lämmönsiirtoprosessin

Lämmönsiirtoprosessi kuvaa lämpötilojen eron aiheuttamaa lämmön siirtymistä kohteesta toiseen sekä sisäistä lämpöjaon mekanismia. Siirto tapahtuu pääasiallisesti kolmella mekanismilla: johtumisella (konduktio), konvektiolla ja säteilyllä.

Johtuminen tapahtuu kiinteissä aineissa ja rajapinnoilla, kun lämpö siirtyy atomeilta toisilleen tai elektronien liikkeen vuoksi. Fourierin laki kuvaa johtumista: q = -k ∇T, missä q on lämpövirta, k on materiaalin lämpöjohtavuus ja ∇T lämpötilagradientti.

Konvektio esiintyy nesteissä ja kaasuissa, jolloin liikkuva aine kantaa lämpöä mukanaan. Newtonin lain kaltainen suhde kuvaa konvektiivista lämmönsiirtoa: q = hA(T_s − T∞), jossa h on konvektiivinen lämmönsiirtokerroin ja A on pinta-ala.

Säteily on lämpösiirtoa elektromagnettisena säteilynä ilman väliainetta; nettomäärä q_rad = ε σ A (T_s^4 − T_env^4), missä ε on emissiviteetti ja σ Stefan–Boltzmannin vakio.

Esimerkiksi rakennusten eristys, jäähdytyslevyt elektroniikassa sekä teolliset lämmönvaihtimet hyödyntävät näitä mekanismeja. Lämmönsiirtoprosessin suunnittelussa huomioidaan lämpötilaerot, materiaalien lämpöjohtavuus, pinta-ala ja konvektiotekijöihin liittyvät tekijät sekä ympäristöolosuhteet.