нагрев тел, движущихся с большой скоростью в воздухе или другом газе. А. н. - результат того, что налетающие на тело молекулы воздуха тормозятся вблизи тела.

Если полет совершается со сверхзвуковой скоростью культур, торможение происходит прежде всего в ударной волне (См. Ударная волна), возникающей перед телом. Дальнейшее торможение молекул воздуха происходит непосредственно у самой поверхности тела, в пограничном слое (См. Пограничный слой). При торможении молекул воздуха их тепловая энергия возрастает, т. е. температура газа вблизи поверхности движущегося тела повышается максимальная температура, до которой может нагреться газ в окрестности движущегося тела, близка к т. н. температуре торможения:

T₀= Т_н+ v²/2c_p,

где Т_н - температура набегающего воздуха, v - скорость полёта тела, c_p - удельная теплоёмкость газа при постоянном давлении. Так, например, при полёте сверхзвукового самолёта с утроенной скоростью звука (около 1 км/ сек) температура торможения составляет около 400°C, а при входе космического аппарата в атмосферу Земли с 1-й космической скоростью (8,1 км/сек) температура торможения достигает 8000 °С. Если в первом случае при достаточно длительном полёте температура обшивки самолёта достигнет значений, близких к температуре торможения, то во втором случае поверхность космического аппарата неминуемо начнёт разрушаться из-за неспособности материалов выдерживать столь высокие температуры.

Из областей газа с повышенной температурой тепло передаётся движущемуся телу, происходит А. н. Существуют две формы А. н. - конвективная и радиационная. Конвективный нагрев - следствие передачи тепла из внешней, "горячей" части пограничного слоя к поверхности тела. Количественно конвективный тепловой поток определяют из соотношения

q_k = а(Т_е-Т_w),

где T_e - равновесная температура (предельная температура, до которой могла бы нагреться поверхность тела, если бы не было отвода энергии), T_w - реальная температура поверхности, a - коэффициент конвективного теплообмена, зависящий от скорости и высоты полёта, формы и размеров тела, а также от других факторов. Равновесная температура близка к температуре торможения. Вид зависимости коэффициента а от перечисленных параметров определяется режимом течения в пограничном слое (ламинарный или турбулентный). В случае турбулентного течения конвективный нагрев становится интенсивнее. Это связано с тем обстоятельством, что, помимо молекулярной теплопроводности, существенную роль в переносе энергии начинают играть турбулентные пульсации скорости в пограничном слое.

С повышением скорости полёта температура воздуха за ударной волной и в пограничном слое возрастает, в результате чего происходит Диссоциация и Ионизация молекул. Образующиеся при этом атомы, ионы и электроны диффундируют в более холодную область - к поверхности тела. Там происходит обратная реакция (Рекомбинация), идущая с выделением тепла. Это даёт дополнительный вклад в конвективный А. н.

При достижении скорости полёта порядка 5000 м/сек температура за ударной волной достигает значений, при которых газ начинает излучать. Вследствие лучистого переноса энергии из областей с повышенной температурой к поверхности тела происходит радиационный нагрев. При этом наибольшую роль играет излучение в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. При полёте в атмосфере Земли со скоростями ниже первой космической (8,1 км/сек) радиационный нагрев мал по сравнению с конвективным. При второй космической скорости (11,2 км/сек) их значения становятся близкими, а при скоростях полёта 13-15 км/сек и выше, соответствующих возвращению на Землю после полётов к другим планетам, основной вклад вносит уже радиационный нагрев.

Частным случаем А. н. является нагрев тел, движущихся в верхних слоях атмосферы, где режим обтекания является свободномолекулярным, т. е. длина свободного пробега молекул воздуха соизмерима или даже превышает размеры тела (подробнее см. Аэродинамика разреженных газов).

Особо важную роль А. н. играет при возвращении в атмосферу Земли космических аппаратов (например, "Восток", "Восход", "Союз"). Для борьбы с А. н. космические аппараты оснащаются специальными системами теплозащиты (См. Теплозащита).

