ऊष्मा स्थानांतरण के प्रकार: ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक। ऊष्मा स्थानांतरण के तीन मुख्य प्रकार

तस्वीर दिखाती है तीन ताप स्थानांतरण विधियाँ:तापीय चालकता, विकिरण और संवहन।बर्तन की तली और दीवारों के माध्यम से ताप संचालन द्वारा, लौ की आंतरिक ऊर्जा पर्यटक स्टू की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। विकिरण द्वारा - पर्यटक की हथेलियों और अन्य शरीरों की आंतरिक ऊर्जा में। और संवहन द्वारा - अग्नि के ऊपर वायु की आंतरिक ऊर्जा में।

तापीय चालकता द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण।अनेक प्रयोग दर्शाते हैं: विभिन्न पदार्थों की तापीय चालकता अलग-अलग होती है: समान परिस्थितियों में वे अलग-अलग दरों पर ऊष्मा स्थानांतरित करते हैं।

आइए एक प्रयोग करें (चित्र देखें)। हम समान लंबाई और मोटाई के दो तारों, उदाहरण के लिए तांबे और स्टील, को मजबूत करते हैं, ताकि उनके सिरे मोमबत्ती की लौ में पड़ें। हम देखेंगे कि तांबे के तार से मोम से चिपके हुए छोटे-छोटे नाखून पहले ही झड़ने लगेंगे। इसका मतलब यह है कि स्टील के तार की तुलना में तांबे के तार के माध्यम से गर्मी तेजी से गुजरती है।

उच्च गति से ऊष्मा स्थानांतरित करने में सक्षम पिंडों और पदार्थों को कहा जाता है ताप संवाहक.इनमें मुख्य रूप से सभी धातुएँ शामिल हैं। अधिकांश गैसें ऊष्मा का स्थानांतरण बहुत धीमी गति से करती हैं। तरल पदार्थों की तापीय चालकता (तरल धातुओं को छोड़कर) ठोस और गैसों की तापीय चालकता के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखती है। कम गति से ऊष्मा स्थानांतरित करने वाले पिंड और पदार्थ कहलाते हैं हीट इंसुलेटर.उदाहरण के लिए, इनमें पॉलीस्टाइरीन फोम, फोम रबर, लकड़ी, फर, रूई आदि शामिल हैं।

संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण.चित्र में आप टॉर्च की रोशनी में माचिस जलाए एक हाथ की छाया देखते हैं। लौ के ऊपर लहरदार छायाएं ऊपर उठती गर्म हवा की धाराएं बनाती हैं। यह एक उदाहरण है संवहन.यह गर्म या ठंडे तरल पदार्थों और गैसों (जहां आर्किमिडीज बल कार्य करता है) में जेट या प्रवाह की उपस्थिति की घटना का नाम है। इसके अलावा, थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण से संवहन ऊष्मा विनिमय की एक विधि है जिसमें आंतरिक ऊर्जा को असमान रूप से गर्म पदार्थों के प्रवाह द्वारा स्थानांतरित किया जाता है।

संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण अक्सर हमारे आसपास पाया जाता है। उदाहरण के लिए, हीटिंग रेडिएटर फर्श के पास स्थित होते हैं, लेकिन संवहन के कारण, गर्मी कमरे की पूरी ऊंचाई पर फैल जाती है। वायुमंडल में संवहन धाराएँ भी उत्पन्न होती हैं, जिससे हवाएँ और बादल बनते हैं, और बर्तनों के अंदर जो चूल्हे पर गर्म होते हैं, इत्यादि।

विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण.ह ज्ञात है कि जो पिंड अपने परिवेश से अधिक गर्म होते हैं वे ऊर्जा उत्सर्जित करने में सक्षम होते हैं।आइए अनुभव की ओर मुड़ें (आंकड़ा देखें)। आइए एक कील को आंच में गर्म करें और उसे बिना छुए हथेली के करीब लाएं - हथेली को गर्माहट महसूस होगी। आइए अपना दूसरा हाथ छोड़ें और अपनी हथेलियाँ एक-दूसरे के बगल में रखें। हम महसूस करेंगे कि जो हथेली गर्म कील के करीब थी वह दूसरे की तुलना में अधिक गर्म है। अर्थात्, हवा की एक परत के माध्यम से गर्मी नाखून से हथेली तक स्थानांतरित होती है।

तथापि विकिरण द्वारा ऊष्मा विनिमय के दौरान, पदार्थ की भागीदारी के बिना ऊर्जा स्थानांतरित की जा सकती है।उदाहरण के लिए, सूर्य की ऊर्जा अंतरिक्ष के निर्वात के माध्यम से विशाल दूरी तय करते हुए हमारे ग्रह तक पहुँचती है, जिसमें कोई पदार्थ नहीं है।

आइए संक्षेप में बताएं कि हमने इस खंड में क्या सीखा है। पर संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरणऊर्जा का स्थानांतरण असमान रूप से गर्म पदार्थ के जेट या धाराओं द्वारा होता है। पर तापीय चालकता द्वारा ऊष्मा स्थानांतरणऊर्जा पदार्थ की एक परत के माध्यम से स्थानांतरित होती है, लेकिन पदार्थ स्वयं गति नहीं करता है। पर विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरणपदार्थ की भागीदारी के बिना ऊर्जा स्थानांतरित होती है।

