熱量是如何傳遞的？
熱傳輸是熱力學的基本概念，對於瞭解各種工業製程（包括壓縮空氣系統）至關重要。
在我們對熱力學的介紹之後，本文探討了三種主要的熱傳輸類型：傳導、對流和輻射，以及其在不同應用中的重要性。
熱傳輸可以三種不同的方式進行：
Leadership
熱空氣
輻射
在實際情況下，熱傳輸會同時發生，但不會以所有三種方式均等地發生。
在每種情況下，熱量從熱流向冷流：這是熱力學的基本原理，熱量從高溫區域自然流向低溫區域。
3 種類型的熱傳輸
Leadership
傳導是指透過固體材料傳輸熱量。當物質中的分子振動並將能量傳遞到鄰近分子時，就會發生這種情況。這種製程在許多需要有效率地導熱材料的工業應用中至關重要。
導電範例 : 碰觸一端已加熱的金屬棒。熱量會通過棒子流向您的手。
熱空氣
對流是指透過流體（液體或氣體）的移動傳輸熱量。在需要流體運動以均勻分佈熱量的系統中，這種類型的熱傳輸是必要的。
熱空氣範例 : 沸水。爐灶的熱量會導致底部的水密度降低並上升，而較冷的水會下降。
輻射
輻射是指透過電磁波傳輸熱量。與傳導和對流不同，輻射不需要介質，可以透過空間發生。
輻射範例 : 太陽的熱量溫暖您的臉部，或火焰烤制的棉花糖。太陽的能量穿過太空的真空，加熱地球上的物體。
熱導率和熱傳輸配方
熱導率公式
導熱率是一種測量材料導熱能力的測量方法。公式為：
Q = λ * A * t *（Δ T / Δ x）
其中：
- Q 是傳遞的熱量 (J) ，
- λ 是導熱係數（W/m*K），
- A 是熱流面積（m2），
- t 係時間 (s) ，
- ΔT 是溫差 (K) ，
- Δx 是距離 (m) 。
用於對流的熱傳遞配方
對流熱傳輸的公式如下：
Q = - h * A * t * Δ T
其中：
- Q 是熱傳遞 (J) ，
- h 是對流傳熱係數（W/m2*K），
- A 是表面積（m2 ），
- t 是時間 (s) ，
- ΔT 是表面與流體之間的溫差 (K) 。
負號表示熱量從較高溫度傳遞到較低溫度。
輻射熱傳輸配方
對流熱傳輸的公式如下：
Q = - k * A * t * Δ T
其中：
- Q 是總熱傳遞量 (J) ，
- k 是傳熱係數（W/m2*K），
- A 是面積（m2 ），
- t 是時間 (s) ，
- ΔT 是溫差（冷熱） (K) 。
熱交換器中的對數平均溫差 (LTMD)
熱交換器中的熱傳輸在每個點都是主流溫差和總熱傳輸係數的函數。它需要使用對數平均溫度差 Өm，而不是線性算法 ΔT。
Log Mean Temperature Difference (LMTD) 的公式為：
Өₘ = Ө₁ - Ө₂ / ln ( Ө₁ / Ө₂ )
其中：
- Өₘ 是對數平均溫度差 (K) ，
- Ө₁ 係熱交換器一端之兩種流體之間的溫差（⁀1），
- Ө₂ 係熱交換器另一端之兩種流體之間的溫差（⁀2），
- ln 表示自然對數。
熱傳輸和熱回收的應用
熱傳輸和熱回收在各種產業中至關重要，包括製造、汽車和能源。雖然熱傳輸涉及將熱量從一個地方移動到另一個地方，但熱回收專注於捕捉和重複使用廢熱。
製造業
在製造過程中，高效的熱傳輸對金屬锻造、塑膠模製和化學品生產至關重要。適當的熱管理可確保產品品質並降低能耗。另一方面，熱回收系統會從這些製程中收集廢熱，並將其重複用於設施中的其他地方，例如預熱原料或加熱空間。
