. эти методы зависят от экстремальных условий и сложных процессов или применимы только к конкретным биметаллическим системам.

Здесь мы сообщаем о неравновесной синтетической стратегии для преодоления несмешиваемости биметаллических материалов и использования биметаллических материалов на основе Cu (Cu-X) в качестве доказательства концепции, демонстрирующей успешное смешение биметаллических материалов с целью создания библиотеки гомогенно легированных биметаллических наночастиц.Согласно бинарным фазовым диаграммам ( 15 ), Cu термодинамически смешивается с металлами, такими как Pd, Zn и т. Д., Но не смешивается с другими металлами, такими как Ag, Ni, Sn, In и т. Д., В составе Cu _{. 0,9} X _0,1 при комнатной температуре (показано на рис. 1). За исключением этих легко смешиваемых систем, Cu не сплавляется с большинством металлов с помощью традиционных методов биметаллического синтеза, а образует различные сегрегированные по фазе структуры, как показано на рис. 1 ( 16 ). Например, поскольку Cu и Ag не смешиваются почти во всех соотношениях при комнатной температуре, за исключением нескольких частично легированных биметаллических соединений Cu-Ag ( 5 , 17 , 18 ), биметаллические соединения Cu-Ag обычно разделены по фазам. как ядро-оболочка, полумесяц или другие гетероструктуры, а не однородно смешанные ( 19 — 21 ).

Рис. 1 Синтез биметаллических наночастиц традиционными и неравновесными методами.

При использовании обычных методов биметаллического синтеза только легко смешивающиеся металлы (показаны зеленым) могут смешиваться с Cu, в то время как другие (показаны красным) образуют структуры с разделенными фазами (например, ядро-оболочка). Напротив, посредством неравновесного синтеза Cu и другие металлы (X) могут быть кинетически захвачены гомогенно смешанными наночастицами, независимо от их термодинамической смешиваемости.Смешиваемость Cu и X, указанная на левой панели, изображена в соответствии с бинарными фазовыми диаграммами с составом Cu _0,9 X _0,1 ( 15 ).

Тем не менее, неравновесный синтез позволяет нам свободно смешивать Cu почти со всеми обычными металлами в гомогенные биметаллические наночастицы без ограничений. Затем мы используем набор биметаллических наночастиц Cu-X для проверки новых катализаторов электрохимического восстановления монооксида углерода (COR) и изучения роли вторичных металлов.Среди различных биметаллических соединений Cu-X, Cu-Ag и Cu-Ni, которые имеют разрывы смешиваемости на их объемных фазовых диаграммах, но гомогенно перемешиваются в результате этого неравновесного синтеза, демонстрируют исключительно высокую фарадеевскую эффективность (FE) мультикаглерода (C ₂₊ ). продукты при высоких плотностях тока по сравнению с чистой Cu. Этот неравновесный синтез позволяет нам создать библиотеку легированных биметаллических частиц, которая не только обеспечивает идеальную платформу для изучения роли вторичных металлов в представляющих интерес реакций, но также дает доступ к ряду новых биметаллических материалов, которые невозможно синтезировать обычными методами.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При типичном неравновесном синтезе биметаллических наночастиц Cu-Ag мы диспергировали прекурсоры двух металлов [Cu (NO ₃ ) ₂ и AgNO ₃ ] на углеродной подложке [например, углеродные нановолокна ( УНВ), которые имели значительное количество поверхностных дефектов и функциональных групп] и обрабатывали материал ультракоротким импульсом тока (подробнее см. Материалы и методы) (рис. S1). Нагрев углеродной подложки, создаваемый импульсом тока, вызывает быстрый тепловой удар> 1300 ° C, который длится всего 0.2 с, быстро гаснет до комнатной температуры после прекращения подачи тока (рис. 2А). Предшественники металлов быстро разлагаются во время высокотемпературного удара и образуют атомы Cu и Ag, смешанные вместе, за счет энтропии их смешения при высокой температуре. Из-за малой продолжительности теплового удара (~ 0,2 с) атомы Cu и Ag не могут диффундировать на большое расстояние с образованием полностью термодинамически уравновешенной фазы, а вместо этого кинетически захватываются поверхностными дефектами и функциональными группами углеродной подложки, образуя однородные биметаллические наночастицы.Мы наблюдали однородность морфологии и размера полученных биметаллических наночастиц Cu-Ag (Cu _0,9 Ag _0,1 ) с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM) (рис. 2, B — D). ). Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) в сочетании с SEM (рис. S1) подтверждает наличие Cu и Ag в наночастицах, показывая согласованный состав, как и было задумано. Содержание металла в биметаллическом элементе Cu-Ag на подложке составляет 17 мас.% (Мас.%) На основе термогравиметрического анализа (рис.S2). Измерение ПЭМ показывает, что наночастицы Cu _0,9 Ag _0,1 имеют средний диаметр 16,7 нм с очень узким распределением по размерам (рис. 2E). Напротив, наночастицы Cu _0,9 Ag _0,1 , полученные с теми же прекурсорами, но с помощью обычного термического отжига в печи (1000 ° C в потоке аргона в течение 1 часа), показывают гораздо больший размер частиц (рис. S3). Другой уникальной особенностью высокотемпературного ударного синтеза является то, что полученные наночастицы не содержат поверхностно-активных веществ или других остатков на поверхности, что имеет решающее значение для фундаментальных исследований гетерогенного катализа.

