Soojusvahetuskoefitsient

Soojusvahetuskoefitsient on parameeter, mis näitab, kui kiiresti toimub soojusvahetus kahe keskkonna vahel pinda pidi ühe pindala ja ühe temperatuurierinevuse kohta. Koefitsient sõltub nii keskkondade omadustest kui ka ümbritseva geomeetria mõjudest ja materjalide soojusomadustest. Selle ühik on W/(m² K). Erinevalt mõnest materjalist ei ole koefitsient üldine materjaliline omadus, vaid süsteemispetsiifiline ning võib erineda sõltuvalt vooluoludest ja geomeetriast.

Põhieeskiri on Q̇ = h A ΔT, kus Q̇ on soojusvahetuse kiirus, A on pindala ja ΔT on temperatuurierinevus vastassuunas voolavate keskkondade vahel. Tervikliku või mitmekeskkonna soojusvahetuse puhul kasutatakse üldist koefitsienti U, mille abil soojusvoogu kirjeldatakse valemiga Q̇ = U A ΔT_lm, kus ΔT_lm on log-mean temperatuurierinevus. U-väärtus on levinud kontseptsioon hoonete ja süsteemide energiatõhususe hindamisel.

Mõjutavad tegurid hõlmavad vedelike ja gaaside soojuslikke omadusi (soojuskonduktiivsus, tihedus, viskoossus), voolukiirust ja turbulentsust, temperatuurierinevusi ning pindade geomeetriat ja finishi. Koefitsiente hinnatakse sageli empiriliste korrelatsioonide abil, mis põhinevad Reynoldsi ja Prandtl numberitel ning süsteemi tüübist (torud, plaadid, kihid).

Rakendused hõlmavad tööstuslikke soojusvahetisi ja HVAC-süsteeme, samuti hoonete energiasäästlikkuse hindamist, kus U-väärtus kirjeldab kogu konstruktsiooni soojusläbivust. Soojusvahetuskoefitsient on seetõttu võtmetähtsusega hindamisel ja optimeerimisel, kus suurem koefitsient tähendab tavaliselt tõhusamat soojusvahetust teatud tingimustel.