Wymień powierzchnię

Powierzchnia wymiany kwalifikuje powierzchnię, która jest miejscem transferu przypadkowej materii w ramach grupy fizjologicznej wspólnej dla termicznej siły obrotowej lub neutralnej energii, która wymienia fale magnetyczne. Może być:

przepuszczalna ściana, która umożliwia przenoszenie materiału;
szczelna ściana, która umożliwia termotransfer.

Ściana przepuszczalna, która umożliwia przenoszenie materiału

Ta ściana może być bardzo cienka, prosta lub wklęsła. Jest siedliskiem zjawisk osmozy, ale może też liczyć się w wymianie termicznej organizmu z otoczeniem.

Uszczelniona ściana zapewniająca termotransfer

Ściana ta umożliwia lub jest siedliskiem znacznego przenoszenia ciepła między dwoma płynami , z których jeden jest cieplejszy niż drugi. To przenoszenie odbywa się poprzez konwekcję między gorącym lub zimnym płynem a ścianą stałą i przewodzenie przez tę ostatnią. Specyficzna powierzchnia ściany może być prosty i płaski lub duże fałdami lub rozgałęzienia. Materiał jest zmuszony do przemieszczania się po swojej powierzchni, dzięki czemu przenoszony przepływ ciepła jest maksymalny.

Płaska powierzchnia

Poniższe definicje opisują przenoszenie ciepła przez ścianę (na przykład ścianę) jednorodną i izotropową, o powierzchni , grubości i stałym przewodnictwie cieplnym , oddzielającą dwa ruchome media. Ciepło jest przenoszone przez ścianę pomiędzy gorącym medium o temperaturze a zimnym medium o temperaturze . Przyjmuje się, że te temperatury oraz współczynniki konwekcji termicznej i płynnej są stałe i jednorodne względem powierzchni styku. $S$ $mi$ ${\ lambda}$ ${\ displaystyle T_ {c}}$ $T _ {{f}}$ ${\ displaystyle h_ {c}}$ ${\ displaystyle h_ {f}}$

Konwekcja w gorącym płynie jest regulowana przez współczynnik konwekcji termicznej (w watach na metr kwadratowy-kelwin ), który pozwala określić opór cieplny konwekcji w kelwinach na wat . ${\ displaystyle {hc}}$ ${\ displaystyle R_ {cv} = {\ frac {1} {h_ {c} .S}}}$
Konwekcja w zimnym płynie jest regulowana współczynnikiem konwekcji termicznej (w watach na metr kwadratowy-kelwin), który pozwala określić opór cieplny konwekcji w kelwinach na wat. ${\ displaystyle {hf}}$ ${\ displaystyle R_ {cv} = {\ frac {1} {h_ {f} .S}}}$
Przewodnictwo przez grubą litą ścianę zależy od przewodnictwa cieplnego (w watach na kelwin-metr ), które określa przewodnictwo cieplne oporu , w kelwinach na wat. $mi$ $\ lambda$ ${\ Displaystyle R_ {co} = {\ Frac {e} {\ lambda .S}}}$

Strumień ciepła przez powierzchnię wymiany, wyrażone w watach , uzyskuje się za pomocą wzoru: ${\ Phi}$

${\ Displaystyle {\ Phi} = {\ Frac {T_ {c} -T_ {f}} {{\ Frac {1} {hc.S}} + {\ Frac {1} {hf.S}} + { \ frac {e} {\ lambda .S}}}}}$

W praktyce powierzchnie wymiany po obu stronach ściany nie są identyczne. Konieczne jest zatem wprowadzenie do receptury dwóch powierzchni i . Podobnie, ścianki wymianę metal w wymiennikach ciepła, na przykład są pokryte warstwą zabroniony złożonej z skalę osadów i zanieczyszczeń, które mają niską przewodność cieplną w porównaniu do metalu, a więc stanowi dodatkowe opory termiczne przeciwległe wymiany. Dla różnych płynów określono odporność na zanieczyszczenia. ${\ displaystyle Sc}$ ${\ displaystyle Sf}$

Powierzchnia cylindryczna

Powierzchnia kulista

Wymień powierzchnie

Specyficzna powierzchnia

Określony obszar odnosi się do faktycznej powierzchni powierzchni obiektu w przeciwieństwie do jego powierzchni pozornej. Zwiększając powierzchnię właściwą za pomocą różnych urządzeń, zwiększa się również powierzchnia wymiany.

