Soojusvahetuskoefitsienti

Soojusvahetuskoefitsient on füüsikaline suurus, mis kirjeldab soojusvahetust kahe keskkonna vahel, tavaliselt konvektiivse vahemaa ja soojusvahetuspinna vahel. See määrab, kui suure soojust vastassuunas eraldub pinna ja ümbritseva vedeliku või gaasi vahel iga temperatuurierinevuse ühiku kohta. Ühikutes väljendatakse seda tavaliselt kui h ja see on q'' = h · ΔT, kus q'' on soojusvoog pindalaga üksühikuna ja ΔT temperatuurierinevus. Seega suur soojusvahetuskoefitsient tähistab suuremat soojusvahetusvõimet.

Soojusvahetuskoefitsiente eristatakse konvektiivse (õhutus- või vete) ja üldise koefitsiendi tasandil. Konvektiivne koefitsient h sõltub vedeliku või gaasi omadustest (soojusjuhtivus, viskosus, Prantli arv), voolukiirusest, voolu laminaarsusest või turbulentsusest ning geomeetriast. Üldine koefitsient U ühendab need vahetused Q = U · A · ΔT_lm, kus Q on kogu soojusvoog, A pindala ja ΔT_lm on logaritmiline temperatuurierinevus kahe voolava media vahel. 1/U arvutatakse lisandarvandite (koefitsientide) vastastikusest vastupidavusest: 1/U = 1/h_i + t/k_s + ... + 1/h_o.

Soojusvahetuskoefitsiendid leitakse tavaliselt empiiriliste korrelatsioonide või katseandmete põhjal. Populaarsed lähenemised hõlmavad Nusselt’i nuuseduures Nu = hL/k, mis seob koefitsiendi läätse pikkusega L ja vedelikku omadustega, ning erinevaid Re- ja Prandti arvudega seotud korrelatsioone, näiteks Dittus–Boelter või Gnielinski.

Romanike koefitsiendid on kriitilised soojusvahetite, HVAC-i ja jahutus- ning kuumutussüsteemide kavandamisel ning energiatõhususe hindamisel, kuna need mõjutavad märkimisväärselt soojustarbimist ja süsteemi suutlikkust.