Hva er en varmeoverføringskoeffisient?
Varmeoverføringskoeffisienten definerer hvor enkelt varmen går fra et materiale til et annet, vanligvis fra et fast stoff til et fluid eller en gass, eller fra et fluid eller en gass til et fast stoff. Varme kan også passere fra en væske til en gass eller eller omvendt, som for eksempel kjølig luft over en varm innsjø. Varme vil alltid strømme fra varmt til kaldt for materialer i direkte kontakt.
Varmeoverføringskoeffisienter vurderes alltid når du designer utstyr som er spesielt ment å overføre varme - eller ikke overføre varme. Å lage gryter, kjøle finner på en motorsykkelmotor, blåse på en skje med for varm suppe, eller en person som varmer en annens kalde hender, er alle tilfeller som øker varmeoverføringskoeffisienten. Den største bidragsyteren til bedre varmeoverføringskoeffisienter, gitt materialbegrensningene, er rask bevegelse av fluidfasen til komponentene. Å blåse luft gjennom en radiator, indusere turbulent strømning i en varmeveksler, eller raskt bevege luft i en konveksjonsovn, gir mye høyere varmeoverføringskoeffisienter enn stille forhold. Dette er fordi flere molekyler for å absorbere varme blir presentert for den varme overflaten på kortere tid.
På den annen side vurderer søket etter svært effektiv isolasjon også varmeoverføringskoeffisienten til hvert av dets grensesnitt. Isolering er viktig for kjøleskap og frysere, piknik-kjølere, vinterklær og energieffektive hjem. Døde luftrom, tomrom i skum og materialer med lav ledningsevne er alle med på å gi isolasjon.
Kvantitativt er varmeoverføringskoeffisienten en funksjon av de to materialene i kontakt; temperaturen til hver, som bestemmer drivkraften; og faktorer som forbedrer eller reduserer varmeoverføringen, som henholdsvis konveksjon eller begroing av overflater. Ligningene bestemmer mengden varme som overføres per arealenhet, per grads temperaturforskjell mellom de to tilstøtende materialer, og per tidsperiode. Beregninger for dimensjonering av industrielt utstyr, som varmeovner og varmevekslere, løser vanligvis for varmeoverført per time fordi anleggets produksjonskapasitet vanligvis bestemmes på timebasis.
En samlet varmeoverførings-koeffisient, som ofte brukes i varmeveksler-ligninger, vil måtte ta en rekke faktorer i betraktning. I dette eksempelet må mettet damp ved en gitt temperatur, damp-til-rør-grensesnitt, ledningsevne gjennom rørveggen, grensesnittet til væsken inne i rørene, som olje, og temperaturen på innkommende olje vurderes. Informasjon fra disse faktorene kan bidra til å bestemme hvor stor varmeveksler det ville være behov for, og hvilken design og materialstrategi som fungerer best.