Siirtokertoimet

Siirtokertoimet ovat fysiikassa ja teknisessä sovelluksessa käytettyjä suureita, jotka kuvaavat kuinka nopeasti aine, lämpö tai liikemäärä siirtyy rajapinnan yli tai sen sisällä. Ne ovat yleisiä massansiirron, lämmönsiirron ja momentinsiirron malleissa, ja niiden avulla voidaan karkeasti kuvata monimutkaisia transporttivärähdyksiä.

Massa- ja lämpösiirtokertoimet ovat yleisimmät. Massa-siirtokerroin k_m määrittää, kuinka nopeasti aine virtaa virtausalueelta toiselle yksikköviillon tiloihin. Esimerkiksi molaarinen virta N_A voidaan approximoida muodossa N_A = k_m (C_bulk − C_interface). Lämpösiirtokerroin h liittyy lämpövirtaukseen kaavalla Q/A = h (T_surface − T_infinity). Näiden kertoimien arvot riippuvat fluidin ominaisuuksista, rakenteesta ja virtaustilasta.

Dimensionaalisia apukeinoja siirtokertoimien arviointiin ovat korrelaatiot kuten Nusseltin luku Nu = hL/k, Sherwoodin luku Sh = kL/D, sekä Reynolds-Re ja Schmidt- Scalet, jotka kuvaavat virtausta, diffuusiota ja ominaisuuksia. Näillä voidaan soveltaa solu- ja putkivaiheiden sekä ilmastointien kaltaisissa järjestelmissä käytännön arvoja ilman täydellistä analyysia.

Sovelluksissa siirtokertoimet ovat keskeisiä esimerkiksi teollisessa prosessissa (massa- ja lämpövaihto), ympäristötekniikassa (pakokaasujen puhdistus, vedenpuhdistus), energiatekniikassa sekä biotekniikassa. Kertoimet voivat olla alueellisia tai järjestelmäkohtaisia ja niiden tarkka määrittäminen tapahtuu usein kokeellisesti tai korrelaatioiden avulla.