jäähdytysominaisuuksista

Jäähdytysominaisuudet tarkoittavat aineen tai järjestelmän kykyä poistaa lämpöä ja siten hallita lämpötilaa toiminnan aikana. Ne ovat keskeisiä elektroniikan, teollisten prosessien, rakennusten sekä energiantuotannon ja -jien jäähdytyksessä. Jäähdytysominaisuudet riippuvat sekä materiaalin ominaisuuksista että käyttöolosuhteista, kuten lämpötilasta, paineesta ja virtaavista väliaineista.

Keskeiset ominaisuudet koostuvat lämpökapasiteetista (Cp, energiaa per massa kohti tarvittava lämpötilan muutos), lämpöjohtuvuudesta (k, kuinka nopeasti lämpö etenee materiaalissa), sekä lämpödifuusioalfa (α = k/(ρ Cp), lämpötilan muutosten etenemisen nopeus). Lisäksi faasimuutoslämpö (latent heat) määrittää lämpötilan pysähtyvän tai siirtyvän faasinvaiheessa. Nesteillä merkittäviä ovat lisäksi viskositeetti ja konvektiivisen lämmönsiirron kerroin (h). Materiaalin lämpötila- ja faasirajat sekä ympäristöolosuhteet vaikuttavat näihin arvoihin.

Mittaaminen ja arviointi tapahtuvat muun muassa lämpöjohtuvuuden mittauksilla (k-useimmat menetelmät kuten guarded hot plate tai lämpövirta mittaus), kalorimetria (esim. differenssikaalorimetria Cp- ja faasimuotojen määrittämiseen) sekä transienttimenetelmät kuten laser flash -analyysi. Konduktiivisen ja konvektiivisen lämmönsiirron erottaminen sekä faasimuutoslämpö voidaan arvioida kokeellisesti sekä simuloida.

Sovelluksissa jäähdytysominaisuudet ohjaavat suunnittelua lämpöjohtimien, jäähdytysnesteiden ja lämpöpumpuissa käytettävien aineiden valinnassa. Tärkeitä huomioita ovat energiatehokkuus, turvallisuus, ympäristövaikutukset sekä käytettävyyden taloudelliset seikat. Esimerkkejä materiaaleista ovat vesi, glykolit ja erikoisöljyt sekä useat kylmäaineet ja jäähdytysnesteet, joiden ominaisuudet optimoidaan kunkin sovelluksen mukaan.