مرور مهندسی شیمی در 24 ساعت

بازدیدها: 36

اصول و مبانی انتقال حرارت

حرارت صورتی از انرژی است که در مرزهای یک سیستم تبادل میشود. هر سیستمی نمیتواند دارای حرارت باشد!بلکه حرارت انرژیست که از یک سیستم در حال انتقال است. شاید انتقال حرارت عبارتی باشد که شما بیشتر از حرارت شنیده باشید.

تفاوت دیدگاه انتقال حرارت و ترمودینامیک

در علم ترمودینامیک با تبادل گرما و قوانین اول و دوم آشنا شدیم اما در علم انتقال حرارت با مکانیزم های انتقال گرما و روش های محاسبه ی نرخ انتقال گرما آشنا میشویم. در ترمودینامیک بیشتر حالت های تعادلی سیستم مورد تاکید قرار میگیرد و لازمه ی آن این است که ما گرادیان دمایی نداشته باشیم. در حالی که ماهیت انتقال حرارت غیر تعادلی بودن آن است. هدف ما در انتقال حرارت تعیین کمی نرخ انتقال گرما و بدست آوردن توزیع دماست.

چرا گرما منتقل میشود؟

انتقال گرما به صورت انرژی انتقال یافته از یک سیستم به سیستم دیگر بوجود می آید و این انتقال گرما ناشی از گرادیان دماست. هرچقدر اختلاف دما بیشتر باشد نرخ انتقال گرما بیشتر میشود.

روش های انتقال گرما:

جابه جایی
تشعشع
هدایت

در هر سه روش گرما از محیطی که دمای بیشتری دارد به محیطی با دمای کمتر منتقل میشود.

انتقال حرارتی به روش هدایت و جابجایی که نیازمند وجود یک ماده واسطه است. در هدایت محیط مادی ثابت و در جابجایی محیط مادی متحرک است. تشعشع نیاز به محیط مادی ندارد. با این حساب آیا در خلا میتوانیم تشعشع داشته باشیم؟

مبدل های حرارتی تجهیزاتی هستند که باعث ایجاد انتقال حرارت بین دو یا چند سیال میشوند که آن سیال ها در درماهای مختلف قرار دارند و بدین طریق سیال به دمال مطلوب و مورد نظر ما میرسد.

آیا برای افزایش دمای یک سیال تا 1000 درجه ی سانتیگراد از مبدل میتوانیم استفاده کنیم؟ برای این منظور میتوان از کوره استفاده کرد. چرا که مبدل ها در رنج دمایی مشخصی میتوانند افزایش یا کاهش دما داشته باشند و شما برای افزایش دایی 1000 درجه ای به یک سیال با دمایی بالاتر از 1000 درجه ی سانتیگراد نیازخواهد داشت. مکانیزم انتقال حرارت در مبدل ها و کوره ها چیست؟

معیار های مختلفی برای دسته بندی مبدل های حرارتی وجود دارد ازجمله فرآیند انتقال، هندسه، ساختار، آرایش و… . یکی از ساده ترین مبدل های حرارتی که در صنعت هم مورد استفاده قرار میگیرد؛ مبدل های دو لوله ای هستند که با جریان های همسو ، غیر همسو و متقاطع میزان انتقال حرارت متفاوتی دارند. البته به مرور زمان راندمان حرارتی مبدل کاهش پیدا میکند!

محصولی که در صنعت تولید میشود خالص نیست و اینجاست که انتقال جرم و عملیات واحد برای خاص سازی خوراک و محصول به کمک ما می آید. به ندرت میتوان فرایندی پیدا کرد که نیاز به خالص سازی نداشته باشد! آیا انتقال ماده توسط پمپ در مبحث انتقال جرم و عملیات قرار میگیرد؟