Wymiana ciepła

Termin „wymiana ciepła” jest często używany w języku technicznym. Jednak z fizycznego punktu widzenia poprawne jest określenie „przenoszenie ciepła”. Ciepło jest formą energii, która może być przenoszona wyłącznie z układu cieplejszego do układu chłodniejszego. Nie dochodzi tu do wzajemnej wymiany w dosłownym tego słowa znaczeniu.

W inżynierii procesowej termin „wymiana ciepła” oznacza jednak ukierunkowane przekazywanie energii cieplnej między ośrodkami o różnej temperaturze. Celem jest kontrolowane dostarczanie lub odprowadzanie energii cieplnej. Proces ten stanowi podstawową operację wielu procesów technicznych. Przenoszenie ciepła może odbywać się poprzez przewodzenie, konwekcję lub promieniowanie cieplne. W urządzeniach technicznych mechanizmy te często działają jednocześnie. Transport ciepła determinuje procesy ogrzewania, chłodzenia, suszenia i reakcji. Przepływ ciepła można w uproszczeniu opisać w następujący sposób:

Qdot= U *A * ΔT

• Qdot to strumień ciepła (W)
• U to współczynnik przenikania ciepła (W/(m²·K))
• A to powierzchnia wymiany ciepła (m²)
• ΔT to różnica temperatur napędzająca (K)

Skuteczny transfer ciepła wymaga dobrego kontaktu między medium a powierzchnią przenoszącą ciepło. W mieszalnikach, reaktorach i suszarkach kontakt ten poprawia ruch mieszający produktu. Natomiast martwe przestrzenie lub strefy stagnacji znacznie pogarszają transfer ciepła.