Συναγωγή θερμότητας
| Το λήμμα παραθέτει τις πηγές του αόριστα, χωρίς παραπομπές. |
Η συναγωγή είναι ένας από τους τρεις τρόπους μετάδοσης της θερμότητας από ένα σώμα/σύστημα μεγαλύτερης θερμοκρασίας σε ένα άλλο μικρότερης θερμοκρασίας. Η συναγωγή συμβαίνει ανάμεσα σε ένα στερεό και ένα ρευστό, και ειδικότερα όταν ένα ρευστό κινείται πάνω σε μια επιφάνεια στερεού. Δεν μπορεί να συμβεί μεταξύ δύο στερεών όπου εκεί η θερμότητα μεταδίδεται μέσω αγωγής. Άλλωστε όταν δύο ρευστά διαφορετικής θερμοκρασίας έρχονται σε επαφή πραγματοποιείται ανάμιξη των ουσιών (δηλαδή πιο πολύπλοκο φαινόμενο που περιλαμβάνει και μεταφορά θερμότητας και μεταφορά μάζας).
Ο μηχανισμός της μεταφοράς της θερμότητας είναι η γρήγορη διάχυση της στο ρευστό λόγω της αυξημένης διάχυσης της ορμής του. Δηλαδή η θερμότητα αφού μεταφερθεί στο ρευστό διαχέεται σε μεγαλύτερη έκταση του ρευστού και έτσι οι θερμοκρασιακές διαφορές επιφάνειας-ρευστού μένουν αυξημένες. Η τριβή που δημιουργεί η κίνηση του ρευστού καθιστούν στην αγωγή μεγαλύτερη θερμορροή λόγω της καλύτερης επαφής της επιφάνειας με το ρευστό. Έτσι γενικά η συναγωγή είναι ένας τρόπος μετάδοσης που περιλαμβάνει και το φαινόμενο της αγωγής και τα φαινόμενα της διάχυσης ορμής του ρευστού.
Η συναγωγή είναι εκείνος ο τρόπος μετάδοσης θερμότητας που μπορεί να μεταφέρει μεγάλες ποσότητες θερμότητας σε μικρό χρονικό διάστημα σε αντίθεση με την αγωγή και την ακτινοβολία σε μικρές θερμοκρασίες. Η συναγωγή είναι εκείνο το φαινόμενο που το συναντάμε όταν θέλουμε να κρυώσουμε το ζεστό φαγητό και φυσάμε πάνω του, όταν στεγνώνουμε τα μαλλιά με το πιστολάκι και ο θερμός αέρας πέφτει πάνω στα υγρά μαλλιά όπου το νερό απορροφάει την θερμότητα και εξατμίζεται, όταν φυσάει και κρυώνουμε όπου μέσω συναγωγής φεύγει θερμότητα από το δέρμα μας, όταν έχουμε την ροή αέρα γύρω από εναλλάκτες.
Η συναγωγή είναι εξαιρετικά πολύπλοκο φαινόμενο. Κατά τη μοντελοποίηση της και για την εξαγωγή των εξισώσεων που δίνουν την θερμοροή συχνά πρέπει να ληφθεί υπόψη και να επιλυθεί και το πρόβλημα ροής των ρευστών.
Η θερμοροή στην συναγωγή δίνεται από την σχέση : Q=h·A·ΔΤ, όπου:
- Α: το εμβαδόν της επιφάνειας,
- ΔΤ: η διαφορά θερμοκρασίας του σωματος και του ρευστού και
- h: ο συντελεστής μεταφοράς.
Λόγω της πολυπλοκότητας του φαινομένου, για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας χρησιμοποιούνται εμπειρικές σχέσεις με κατάλληλο συντελεστή μεταφοράς, ο οποίος προκύπτει από πειραματικά δεδομένα για διάφορες περιπτώσεις και διαφορετικές γεωμετρίες προβλημάτων συναγωγής. Η εύρεση του συντελεστή μεταφοράς h γίνεται με την αδιάστατη μορφή του που είναι ο αριθμός Nusselt (Νu) ο οποίος υπολογίζεται συναρτήσει των αριθμών Reynolds (Re) και Prantl (Pr).
Αναφορές
Επεξεργασία- Ξ. Κακάτσιος. “Αρχές Μεταφοράς Θερμότητας και Μάζης”. Εκδόσεις Συμεών. Αθήνα, 2006.