熱交換

「熱交換」という用語は、技術用語としてよく使われます。しかし、物理学的に正確なのは「熱伝達」という用語です。熱は、より高温の系からより低温の系へとしか伝達されないエネルギーの一種です。厳密な意味での相互の交換は起こりません。

しかし、プロセス工学において、「熱交換」という用語は、温度の異なる媒体間で熱エネルギーを意図的に伝達することを指します。その目的は、熱エネルギーを制御された形で供給または除去することにあります。このプロセスは、多くの技術的プロセスの基本操作です。熱伝達は、熱伝導、対流、または熱放射によって行われます。技術的な装置では、これらのメカニズムが同時に作用することがよくあります。熱の輸送は、加熱、冷却、乾燥、および反応プロセスを決定づけます。熱流は、以下のように簡略化して説明することができます：

Qdot= U *A * ΔT

• Qdotは熱流束（W）である
• Uは熱貫流率（W/(m²·K)）である
• Aは熱伝達面積（m²）である
• ΔT は駆動温度差（K）である

効率的な熱伝達には、媒体と熱伝達面との良好な接触が必要です。ミキサー、反応器、乾燥機では、製品の撹拌運動によってこの接触が促進されます。一方、デッドスペースや滞留領域は、熱伝達を著しく悪化させます。