ऊष्मा स्थानांतरण, या ऊष्मा स्थानांतरण का सिद्धांत, विभिन्न माध्यमों में ऊष्मा के वितरण और अधिक गर्म पिंडों से कम गरम पिंडों में ऊष्मा के स्थानांतरण का अध्ययन है। ऊष्मा के प्रवाह की केवल एक ही दिशा होती है - गर्म पिंडों से ठंडे पिंडों की ओर।

बॉयलर इकाइयों, टर्बाइनों, कंडेनसर और थर्मल कुकिंग उपकरण में होने वाली सभी प्रक्रियाएं हीट एक्सचेंज के साथ होती हैं।

ऊष्मा स्थानांतरण की तीन मुख्य विधियाँ हैं: चालन, संवहन और विकिरण।

तापीय चालकता किसी पिंड के अलग-अलग कणों या अलग-अलग तापमान वाले अलग-अलग पिंडों के सीधे संपर्क के माध्यम से ऊष्मा (थर्मल ऊर्जा) का स्थानांतरण है। प्रक्रिया का सार यह है कि उच्च तापमान वाले शरीर के सबसे छोटे कणों में अधिक गतिज ऊर्जा होती है और, जब कम तापमान वाले कणों के संपर्क में आते हैं, तो वे अपनी ऊर्जा छोड़ देते हैं, और बाद वाले इसे महसूस करते हैं। इस स्थिति में, पदार्थ का कोई बड़े पैमाने पर स्थानांतरण नहीं होता है। अपने शुद्ध रूप में तापीय चालकता केवल ठोस पदार्थों में ही देखी जा सकती है।

संवहन पदार्थ के द्रव्यमान के स्थानांतरण के कारण तरल या गैस के प्रवाह द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण है। किसी गतिशील माध्यम के आयतन का प्रत्येक तत्व गर्म सतह के संपर्क में आने पर ऊष्मा स्थानांतरित करता है। इस मामले में, अधिक गर्म कण कम गर्म कणों से टकराते हैं और उन्हें तापीय चालकता के माध्यम से अपनी ऊर्जा का हिस्सा देते हैं। संचालन के साथ संयुक्त संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण को संवहन कहा जाता है। संवहन दो प्रकार के होते हैं: मुक्त (प्राकृतिक), जो माध्यम के घनत्व में अंतर के कारण होता है, और मजबूर, जो पंखे, पंप आदि के प्रभाव में होता है।

विकिरण ऊष्मा को एक पिंड से दूसरे पिंड में दीप्तिमान ऊर्जा के रूप में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है, जो अन्य पिंडों पर पड़ने पर, इन पिंडों द्वारा आंशिक रूप से या पूरी तरह से अवशोषित कर ली जाती है और उन्हें गर्म कर देती है। इस मामले में, भौतिक वातावरण की उपस्थिति आवश्यक नहीं है। विकिरण एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है, और निर्वात में, विकिरण ऊर्जा प्रकाश की गति से फैलती है।

वास्तविक परिस्थितियों में, जटिल ऊष्मा विनिमय होता है, जिसमें ऊष्मा का स्थानांतरण तीनों तरीकों से एक साथ होता है।

पिंडों के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान स्थिर-अवस्था या अस्थिर तापीय स्थितियों में हो सकता है। स्थिर-अवस्था, या स्थिर, थर्मल शासन में, शरीर के प्रत्येक बिंदु पर तापमान समय के साथ अपरिवर्तित रहता है।

अस्थिर, या गैर-स्थिर, थर्मल शासन में, शरीर के प्रत्येक बिंदु पर तापमान समय के साथ बदलता रहता है। हीटिंग उपकरण और प्रशीतन कक्षों में क्रमशः उत्पादों को गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रियाएँ अस्थिर परिस्थितियों में होती हैं।

जब वे सीधे संपर्क में होते हैं तो बर्तन की दीवार और इस दीवार को धोने वाले तरल (गैस) के बीच संवहन ताप विनिमय होता है।

उत्सर्जित तरंगों की लंबाई के आधार पर, उज्ज्वल ऊर्जा के विभिन्न गुण प्रकट होते हैं। इस संबंध में, किरणों को प्रतिष्ठित किया जाता है: एक्स-रे, पराबैंगनी, प्रकाश, गामा किरणें, अवरक्त, आदि। गर्मी हस्तांतरण में थर्मल (अवरक्त) किरणों का बहुत महत्व है।

शून्य के अलावा अन्य तापमान पर सभी पिंडों में दीप्तिमान ऊर्जा को उत्सर्जित करने, अवशोषित करने और प्रतिबिंबित करने की क्षमता होती है। एक पिंड दूसरे पिंड से उस पर आपतित किरणों को अपने माध्यम से भी संचारित कर सकता है।

किसी पिंड पर आपतित दीप्तिमान ऊर्जा आंशिक रूप से उसके द्वारा अवशोषित होती है, आंशिक रूप से उसकी सतह से परावर्तित होती है, और आंशिक रूप से पिंड द्वारा दूसरे पिंड की सतह पर संचारित होती है।

हीटिंग उपकरणों की पार्श्व सतहों से पर्यावरण में गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए, ओवन, बेकरी, बेकरी ओवन और अन्य उपकरणों में आंतरिक और बाहरी बक्से के बीच एल्यूमीनियम पन्नी स्क्रीन का उपयोग किया जाता है। परिणामस्वरूप, इन सतहों के बीच उज्ज्वल ताप विनिमय की तीव्रता (n+1) गुना कम हो जाती है (n स्क्रीन की संख्या है)। स्क्रीन हीटिंग उपकरण की दक्षता बढ़ाने और उपकरण की सतह पर तापमान को मानक मानकों द्वारा स्वीकार्य मूल्यों तक कम करने में मदद करती हैं।

