Jahutuskiirus

Jahutuskiirus on füüsikaline suurus, mis kirjeldab, kui kiiresti keha või süsteem kaotab soojust ümbritseva keskkonnaga võrreldes. Seda iseloomustab temperatuuri langus aja jooksul, seega on jahutuskiiruse mõõtmiseks tavaliselt kasutusel temperatuurimuutuse kiirus ajas: °C/s või K/s.

Lihtsaim ja laialdaselt kasutatav mudel on lumped capacitance mudel, kus kogu objekti sisemine temperatuur T on homogeenne ja jahtumine kirjeldatakse dT/dt = -k(T - T_env). Selles on T_env ümbritseva keskkonna temperatuur ja k on kiiruskonstant, mis sõltub soojusülekandest ning objekti geomeetriast: k ≈ hA/(ρcV), kus h on konvektsioonihõõg, A pindala, V maht, ρ tihedus ja c soojusmahtuvus.

Jahutuskiirust mõjutavad peamiselt tegurid: materjali omadused (soojusmahtuvus c, soojusjuhtivus k, tihedus ρ), objekti geomeetria (pindala A ja maht V), ning ümbritseva keskkonna omadused (konvektsioonihõõg h, temperatuuride erinevus ΔT) ning radiatsioon ja faasimuutused. Biotnumber Bi = hL/k, kus L on iseloomulik pikkus. Kui Bi < 0,1, sobib lumped capacitance mudel ja jahutus on peamiselt väliskonvektsiooni kontrollitud; kui Bi > 0,1, tuleb arvestada sisemist soojusjuhtivust.

Rakendused hõlmavad metallide jahutust ja kõvenemist tööstuslike töötluste osana, plastide ja komposiitide termilist töötlemist, elektroonikakomponentide jahutust ning toiduainete ja joogide säilitamist. Jahutuskiiruse hindamine aitab mõista materjalide mikrostruktuuri, omaduste ning lõpptoodete kvaliteeti. Mõõtmine toimub termopaaride, termistoride või infrapuna termograafia abil.