Šilumos perdavimo koeficientas yra fizikos ir termodinamikos sąvoka, nurodanti, kaip ir kaip lengvai šilumos energija pereina iš vienos medžiagos į kitą. Daugeliu atvejų šiluma lengviausia perduodama, kai tiriamos medžiagos iš kietųjų medžiagų pereina į skysčius į dujas; šiluma taip pat gali pereiti iš skysčio į dujas arba atvirkščiai, pavyzdžiui, vėsus oras virš šilto ežero. Tiesiogiai besiliečiančioms medžiagoms šiluma visada tekės iš karštos į šaltą, o perdavimo koeficientas yra vienas iš būdų apčiuopiamai ir matematiškai išreikšti šį poslinkį. Tai svarbi koncepcija daugelio pramonės šakų gamintojams ir statybininkams. Tai padeda inžinieriams sukurti geresnius puodus, pavyzdžiui, ir padeda užtikrinti, kad mašinos ir daiktai, pvz., degimo varikliai automobiliuose, būtų saugesni; jis taip pat naudojamas efektyvesnei namų ir biurų izoliacijai. Koeficiento pagrindų nustatymas paprastai yra gana paprastas, tačiau jo pagrindinės formulės veikimo ir taikymo keičiant termodinaminius scenarijus specifika gali būti šiek tiek sudėtinga.
Skaičiavimo pagrindai
Kiekybiškai koeficientas yra dviejų besiliečiančių medžiagų funkcija; kiekvieno temperatūra, kuri lemia varomąją jėgą; ir veiksniai, kurie padidina arba mažina šilumos perdavimą, pvz., atitinkamai konvekcija arba paviršiaus užterštumas. Standartinė skaičiavimo rubrika paprastai išreiškiama kaip h = q / ∆t, kur “h” yra bendras šilumos perdavimo koeficientas, “q” yra šilumos kiekis, perduodamas ploto vienetui, o “∆t” yra temperatūros skirtumas tarp gretimų paviršių arba atitinkamų paviršių.
Taip pat yra lygčių, skirtų nustatyti šilumos kiekį, kuris perduodamas ploto vienetui, temperatūros skirtumui tarp dviejų gretimų medžiagų ir per laikotarpį, kurios gali padėti paveikti pagrindinę formulę. Pramoninės įrangos, pvz., šildytuvų ir šilumokaičių, dydžio skaičiavimai dažniausiai sprendžiami per valandą perduodamos šilumos kiekiui, nes gamyklos gamybos pajėgumai paprastai nustatomi kas valandą.
Bendrųjų koeficientų supratimas
Norint nustatyti bendrą šilumos perdavimo koeficientą, kuris dažnai naudojamas šilumokaičio lygtyse, reikėtų atsižvelgti į daugybę veiksnių. Pavyzdžiui, garo variklio scenarijuje prireiks sočiųjų garų tam tikroje temperatūroje, garų ir vamzdelio sąsajos, laidumo per vamzdžio sienelę, sąsajos su vamzdeliuose esančiu skysčiu, pvz., alyva, ir įeinančios alyvos temperatūros. būti svarstomam. Informacija iš šių veiksnių gali padėti nustatyti, kokio dydžio šilumokaičio reikės ir kokia dizaino bei medžiagų strategija būtų geriausia.
Svarba gamybai
Į šiuos koeficientus visada atsižvelgiama projektuojant įrangą, kuri yra specialiai skirta šilumai perduoti arba neperduoti. Puodų virimas, motociklo variklio aušinimo pelekai, per karštos sriubos šaukšto pūtimas arba vienas žmogus, šildantis šaltas kito rankas, yra šilumos perdavimo koeficiento didinimo atvejai. Didžiausias vienintelis geresnis perdavimo koeficientų veiksnys, atsižvelgiant į medžiagų apribojimus, yra greitas komponentų skysčio fazės judėjimas. Oro pūtimas per radiatorių, turbulentinis srautas šilumokaityje arba greitai judantis oras konvekcinėje krosnyje sukelia daug didesnius perdavimo koeficientus nei nejudančios sąlygos. Taip yra todėl, kad į karštą paviršių per trumpesnį laiką patenka daugiau šilumą sugeriančių molekulių.
Vaidmuo izoliacijos ir statybos srityse apskritai
Kita vertus, ieškant itin efektyvios izoliacijos atsižvelgiama ir į apskaičiuotą kiekvienos jos sąsajos šilumos perdavimą. Izoliacija yra svarbi visiems dalykams, įskaitant šaldytuvus ir šaldiklius, pikniko aušintuvus, žieminius drabužius ir energiją taupančius namus. Negyvos oro erdvės, tuštumos putose ir mažo laidumo medžiagos padeda užtikrinti izoliaciją.