O que é um coeficiente de transferência de calor?
O coeficiente de transferência de calor define a facilidade com que o calor passa de um material para outro, geralmente de um sólido para um fluido ou gás, ou de um fluido ou gás para um sólido. O calor também pode passar de um fluido para um gás ou ou vice -versa, como é o caso de ar frio acima de um lago quente. O calor sempre fluirá de quente para frio para materiais em contato direto.
Os coeficientes de transferência de calor são sempre considerados ao projetar equipamentos que se destinam especificamente a transferir calor - ou não transferir calor. Panelas de cozinha, barbatanas de resfriamento em um motor de motocicleta, soprando em uma colher de sopa muito quente ou uma pessoa que aquece as mãos frias de outra são todas as instâncias de melhorar o coeficiente de transferência de calor. O maior colaborador único para melhores coeficientes de transferência de calor, dadas as restrições do material, é o movimento rápido da fase fluida dos componentes. Soprando ar através de um radiador, induzindo fluxo turbulento em um trocador de calor ou em movimento rapidamente em um forno de convecção eefetuam coeficientes de transferência de calor muito mais altos do que as condições ainda. Isso ocorre porque mais moléculas para absorver o calor são apresentadas à superfície quente em um período mais curto.
Por outro lado, a pesquisa de isolamento altamente eficaz também considera o coeficiente de transferência de calor de cada uma de suas interfaces. O isolamento é importante para geladeiras e freezers, refrigeradores de piquenique, roupas de inverno e casas com eficiência energética. Espaços de ar morto, vazios em espuma e materiais com baixa condutividade ajudam a fornecer isolamento.
Quantitativamente, o coeficiente de transferência de calor é uma função dos dois materiais em contato; a temperatura de cada um, que determina a força motriz; e fatores que aprimoram ou prejudicam a transferência de calor, como convecção ou incrustação da superfície, respectivamente. As equações determinam a quantidade de calor transferida por unidade de área, por temperatura de grauDiferença entre os dois materiais adjacentes e por período de tempo. Cálculos para dimensionar equipamentos industriais, como aquecedores e trocadores de calor, geralmente resolvem o calor transferido por hora porque a capacidade de produção de plantas geralmente é determinada a cada hora.
Um coeficiente geral de transferência de calor, como é frequentemente usado nas equações do trocador de calor, precisaria considerar vários fatores. Neste exemplo, o vapor saturado a uma determinada temperatura, a interface do vapor a tubo, a condutividade através da parede do tubo, a interface do líquido dentro dos tubos como o óleo e a temperatura do óleo recebido precisariam ser considerados. As informações desses fatores podem ajudar a determinar o tamanho de um trocador de calor e qual estratégia de design e materiais funcionariam melhor.