Теплообменники, представляют собой устройства, передающие тепло от одной жидкости или газа к другой жидкости или газу через твердую поверхность, которая никогда не позволяет жидкостям или газам смешиваться.
Типичным примером теплообмена является автомобильный радиатор. Процесс также широко используется в системах кондиционирования воздуха, обогрева помещений, охлаждения и химической обработки. В автомобильном радиаторе тепло от воды двигателя прокачивается через радиатор, поскольку через него продувается более холодный воздух. Тепловая энергия воды затем передается воздуху, чтобы вода оставалась на нужной температуре и не допускала перегрева двигателя.
Наука изучения теплообмена называется термодинамикой. Изучение теплообмена очень важно в процессе проектирования тепловых насосов, котлов, химических процессов и автомобильных двигателей. Он также используется для изучения погоды и климата, поскольку используется для понимания движения океанских течений и т. д., т. к. тепло всегда течет от горячего тела к холодному.
Существует ряд законов термодинамики, которые помогают объяснить механизмы теплопередачи. Тепло передается через пространство, твердые предметы, газы и жидкости. Механизмы теплопередачи - это проводимость в твердых материалах, конвекция в жидкостях и газах, а также излучение в космическом пространстве и других нагреваемых телах. Конвекция может быть свободной или принудительной.
В теплопередаче есть три основных системы потока:
- В системе параллельного потока обе жидкости текут в одном направлении.
- В системе встречного потока жидкости текут в противоположных направлениях.
- В системе поперечного потока жидкости текут перпендикулярно друг другу.
Противоточные теплопередачи обычно считаются наиболее эффективными средствами теплопередачи, однако они легче разрушаются, чем параллельные и поперечные теплопередачи, и, как правило, более дороги в производстве.
Некоторые вещества, такие как медь и алюминий, являются очень хорошими проводниками тепла, в то время как такие материалы, как пластик, резина, керамика являются плохими проводниками. Нагретые тела будут расширяться за счет их коэффициента расширения. В случае использования в качестве котлов, радиаторов и комнатных обогревателей и т. д. передача тепла осуществляется целенаправленно. В других областях применения, таких как процессы производства чугуна и стали, передача тепла фактически является потерей, поскольку имеются расходы на нагревание стали до расплавленного состояния.