Lämpönsiirtojärjestelmien

Lämpönsiirtojärjestelmät ovat mekanismeja, joilla lämpöenergiaa siirretään paikasta toiseen. Näitä järjestelmiä käytetään monenlaisissa sovelluksissa rakennusten lämmityksestä ja jäähdytyksestä teollisiin prosesseihin ja elektroniikan jäähdytykseen. Kolme pääasiallista lämmönsiirtomekanismia ovat johtuminen, konvektio ja säteily.

Johtuminen on lämmönsiirtoa suoraan kosketuksessa olevien hiukkasten välityksellä. Se tapahtuu yleensä kiinteissä aineissa, mutta myös nesteissä ja kaasuissa. Lämpimämmän alueen atomit tai molekyylit värähtelevät voimakkaammin ja törmäävät viileämmän alueen hiukkasiin, siirtäen niille energiaa. Metallit johtavat lämpöä hyvin johtumisen kautta.

Konvektio on lämmönsiirtoa nesteen tai kaasun liikkeen avulla. Kun neste tai kaasu lämpenee, se laajenee ja muuttuu vähemmän tiheäksi, jolloin se nousee ylöspäin. Viileämpi ja tiheämpi neste tai kaasu laskeutuu tilalle, luoden kiertoliikkeen, joka siirtää lämpöä. Esimerkiksi veden kiehuminen kattilassa on konvektiota.

Säteily on lämmönsiirtoa sähkömagneettisten aaltojen välityksellä, ilman väliainetta. Auringon lämpö saavuttaa Maan säteilynä. Kaikki kappaleet, joiden lämpötila on absoluuttisen nollapisteen yläpuolella, säteilevät lämpöä. Esimerkiksi takan lämpö tuntuu huoneessa säteilynä.

Monimutkaisissa järjestelmissä nämä lämmönsiirtomekanismit toimivat usein yhdessä. Esimerkiksi lämmitysjärjestelmässä voi olla johtumista lämmönlähteestä, konvektiota nesteen tai ilman kierrossa ja säteilyä huoneen lämmittämiseksi. Lämpöpumpuissa, jäähdytysjärjestelmissä ja lämmönvaihtimissa hyödynnetään tehokkaasti näitä lämmönsiirron periaatteita.