जटिल ऊष्मा स्थानांतरण तापीय चालकता, संवहन ताप स्थानांतरण और तापीय विकिरण की एक साथ होने वाली प्रक्रियाओं का एक संयोजन है। उदाहरण के लिए, यदि हम बिजली के चूल्हे पर खड़े पैन में पानी गर्म करने पर विचार करें, तो ऊष्मा का स्थानांतरण चालन, विकिरण और संवहन द्वारा होता है।

मध्यवर्ती शीतलक के साथ बॉयलर में पानी गर्म करते समय, गर्मी को स्टीम-वॉटर जैकेट की भाप से पानी में स्थानांतरित किया जाता है, यानी, गर्मी हस्तांतरण बॉयलर की दीवार के माध्यम से होता है। दीवार के माध्यम से ऐसे ताप स्थानांतरण की तीव्रता का अनुमान ताप स्थानांतरण गुणांक द्वारा लगाया जाता है।

ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक समय की प्रति इकाई दीवार की सतह की एक इकाई के माध्यम से एक माध्यम से दूसरे माध्यम में स्थानांतरित गर्मी की मात्रा है जब मीडिया के बीच तापमान का अंतर एक डिग्री होता है।

दीवारें स्वयं सिंगल-लेयर, डबल-लेयर या मल्टी-लेयर हो सकती हैं, लेकिन गर्मी हस्तांतरण की भौतिक घटना का सार वही रहता है। जब ऊष्मा को गर्म माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, उदाहरण के लिए, एक ओवन में, गर्मी को संवहन द्वारा आंतरिक दीवार की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है, फिर थर्मल चालन द्वारा दीवार की सभी परतों के माध्यम से और दीवार की अंतिम बाहरी सतह से - द्वारा दूसरे माध्यम (वायु) में संवहन, जिसका तापमान ताप माध्यम के तापमान से कम है।

गर्मी हस्तांतरण के तरीके.

थर्मल सुखाने के दौरान, दो प्रक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है:

1) हटाई जाने वाली नमी का वाष्पीकरण;

2) सामग्री की सतह से गठित वाष्प को हटाना।

1 किलो नमी को वाष्पित करने के लिए, वाष्पीकरण क्षेत्र में एक निश्चित मात्रा में गर्मी की आपूर्ति की जानी चाहिए। इसलिए, ऊष्मा स्थानांतरण सूखने वाले पौधों में होने वाली परिचालन प्रक्रियाओं का आधार बनता है। व्यवहार में, गर्मी हस्तांतरण के सभी तीन मुख्य रूपों को अधिक या कम हद तक महसूस किया जाता है: 1) तापीय चालकता; 2) संवहन; 3) विकिरण.

इसके अलावा, कई सुखाने वाले प्रतिष्ठानों में, एक विशेष प्रकार के गर्मी हस्तांतरण का बहुत महत्व है, अर्थात्, अल्पकालिक संपर्क द्वारा गर्मी हस्तांतरण, जो देखा जाता है, उदाहरण के लिए, रोलर ड्रायर में, वैक्यूम ड्रायर के हीटिंग ग्रिड पर और ड्रम में ड्रायर जब ठंडी सामग्री आंतरिक उपकरणों के गर्म तत्वों के साथ संपर्क करती है।

सुखाने की तकनीक में गर्मी हस्तांतरण समस्याओं का दृष्टिकोण मैकेनिकल इंजीनियरिंग की अन्य शाखाओं के दृष्टिकोण से भिन्न है। मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, गर्मी हस्तांतरण और गर्मी प्राप्त करने वाले तत्वों के आकार और आयाम ज्यादातर मामलों में अच्छी तरह से ज्ञात हैं (पाइप, प्लेटें, आदि)। सुखाने वाले प्रतिष्ठानों में, सुखाने के अधीन अधिकांश कृषि उत्पादों का ज्यामितीय आकार बेहद विविध है, इसलिए विश्लेषणात्मक निर्भरता का उपयोग करके पर्याप्त सटीकता के साथ इसका वर्णन करना मुश्किल है।

एक और कठिनाई यह है कि सामग्री में नमी वाष्पीकरण क्षेत्र लगातार बढ़ रहा है और प्रक्रिया की स्थितियों पर निर्भर करता है। इस कारण से, प्रौद्योगिकी के किसी भी अन्य क्षेत्र की तुलना में सुखाने वाले प्रतिष्ठानों में, प्रयोगात्मक अध्ययन उपकरणों की गणना और डिजाइन का आधार बनते हैं।

नीचे उल्लिखित गर्मी हस्तांतरण के बुनियादी कानूनों को कृषि सुखाने वाले प्रतिष्ठानों में होने वाली प्रक्रियाओं की पूरी समझ के लिए आवश्यक सीमा तक प्रस्तुत किया जाएगा।

ऊष्मा स्थानांतरण की एक विधि के रूप में तापीय चालकता

चालन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण ठोस, स्थिर तरल पदार्थ और गैसों के भीतर एक प्राथमिक कण से दूसरे में ऊष्मा के रूप में ऊर्जा के स्थानांतरण के कारण होता है। ऊष्मा का स्थानांतरण उच्च तापमान वाले क्षेत्र से निम्न तापमान वाले क्षेत्र में होता है। स्थिर अवस्था में, शरीर की दो समानांतर सतहों के बीच ताप प्रवाह घनत्व तापमान अंतर, दीवार की मोटाई और तापीय भौतिक स्थिरांक - तापीय चालकता K पर निर्भर करता है (चित्र 3.13):

