ถ่ายเทความร้อนอย่างไร

การถ่ายเทความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้สามวิธี:

• การนำไฟฟ้า

• การพาความร้อน

• รังสี

ในสถานการณ์จริงการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นพร้อมกันแต่ไม่เท่ากันในทั้งสามวิธี

ในแต่ละกรณีความร้อนจะไหลจากร้อนไปเย็น: นี่คือหลักการพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ที่ความร้อนจะไหลจากพื้นที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นไปยังพื้นที่อุณหภูมิที่ต่ำลง 

การนำไฟฟ้า

การนำความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุแข็ง มันเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลในสารสั่นสะเทือนและส่งพลังงานไปยังโมเลกุลใกล้เคียง กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภทที่วัสดุต้องใช้ความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างการนำไฟฟ้า: การสัมผัสแท่งโลหะที่ได้รับความร้อนที่ปลายด้านหนึ่ง ความร้อนจะไหลผ่านก้านไปยังมือของคุณ

การพาความร้อน

การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนโดยการเคลื่อนที่ของของเหลว (ของเหลวหรือก๊าซ) การถ่ายเทความร้อนชนิดนี้เป็นสิ่งจำเป็นในระบบที่ต้องมีการเคลื่อนที่ของของเหลวเพื่อกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอ

ตัวอย่างของการพาความร้อน: น้ำเดือด ความร้อนจากเตาทำให้น้ำที่ด้านล่างมีความหนาแน่นน้อยลงและเพิ่มขึ้นในขณะที่น้ำเย็นลง

รังสี

การแผ่รังสีคือการถ่ายเทความร้อนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากการนำและการพาความร้อนรังสีไม่จำเป็นต้องใช้สื่อและสามารถเกิดขึ้นผ่านพื้นที่ว่าง

ตัวอย่างของรังสี: ความร้อนจากดวงอาทิตย์อุ่นใบหน้าของคุณหรือขนมหวานคั่วด้วยไฟ พลังงานของดวงอาทิตย์เดินทางผ่านสูญญากาศของพื้นที่และอุ่นวัตถุบนโลก

การนำความร้อนคือการวัดความสามารถของวัสดุในการนำความร้อน สูตรคือ:

Q = λ * a * t * (Δ T/Δ x)

โดยที่:

• Q คือการถ่ายเทความร้อน (J)
• λ เป็นค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (W/m * K),
• A คือพื้นที่การไหลของความร้อน (m²),
• T คือเวลา (s)
• ΔT คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (K),
• δx คือระยะ (ม.)

สูตรสำหรับการถ่ายเทความร้อนคือ:

ถาม = - H * A * T * Δ วน T

โดยที่:

• ถาม คือการถ่ายเทความร้อน (J),
• H คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบต่อเนื่อง (W/m²* K),
• A เป็นพื้นที่ผิว (m²),
• T คือเวลา
• Δ วนT คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและของเหลว (K)

เครื่องหมายลบแสดงว่าการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นจากอุณหภูมิสูงกว่าถึงต่ำกว่า

สูตรสำหรับการถ่ายเทความร้อนคือ:

ถาม = - K * A * T * Δ วน T

โดยที่:

• ถาม คือความร้อนทั้งหมดที่ส่ง (J),
• K คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (W/m²* K),
• A เป็นพื้นที่ (ม.²),
• T คือเวลา
• Δ วนT คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (เย็น - ร้อน)(K)

สูตรสำหรับบันทึกค่าเฉลี่ยความแตกต่างของอุณหภูมิ (LMTD) คือ:

Өₘ วน = Ө₁ วน - Ө₂ วน / แอลเอ็น ( Ө₁ วน / Ө₂ )

โดยที่:

• Өₘ วน คือความแตกต่างของอุณหภูมิเฉลี่ยของบันทึก (K),
• Ө₁ วน คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวสองชนิดที่ปลายด้านหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (⁀1
• Ө₂ วน คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวทั้งสองที่ปลายอีกด้านหนึ่งของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (⁀2
• เส้น หมายถึงลอการิทึมธรรมชาติ