Рис. 2 Неравновесный синтез биметаллических наночастиц на основе меди.

( A ) Изменение температуры в процессе быстрого теплового удара. Врезка: тепловизионное изображение подложки через 0,1 с во время высокотемпературного удара. ( B и C ) СЭМ и ( D ) ПЭМ изображения наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 на УНВ. ( E ) Распределение диаметров частиц наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 по ПЭМ-изображению.( F ) STEM-изображение высокого разрешения наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 , диспергированных на УНВ. Изображение HAADF-STEM и соответствующее отображение элементов EDS ( G ) Cu _0,9 Ag _0,1 , ( H ) Cu _0,9 Ni _0,1 , ( I ) Cu _0,9 Sn _0,1 , ( J ) Cu _0,9 In _0,1 и ( K ) Cu _0,9 Pd _0,1 . Масштабные линейки, 5 нм (от G до K).

Далее мы исследовали кристаллическую структуру наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 , синтезированных неравновесным методом. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (STEM; рис. 2F) показывает, что неравновесный биметаллический сплав Cu _0,9 Ag _0,1 имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру, которая аналогична монометаллической Cu и Ag, с шагом d ₍₁₁₁₎ 2,20 Å. Равный Z-контраст на STEM-изображении (рис.2F) указывает на однородное случайное смешение атомов Cu и Ag без фазовой сегрегации в ядро-оболочку или другие гетероструктуры. Неравновесный синтезированный Cu _0,9 Ag _0,1 (термическим ударом) не показал сегрегированных фаз на профиле порошковой дифракции рентгеновских лучей (XRD) (рис. S4), тогда как равновесная структура Cu _0,9 Ag _0,1 (обычным термическим отжигом) показал заметную фазовую сегрегацию Cu и Ag. Фазовая сегрегация уравновешенной Cu _0.9 Ag _0,1 четко наблюдается на элементном картировании EDS (рис. S5), где Ag отделяется от поверхности. Однако в результате неравновесного синтеза атомы Cu и Ag в наночастицах Cu _0,9 Ag _0,1 равномерно распределяются по всей наночастице, что подтверждается элементным картированием EDS (рис. 2G и дополнительными картами EDS наночастиц на рис. S6). Сканирование линии EDS для различных наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 (рис. S7) дополнительно подтверждает равномерное распределение Cu и Ag в наночастицах, полученных неравновесным методом.Чтобы исследовать термостабильность биметаллических наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 , мы выполнили in situ ПЭМ и линейное сканирование EDS с использованием нагревательного устройства in situ. Как показано на рис. S8, Cu и Ag оставались однородными при комнатной температуре, 250 ° C и 500 ° C. При нагревании частицы выше 750 ° C атомы Ag диффундировали к поверхности. Следовательно, гомогенное перемешивание биметаллических наночастиц путем кинетического захвата является термически стабильным до ~ 500 ° C.

В дополнение к Cu _0.9 Ag _0,1 наночастицы, прочие Cu _0,9 X _0,1 биметаллические соединения, такие как Cu _0,9 Ni _0,1 , Cu _0,9 Sn _0,1 , Cu _0,9 In _0,1 , Cu 9027 0.9 Pd _0.1 и Cu _0.9 Zn _0.1 . В то время как Ni, Sn и In не смешиваются с Cu в исследуемом составе (Cu _0,9 X _0,1 ), согласно их бинарным фазовым диаграммам ( 15 ), мы успешно получили однородную Cu _0.9 X _0,1 биметаллических наночастиц с использованием подхода неравновесного синтеза (см. Изображения SEM и TEM на фиг. S9 – S13). Однородность полученных наночастиц Cu _0,9 X _0,1 подтверждается STEM-анализом в высокоугловом кольцевом темном поле (HAADF) и соответствующим распределением элементов Ni, Sn, In и Pd с использованием EDS (рис. 2, рис. От H до K). Легированные структуры биметаллического сплава Cu _0,9 X _0,1 дополнительно подтверждаются методом XRD (рис.S14). Наночастицы Cu _0,9 X _0,1 показали аналогичные дифракционные картины со стандартной Cu со сдвигом пиков по сравнению с чистой Cu из-за легирования Cu и X и изменения параметров решетки. Никакая сегрегированная фаза вторичного металла не наблюдалась в профилях XRD Cu _0,9 X _0,1 , демонстрируя, что высокотемпературный ударный синтетический подход является мощным методом преодоления ограничения смешиваемости в биметаллических материалах.