चावल। 3.13. एक सपाट दीवार की तापीय चालकता

q - ऊष्मा प्रवाह घनत्व, kcal/(m2 h);

λ - तापीय चालकता, kcal/(m·h·ºС);

U1, U2 - पहली और दूसरी सतह पर तापमान, ºС;

एस - दीवार की मोटाई, मी

समतल सतहों से घिरे एक सजातीय पिंड के मामले में, एक स्थिर तापीय व्यवस्था में उनके बीच का तापमान एक रैखिक कानून के अनुसार कम हो जाता है। के लिए

जटिल संरचना वाले पिंडों में, अतिसूक्ष्म मोटाई डीएस की एक परत में प्रक्रिया को प्रपत्र के समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है

जहां dυ अतिसूक्ष्म मोटाई, °C की परत में तापमान का अंतर है। समीकरण में ऋण चिह्न इंगित करता है कि ऊष्मा का प्रवाह निम्न तापमान की ओर निर्देशित है।

अनंत मोटाई की परत में प्रक्रिया पर विचार के आधार पर पूरे शरीर में प्रक्रिया के बारे में निष्कर्ष निकालने के लिए, कुछ सीमा शर्तों के तहत एकीकरण करना आवश्यक है।

संवहन (गर्मी हस्तांतरण की विधि)

संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण में अनिवार्य रूप से दो प्रक्रियाएँ शामिल हैं (चित्र 3.17):

1) एक ठोस वस्तु की सतह से एक लामिना सीमा परत के माध्यम से अशांत प्रवाह के मूल के आसपास तक तापीय चालकता द्वारा गर्मी हस्तांतरण;

2) लैमिनर सीमा परत से अशांत प्रवाह के मूल तक अशांत स्थानांतरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण।

सुखाने की विशेषता ऊष्मा प्रवाह की विपरीत दिशा है: सुखाने वाले एजेंट से ठोस की सतह तक। ऊष्मा स्थानांतरण समीकरण ऊष्मा प्रवाह घनत्व के साथ प्रवाह और शरीर की सतह के बीच तापमान अंतर से संबंधित है:

ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक, kcal/(m2 h °C) कहां है;

UL;U0 - दीवार पर और प्रवाह के मूल में तापमान, डिग्री सेल्सियस।

चावल। 3.17. लैमिनर सीमा परत के माध्यम से एक अशांत प्रवाह से ठोस शरीर की सतह तक गर्मी हस्तांतरण के दौरान तापमान प्रोफ़ाइल: यूएल - प्रवाह कोर में तापमान यू0 - शरीर की सतह पर तापमान;

संवहनी ताप स्थानांतरण की प्रक्रियाओं को समझने के लिए, प्राथमिक प्रक्रियाओं (एकल निकायों के चारों ओर प्रवाह) और जटिल प्रक्रियाओं (थोक सामग्री की एक परत में ताप विनिमय, काउंटर- और फॉरवर्ड प्रवाह, आदि) के बीच अंतर करना आवश्यक है।

लामिना सीमा परत, अशांत प्रवाह कोर, तापीय चालकता और अशांत मिश्रण द्वारा गर्मी हस्तांतरण, साथ ही आगे और पीछे की दिशाओं में सीमा परत में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण, आपस में जुड़े हुए हैं और एक दूसरे पर विभिन्न प्रकार के प्रभाव डालते हैं। इन प्रक्रियाओं को ऊर्जा और द्रव्यमान विनिमय के लिए संतुलन समीकरणों का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। विवरण के लिए, कई भौतिक और तकनीकी मापदंडों से संबंधित आयाम रहित मानदंड पेश करने की सलाह दी जाती है। ऐसे मानदंडों का उपयोग करके, वास्तविक भौतिक निर्भरताओं को अधिक सरल और स्पष्ट रूप से वर्णित किया जा सकता है, जबकि प्रक्रिया को चिह्नित करने वाले भौतिक मापदंडों के प्रत्यक्ष उपयोग को छोड़ दिया जा सकता है।

विकिरण द्वारा विकिरण ऊष्मा स्थानांतरण

विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण (उदाहरण के लिए, अवरक्त हीटिंग में) तब होता है जब ऊर्जा स्थानांतरित होती है। एक शरीर से दूसरे शरीर में विद्युत चुम्बकीय कंपन। इस मामले में, न तो ठोस, न तरल, न ही गैसीय वाहक विकिरण द्वारा ऊर्जा के हस्तांतरण में भाग लेता है। स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन नियम के अनुसार, किसी पिंड द्वारा आसपास के स्थान में उत्सर्जित ऊर्जा उसके तापमान (डिग्री केल्विन में) से चौथी शक्ति के समानुपाती होती है:

क्यू - विकिरण ऊर्जा प्रवाह घनत्व, काल/(एम2 एक्स);

सी शरीर की उत्सर्जकता है;

टी - तापमान, के.

