اول از همه ، باید بدانیم که انتقال گرما ناشی از اختلاف دما در داخل یا بین اجسام است. اگر ورودی برق خارجی وجود نداشته باشد ، طبق قانون دوم ترمودینامیک ، گرما همیشه به طور خودکار از مکانی با درجه حرارت بالا به مکانی با دمای پایین تر منتقل می شود.
سه روش اساسی برای انتقال گرما وجود دارد: هدایت گرما ، همرفت گرما و تابش گرما. سه روش انتقال حرارت در زیر معرفی شده است.
(1) هدایت گرما
وقتی جابجایی نسبی بین قسمتهای مختلف جسم وجود نداشته باشد ، انتقال انرژی گرمایی حاصل از حرکت حرارتی مولکولها ، اتمها و الکترونهای آزاد و سایر ذرات میکروسکوپی به هدایت گرما تبدیل می شود.
فرمول محاسبه هدایت گرما قانون Fourier&# 39 است: گرمای منتقل شده توسط هدایت گرما در واحد زمان متناسب با سطح مقطع عمود بر جریان گرما و متناسب با شیب دما است. علامت منفی نشان می دهد که جهت هدایت گرما مخالف جهت گرادیان دما است.
رسانایی حرارتی یک ویژگی ذاتی فیزیکی یک ماده است ، که بیانگر رسانایی گرمایی ماده است. هرچه رسانایی گرمایی بیشتر باشد ، رسانایی گرمایی مواد نیز بهتر است.
(2) همرفت حرارتی
همرفت حرارتی به جابجایی نسبی بین قسمتهای مختلف مایع ناشی از حرکت ماکروسکوپی مایع و روند انتقال حرارت ناشی از اختلاط مایعات سرد و گرم اشاره دارد. همرفت حرارتی فقط در مایع اتفاق می افتد. از آنجا که مولکولهای موجود در سیال نیز حرکت حرارتی نامنظمی را همزمان انجام می دهند ، همرفت گرمایی همیشه با هدایت گرما همراه است.
در یک موقعیت معمول در مهندسی ، سیال از طریق یک جسم عبور می کند و فرآیند انتقال حرارت را بین سطح آن ایجاد می کند. به این پدیده فرآیند انتقال گرما همرفت گفته می شود.
انتقال گرمای همرفت به دو نوع تقسیم می شود: همرفت طبیعی و همرفت اجباری.
همرفت طبیعی در اثر تراکم متفاوت قسمتهای سرد و گرم مایع ایجاد می شود. به عنوان مثال ، هوای نزدیک رادیاتور گرم شده و به سمت بالا جریان دارد.
همرفت اجباری به دلیل جریان مایع ناشی از اختلاف فشار است. به عنوان مثال ، آب خنک کننده به جای اختلاف تراکم توسط پمپ آب هدایت می شود تا جریان یابد.
فرمول محاسبه اصلی برای انتقال گرما فرمول خنک کننده نیوتنی است.
ضریب انتقال گرمای همرفت با فاکتورهای زیادی در فرآیند انتقال حرارت مرتبط است. به عنوان مثال ، خصوصیات فیزیکی جسم ، موقعیت نسبی شکل و اندازه سطح تبادل گرما و میزان جریان سیال. در تجزیه و تحلیل همرفت ، معمولاً استفاده از تحلیل نظری یا روش های تجربی برای محاسبه ضریب انتقال گرمای همرفت روی سطح جسم ضروری است.
(3) تابش حرارتی
روشی که اشیا انرژی را از طریق امواج الکترومغناطیسی به تابش تبدیل می کنند. اجسام به دلایل مختلف تشعشع ساطع می کنند که در این میان پدیده انرژی تابشی ساطع شده از گرما را تابش حرارتی می نامند.
تفاوت تابش با دو روش انتقال حرارت اول در این است که دو روش اول به وجود ماده احتیاج دارند و تابش می تواند انرژی را در خلا و حتی کارآمدترین انتقال را در خلا انتقال دهد.
مهندسی معمولاً تابش بین دو یا چند جسم را در نظر می گیرد و هر جسم در سیستم همزمان تابش و جذب گرما می کند. انتقال حرارت خالص بین آنها با استفاده از معادله استفان بولتزمن محاسبه می شود.