Мы также исследовали, можно ли настроить соотношение между двумя составляющими элементами при высокотемпературном ударном синтезе.Cu-Ag был выбран в качестве модельной системы (из-за его большой несмешиваемости) и трех различных составов биметаллических образцов Cu-Ag (т.е. Cu _0,9 Ag _0,1, Cu _0,8 Ag _0,2 и Cu _0,5 Ag _0,5 ). СЭМ- и ПЭМ-изображения Cu _0,9 Ag _0,1 , Cu _0,8 Ag _0,2 и Cu _0,5 Ag _0,5 (рис. 2, B — D и рис. S15 и S16) показывают одинаковый размер и морфология частиц во всех трех биметаллических соединениях Cu-Ag.Изображения STEM с высоким разрешением (рис. 3, A и B) подтверждают, что все три материала Cu-Ag имеют схожую кристаллическую структуру с ГЦК-решеткой. Расстояние между сплавами Cu _{1- x} Ag _x ( x = 0,1, 0,2 и 0,5) составляет 2,20, 2,25 и 2,29 Å соответственно. между d ₍₁₁₁₎ промежутков металлов Cu и Ag. Значения интервалов выше, чем предсказанные по закону Вегарда, но демонстрируют тенденцию к увеличению с увеличением содержания Ag в наночастицах сплава Cu _{1- x} Ag _x .Хотя все три биметаллических соединения Cu-Ag являются термодинамически несмешиваемыми (рис. 3C), получаются гомогенно легированные биметаллические наночастицы Cu-Ag (рис. 2G и 3, D и E), что свидетельствует о том, что атомное соотношение в биметаллических соединениях можно легко настроить в зависимости от неравновесный синтез.

Рис. 3 Биметаллические сплавы Cu-Ag различного состава.

Изображение STEM с высоким разрешением типичных ( A ) Cu _0,8 Ag _0,2 и ( B ) Cu _0.5 Ag _0,5 наночастиц. ( C ) Объемная фазовая диаграмма Cu-Ag, на которой биметаллические соединения Cu _1-x Ag _x в этой работе попадают в зазор смешиваемости. Фазовая диаграмма Cu-Ag воспроизведена из ( 15 ). Авторское право 2010, ASM International. Изображения HAADF-STEM и элементное картирование EDS для наночастиц ( D ) Cu _0,8 Ag _0,2 и ( E ) Cu _0,5 Ag _0,5 . Масштабные линейки, 5 нм. Моделирование структуры Cu _0.5 Ag _0,5 наночастица и статистический анализ усредненного состава ближайших соседей (NN), окружающих атомы Cu и Ag, после моделирования методом MD / MC при 25 ° C, в котором была предпринята одна попытка пробного шага MC ( F ) каждые 1 фс для моделирования достаточной диффузии для термодинамического равновесия и ( G ) каждые 10 пс для моделирования ограниченной диффузии и кинетического захвата.

Чтобы понять формирование однородно смешанных биметаллических наночастиц Cu-Ag, мы провели атомистическое моделирование с использованием Cu _0.5 Ag _0,5 как типичная несмешивающаяся система. Мы моделировали биметаллическую систему Cu _0,5 Ag _0,5 кубооктаэдрической наночастицей размером 5 нм, содержащей 4033 атомов Cu ₂₀₁₇ Ag ₂₀₁₆ в ГЦК решетке. Отбор проб методом Монте-Карло (MC) при высокой температуре (1000 ° C) был выполнен для обнаружения состояния с низкой энергией. Исходя из атомно-дисперсных частиц, разложившихся из гомогенно смешанных предшественников нитрата металла, атомная конфигурация наночастицы после моделирования MC была закалена до комнатной температуры (рис.S17), без дальнего химического упорядочения, такого как фазовая сегрегация. Чтобы оценить стабильность наночастиц при комнатной температуре, мы дополнительно выполнили моделирование связанной молекулярной динамики (МД) / МС при 25 ° C (подробности см. В разделе «Материалы и методы»). Мы исследовали структуру смоделированной наночастицы Cu-Ag в различных условиях диффузии (предлагая один пробный шаг MC каждые n временных шагов по МД), рассчитав усредненный состав узлов решетки первых ближайших соседей вокруг Cu и Ag (рис. .S18). В состоянии термодинамического равновесия (моделируется с n = 1 фс, достаточная диффузия) примерно 88% ближайших соседних атомов вокруг Cu являются атомами Cu, и, аналогично, Ag имеет более высокое сродство к атомам Ag (рис. 3F). , что указывает на фазовое расслоение Cu и Ag. Равновесная структура наночастиц Cu-Ag сегрегирована по фазам (ядро Cu и структура оболочки Ag, как показано на вставке на рис. 3F), что хорошо согласуется с большинством известных наноструктур Cu-Ag, синтезированных равновесными методами ( 19 , 20 ).Напротив, при использовании неравновесного синтеза, описанного в этой работе, закаленная наночастица Cu-Ag была кинетически захвачена, что позволило ограничить диффузию ( n = 10 пс). В результате средняя вероятность соседних пар Cu-Cu, Ag-Ag и Cu-Ag примерно равна 0,5 (рис. 3G), что указывает на однородное смешение атомов Cu и Ag в Cu _0,5 Ag _0.5 биметаллическая наночастица. Таким образом, результаты нашего моделирования подтверждают, что неравновесный синтез может захватывать биметаллическую смесь в однородные наночастицы (рис.3G, вставка), которые стабильны при комнатной температуре из-за ограниченной диффузии.

Синтезированные неравновесные биметаллические наночастицы Cu-X далее исследуются в качестве электрокатализаторов для восстановления монооксида углерода (COR). Электрохимическое восстановление CO ₂ (CO ₂ R) или CO ₂ , производных от CO, особенно привлекательно для устойчивых химических производств, потому что при питании от возобновляемой электроэнергии весь процесс не выделяет парниковых газов CO ₂ (иногда даже с отрицательным выбросом CO ₂ ) ( 22 — 25 ).Хотя много усилий было направлено на разработку биметаллических катализаторов Cu-X для продуктов C ₂₊ в CO ₂ R / COR, всестороннее понимание корреляции структура-свойство в значительной степени отсутствует из-за сильно гетерогенной природы Cu-X биметаллические наноматериалы (такие как ядро-оболочка и фазовая сегрегация). Здесь вновь синтезированные гомогенно легированные образцы Cu-X позволяют нам экранировать большой набор биметаллических материалов с различным составом, но с почти идентичной наноструктурой.