यदि हम अलग-अलग तापमान वाले दो पिंडों को एक-दूसरे के करीब लाते हैं (चित्र 3.21), तो इनमें से प्रत्येक पिंड की अवशोषित और उत्सर्जित ऊर्जा के बीच अंतर का अनुमान समीकरण द्वारा लगाया जाता है।

क्यू = ए1 सी12[( टी 1 / 100)4 – (टी2/ 100)4] = ए2 सी21[( टी 1 / 100)4 – (टी2 / 100)4],

कहाँ क्यू- विकिरण ऊर्जा का ताप प्रवाह, किलो कैलोरी/घंटा; ए1, ए2 - पिंड 1 और 2 की विकिरण सतह; C12, C21 - उत्सर्जन गुणांक, kcal/[m2-h (K/100)4]। व्यक्तिगत निकायों के उत्सर्जन गुणांक के प्रतिनिधित्व के आधार पर गुणांक C12 या C21, निम्नलिखित समीकरणों से प्राप्त किए जाते हैं:

1/C12 = 1/C1 + A1/A2 (1/C2 – 1/Cs);

1/C21 = 1/C2 + A2/A1 (1/C1 – 1/Cs);

चावल। 3.22. विभिन्न तापमानों पर गर्म किए गए पिंडों के बीच विकिरण ऊर्जा प्रवाह घनत्व (C = 4.0 पर)

चित्र 3.23. इन्फ्रारेड किरणों की धारा द्वारा गर्म करने पर सिरेमिक प्लेट में तापमान वितरण (कार्य डेटा के अनुसार)

जहां Cs ब्लैक बॉडी उत्सर्जन है; सीएस = 4.96 किलो कैलोरी/[एम2-एच (के/100)4]।

तालिकाएँ अक्सर सापेक्ष विशेषता का मान देती हैं (तालिका 3.10)

चित्र में. चित्र 3.22 इस धारणा के तहत तापमान υ1 और υ2 पर विकिरण ऊर्जा प्रवाह घनत्व की निर्भरता दिखाता है कि C12 = C21 = 4 kcal/[m2-h (K/100)4]। ग्राफ़ से यह स्पष्ट है कि बड़े तापमान अंतर पर, विकिरण ऊर्जा केवल गर्म शरीर के तापमान पर निर्भर करती है।

विशेष रुचि सुखाने वाले प्रतिष्ठानों में विकिरण का उपयोग करके गर्मी जोड़ने की प्रक्रिया है, जो विभिन्न वातावरणों में विकिरण ऊर्जा के प्रवेश की संभावना के कारण है। विकिरण के दौरान ऊष्मा प्रवाह के प्रवेश की गहराई सामग्री के प्रकार और विकिरण के प्रकार पर निर्भर करती है। कार्बनिक मूल के केशिका-छिद्रित निकायों के लिए, यह गहराई 0.1-2 मिमी है।

इस तथ्य के कारण कि आवश्यक गर्मी आंशिक रूप से शरीर के अंदर जारी की जाती है, न कि केवल इसकी सतह पर, सतह पर कुछ शर्तों के तहत गर्मी प्रवाह घनत्व कई गुना बढ़ सकता है।

तालिका 3.10 श्मिट के अनुसार किसी पदार्थ की कालेपन की डिग्री

पदार्थ	तापमान, डिग्री सेल्सियस	उत्सर्जन की डिग्री ε = सी/ सी
सोना, चाँदी, ताँबा पॉलिश किया हुआ
पॉलिश किया हुआ, थोड़ा ऑक्सीकृत
रेत से भरा
काला पड़ गया (ऑक्सीकृत)
बारीक पॉलिश किया हुआ
अत्यधिक ऑक्सीकृत
जली हुई मिट्टी
चिकनी बर्फ, पानी
बर्फ, खुरदरी सतह

ए.वी. ल्यकोव के अनुसार, उदाहरण के लिए, ऊर्जा प्रवाह घनत्व को संवहन के साथ 750 किलो कैलोरी/(एम2-एच) से विकिरण के साथ 22,500 किलो कैलोरी/(एम2-एच) तक बढ़ाया जा सकता है। चित्र में. चित्र 3.23 विकिरण ऊर्जा का उपयोग करके किसी पिंड को गर्म करने की प्रक्रिया का चित्रमय प्रतिनिधित्व प्रस्तुत करता है। ग्राफ स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि तापीय ऊर्जा प्रारंभ में केवल शरीर के अंदर ही जारी होती है, अन्यथा अधिकतम तापमान शरीर की सतह पर होता।

हीट एक्सचेंज से संपर्क करें

संपर्क ऊष्मा विनिमय तब देखा जाता है जब प्रारंभिक समय में अलग-अलग तापमान वाले दो पिंड एक-दूसरे के संपर्क में आते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इन पिंडों का तापमान कुछ सामान्य औसत तापमान की ओर बढ़ जाता है। व्यवहार में, इस प्रकार का ताप स्थानांतरण सूखे पदार्थ को डालने, कंपन करने या फिसलने के दौरान गर्म या गर्म सतहों पर पाया जा सकता है।

दो पिंडों के संपर्क के बाद समय के पहले क्षण में, जिनके शुरू में अलग-अलग तापमान थे, उनके संपर्क की सतह पर एक औसत तापमान स्थापित होता है, जिसे U0 कहा जाता है। मात्रा को शरीर की तापीय गतिविधि कहा जाता है। जिसमें:

कम गर्मी हस्तांतरण गुणांक का औसत मूल्य, संदर्भित। समय अवधि t और तापमान अंतर U0-U∞ (जहां - U∞ ठंडे शरीर का प्रारंभिक तापमान है), सूत्र द्वारा गणना की जाती है।

अल्पकालिक संपर्क के दौरान, कम गर्मी हस्तांतरण गुणांक का औसत मूल्य काफी अधिक हो सकता है।

एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में गर्म करने के दौरान ऊष्मा स्थानांतरण।

