Ohřívač kazet generuje tepelnou energii, která je následně přenášena do cílového nebo okolního prostředí. K tomuto přenosu energie z předmětu s vyšší-teplotou (topení) na předmět s-nižší teplotou obvykle dochází prostřednictvím tří základních fyzikálních mechanismů: vedení, proudění a záření.
1. Jaké jsou metody přenosu tepla?
(1) Vedení je proces, při kterém se tepelná energie přenáší přímým fyzickým kontaktem mezi částicemi uvnitř stejného objektu nebo mezi sousedními objekty. Na mikroskopické úrovni atomy nebo molekuly s vyšší energií vibrují intenzivněji a srážejí se se sousedními, méně energetickými částicemi a přenášejí kinetickou energii. V souvislosti s topným tělesem je toto primární způsob přenosu tepla z vnitřního odporového drátu do vnějšího kovového pláště prostřednictvím hustě zabaleného prášku oxidu hořečnatého. Dále je to rozhodující mechanismus, kterým se teplo přesouvá z pláště ohřívače do pevného předmětu, se kterým je v přímém kontaktu, jako je kovová forma, deska nebo kapalina. Účinnost přenosu tepla vedením závisí na tepelné vodivosti materiálů a kvalitě kontaktního rozhraní. Těsné uložení mezi ohřívačem a jeho montážním otvorem, často vylepšené teplovodivou pastou, minimalizuje vzduchové mezery (špatný vodič) a maximalizuje vodivý tok tepla.
(2) Konvekce zahrnuje přenos tepla fyzickým pohybem tekutiny (plynu nebo kapaliny). Když se tekutina zahřeje, expanduje, stává se méně hustým a stoupá. Chladnější a hustší tekutina se poté nasune, aby zaujala její místo a vytvořila cirkulační vzor. Tento pohyb objemné tekutiny odvádí tepelnou energii pryč od zdroje tepla. U kazetového ohřívače je konvekční přenos tepla dominantní, když se používá k ohřevu vzduchu, oleje, vody nebo jiných procesních tekutin. Například v ohřívači vzduchu přirozené konvekční proudy nebo nucené proudění vzduchu (přes ventilátor) odvádějí teplo z povrchu pláště. V ponorném ohřívači se tekutina obklopující ohřívač ohřívá, vznáší se a stoupá, čímž se vytvářejí přirozené konvekční proudy, které distribuují teplo po celé nádrži. Rychlost přenosu tepla konvekcí je silně ovlivněna vlastnostmi tekutiny a rychlostí jejího proudění.
(3) Tepelné záření je proces, při kterém objekt v důsledku své teploty vyzařuje energii ve formě elektromagnetických vln (infračervené záření). Na rozdíl od kondukce a konvekce nevyžaduje záření žádné materiální médium; může dokonale cestovat vakuem. Toto je jediný možný způsob přenosu tepla ve vesmíru. Všechny objekty nad absolutní nulou vyzařují tepelné záření. U kazetového ohřívače pracujícího při vysokých povrchových teplotách (typicky nad 400 stupňů / 750 stupňů F, kde začíná svítit viditelně červeně) se přenos tepla sáláním stává významným. Plášť ohřívače vysílá infračervené vlny, které se šíří přímo k chladnějším povrchům v přímé viditelnosti a ohřívají je, aniž by ohřívaly mezilehlý vzduch. Tento režim je zvláště důležitý v aplikacích v troubě, procesech infračerveného ohřevu a v jakékoli situaci, kdy ohřívač není v přímém fyzickém kontaktu s cílem.
2. Kombinované režimy v praktických aplikacích
Ve většině skutečných-procesů vytápění, které zahrnují topné těleso, se tyto tři základní režimy přenosu tepla často vyskytují současně a vzájemně se ovlivňují. Například ohřívač instalovaný ve formě vede teplo do kovového bloku. Vnější povrchy této horké formy pak ztrácejí teplo do okolního vzduchu jak konvekcí (proudy vzduchu), tak radiací (do jiných chladnějších předmětů v místnosti). Ponorný ohřívač ve vodní nádrži primárně přenáší teplo vedením do přilehlé vrstvy tekutiny, která pak iniciuje konvekční proudy k promíchání nádrže. Současně horké stěny nádrže a vodní hladina ztrácejí energii zářením a konvekcí do okolí. Pochopení vzájemného působení těchto režimů je nezbytné pro přesné předpovídání výkonu systému, navrhování účinných topných systémů a výběr vhodného typu topného tělesa, hustoty wattů a způsobu instalace pro danou aplikaci.
