Sådan beregnes varmeoverførsel

Når du føler dig varm, er du i det væsentlige sensory overførsel af termisk energi fra noget varmt til noget koldere, din krop. Når du føler dig noget kold, sensorerer du overførslen af ​​termisk energi i den anden retning: ud af din krop til noget koldere. Denne type varmeoverførsel kaldes ledning. Den anden hovedtype af varmeoverførsel, der forekommer på Jorden, er mellem væsker og er kendt som konvektion.

Beregning af varmeoverførsel ved ledning

Start med at indtaste de kendte variabler i den forholdsvis simple ligning, der bruges til bestemme hastigheden af ​​varmeoverførsel, q, mellem to medier ved ledning: q = (kA (Thot-Tcold)) /d. For eksempel, hvis k = 50 watt /meter Celsius, A = 10 meter ^ 2, Thot = 100 grader Celsius, Tcold = 50 grader Celsius og d = 2 meter, så q = (50 * 10 (100-50)) /2.

Træk derefter de to temperaturer til at arbejde gennem den del af ligningen og få temperaturforskellen. I dette eksempel vil beregningen være 100 grader Celsius - 50 grader Celsius = 50 grader Celsius, hvilket resulterer i den forenklede ligning q = (50 * 10 (50)) /2.

Multiplicer termisk ledningsevne og overfladeareal. Så nu er den forenklede ligning q = (500 * 50) /2.

Multiplicer produktet af termisk ledningsevne og overfladeareal, som du fandt i det foregående trin ved temperaturforskellen for at opnå q = 25.000 /2.

Endelig divider produktet beregnet i det foregående trin med tykkelsen for at opnå q = 12.500 W.

Beregning af varmeoverførsel ved konvektion

Start med at indtaste de kendte variabler i en lignende ligning til at beregne varmeoverførsel ved konvektion: R = kA (Tsurface-Tfluid). For eksempel, hvis k = 50 watt /meter Celsius, A = 10 meter ^ 2, Tsurface = 100 grader Celsius og Tfluid = 50 grader Celsius, så kan din ligning skrives som q = 50 * 10 (100-50).

Beregn temperaturforskellen. I dette eksempel vil beregningen være 100 grader Celsius - 50 grader Celsius = 50 grader Celsius, hvilket resulterer i q = 50 * 10 (50).

Derefter multipliceres termisk ledningsevne ved overfladearealet for at opnå q = 500 (50).

Endelig multiplicér dette produkt ved temperaturforskellen, og lad energiforsyningen overstige udtrykt i watt. I dette eksempel er q = 25.000 W.

Tip

Den anden primære metode til varmeoverførsel kaldes stråling, og det er sådan, hvor varme overføres fra solen til Jorden i rummets vakuum . Ligningen for denne form for varmeoverførsel er q = emissivitet_Stefans konstantstrålingsområde (temperatur på radiator ^ 4-temperatur i omgivelserne ^ 4).