यदि दो धातु प्लेटों को, एक निश्चित दूरी से एक दूसरे से अलग करके, एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो क्षेत्र की ताकत और धारिता के आधार पर, उनके बीच एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होगी

चित्र 3.25. आवृत्ति के आधार पर ढांकता हुआ स्थिरांक बी और ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा tgδ में परिवर्तन एफदेवदार की लकड़ी के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और नमी की मात्रा को बदलना (कार्य के अनुसार)

यदि कैपेसिटर प्लेटों के बीच कोई सामग्री रखी जाती है, तो कैपेसिटिव करंट सामग्री के ढांकता हुआ स्थिरांक ε के अनुपात में बढ़ जाएगा। कृषि उत्पादों में निहित पानी, उनके शुष्क द्रव्यमान की तुलना में, एक उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (0 डिग्री सेल्सियस ε = 80 के तापमान पर) होता है, इसलिए स्थिरांक ई का उपयोग सामग्री की नमी सामग्री को मापने के लिए किया जा सकता है।

विशुद्ध रूप से कैपेसिटिव करंट के कारण गीली सामग्री गर्म नहीं होती है। सामग्री के अंदर चरण-स्थानांतरित धाराओं में भी एक सक्रिय घटक होता है। सक्रिय और कैपेसिटिव घटकों के अनुपात द्वारा व्यक्त की गई मात्रा को ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा कहा जाता है:

आईआर - वर्तमान का सक्रिय घटक, ए; आईसी - करंट का कैपेसिटिव घटक, ए; यू - प्रभावी वोल्टेज, वी; आर - सक्रिय प्रतिरोध, ओम; डब्ल्यू- वृत्ताकार आवृत्ति, 1/s; सी - क्षमता, एफ; ε - ढांकता हुआ स्थिरांक; एफ- आवृत्ति हर्ट्ज.

सामग्री में ऊष्मा का निकलना केवल धारा के सक्रिय घटक द्वारा निर्धारित होता है:

यदि हम वोल्टेज को क्षेत्र की ताकत ई (प्लेटों को अलग करने वाली दूरी के प्रति सेंटीमीटर वोल्टेज) के रूप में व्यक्त करते हैं, तो हम वॉल्यूमेट्रिक गर्मी रिलीज की शक्ति को दर्शाने वाला एक अभिव्यक्ति प्राप्त कर सकते हैं:

क्यू - गर्मी रिलीज, किलो कैलोरी/घंटा; वी - संधारित्र की मात्रा, सेमी3; ई - विद्युत क्षेत्र की ताकत, वी/सेमी।

टीजीδ और ढांकता हुआ स्थिरांक ई द्वारा निर्धारित नुकसान काफी हद तक सामग्री की नमी सामग्री और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में परिवर्तन की आवृत्ति पर निर्भर करता है (चित्र 3.25)। अपेक्षाकृत कम नमी की मात्रा के साथ भी, दोनों उल्लिखित पैरामीटर काफी बढ़ जाते हैं। इसके लिए धन्यवाद, तथाकथित ढांकता हुआ सुखाने के लिए आवश्यक स्थितियां बनाई जाती हैं। साथ ही, जहां नमी सबसे अधिक होती है, वहां गर्मी का उत्पादन विशेष रूप से बड़ा हो जाता है। परिणामस्वरूप, ऐसे स्थानों में नमी तेजी से वाष्पित हो जाती है। इसके अलावा, इस मामले में, सामग्री को पहले अंदर से निर्जलित किया जाता है, जो सिकुड़न तनाव (लकड़ी को सुखाते समय) से इसके विनाश को रोकने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, पारंपरिक सुखाने के तरीकों के साथ देखा जाता है, जब सामग्री पहले बाहर से सूखती है और फिर अंदर से।

वायुमंडलीय दबाव पर, गीली सामग्री के अंदर का तापमान लगभग 100 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है और इस स्तर पर स्थिर रहता है। यदि नमी इतनी बड़ी मात्रा में वाष्पित हो जाए कि सामग्री हीड्रोस्कोपिक क्षेत्र में समाप्त हो जाए, तो तापमान और बढ़ जाएगा। परिणामस्वरूप, सामग्री का कोर जल सकता है जबकि इसकी बाहरी परतें गीली रहती हैं।

ढांकता हुआ या उच्च-आवृत्ति सुखाने बहुत आम नहीं है, न केवल बड़े पूंजी निवेश और उच्च योग्य सेवा की लागत के कारण, बल्कि प्रक्रिया की उच्च ऊर्जा तीव्रता के कारण भी। नमी के वाष्पीकरण के लिए आवश्यक तापीय ऊर्जा विद्युत ऊर्जा के रूपांतरण के परिणामस्वरूप प्राप्त होती है, और ऊर्जा रूपांतरण ध्यान देने योग्य नुकसान से जुड़ा होता है।

>>भौतिकी: ऊष्मा स्थानांतरण के प्रकार

किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा को दो तरीकों से बदला जा सकता है: कार्य करके और ऊष्मा विनिमय द्वारा। हीट एक्सचेंज विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। ऊष्मा स्थानांतरण तीन प्रकार के होते हैं: चालन, संवहन और दीप्तिमान ऊष्मा स्थानांतरण।
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1. ऊष्मीय चालकता- यह एक प्रकार का ऊष्मा विनिमय है जिसमें शरीर के अधिक गर्म भाग के कणों से उसके कम गर्म भाग के कणों में ऊर्जा का सीधा स्थानांतरण होता है। तापीय चालकता के साथ, पदार्थ स्वयं शरीर के साथ नहीं चलता - केवल ऊर्जा स्थानांतरित होती है।