Эксперименты COR проводились в 1 М гидроксиде калия (КОН) с использованием трехкамерного проточного электролизера (рис. S19) ( 25 ). Высокая плотность тока (> 100 мА · см ⁻² ) достигается для всех биметаллических соединений Cu _0,9 X _0,1 и катализаторов из чистой меди (рис. S20). Как показано на фиг. 4A, основными продуктами COR являются ацетат и этилен, а второстепенными продуктами являются пропанол, этанол и метан (см. Рисунки S21 и S22 и таблицы S1 и S2 для подробностей).По сравнению с чистой Cu, Cu _0,9 Ni _0,1 и Cu _0,9 Ag _0,1 демонстрируют заметно повышенные продукты C ₂₊ и подавленные продукты H ₂ FE, в то время как Cu _0,9 Sn _0,1 имеет отрицательный эффект и другие металлы имеют минимальный эффект. Тенденция сохраняется в широком диапазоне приложенных потенциалов (рис. S23 и S24). В частности, Cu _0,9 Ni _0,1 показывает улучшение на ~ 20% для C ₂₊ FE, показывая самое высокое подавление C ₂₊ FE ~ 76 и ~ 40% в H ₂ FE по сравнению с этим Cu.Примечательно, что Cu _0,9 Ni _0,1 демонстрирует исключительно высокий максимальный FE ацетата ~ 47% с удельной плотностью тока ~ 93 мА · см ^-2 , что является одним из самых высоких значений, зарегистрированных на сегодняшний день для образования ацетата в COR в литературе (рис. 4В и таблица S3) ( 25 — 29 ).

Рис. 4 Экран биметаллического катализатора для COR.

( A ) FE чистой Cu и различных Cu _0,9 X _0,1 биметаллических катализаторов при -0.70 ± 0,01 В по сравнению с RHE. ( B ) Ацетатный FE и плотности тока биметаллических Cu-X и Cu катализаторов в этой работе по сравнению с современными катализаторами в COR в 1 M KOH / NaOH ( 25 — 29 ) . ( C ) FE биметаллических соединений Cu _1-x Ag _x с различным соотношением атомов и чистой Cu при -0,70 ± 0,01 В по сравнению с RHE. ( D ) Соотношение C ₂₊ / C ₁ FE и C ₂₊ FE биметаллических соединений Cu _1-x Ag _x с различным соотношением атомов и чистой Cu при -0.70 ± 0,01 В по сравнению с RHE.

Чтобы сравнить собственные скорости реакции различных биметаллических соединений с чистой Cu, плотности тока были нормированы на электрохимически активную площадь поверхности (ECSA) (рис. S25 и S26). Мы отмечаем, что нормированная ECSA активность биметаллических соединений в COR является консервативной оценкой, так как ожидается, что не все участки металлов будут активными. Тем не менее, собственные скорости реакции биметаллических катализаторов были либо сопоставимы, либо слегка увеличены, что указывает на промотирующую роль вторичных металлов в Cu.Кроме того, разделенные по фазе Cu _0,9 Ni _0,1 и Cu _0,9 Ag _0,1 , полученные с помощью обычного термического отжига, были оценены в COR, чтобы проиллюстрировать влияние моделей смешения (рис. S27 и таблица S4). По сравнению с однородно смешанными сплавами, сегрегированные по фазе сплавы имеют более высокий H ₂ и более низкий C ₂₊ FE (рис. S28 и S29). Металлы, такие как Ni и Ag, в качестве отдельных металлов являются плохими катализаторами в COR ( 30 ), и синергетический эффект на биметаллические соединения реализуется, когда взаимодействие между Cu и вторичным металлом максимизируется за счет гомогенного перемешивания.

Чтобы исследовать происхождение улучшенных характеристик на однородной Cu _0,9 Ni _0,1 и Cu _0,9 Ag _0,1 , мы использовали in situ спектроскопию расширенного инфракрасного поглощения с ослабленным полным отражением поверхности (ATR-SEIRAS). Сила адсорбции CO отражается на положении пика адсорбции CO ( 31 ), а исследование in situ ATR-SEIRAS при -0,4 В по сравнению с обратимым водородным электродом (RHE) показывает адсорбционную силу CO различных катализаторов в условиях Рабочее состояние COR (рис.S30). Спектры показывают смещение центра полосы адсорбированного CO от 2053 см ^-1 на Cu до гораздо более низких 2040 см ^-1 на Cu _0,9 Ni _0,1 . Сдвиг пика в сторону более низкого волнового числа указывает на усиление адсорбции CO на Cu _0,9 Ni _0,1 . Поскольку Ni имеет более сильную энергию связи CO, чем Cu, а модификация электронной структуры биметаллических катализаторов обычно зависит от свойств вторичного металла ( 32 ), включение Ni, вероятно, усиливает взаимодействие между адсорбатом и поверхностью катализатора.Напротив, Cu _0,9 Ag _0,1 демонстрирует центр полосы, аналогичный центру полосы Cu при 2052 см ^-1 , несмотря на аналогичные улучшенные характеристики. Хотя более сильная энергия связи CO может быть причиной улучшенных характеристик Cu _0,9 Ni _0,1 , необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить причину повышения производительности Cu _0,9 Ag _0,1 в COR.

