Vad är en värmeöverföringskoefficient?
Värmeöverföringskoefficienten definierar den lätthet med vilken värme passerar från ett material till ett annat, vanligtvis från ett fast ämne till en vätska eller gas, eller från en vätska eller gas till ett fast ämne. Värme kan också passera från en vätska till en gas eller vice versa, såsom är sval luft ovanför en varm sjö. Värme kommer alltid att strömma från varmt till kallt för material i direktkontakt.
Värmeöverföringskoefficienter beaktas alltid vid utformning av utrustning som specifikt är avsedd att överföra värme - eller för att inte överföra värme. Matlagningskrukor, kylflänsar på en motorcykelmotor, blåser på en sked för för varm soppa, eller en person som värmer annans kalla händer är alla fall som förbättrar värmeöverföringskoefficienten. Den största enskilda bidragaren till bättre värmeöverföringskoefficienter, med tanke på materialbegränsningarna, är snabb rörelse av komponenternas vätskefas. Blåsning av luft genom en kylare, inducerande turbulent flöde i en värmeväxlare eller snabbt rörande luft i en konvektionsugn påverkar mycket högre värmeöverföringskoefficienter än stillvillkor. Detta beror på att fler molekyler för att absorbera värme presenteras för den heta ytan på kortare tid.
Å andra sidan beaktar sökningen efter mycket effektiv isolering också värmeöverföringskoefficienten för var och en av dess gränssnitt. Isolering är viktigt för kylskåp och frysar, picknickkylare, vinterkläder och energieffektiva hem. Döda luftutrymmen, tomrum i skum och material med låg konduktivitet hjälper till att ge isolering.
Kvantitativt är värmeöverföringskoefficienten en funktion av de två materialen i kontakt; temperaturen för var och en, som bestämmer drivkraften; och faktorer som förbättrar eller försämrar värmeöverföringen, såsom konvektion respektive ytfouling. Ekvationerna bestämmer mängden värme som överförs per areaenhet, per graders temperaturskillnad mellan de två angränsande materialen och per tidsperiod. Beräkningar för dimensionering av industriell utrustning, såsom värmare och värmeväxlare, löser vanligtvis för värme som överförs per timme eftersom anläggningens produktionskapacitet vanligtvis bestäms på timbasis.
En total värmeöverföringskoefficient, som ofta används i värmeväxlarekvationer, skulle behöva ta hänsyn till ett antal faktorer. I detta exempel skulle den mättade ångan vid en given temperatur, ånga till rörgränssnittet, konduktivitet genom rörväggen, gränssnittet till vätskan inuti rören, såsom olja, och temperaturen på inkommande olja alla behöva beaktas. Information från dessa faktorer kan hjälpa till att avgöra hur stor en värmeväxlare skulle behövas och vilken design och materialstrategi som bäst fungerar.