आइए अनुभव की ओर मुड़ें। आइए एक तिपाई में एक मोटा तांबे का तार लगाएं, और मोम (या प्लास्टिसिन) के साथ तार पर कई कीलें लगाएं (चित्र 63)।

जब तार के मुक्त सिरे को अल्कोहल लैंप की लौ में गर्म किया जाता है, तो मोम पिघल जाता है और स्टड धीरे-धीरे तार से गिर जाते हैं। इसके अलावा, पहले लौ के करीब स्थित गायब हो जाते हैं, फिर बाकी सभी गायब हो जाते हैं। इसे इस प्रकार समझाया गया है।

धातुओं, विशेषकर चांदी और तांबे में सबसे अधिक तापीय चालकता होती है। तरल पदार्थ (पिघली हुई धातुओं को छोड़कर) में कम तापीय चालकता होती है। गैसों के लिए यह और भी कम है, क्योंकि उनके अणु एक दूसरे से अपेक्षाकृत दूर होते हैं और एक कण से दूसरे कण में ऊर्जा का स्थानांतरण कठिन होता है।

यदि विभिन्न पदार्थों की तापीय चालकता की तुलना तांबे की तापीय चालकता से की जाए, तो पता चलता है कि लोहे के लिए यह लगभग 5 गुना कम है, पानी के लिए - 658 गुना कम, झरझरा ईंट के लिए - 840 गुना कम, ताजी गिरी बर्फ के लिए - लगभग 4000 गुना कम, रूई, चूरा और भेड़ के ऊन के लिए - लगभग 10,000 गुना कम, और हवा में यह लगभग 20,000 गुना कम है।

ऊन, डाउन और फर की खराब तापीय चालकता (उनके तंतुओं के बीच हवा की उपस्थिति के कारण) जानवर के शरीर को शरीर द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को बनाए रखने की अनुमति देती है और इस तरह खुद को ठंडा होने से बचाती है। वसा की परत, जो जलपक्षी, व्हेल, वालरस, सील और कुछ अन्य जानवरों में पाई जाती है, ठंड से भी बचाती है।

2. कंवेक्शनद्रव और गैसीय मीडिया में पदार्थ के प्रवाह (या जेट) द्वारा किया जाने वाला ऊष्मा विनिमय है।
उदाहरण के लिए, यह सर्वविदित है कि तरल पदार्थ और गैसें आमतौर पर नीचे से गर्म होती हैं। आग पर पानी की एक केतली रखी जाती है, फर्श के पास खिड़कियों के नीचे हीटिंग रेडिएटर रखे जाते हैं। क्या यह एक संयोग है?

गर्म चूल्हे पर या स्विच-ऑन लैंप पर अपना हाथ रखकर, हम महसूस करेंगे कि स्टोव या लैंप से हवा की गर्म धाराएँ उठ रही हैं। ये जेट लैंप के ऊपर रखे एक छोटे पेपर पिनव्हील को भी घुमा सकते हैं (चित्र 64)। ये जेट कहाँ से आते हैं?

हवा का वह हिस्सा जो स्टोव या लैंप के संपर्क में आता है, गर्म हो जाता है और परिणामस्वरूप फैलता है। इसका घनत्व आसपास के (ठंडे) माध्यम से कम हो जाता है और आर्किमिडीयन (उत्प्लावन) बल के प्रभाव में यह ऊपर की ओर उठने लगता है। नीचे उसकी जगह ठंडी हवा भर जाती है। कुछ समय बाद, गर्म होने पर, हवा की यह परत भी ऊपर उठती है, जिससे हवा के अगले हिस्से को रास्ता मिलता है, आदि। यह संवहन है।

जब किसी तरल पदार्थ को गर्म किया जाता है तो उसी प्रकार ऊर्जा स्थानांतरित होती है। गर्म होने पर तरल की परतों की गति को नोटिस करने के लिए, एक रंगीन पदार्थ (उदाहरण के लिए, पोटेशियम परमैंगनेट) के एक क्रिस्टल को पानी के साथ एक ग्लास फ्लास्क के नीचे उतारा जाता है और फ्लास्क को आग पर रख दिया जाता है। कुछ समय बाद, पानी की गर्म निचली परतें, जो पोटेशियम परमैंगनेट से बैंगनी रंग की होती हैं, ऊपर की ओर उठने लगती हैं (चित्र 65)। उनके स्थान पर ठंडा पानी आता है, जो गर्म होकर ऊपर भी चढ़ने लगता है आदि। धीरे-धीरे सारा पानी गर्म हो जाता है। संवहन के कारण ही हमारे रहने वाले कमरे में हवा गर्म होती है (चित्र 66)।

क्या हवा और तरल पदार्थ गर्म होंगे यदि उन्हें नीचे से नहीं, बल्कि ऊपर से गर्म किया जाए? आइए अनुभव की ओर मुड़ें। टेस्ट ट्यूब में बर्फ का एक टुकड़ा रखें और इसे नट या धातु की जाली से दबाएं और इसमें ठंडा पानी डालें। इसे ऊपर से गर्म करके, आप पानी की ऊपरी परतों को उबाल ला सकते हैं (चित्र 67), जबकि पानी की निचली परतें ठंडी रहेंगी (और वहां की बर्फ भी नहीं पिघलेगी)। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि इस हीटिंग विधि के साथ संवहन नहीं होता है। पानी की गर्म परतें ऊपर उठने के लिए कहीं नहीं हैं: आखिरकार, वे पहले से ही शीर्ष पर हैं। निचली (ठंडी) परतें नीचे ही रहेंगी। सच है, तापीय चालकता के कारण पानी गर्म हो सकता है, लेकिन यह बहुत कम है, इसलिए ऐसा होने के लिए आपको लंबा इंतजार करना होगा।

