нагреть воздух нихромовой проволокой

Предположим, вы можете окружить свое поле площадью 4 га изоляцией R-1 (единицы СИ: 1 км ² /Вт) (например, примерно 1 дюйм изоляции из пенопластовых плит) сверху, снизу и по бокам. Это всего 81600 м ² площади теплообмена. Вы хотите поднять температуру на 6 ° F, что составляет 3,33 К, поэтому тепловой поток превышает 270 кВт.

Вам понадобится почти 1200 А при 230 В или около 11 А на ряд. Это будет сопротивление 230/11 = около 21 Ом на ряд. Вы можете получить это как одну жилу из нихрома 3,6 мм (примерно AWG 7) или, скажем, 8 жил из меди 1,27 мм (AWG 16).

То, о чем вы просите, не имеет смысла только с точки зрения власти. Делай математику.

Просто чтобы выбрать что-то, давайте начнем с очень консервативного ветра 1 миля/час = 450 мм/с. Если проволока должна нагревать объем воздуха в пределах 18 дюймов (460 мм), то каждую секунду на каждый метр проволоки она должна доводить до температуры объем 450 мм х 460 мм х 2 х 1 м = 0,41 м 3 ⁽ коэффициент два, потому что диапазон 18 дюймов простирается по обеим сторонам провода).

Плотность воздуха при 0°С составляет около 29 г/моль = 29 г/22,4 л = 1,30 г/л = 1,3 кг/м ³ . Таким образом, 0,41 м ³ сверху означает, что в секунду необходимо нагреть 531 грамм воздуха.

Теплоемкость воздуха при 0°С равна 1 кДж/кг°С. (1 кДж/кг°С) х (0,531 кг) х 3,3°С = 1,75 кДж. Именно столько энергии должен вырабатывать 1 метр провода каждую секунду, или 3,19 кВт, чтобы не отставать от ветра со скоростью 1 миля в час. У вас есть более 21,4 км провода, который должен выдавать такую ​​мощность, поэтому потребуется около 37,5 МВт.

37,5 МВт явно абсурдны, и это только для движения воздуха со скоростью 1 миля в час.

Заметьте, это никак не связано с тем, как именно нагревается воздух, то ли от провода, то ли от чего-то другого. Это мощность, которую обогреватель должен выдавать независимо от механизма.

Как отметил в комментарии Дэйв Твид, этот расчет предполагает, что ветер уносит теплый воздух туда, где он больше не нужен. Часть теплого воздуха будет подаваться на соседние виноградные лозы, поэтому мощность не будет потеряна полностью. Однако из-за того, что теплый воздух менее плотный, этот теплый воздух обычно будет подниматься вверх. Это вызовет турбулентность и сквозняки вверх и вниз в непредсказуемых местах, поскольку теплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух сверху опускается, заменяя его.

Точное поведение предсказать невозможно, но здесь это вряд ли имеет значение. Помните, что этот расчет был основан на очень слабом ветре. Даже если каким-то образом 3/4 нагретого воздуха остается в пределах высоты винограда в секунду, для этого все равно требуется тепловая мощность 9,4 МВт, что опять же только при скорости ветра 1 миля в час.

Давайте возьмем нихромовую проволоку и поработаем над этим. Проблема будет заключаться в том, что большинство проводов имеют данные, относящиеся к нагреву, начиная примерно с 400°C. Таким образом, данные в регионах с более низкими температурами трудно предсказать.

26 AWG нихром

2,67$\Omega/ft$

400°С при 1,58 А

650 футов х 2,67$\Omega/ft$= 1735,5$\Omega$ $^1$

Максимальный ток 220 В / 1735,5$\Omega$= 0,127 А.

108 рядов — это 13,7 А мощности. Не совсем из области возможного. Может стать тепло. Это заставит ваш измеритель мощности вращаться, но может быть.

Я бы не хотел покупать 650 футов x 108 рядов = 13,3 мили нихромовой проволоки. Наверное, это не самая дорогая вещь.

Теперь практические вопросы. Если вы накроете весь свой виноград тентом, есть вероятность, что тепло останется в пределах 18 дюймов от проволоки. В противном случае воздух нагреется и поднимется в небо, когда его заменит холодный воздух. Это общая конвекция.

Я предполагаю, что палатка с каким-то другим типом решения с обдувом нагретым воздухом имеет гораздо больше смысла, чем просто натягивание провода. Это возможно, но это просто не похоже на хорошее решение.

$^1$Я исключил сопротивление обратного провода. Было бы разумнее использовать нихром для возврата и фактически использовать пробег 1300 футов, поэтому сопротивление в обратном проводе, по крайней мере, полезно.

Решения для навеса более 12 миль виноградников не тривиальны, но эффективны с газовыми нагнетателями горячего воздуха.

Электрические нагреватели требуют значительной мощности, но могут быть полезны для обогрева водоводов с элементами управления.

Машинная обрезка снижает риск повреждения морозом, если еще нет почек.

Распылитель Micromist Спринклеры предлагают лучшие экономичные решения, но должны обеспечивать, чтобы поглощение тепла замерзающей водой превышало потери тепла при испарении. Ветрогенераторы могут включать вертолеты.

Низкая точка росы может еще больше усугубить эту проблему. Во избежание повреждений в этих условиях спринклеры следует запускать при температуре 1,1°C (34°F), если точка росы составляет -4,4°C (24°F) или выше; 1,7°C (35°F), если точка росы от -6,7 до -5,0°C (20-23°F); и 2,2°C (36°F), если точка росы составляет от -9,4 до -7,2°C (15-19°F). Эту рекомендацию следует выполнять только тогда, когда прогнозируются заморозки. Спринклеры можно отключить, когда температура воздуха поднимется до 1,1°C (34°F).