ضریب انتقال حرارتی چیست؟
ضریب انتقال حرارتی، توانایی فلز برای هدایت گرما را اندازهگیری میکند. این ضریب روش کمّی برای مشخص کردن این است که چگونه گرادیان دما در هر ماده جریان انرژی حرارتی را هدایت میکند. این ویژگی در انواع مختلف فلز، بهویژه فلزات رنگین ، متفاوت است و در کاربردهایی با دمای عملیاتی بالا بسیار اهمیت دارد. هنگامی که ماده دارای ضریب انتقال حرارتی بالایی است، به این معنی است که گرما بهسرعت از آن عبور میکند. در مقابل، فلزات با هدایت حرارتی پایین، عایق حرارتی محسوب میشوند. در فلزات خالص، ضریب انتقال حرارتی تقریباً با افزایش دما ثابت میماند. با این حال، در آلیاژها، هدایت حرارتی با دما افزایش مییابد. فلزات رنگین به دلیل ساختار و ترکیبات خاص خود، غالباً از ضریب انتقال حرارتی بالاتری برخوردارند و در صنایع الکترونیکی و حرارتی به عنوان گزینههای مطلوب مورد استفاده قرار میگیرند.کدام فلزات گرما را بهتر هدایت می کنند
وقتی صحبت از هدایت حرارتی میشود، همۀ فلزات یکسان نیستند. برخی رسانای استثنایی گرما هستند، در حالی که برخی دیگر بهتر به عنوان عایق استفاده میشوند. بیایید نگاهی دقیقتر به رتبهبندی فلزات مختلف برای هدایت حرارتی بیندازیم. فلزات رایج بر اساس رسانایی حرارتی رتبه بندی شدهاند|
ردیف |
فلز |
ضزیب انتقال حرارتی BTU/(hr·ft⋅°F) |
|
1 |
مس |
223 |
|
2 |
آلومینیوم |
118 |
|
3 |
برنج |
64 |
|
4 |
فولاد |
17 |
|
5 |
برنز |
15 |
انواع مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی
مبدل حرارتی برای انتقال مؤثر گرما از یک رسانه به رسانۀ دیگر طراحی شده است. دیوار جامد معمولاً دو محیط را از هم جدا میکند تا از اختلاط جلوگیری شود، اگرچه برخی از مبدلهای حرارتی تخصصی اجازۀ تماس مستقیم بین رسانهها را میدهند. راندمان مبدل حرارتی اغلب با «اثربخشی» آن اندازهگیری میشود، که نسبت مقدار واقعی گرمای انتقالیافته به حداکثر مقدار ممکن گرمایی است که میتواند با مساحت سطح و زمان بینهایت منتقل شود. مس انتخاب محبوب برای مبدلهای حرارتی در تأسیسات صنعتی، تهویه مطبوع، تبرید، مخازن آب گرم، و سیستمهای گرمایش از کف است. ضریب انتقال حرارتی بالای آن باعث میشود گرما بهسرعت از آن عبور کند. مس دارای خواص اضافی مطلوب در مبدلهای حرارتی است، از جمله مقاومت در برابر خوردگی، رسوب زیستی، تنش و انبساط حرارتی. آلومینیوم نیز میتواند به عنوان جایگزین مقرون به صرفهتر در برخی از برنامههای مبدل حرارتی استفاده شود. انواع مختلفی از مبدلهای حرارتی وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند:مبدل های حرارتی پوسته و لوله
شامل یک پوسته (یک ظرف بزرگ) با بستهای از لولهها در داخل است. یکی از سیالها در لولهها جریان دارد و سیال دیگر در خارج از لولهها اما در داخل پوسته جریان دارد.مبدل های حرارتی صفحه ای
از صفحات موجدار که روی هم قرار گرفتهاند تشکیل شده است. سیالات بین صفحات جریان دارند و الگوی موجدار انتقال حرارت را افزایش میدهد.مبدلهای حرارتی لوله پرهدار
از لولههایی با سطوح کشیده (پرهها) برای افزایش ناحیۀ انتقال حرارت استفاده میکند و فرآیند را کارآمدتر میکند.مبدل های حرارتی Plate-Fin
صفحات و بالهها را ترکیب می کند و اغلب در برنامههایی استفاده می شود که اندازۀ فشرده و کارایی آن بسیار مهم است، مانند موتورهای هواپیما.مبدل های حرارتی احیا کننده
از یک سیال منفرد استفاده میکند که به طور متناوب از یک مبدل گرم و سرد برای صرفهجویی در انرژی و بهبود کارایی عبور میکند
مبدل های حرارتی تماس مستقیم
به دو سیال اجازه میدهد تا مستقیماً در تماس باشند، که میتواند کارآمدتر باشد، اما تنها زمانی مناسب است که مخلوط کردن سیالات قابل قبول باشد.کاربرد مبدل های حرارتی
- تاسیسات صنعتی
- سیستم های آب حرارتی خورشیدی
- آبگرمکن های گازی
- گرمایش و سرمایش هوا
- سینک های حرارتی
- ظروف آشپزی
