Warmteoordrag

Warmteoordrag is die oordrag van termiese energie vanaf 'n warm massa na 'n kouer massa. Wanneer 'n voorwerp se temperatuur van die omgewing verskil, of 'n ander nabygeleë voorwerp, sal oordrag van termiese energie plaasvind, wat ook as hitte vloei, hitte oordrag, of hitteruiling bekend staan. Dit geskied só 'n wyse dat die betrokke liggaam en die omgewing termiese ewewig bereik — wat beteken dat albei dieselfde temperatuur bereik, en so voortbestaan. Warmteoordrag vind altyd plaas vanaf 'n hoër temperatuur na 'n lae temperatuur voorwerp soos beskryf deur die Tweede Wet van Termodinamika. Waar daar 'n temperatuurverskil tussen twee aanliggende voorwerpe is, kan die warmteoordrag nooit gestop word nie, dit kan net verminder word.

Die begrip van warmteoordrag word gewoonlik in drie verskillende prosesse opgedeel: warmtegeleiding, konveksie, en termiese straling. Al drie hierdie prosesse dra by tot die verskynsel van warmteoordrag.

Berekeninge

Formules 

Simbole:

  = hitte-oordrag [Watt]
  = temperatuurverskil [°C]
  = oppervlaktemperatuur [°C]
  = lugtemperatuur [°C]
  = hitte-oordrag weerstand [°C/W]
  = hittegeleidingskoëffisiënt [W/(m.K)]
  = konveksiekoëffisiënt [W/(m2.K)]
  = hitte-oordrag area (Area loodreg met hittegeleiding) [m2]
  = lengte van hittegeleiding [m]

Algemeen

Geleiding 

Plat oppervlaktes:

Silinders:

Kyk onder hoe dit afgelei word.

Konveksie

Berekeninge van warmte-oordrag 

Die totale warmte-oordrag weerstand is:

Berekeninge van hitte-oordrag:

Radiasie/straling 

Stralingsenergie word gegee deur die Stefan–Boltzmann vergelyking:

As 'n warm voorwerp energie uitstraal aan sy koeler omgewing en die temperatuur van die warm voorwerp is naby aan die temperatuur van die omgewing, kan die netto bestralingshitteverlies uitgedruk word as:

Indien Tw baie hoër is as Tk, dan kan die volgende vereenvoudinging gedoen word:

Waar:
  = hitteverlies [W]
  = Emissiwiteit
 
  = Oppervlakarea van warm liggaam [m2]
  = Temperatuur van warm liggaam [K]
  = Temperatuur van kouer omgewing [K]

Let wel: Werk altyd met die absolute temperatuur, maw die tempetuur in Kelvin.

Voorbeelde 

Aan die regterkant is 'n blok (met dikte z) wat bestaan uit verskillende stowwe.

Druk die hitte-oordrag deur die blok uit in terme van al die toepaslike veranderlikes:

Antwoord:

Totale warmte-oordrag:

Bereken ΔTtotaal:

Berekening van weerstand:

Weerstand van 2, 3 en 4:

(Hierdie is die algemene manier om weerstand van parallele weerstande te bereken. Dieselfde metode word gebruik om parallele weerstande in 'n elektriese stroombaan te bepaal.)

Dus is die totale weerstand:

Afleidingː Warmteoordrag vir 'n silinder 

Bepaal die warmteoordrag van die binnekant van 'n silinder na die buitekant van die silinder, waar:

  = binneradius van silinder
  = buiteradius van silinder
  = hittegeleidingskoëffisiënt
  = lengte/hoogte van die silinder
  = temperatuur aan die binnekant
  = temperatuur aan die buitekant

Antwoord:

Die hitte-oordrag weerstand (R) word gegee as:

 

waar:
  = dikte van die silinder
  = Deursnitarea

Om die probleem op te los word 'n baie dun silinder met dikte dr gespesifiseer met 'n radius van r.

Vir hierdie silinder is:

 

Indien gedifferensieer word, word die volgende verkry:

 

 

 

Dusː

Kyk ook

 Warmteoordragskoëffisiënt
 Logaritmies gemiddelde temperatuurverskil
 Hitteruiler

Hitte