Лит.: Основы теплопередачи в авиационной и ракетной технике, М., 1960; Дорренс У. Х., Гиперзвуковые течения вязкого газа, пер. с англ., М., 1966; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 изд., М., 1966.

Н. А. Анфимов.

ОБТЕК'АТЕЛЬ, обтекателя, ·муж. (авиац.). Надстройка над некоторыми деталями самолета для придания им обтекаемой формы.

наиболее распространённая отопительная система, применяемая в современных жилых, общественных и промышленных зданиях; тепло в отапливаемые помещения передаётся горячей водой через находящиеся в них Отопительные приборы. Система В. о. включает: водонагреватели, в которых вода подогревается сжигаемым топливом (котёл) или преобразуемой в тепло электроэнергией (электрокотёл), при централизованном теплоснабжении - паром и более горячей водой (теплообменный аппарат); отопительные приборы (радиаторы, конвекторы, панели, ребристые и гладкие трубы и т.п.); трубопроводы, по которым горячая вода от водонагревателя поступает в отопительные приборы и после остывания в них возвращается обратно в водонагреватель; расширительный сосуд для воды, объём которой увеличивается при нагревании; запорно-регулирующую арматуру, устанавливаемую на трубопроводе.

Различают системы В. о. с естественным и механическим побуждением движения воды. В системах В. о. с естественным побуждением (рис. 1), применяемых только в небольших зданиях, вода циркулирует за счёт разности температур и плотности нагретой в водонагревателе (более лёгкой) и остывшей в отопительных приборах и трубопроводах (более тяжёлой) воды. Циркуляция при всех прочих равных условиях усиливается по мере увеличения расстояния по вертикали между отопительными приборами и водонагревателем, в связи с чем последний стараются размещать возможно ниже. В системах В. о. с механическим побуждением (рис. 2) циркуляция воды происходит в основном за счёт действия циркуляционного насоса, который устанавливают на трубопроводе, подводящем охлаждённую воду к водонагревателю. В таких системах водонагреватель может быть расположен на одном уровне с отопительными приборами и даже выше них, а диаметры трубопроводов меньше, чем в системах с естественным побуждением.

В системах В. о. применяют различные схемы разводки трубопроводов: с верхним и с нижним расположением горячей разводящей линии при вертикальных стояках, к которым присоединяются отопительные приборы; с поэтажной горизонтальной разводкой и др. По способу присоединения отопительных приборов различают двух-, однотрубные (рис. 2, а) и проточные (рис. 2, б) схемы. В первом случае все отопительные приборы присоединены параллельно к двум трубам (горячему и обратному стоякам); во втором - каждый отопительный прибор присоединён к одной трубе (стояку), причём часть проходящей по нему воды идёт через прибор, а часть, минуя его, - через замыкающий участок. В проточной схеме вода проходит последовательно через все отопительные приборы, присоединённые к стояку. Для правильной эксплуатации системы В. о. важно, чтобы из неё был удалён воздух. С этой целью, а также для полного опорожнения системы все трубопроводы прокладываются вертикально или с уклоном, причём в верхней точке системы делаются специальные устройства - Воздухоотводчики.

При централизованном теплоснабжении горячая вода из наружной сети часто подаётся непосредственно в системы В. о. и после охлаждения возвращается обратно. Если температура горячей воды в наружных сетях централизованного теплоснабжения выше температуры, соответствующей гигиеническим требованиям отопления (например, 85°С для больниц, 105°С для жилых домов), то к горячей воде с целью уменьшения её температуры подмешивают охлажденную воду из системы отопления. Для этого в месте присоединения системы В. о. к наружным сетям централизованного теплоснабжения устанавливают водоструйные насосы (рис. 3). Изменение теплоотдачи В. о., необходимое в связи с колебаниями наружной температуры, достигается централизованным регулированием температуры воды в системе. Местное, покомнатное, регулирование производится обычно кранами у отопительных приборов. Летом в период бездействия системы отопления для сохранности трубопроводов воду из неё спускать не рекомендуется.

