Co je koeficient přenosu tepla?

Koeficient přenosu tepla definuje snadnost, s jakou teplo přechází z jednoho materiálu do druhého, obvykle z pevné látky do kapaliny nebo plynu nebo z tekutiny nebo plynu do pevné látky. Teplo může také přecházet z tekutiny do plynu nebo naopak, jako je tomu v případě studeného vzduchu nad teplým jezerem. Teplo bude vždy proudit z horkého do studeného pro materiály v přímém kontaktu.

Koeficienty přenosu tepla se vždy berou v úvahu při navrhování zařízení, které je speciálně určeno k přenosu tepla - nebo k nepřenosu tepla. Varné hrnce, chladicí ploutve na motorce motocyklu, foukání na lžíci příliš horké polévky nebo jedna osoba zahřívající chladné ruce druhé osoby jsou všechny příklady zvýšení koeficientu přenosu tepla. Největším jediným přispěvatelem k lepším koeficientům přenosu tepla, vzhledem k materiálovým omezením, je rychlý pohyb tekuté fáze složek. Foukání vzduchu radiátorem, indukování turbulentního proudění v tepelném výměníku nebo rychle se pohybující vzduch v konvekční peci způsobují mnohem vyšší koeficienty přenosu tepla než v klidových podmínkách. Je tomu tak proto, že na horký povrch je za kratší dobu přítomno více molekul, které absorbují teplo.

Na druhé straně, hledání vysoce účinné izolace také bere v úvahu součinitel prostupu tepla každého z jeho rozhraní. Izolace je důležitá pro chladničky a mrazničky, chladiče na piknik, zimní oblečení a energeticky úsporné domácnosti. Izolace napomáhají prostory mrtvého vzduchu, dutiny v pěně a materiály s nízkou vodivostí.

Kvantitativně je součinitel přestupu tepla funkcí dvou materiálů, které jsou v kontaktu; teplota každého z nich, která určuje hnací sílu; a faktory, které zvyšují nebo snižují přenos tepla, jako je proudění nebo znečištění povrchu. Rovnice určují množství tepla, které se přenáší na jednotku plochy, na teplotní rozdíl mezi dvěma sousedními materiály a na časové období. Výpočty pro dimenzování průmyslových zařízení, jako jsou radiátory a výměníky tepla, se obvykle řeší pro teplo přenášené za hodinu, protože výrobní kapacita zařízení je obvykle stanovena na hodinovém základě.

Celkový součinitel přenosu tepla, který se často používá v rovnicích pro výměnu tepla, by musel zvážit řadu faktorů. V tomto příkladu by se muselo zvážit nasycená pára při dané teplotě, rozhraní páry k trubce, vodivost stěnou trubky, rozhraní k kapalině uvnitř trubek, jako je olej, a teplota přiváděného oleje. Informace z těchto faktorů by mohly pomoci určit, jak velký by byl výměník tepla potřebný a jaká strategie designu a materiálů by fungovala nejlépe.