Koeficient toplotne prehodnosti je koncept v fiziki in termodinamiki, ki podrobno opisuje, kako in kako enostavno toplotna energija prehaja iz enega materiala v drugega. V mnogih primerih se toplota najlažje prenaša, ko predmetni materiali prehajajo iz trdnih snovi v tekočine v pline; toplota lahko prehaja tudi iz tekočine v plin ali obratno, kot je to v primeru hladnega zraka nad toplim jezerom. Toplota bo vedno prehajala iz vročega v hladno za materiale v neposrednem stiku, koeficient prenosa pa je eden od načinov za oprijemljivo in matematično izražanje tega premika. To je pomemben koncept za proizvajalce in graditelje v številnih panogah. Inženirjem na primer pomaga oblikovati boljše lonce za kuhanje in pomaga pri varnejših strojih in stvari, kot so motorji z notranjim izgorevanjem v avtomobilih; uporablja se tudi za učinkovitejšo izolacijo v domovih in pisarnah. Določitev osnov koeficienta je običajno precej preprosta, vendar so lahko podrobnosti o tem, kako njegova osnovna formula deluje in se uporablja za spreminjanje termodinamičnih scenarijev, nekoliko zapletene.
Osnove izračunavanja
Kvantitativno je koeficient funkcija dveh materialov v stiku; temperatura vsakega, ki določa pogonsko silo; in dejavniki, ki povečajo ali zmanjšajo prenos toplote, kot sta konvekcija ali površinsko onesnaženje. Standardna izračunska rubrika je običajno izražena kot h = q / ∆t, kjer je “h” skupni koeficient toplotne prehodnosti, “q” je količina prenesene toplote na enoto površine in “∆t” je temperaturna razlika med sosednje površine ali zadevne površine.
Obstajajo tudi enačbe za določitev količine toplote, ki se prenese na enoto površine, na stopinjo temperaturne razlike med dvema sosednjima materialoma in na časovno obdobje, ki lahko pomagajo vplivati na bolj osnovno formulo. Izračuni za dimenzioniranje industrijske opreme, kot so grelniki in toplotni izmenjevalniki, običajno rešujejo za toploto, preneseno na uro, ker se proizvodna zmogljivost obrata običajno določi na urni osnovi.
Razumevanje skupnih koeficientov
Skupni koeficient prenosa toplote, kot se pogosto uporablja v enačbah toplotnega izmenjevalnika, bi moral upoštevati številne dejavnike. Na primer, v scenariju s parnim strojem bi nasičena para pri določeni temperaturi, vmesnik med paro in cevjo, prevodnost skozi steno cevi, vmesnik s tekočino v ceveh, kot je olje, in temperaturo vhodnega olja vse to potrebovali. upoštevati. Informacije iz teh dejavnikov bi lahko pomagale ugotoviti, kako velik bi bil potreben toplotni izmenjevalnik in kakšna strategija oblikovanja in materialov bi najbolje delovala.
Pomen za proizvodnjo
Ti koeficienti se vedno upoštevajo pri načrtovanju opreme, ki je posebej namenjena prenosu toplote – ali ne prenašanju toplote. Lonci za kuhanje, hladilna rebra na motorju motocikla, pihanje na žlico prevroče juhe ali ena oseba, ki greje mrzle roke drugemu, so vsi primeri povečanja koeficienta prenosa toplote. Glede na materialne omejitve k boljšim koeficientom prenosa največ prispeva hitro premikanje tekoče faze komponent. Vpihovanje zraka skozi radiator, induciranje turbulentnega toka v toplotnem izmenjevalniku ali hitro premikanje zraka v konvekcijski peči imajo veliko višje koeficiente prenosa kot mirni pogoji. To je zato, ker se na vročo površino v krajšem času predstavi več molekul, ki absorbirajo toploto.
Vloga pri izolaciji in gradbeništvu na splošno
Po drugi strani pa iskanje visoko učinkovite izolacije upošteva tudi izračunan prenos toplote vsakega od njegovih vmesnikov. Izolacija je pomembna za vse vrste stvari, vključno s hladilniki in zamrzovalniki, hladilniki za piknik, zimskimi oblačili in energetsko učinkovitimi domovi. Mrtvi zračni prostori, praznine v peni in materiali z nizko prevodnostjo pomagajo zagotoviti izolacijo.