Неравновесный синтез, который позволяет свободное смешивание несмешивающихся элементов в любом составе, позволяет нам исследовать влияние состава несмешивающихся биметаллических соединений на катализ, которое не может быть достигнуто с помощью обычных методов.Например, Кенис с соавторами ( 5 ) и Белл с соавторами ( 17 ) сообщили о повышенной селективности по отношению к продуктам C ₂₊ в CO ₂ R с использованием сплавов Cu-Ag, синтезированных с помощью электродуговой сварки и электродуговой сварки. гальваническое замещение и электроосаждение соответственно. Однако из-за ограничений этих способов синтеза эти катализаторы были либо разделены по фазам, либо частично легированы, что оставляло понимание взаимосвязи состава и свойств неполным. Таким образом, мы исследовали влияние биметаллической композиции Cu-Ag на COR, чтобы восполнить этот пробел в знаниях (см. Рис.S31 и S32 и таблицы S1 и S5 для более подробной информации). Как показано на фиг. 4C, продукты COR и FE H ₂ заметно различаются в зависимости от различных концентраций Ag. Общий COR FE увеличивается с уменьшением концентрации Ag от Cu _0,5 Ag _0,5 до Cu, за исключением Cu _0,9 Ag _0,1 , который показывает самый высокий FE C ₂₊ , в то время как противоположная тенденция наблюдается для H ₂ FE. Тенденция сохраняется в широком диапазоне приложенных потенциалов (рис.S33 и S34). Мы также сообщаем о нормированных ECSA плотностях тока (рис. S35 и S36), а собственные скорости реакции немного улучшены для биметаллических соединений Cu-Ag.

В то время как отношение продукта C ₂₊ к продукту C ₁ уменьшается с увеличением концентрации Ag, самый высокий уровень C ₂₊ FE был достигнут на Cu _0,9 Ag _0,1 (рис. 4D). Как свидетельствует тенденция к увеличению CH ₄ FE с увеличением концентрации Ag (рис. S37), присутствие атомов Ag препятствует способности Cu димеризовать промежуточные соединения CO и способствует образованию CH ₄ .Это согласуется с предыдущим исследованием, предполагающим, что связывание C-C предпочтительнее на соседних сайтах Cu ( 33 ). Напротив, ожидается, что взаимодействие между Cu и Ag будет увеличиваться с увеличением концентрации Ag, что приведет к большей модификации свойств Cu. В совокупности эти результаты предполагают, что геометрические и электронные эффекты конкурируют друг с другом в биметаллических катализаторах Cu-Ag, и лучшая производительность достигается с Cu _0,9 Ag _0,1 , когда существует оптимальный баланс.Мы предполагаем, что для разработки эффективных катализаторов для продуктов C ₂₊ жизненно важно включать оптимальное количество вторичного металла при сохранении соседних центров Cu. Выяснение взаимосвязи структура-свойства биметаллических соединений Cu-Ag в COR, которая отсутствовала из-за несмешиваемости биметаллических соединений Cu-Ag, стало возможным благодаря этому уникальному неравновесному методу синтеза.

Чтобы оценить стабильность неравновесных биметаллических катализаторов, мы провели эксперимент COR с постоянным током при 100 мА см ^-2 в течение 3 часов с использованием Cu _0.9 Ag _0,1 и Cu _0,9 Ni _0,1 в качестве катализаторов (рис. S38). FE и приложенные потенциалы были стабильными для обоих катализаторов в течение 3 часов. Структурную стабильность также исследовали с помощью изображений HAADF-STEM и соответствующего элементного картирования EDS катализаторов после испытания стабильности. Небольшая часть наночастиц Cu _0,9 Ag _0,1 становится фазо-сегрегированной с Ag на поверхности (из-за более низкой поверхностной энергии Ag), тогда как большая часть остается однородно перемешанной (рис.S39). Для Cu _0,9 Ni _0,1 не было признаков сегрегации фаз после COR (рис. S40). Хотя мы наблюдаем небольшое указание фазовой сегрегации на Cu _0,9 Ag _0,1 , эти результаты предполагают, что большинство катализаторов Cu _0,9 Ag _0,1 и Cu _0,9 Ni _0,9 катализаторов остаются гомогенными в условиях реакции. .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы демонстрируем способность неравновесной синтетической стратегии преодолеть несмешиваемость биметаллических соединений на основе меди.В качестве доказательства концепции мы успешно подготовили коллекцию однородных сплавов Cu-X, включая «несмешивающиеся» комбинации, такие как Cu-Ag, для создания библиотеки биметаллических материалов, которые позволяют систематически изучать роль вторичных металлов и проводить скрининг. различных биметаллических соединений Cu-X в COR при коммерчески значимых плотностях тока. Среди различных сплавов Cu-X, Cu _0,9 Ni _0,1 и Cu _0,9 Ag _0,1 продемонстрировали повышенный FE по отношению к продуктам C ₂₊ .В частности, Cu _0,9 Ni _0,1 показал самый высокий FE продукта C ₂₊ ~ 76%, что на ~ 20% выше, чем у Cu. Cu _0,9 Ni _0,1 также продемонстрировал исключительно высокий максимальный ацетатный FE ~ 47% с удельной плотностью тока ~ 93 мА · см ^-2 , что является одним из самых высоких значений, о которых сообщалось на сегодняшний день. Кроме того, мы выяснили взаимосвязь структура-свойства биметаллических соединений Cu-Ag и обнаружили, что включение оптимального количества вторичного металла при сохранении соседних центров Cu имеет важное значение для эффективной конструкции катализатора для COR.Стратегия неравновесного синтеза не должна ограничиваться биметаллическими соединениями на основе меди и может быть распространена на другие биметаллические системы или системы оксидов металлов. Вместе с машинным обучением на основе искусственного интеллекта новый синтетический метод сделает возможными быструю проверку катализаторов и рациональное проектирование.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Синтез

