verwarmingssnelheid

Verwarmingssnelheid verwijst naar de snelheid waarmee de temperatuur van een object of systeem toeneemt bij toevoer van warmte. De snelheid hangt af van de hoeveelheid toegevoerde warmte, de massa en het specifieke warmtevermogen van het materiaal, en van warmteverliezen naar de omgeving.

In eenvoudige termen geldt de verhouding m c dT/dt = P_in − Q_loss. Voor convectieve verliezen kan Q_loss worden gemodelleerd als h A (T − T_env). De tijd die nodig is om de temperatuur te laten opveren wordt dan gekenmerkt door een tijdconstante tau = m c / (h A).

Bij constante inbreng en met lineaire verliezen nadert de temperatuur asymptotisch de waarde T_env + P_in /(h A). De volledige oplossing is T(t) = T_env + P_in /(h A) + [T0 − T_env − P_in /(h A)] exp(−t/tau).

Meet- en ontwerpwaarden worden uitgedrukt in dT/dt (K/s of °C/min), P_in (W), m (kg) en c (J/(kg·K)). Een voorbeeld: een blok van 2 kg met c ≈ 500 J/(kg·K) en hA ≈ 20 W/K heeft tau ≈ 50 s, wat een duidelijke temperatuurstijging mogelijk maakt bij een constante warmte-inbreng.

Toepassingen van verwarmingssnelheid liggen in gebouwen- en HVAC-systemen, industriële processen, batterijen en elektronica-thermisch management. Ontwerpers proberen de verwarmingssnelheid af te stemmen via materiaalkeuze, isolatie, oppervlaktekenmerken en regeltechnieken om de gewenste respons te bereiken en veiligheid te waarborgen.