W organizmach żywych mówimy o porach, włosach, pęcherzykach, kosmkach i mikrokosmkach, wgłobieniu.
W wymiennikach ciepła mówimy o żebrach lub rurach.

Przykłady powierzchni wymiany w biologii

Skóra jako powierzchnia wymiany jest siedliskiem różnych mechanizmów przenoszenia. W regulacji temperatury ciała bierze udział wydzielanie potu . Zwiększa się wraz z temperaturą i powoduje chłodzenie poprzez parowanie powierzchni. Skórne oddychanie zwykle pełna oddychanie płucne lub skrzeli. Skóra ze swym owłosieniem pełni również rolę powierzchni wymiany ciepła.
W płucach drzewo oskrzelowe i jego pęcherzyki , podobnie jak skrzela , mają rozległą powierzchnię wymiany, której rolą jest wymiana ważnych gazów.
Kosmki i mikrokosmki układu pokarmowego zwiększają powierzchnię wymiany, umożliwiając przenikanie składników odżywczych do układu krążenia .
Włośniki na korzeniach roślin stanowią znaczną powierzchnię wymiany między rośliną a glebą.
Ogólnie rzecz biorąc, ściany komórkowe roślin, ściany bakterii , są siedliskiem pewnych mechanizmów filtrujących i osmoregulacyjnych , które powodują turgor .

Przykłady powierzchni wymiany ciepła

Skóra w homeotermicznych organizmach żywych jest powierzchnią wymiany ciepła ze środowiskiem zewnętrznym. Ukształtowanie niektórych narządów lub owłosienie umożliwia przeprowadzenie termolizy (sierść słoni), czyli odprowadzenie nadmiaru ciepła lub niektórych dodatkowych warstw o niskim przewodnictwie cieplnym , pierza lub sierści, izolacja termiczna .
Pingwiny cesarskie, które nie znają żadnego pojęcia terytoriów, grupują się w żółwia , analogicznie do formacji rzymskich legionistów. To „społeczne zachowanie regulacyjne” pozwala im zmniejszyć powierzchnię wymiany i obniżyć poziom wydatkowania energii. Przytulanie się lub zwijanie w kłębek pozwala zwierzęciu zmniejszyć powierzchnię wymiany ciepła w obliczu zimna. Rozłożenie ramion poprzez potrząsanie zwiększa powierzchnię wymiany ciepła i sprzyja rozpraszaniu ciepła.
W płucach również stanowią powierzchnię wymiany i odpowiadają za dużo w wymianę ciepła zwierzęcia lub istoty ludzkiej, w środowisku, w którym jest on umieszczony.
Wymiennik ciepła jest urządzenie, które pozwala na przepływ gorącego płynu, aby oddać swoje ciepło do strumienia zimnego płynem bez mieszania cieczy, co dokonywane jest za pośrednictwem powierzchni wymiennika ciepła. „Wymiana. Te grzejniki , tym kotła , tym wieży chłodzącej , że radiatory , że skraplacze pracują w oparciu o wielkości powierzchni wymiany, jak to możliwe, z lub bez układu wentylacyjnego lub wdmuchiwania.
W inżynierii cieplnej budynków ściany takie jak przekroje dachowe itp. , zgrupowane pod pojęciem ściany , stanowią przegrodę zewnętrzną budynku i jej powierzchnię wymiany ze środowiskiem zewnętrznym. Izolacji cieplnej jest zmniejszenie przepływu ciepła przez jego ściany.

W związku z tym interfejs

Zobacz też

Uwagi i odniesienia

Ana-Maria Bianchi, Yves Fautrelle, Jacqueline Etay. Transfery termiczne. Prasy politechniczne PPUR, 2004. Skonsultuj się online
Wymienniki ciepła. E Rouland. Uniwersytet w Rouen. Skonsultuj się online
Edouard Bard, Ofer Bar-Yosef. Człowiek wobec klimatu: doroczne sympozjum. Odile Jacob, 2006. Skonsultuj się online