Automotive
在汽車產業中，熱傳輸對引擎冷卻、空調控制和電動車電池管理至關重要。高效的熱能系統可有效排除關鍵元件的熱量，從而提高車輛性能和使用壽命。同時，熱回收系統可以收集引擎和排氣系統產生的熱量，以提高燃油效率或為其他車輛系統供電。
能源
在能源產業中，熱傳輸是發電的關鍵，無論是透過傳統化石燃料還是太陽能和風能等可再生來源。高效的熱交換系統可將能源輸出最大化並將浪費降至最低。另一方面，熱回收涉及從發電過程中收集廢熱並將其用於其他目的，例如區域供熱或透過熱電聯產 (CHP) 系統產生額外的電力。
壓縮空氣系統中的熱傳輸
壓縮期間產生的熱量
在壓縮過程中，空氣壓力和溫度會因為對空氣所做的工作而升高。必須管理此熱量以維持系統效率並防止損壞。
冷卻壓縮空氣的重要性
壓縮空氣系統中不受控制的熱量會導致設備損壞、效率降低和水氣凝結。冷卻壓縮空氣對於預防這些問題至關重要。
為輔助設備利用熱量
壓縮空氣系統中產生的熱能可用於乾燥機和乾燥槽等輔助設備，提高整體系統效率。
熱回收
熱回收涉及捕捉和重複使用壓縮過程中產生的廢熱。這個過程可減少能源消耗、降低營運成本，並透過將能源浪費降至最低來促進可持續發展。
熱能回收的優點包括：
降低能耗：利用廢熱可減少對外部加熱源的依賴。
降低營運成本：節省能源可降低營運成本。
在本影片中，我們探討壓縮機熱回收。您知道嗎？壓縮機消耗的電能中有很大一部分會轉化為熱能，而且經常被浪費掉。
透過能源回收系統，我們可以將這些多餘的熱量用於加熱、乾燥或產生熱水，以用於淋浴和工業流程（如清潔瓶子和調溫巧克力）等任務。
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常見問題與日常生活中的熱傳遞範例
熱傳輸的三種類型是什麼？
熱傳輸的三種類型為傳導、對流和輻射。傳導是指透過材料之間的直接接觸傳輸熱量，如金屬棒沿其長度加熱時所見。
為什麼熱量從熱流向冷流？
從熱到冷的熱流是由熱力學的第二定律所驅動，該定律指出，在隔離的系統中，熱阻或雜亂往往會增加。
熱量是如何透過傳導傳輸的？
熱量透過固體材料中分子之間的直接接觸傳導傳輸。
熱能是如何透過對流傳輸的？
熱量透過流體的運動以對流方式傳輸，使熱量均勻分佈。
熱能是如何透過輻射傳輸的？
熱能透過輻射透過電磁波傳輸，無需介質。
傳導熱傳導的範例是什麼？
傳導性範例是將金屬勺子放在熱液體中時，其把手到尖端會變熱。
對流熱傳導的範例是什麼？
對流的一個範例是在加熱的房間內循環暖空氣。
輻射熱傳輸的一些例子是什麼？
輻射的範例包括壁爐的熱量和太陽的熱量。
哪種類型的熱傳輸是沸水？
沸水涉及對流，在對流中，熱量會使水循環並傳遞熱量。
哪種類型的熱傳遞會透過空間發生？
輻射可以透過空間發生，因為它不需要介質。
太陽是什麼類型的熱傳遞？
太陽透過輻射將熱量傳遞到地球。
乾燥機使用什麼類型的熱傳輸？
乾燥機通常使用對流來傳輸熱量和乾燥材料。
什麼類型的熱傳輸是微波？
微波利用輻射傳導熱量並烹飪食物。
烘烤棉花糖背後的化學成分是什麼？
烘烤棉花糖時，透過輻射傳熱會導致化學變化。糖經過焦糖化和馬拉德反應，產生水分子，蒸發並留下碳，導致外表變黑、酥脆。這種化學反應的結合使烘烤的棉花糖具有獨特的風味和質地。
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