Под стеклянным колпаком находится нагреватель подогревающий этот колпак до +4град. Колпак окружен воздухом с температурой -40град. Геометрические размеры колпака известны. Как рассчитать мощность нагревателя? Подскажите, кто владеет данной теорией, по аналогии с расчетом радиатора.

Попробуй здес - к сожалении на английский http://www.nphheaters.com/quote/industrial...rs/formulas.htm

Есть книга Семенов Б.Ю. «Силовая электроника: от простого к сложному». Там есть немного по вашей теме.

нагревается сам колпак или воздух под ним? т.е. что конкретно нужно греть?
если первое - задача не простая, если второе - намного проще...

Предлагаю просимулировать.
Методологию отработал для себя около года назад:
1. Рисуете геометрию колпака в среде подобной Autodesk Inventor
2. С помощью Ansys Workbench переводите геометрию в формат Ansys и строите сетку.
3. С помощью Ansys CFX моделируете процесс теплопередачи как от нагревателя к колпаку, так и от колпака - наружу. Изначально можно мощность нагревателя дать отфонарно и последовательным приближением прийти к необходимому значению. Наверняка есть более оптимальный способ используя возможности того же Ansys, но честно говорю - я его не знаю настолько, чтобы предлагать.
За сим Всего доброго,
F.S.

В такой постановке задача не решается (возможно много решений). Нужно корректно задать граничные условия. Они могут быть весьма различные... Если свободная конвекция, то это сложно - потоки будут сильно от геометрии зависеть. И от того, что рядом с колпаком, и от теплопроводности колпака, и от распределения температуры на внутренней его части. А если снаружи обдувается, а внутри перемешивается (температура стенок внутри и снаружи задана), то намного проще - легко оценить тепловой поток через стекло.

А может вам нужно, что бы температура колпака была выше на 4град. температуры окружающей среды, дабы не запотевало?

Да, это осветительный прибор, и нужно чтобы на колпаке из-за колебаний температуры не образовывалась ледяная корка. Источник света на светодиодах, позтому его мощности на обогрев явно не хватит. Что касается решение задачи, мне кажется предыдущие ораторы усложняют решение.
Тепловое равновесие наступит когда количество теплоты выделяемое нагревателем будет равно количеству теплоты отдаваемого колпаком во внешнюю среду. И я думаю совершенно не важно каким методом подается энергия к внешней поверхности колпака (закон сохранения энергии он и в Африке закон) и даже не важно из какого материала сделан колпак и какова его форма. Важна площадь теплообмена, разница температур и теплопроводность воздуха (ветер не учитываем).
Количество теплоты выделяемое нагревателем :
Q=I^2*R*T
Осталось найти количество тепла отдаваемое определенной площадью во внешнюю среду (для расчетов думаю можно взять эквивалентную по площади плоскую поверхность) при известных условиях и приравнять правые части уравнений.
Упрощаю вопрос. Кто знает как определить сколько тепла отдаст стальной лист с площадью S в воздух за время t если его температура T1, а температура воздуха T2 ?

Теория теплоотдачи полуэмпирическая. Брали разные геометрии (трубу, например), измеряли теплоотвод, находили безразмерные коэффициенты в безразмерную формулу. Можете поступить так же - промерить реальный колпак. Если рассчитать - все равно не будет никакой уверенности, что рассчитано без ошибки. Задача для численного рассчета довольно сложная.

Кроме того, наличие ветра, тем более, с высокой турбулентностью, может очень сильно увеличить теплоотвод. То есть если на сильном ветру нагреватель обеспечит перепад температур 44 градуса, в спокойной атмосфере колпак раскалится.

С другой стороны, чтобы не образовывался иней, обычно достаточно нагревать колпак немного выше точки инея, а не до +4. То есть на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. При -40 редко бывает дождь, поэтому плавить снег особой нужды нет.

Согласен, но мне и не нужен точный расчет. Нужен порядок цифр. Нагревателем будет управлять датчик температуры находящийся внутри колпака и мощность нагревателя должна быть просто заведомо больше расчетной. А для проведения экспериментов у меня просто нет технических возможностей.



При наличии терморегулятора перегрев колпака не произойдет ни при каких условиях.



Температуру 4 градуса назвал заказчик. Скорее всего это нечто Гостовское и изменить я ее не могу.

Загляните в курс Физики, теплопроводность материалов...... закон Джоуля -Ленца, процессы в газах....чтото такое

Сейчас расковырял бокс под камеру видеонаблюдения. Уличную. Тупо стоит резистор в керамическом корпусе, на 10Вт. И всё. Камера проработала на улице всю зиму, температура на улице "гуляла" от +чего-то-там и до -30. Запотевани, обледенения и т.д. не наблюдалось.