Verwarmingsvlak

Verwarmingsvlak is een term uit de thermodynamica en warmteoverdracht die verwijst naar het oppervlak van een voorwerp of toestel waar warmte uitgewisseld wordt met de omgeving. Het oppervlak fungeert als grensvlak tussen een bron van warmte en de omgeving of tussen twee media met verschillende temperaturen.

Op het verwarmingsvlak vindt warmteplaats door verschillende mechanismen tegelijk plaats, zoals geleidbaarheid (conductie), stolde warmteafgifte aan een fluïdum (convectie) en straling (radiatie). De totale warmtestroom per eenheid oppervlak kan worden benaderd als de som van de bijdrages uit deze kanalen. Voor convectie wordt vaak q'' = h (T_s - T∞) gebruikt, waarbij T_s de oppervlaktetemperatuur is en h de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Voor radiatie geldt q'' = ε σ (T_s^4 - T_sur^4), met ε de emissiviteit en σ de Stefan-Boltzmann-constante. In complexe systemen kan ook een combinatie van mechanismen een rol spelen.

Ontwerp en materiaalkeuze van een verwarmingsvlak zijn essentieel voor efficiëntie en duurzaamheid. Belangrijke factoren zijn thermische geleidbaarheid van het materiaal, emissiviteit en robuustheid tegen corrosie, geometrie en oppervlaktebehandeling, en de gewenste oppervlaktevergroting (bijvoorbeeld via fijn of ribbels). Het oppervlak kan uitgerust zijn met sensoren of coatings om warmteverdeling te sturen en inspectie te vergemakkelijken.

Toepassingen van verwarmingsvlakken zijn onder meer kookplaten, elektrische verwarmingselementen, warmtewisselaars, radiatoren en koellichaamsplaten in elektronica. Het begrip is breed van toepassing in zowel huishoudelijke als industriële verwarmings- en koelsystemen.