Лит.: Отопление и вентиляция, ч. 1 - Отопление, М., 1956; Ливчак И. Ф., Квартирное водяное отопление малоэтажных зданий, М. - Л., 1950.

И. Ф. Ливчак.

Рис. 1. Схема водяного отопления с естественным побуждением (двухтрубная с верхней разводкой): 1 - водонагреватель (котёл); 2 - главный стояк; 3 - горячий трубопровод: 4 - обратный трубопровод; 5 - горячие стояки; 6 - обратные стояки; 7 - отопительные приборы; 8 - регулирующие краны у отопительных приборов (обычно краны двойной регулировки); 9 - расширительный сосуд: 10 - сигнальная труба; 11 - запорный вентиль на сигнальной трубе; 12 - напорная водопроводная линия с установленным на ней запорным вентилем; 13 - спусковая линия в канализацию с установленным на ней запорным вентилем; 14 - запорно-регулирующие задвижки или краны на стояках; 15 - тройники для спуска воды из системы.

Рис. 2. Схема водяного отопления с механическим побуждением с нижним расположением горячей разводящей линии и присоединением отопительных приборов по однотрубной схеме (а), по проточной схеме (б): 1 - циркуляционные насосы; 2 - водонагреватель (котёл); 3 - отопительные приборы; 4 - главный стояк; 5 - горячий трубопровод; 6 - обратный трубопровод; 7 - расширительный сосуд; 8 - расширительная труба; 9 - циркуляционная труба от расширителя; 10 - регулировочные краны; 11 - замыкающие участки; 12 - воздуховыпускные краны.

Рис. 3. Схема присоединения водяного отопления к централизованному теплоснабжению с установкой водоструйного насоса: 1 - воздухоотводчик (вантуз); 2 - отопительный прибор; 3 - манометры; 4 - грязевики; 5 - тройник; 6 - водоструйный насос (элеватор).

нагрев токопроводящих тел за счёт возбуждения в них электрических токов переменным электромагнитным полем. Мощность, выделяющаяся в проводнике при И. н., зависит от размеров и физических свойств проводника (удельного электрического сопротивления, относительной магнитной проницаемости), а также от частоты и напряжённости электромагнитного поля. Источниками электромагнитного поля при И. н. служат индукторы (см. Индуктор нагревательный). И. н. характеризуется неравномерным выделением мощности в нагреваемом объекте. В поверхностном слое, называемом глубиной проникновения, выделяется 86\% всей мощности. Глубина проникновения тока Δ (м) равна: где ρ - удельное электрическое сопротивление (ом․м), μ - относительная магнитная проницаемость, f - частота (гц).

Для создания переменного электромагнитного поля при И. н. используются токи низкой (50 гц), средней (до 10 кгц) и высокой (свыше 10 кгц) частоты. Для питания индукторов токами средней и высокой частоты применяют машинные и статические преобразователи, а также ламповые генераторы.

К наиболее распространённым процессам, использующим И. н., относятся: плавка металлов (см. Индукционная печь), Зонная плавка, нагрев под обработку давлением (см. Индукционная нагревательная установка) и др. И. н. - наиболее совершенный бесконтактный способ передачи электроэнергии в нагреваемое тело с непосредственным преобразованием её в тепловую. Принципиальная схема установки с использованием И. н. приведена на рис. О нагреве диэлектриков электромагнитным полем см. в ст. Диэлектрический нагрев.

Лит.: Бабат Г. И., Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение, 2 изд., М.-Л., 1965; Высокочастотная электротермия. Справочник, М.-Л., 1965; Электротермическое оборудование. Справочник, М., 1967.

А. Б. Кувалдин.

Схема установки индукционного нагрева: 1 - источник питания; 2 - блок реактивной ёмкостной мощности (конденсатор); 3 - индуктор; 4 - футерованное технологическое пространство (тигель); 5 - нагреваемый объект.