Процесс неравновесного синтеза был реализован с использованием высокотемпературного ударного метода на подложках из УНВ, как впервые продемонстрировали Чен и др. .в 2016 году ( 34 ). УНВ получали электроформованием полиакрилонитрила. Раствор полиакрилонитрила в диметилформамиде (10 мас.%) Был электроспряден из шприца со скоростью 1 мл час ^-1 , контролируемой перистальтическим насосом. Игла шприца помещалась на расстоянии 15 см от вращающейся алюминиевой фольги, между которыми прикладывалось высокое напряжение 10 кВ. Мат из полиакрилонитриловых нановолокон после формовки отделяется от алюминиевой фольги после электропрядения и прокаливается на воздухе при 260 ° C в течение 5 часов, затем карбонизируется в потоке аргона при 900 ° C в течение 2 часов и, наконец, обрабатывается в потоке CO ₂ . при 750 ° C в течение 2 часов для получения УНВ.

Для приготовления биметаллических наночастиц Cu-X (X = Ag, Ni, Sn и т. Д.) Мат из CNF прикрепляли между двумя электродами из Cu с помощью серебряной пасты. Растворы предшественников Cu и X (0,05 М нитратная соль, растворенная в этаноле) смешивали и диспергировали в подложке CNF. Затем материал сушили при 80 ° C и перемещали в перчаточный бокс, заполненный аргоном. Внешний источник питания (Keithley 2425), подключенный к медным электродам, использовался для создания быстрого импульса тока (0,2 с) через подложку CNF.Джоулев нагрев, индуцированный импульсом тока, мгновенно повышал температуру УНВ (сопровождаясь излучением света), а затем быстро гасился после окончания импульса тока. Нитраты металлов разложились во время высокотемпературного удара, а после быстрой закалки были смешаны и захвачены биметаллическими наночастицами.

Характеристика

Температурное изменение во время синтеза высокотемпературного удара было измерено путем записи пирометрии цветового отношения с использованием высокоскоростной камеры Vision Research Phantom Miro M110 (2000 кадров в секунду).Для расчета температуры была применена модель серого тела, подставленная в закон Планка и интегрированная по всему спектру, к которому камера была чувствительна. MATLAB использовался для извлечения необработанных значений пикселей и расчета температур. Три цветовых соотношения (красный, зеленый и синий) одновременно использовались для оценки температуры путем минимизации их суммарной ошибки с последующим пороговым значением, используемым для устранения суммарных ошибок.

Морфология частиц сплавов Cu-X наблюдалась на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе Hitachi SU-70, соединенном с системой EDS для элементного анализа.ПЭМ-изображения наночастиц Cu-X были получены с помощью ПЭМ JEOL 2100F. Карты элементов STEM-EDS для сплавов Cu-X были получены с помощью Thermo Fisher Scientific Talos F200X. STEM-изображения высокого разрешения были получены с помощью специального STEM-изображения Hitachi HD2700C с датчиком-корректором. Сканирование линий STEM и EDS на месте выполнялось при комнатной температуре, 250 ° C, 500 ° C и 1000 ° C с системой нагрева Wildfire in situ. EDS получали при каждой температуре после стабилизации в течение 10 мин. Отметим, что EDS для 1000 ° C был получен после выдержки при 1000 ° C в течение 10 минут и охлаждения до комнатной температуры, поскольку EDS не может быть проведен при 1000 ° C.Все ТЭМ работали при ускоряющем напряжении 200 кВ. Термогравиметрический анализ проводили на термоанализаторе Discovery SDT 650 на воздухе от комнатной температуры до 800 ° C со скоростью изменения температуры 10 ° C / мин. XRD биметаллических наночастиц проводили на дифрактометре D8 Advance (Bruker) при 40 кВ и 40 мА с использованием источника излучения Cu Kα (λ = 1,54056 Å).

ECSA был определен путем измерения емкости двойного слоя (C _DL ) сплавов Cu-X и наночастиц Cu в продуванном Ar 0.1 M HClO ₄ в ячейке H. Все электроды подвергали электрохимическому восстановлению при 5 мА см ^-2 в течение 10 минут перед измерениями ECSA. Циклическую вольтамперометрию выполняли в нефарадеевской области потенциала при различных скоростях сканирования от 5 до 50 мВ с ^-1 , и наблюдаемые токи наносили на график как функцию скорости сканирования. C _DL определяли путем получения наклона, а ECSA рассчитывали путем нормализации к C _DL Cu _0,9 Ag _0,1 .

Подготовка электродов

Биметаллические соединения на основе меди и наночастицы меди измельчали ​​в мелкие порошки. Краски для катодного катализатора получали растворением 3 мг катализатора в 3 мкл раствора нафиона (5 мас.% В 50/50 воде и изопропаноле) и 1,44 мл изопропанола. Порошок IrO ₂ (99,99%) был приобретен у Alfa Aesar, и чернила анодного катализатора были приготовлены растворением 25 мг IrO ₂ в 20 мкл раствора нафиона и 3 мл изопропанола. Краски-катализаторы обрабатывали ультразвуком в течение не менее 30 мин перед литьем по капле.Затем 0,17, 0,34 и 0,25 мг см ^-2 катализаторов, полученных термическим ударом, катализаторов, приготовленных обычным термическим отжигом, и катализаторов IrO ₂ , соответственно, наносили по каплям на газодиффузионный слой Sigracet 29 BC ( Магазин топливных элементов). Загрузка катализаторов, приготовленных с помощью обычного термического отжига, вдвое превышала загрузку катализаторов, приготовленных с помощью термического удара, чтобы получить доступ к аналогичному диапазону потенциалов в COR.

Измерение электрокаталитических характеристик

Электролиз CO проводили в конфигурации трехканальной проточной ячейки с размерами каналов 2 см на 0.5 см на 0,15 см. Гидроксидообменная мембрана FAA-3 (Fumatech) использовалась для разделения катодной и анодной камер. Газ CO пропускали со скоростью 15 стандартных кубических сантиметров в минуту через регулятор массового расхода (Brooks GF40). КОН (1 М; 99,99%; Sigma-Aldrich) использовали в качестве католита, а 1 М КОН (85%; Sigma-Aldrich) более низкой чистоты использовали в качестве анолита. В качестве католита использовался КОН более высокой чистоты, поскольку известно, что примеси металлов серьезно влияют на характеристики COR на катоде. И католит, и анолит протекали при 0.9 мл мин. ⁻¹ через перистальтические насосы. Давление газа в газовой камере контролировали с помощью регулятора противодавления (Cole-Parmer).

Хронопотенциометрические эксперименты проводились с помощью AutoLab PG128N. Катализаторы восстанавливали при 100 мА · см ^-2 в течение 20 минут перед измерениями, и каждый ток подавали в течение 20 минут для количественного определения продукта. Каждый эксперимент повторяли трижды. Потенциалы полуэлементов измеряли при постоянной плотности тока после того, как ячейка достигла устойчивого состояния, с использованием внешнего электрода сравнения Ag / AgCl (Pine Research).Сопротивление между рабочим электродом и электродом сравнения измерялось методом прерывания тока, и измеренный потенциал корректировался с учетом сопротивления. Катодные потенциалы были указаны относительно RHE с ИК-коррекцией, в котором E (по сравнению с RHE) = E (по сравнению с Ag / AgCl) + 0,209 В + 0,0591 В / pH × pH — η _IRdrop .

Газовые продукты были количественно определены с использованием системы газовой хроматографии Multiple Gas Analyzer # 5 (SRI Instruments), оснащенной колонками Molseive 5A и HayeSep D, соединенными с детектором теплопроводности и пламенно-ионизационным детектором.Жидкие продукты количественно определяли с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ^-1 H с подавлением воды с использованием метода предварительного насыщения (спектрометр Bruker AVIII 600 МГц). Обычно собранные жидкие продукты разбавляли, и 500 мкл разбавленного образца смешивали со 100 мкл D ₂ O, содержащего 25 частей на миллион (об. / Об.) Диметилсульфоксида (99,9%; Alfa Aesar) в качестве внутреннего стандарта.

In situ ATR-SEIRAS

Для измерений ATR-SEIRAS использовалась двухкамерная политетрафторэтиленовая ячейка с тремя электродами.Схема ячейки и этапы приготовления химически осажденной золотой пленки на кристаллах НПВО кремния можно найти в нашей предыдущей работе ( 35 ). Рабочий электрод представлял собой каплю биметаллического катализатора, отлитую на золотой пленке на кристаллах НПВО кремния с загрузкой катализатора от 0,4 до 0,5 мг / см ^-2 . Краски для катализаторов получали растворением 5 мг катализатора в 1 мкл раствора нафиона (5 мас.% В 50/50 воде и изопропаноле) и 250 мкл изопропанола. Графитовый противоэлектрод размещался в одном отсеке, а рабочий электрод и электрод сравнения Ag / AgCl (3.0 M NaCl, BASi) были помещены в другой отсек с линиями впуска газа и продувки. Два отсека были разделены ионообменной мембраной Nafion (Nafion 211, Fuel Cell Store). В качестве электролита использовали раствор гидроксида калия (0,1 М; Sigma-Aldrich; 99,99%). Электроды были подключены к потенциостату (Solartron 1260/1287) для приложения потенциалов во время измерений. Ячейка интегрирована в ИК-Фурье-спектрометр Agilent Technologies Cary 660, оборудованный ртутно-кадмиевым теллуридным детектором, охлаждаемым жидким азотом.Все спектры были собраны с помощью 64 кодированных сканирований и разрешений 4 см ^-1 .

Моделирование

Для моделирования синтеза наночастиц Cu-Ag при тепловом ударе при высокой температуре был использован метод MC-моделирования на основе алгоритма Метрополиса для выборки атомных конфигураций наночастиц сплава Cu-Ag в каноническом ансамбле ( 36 , 37 ). Начиная со случайной атомной конфигурации, 5 миллионов пробных шагов MC, которые меняют положение атомов Cu и Ag, были предприняты для моделирования процесса диффузии на большие расстояния в моделируемой системе.При заданной температуре T вероятность перехода p из старой конфигурации в новую была рассчитана в соответствии с распределением Больцмана p = min [1, exp (−ΔEkBT)], в котором ∆ E — полное изменение энергии для конфигурации перехода системы сплавов и k _B — постоянная Больцмана.

Структуры наночастиц сплава Cu-Ag при комнатной температуре были исследованы с помощью связанной схемы моделирования MD / MC.Образцы выдерживались в течение 10 нс в моделировании МД, в течение которого один пробный шаг MC вставлялся каждые n временных шагов, при этом n в диапазоне от 1 фс до 10 пс. Меньшее значение n означает, что диффузия между Cu и Ag происходит чаще в пределах шкалы времени МД-моделирования. Моделирование MD / MC было выполнено в ансамбле nvt с термостатом Нозе-Гувера ( 38 ). Для интегрирования уравнения движения использовался скоростной алгоритм Верле с шагом по времени 1 фс.Все симуляции были выполнены в пакете Large-scale Atomic / Molecular Massively Parallel Simulator ( 39 ).

Межатомный потенциал системы сплава Cu-Ag был описан в рамках метода модифицированного внедренного атома второго ближайшего соседа (MEAM) ( 40 , 41 ). Параметры потенциалов MEAM для чистых элементов Cu, Ag и бинарных сплавов Cu-Ag были взяты из справочника ( 42 , 43 ).

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечное использование составляет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

Благодарности: Мы хотели бы поблагодарить D. Kline из Университета Мэриленда, Колледж-Парк, за помощь в кодировании MATLAB для измерения высокотемпературных импульсов. Финансирование: Этот проект не финансируется напрямую. Авторы из Университета Делавэра благодарят Национальный научный фонд за финансовую поддержку (награда № CBET-1803200). В этом исследовании использовались ресурсы Центра функциональных наноматериалов, который является научным учреждением Министерства энергетики США, в Брукхейвенской национальной лаборатории в соответствии с контрактом №DE-SC0012704. G.W. и З.Л. Выражаем признательность за вычислительные ресурсы, предоставленные Центром исследовательских вычислений Университета Питтсбурга, а также за среду для исследований в области экстремальных наук и инженерии (XSEDE), которая поддерживается грантом Национального научного фонда под номером ACI-1053575. Вклад авторов: C.Y., L.H., B.H.K. и F.J. разработали эксперименты. C.Y., M.C., Y.Y. и T.L. провели синтез материала и характеризацию. B.H.K. и W.L. провели измерение электрокаталитических характеристик.S.H. и D.S. провели определение характеристик методом ПЭМ и ЭДС. З.Л. и Г. провели атомистическое моделирование. КАК М. и B.X. провели натурный эксперимент ATR-SEIRAS. X.W. способствовал измерению температуры для синтеза высокотемпературного скачка. J.D. помогал в рисовании схем. C.Y., B.H.K., F.J. и L.H. совместно написали статью. Все авторы прокомментировали окончательную рукопись. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

• Copyright © 2020 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Термомагнитные выключатели | Конструкция машины

Термомагнитные выключатели содержат два различных механизма переключения, биметаллический выключатель и электромагнит.Биметалл служит средством защиты от сверхтоков. Биметалл обычно находится за перекладиной и является частью пути прохождения тока. Электрический ток, превышающий допустимый предел перегрузки выключателя, нагревает биметалл настолько, что он изгибается в направлении планки отключения. Когда биметалл изгибается, он касается и поворачивает переключающую планку, чтобы размыкать цепь. Время, необходимое биметаллу для изгиба и отключения цепи, обратно пропорционально току.

Магнитная часть выключателя состоит из железного сердечника с проволочной катушкой вокруг него, образующей электромагнит.Ток нагрузки проходит через катушки электромагнита, поэтому электромагнит реагирует на токи короткого замыкания. Таким образом, высокий уровень тока заставляет электромагнит генерировать поле, достаточное для притяжения ближайшего якоря. Когда верх якоря движется к электромагниту, якорь поворачивает перемычку для отключения выключателя, размыкания пути тока и обесточивания катушек электромагнита.

Термомагнитные выключатели часто используются там, где важно быстро ограничить ток короткого замыкания.Это связано с тем, что электромагнит в этих устройствах может погасить дугу между контактами выключателя всего за 4 мс. Это выгодно отличается от скорости прерывания, доступной для других типов прерывателей, таких как гидромагнитные, которые обычно приводят в действие соленоид для прерывания токов короткого замыкания. Для полной остановки тока может потребоваться 10 мсек или более гидравлических магнитных прерывателей. Следует отметить, что термомагнитные выключатели чувствительны к температуре. В достаточно теплой среде их нормальная пропускная способность по току должна быть снижена в соответствии с рекомендациями производителя.

Circuit Breaker Industries Ltd. (cbibreakers.com) предоставила информацию для этой статьи.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.