उसी तरह, यह समझाया जा सकता है कि परखनली में हवा, जैसा कि चित्र 68 में दिखाया गया है, गर्म क्यों नहीं होती है।

यह केवल ऊपर गर्म होता है, लेकिन नीचे ठंडा रहता है।

चित्र 67 और 68 में दर्शाए गए प्रयोग न केवल यह दिखाते हैं कि तरल पदार्थ और गैसों को नीचे से गर्म किया जाना चाहिए, बल्कि यह भी कि उनमें बहुत कम तापीय चालकता है।

3. दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण- यह ऊष्मा विनिमय है जिसमें ऊर्जा विभिन्न किरणों द्वारा स्थानांतरित होती है। ये सूर्य की किरणें हो सकती हैं, साथ ही हमारे आस-पास गर्म पिंडों द्वारा उत्सर्जित किरणें भी हो सकती हैं।

इसलिए, उदाहरण के लिए, चिमनी या आग के पास बैठकर, हम महसूस करते हैं कि आग से गर्मी हमारे शरीर में कैसे स्थानांतरित होती है। हालाँकि, इस तरह के ताप हस्तांतरण का कारण तापीय चालकता (जो लौ और शरीर के बीच की हवा के लिए बहुत छोटा है) या संवहन (क्योंकि संवहन प्रवाह हमेशा ऊपर की ओर निर्देशित होता है) नहीं हो सकता है। यहां तीसरे प्रकार का ताप विनिमय होता है - उज्ज्वल ताप विनिमय।

चलो ले लो ताप सिंक- एक उपकरण जो एक सपाट गोल बॉक्स होता है, जिसके एक तरफ दर्पण की तरह पॉलिश किया जाता है, और दूसरा मैट ब्लैक पेंट से ढका होता है। बॉक्स के अंदर हवा होती है जो एक विशेष छेद से निकल सकती है। आइए हीट रिसीवर को एक तरल दबाव गेज (चित्र 69) से कनेक्ट करें और एक इलेक्ट्रिक हॉटप्लेट या उच्च तापमान पर गर्म धातु का एक टुकड़ा हीट रिसीवर के पास लाएं। हम देखेंगे कि दबाव नापने का यंत्र में तरल स्तंभ हिल जाएगा। लेकिन इसका मतलब यह है कि हीट सिंक में हवा गर्म हो गई है और फैल गई है। किसी ऊष्मा रिसीवर में हवा के गर्म होने को केवल गर्म पिंड से उसमें ऊर्जा के स्थानांतरण द्वारा ही समझाया जा सकता है। यह ऊर्जा कैसे प्रसारित हुई? यह स्पष्ट है कि यह तापीय चालकता नहीं है, क्योंकि गर्म शरीर और ताप सिंक के बीच कम तापीय चालकता वाली हवा होती है। यहां कोई संवहन भी नहीं था: आखिरकार, हीट सिंक गर्म शरीर के ऊपर नहीं, बल्कि उसके बगल में स्थित है। इस मामले में ऊर्जा गर्म शरीर द्वारा उत्सर्जित अदृश्य किरणों का उपयोग करके प्रसारित की गई थी। ये किरणें कहलाती हैं ऊष्मीय विकिरण.

तापीय विकिरण (दृश्य और अदृश्य दोनों) की सहायता से सौर ऊर्जा भी पृथ्वी पर संचारित होती है। इस प्रकार के ताप विनिमय की एक विशिष्ट विशेषता वैक्यूम के माध्यम से कार्यान्वयन की संभावना है।

थर्मल विकिरण सभी निकायों द्वारा उत्सर्जित होता है: एक बिजली का स्टोव, एक दीपक, पृथ्वी, एक गिलास चाय, मानव शरीर, आदि। लेकिन कम तापमान वाले निकायों के लिए यह कमजोर है। इसके विपरीत, शरीर का तापमान जितना अधिक होता है, विकिरण द्वारा उतनी अधिक ऊर्जा संचारित होती है।

जब विकिरण, एक स्रोत पिंड से फैलता हुआ, अन्य पिंडों तक पहुंचता है, तो इसका कुछ भाग परावर्तित होता है, और कुछ उनके द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। अवशोषित होने पर, थर्मल विकिरण की ऊर्जा निकायों की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, और वे गर्म हो जाते हैं।

पिंडों की हल्की और अंधेरी सतहें विकिरण को अलग-अलग तरीके से अवशोषित करती हैं। यदि ऊष्मा रिसीवर (चित्र 69 देखें) को विकिरण करने वाले पिंड की ओर घुमाया जाता है, पहले काले रंग में और फिर चमकदार सतह के साथ, तो पहले मामले में दबाव नापने का यंत्र में तरल का स्तंभ दूसरे की तुलना में अधिक दूरी तय करेगा। . इससे पता चलता है कि अंधेरे सतह वाला शरीर प्रकाश या दर्पण जैसी सतह वाले शरीर की तुलना में ऊर्जा को बेहतर अवशोषित करता है (और इसलिए अधिक गर्म होता है)।

गहरे रंग की सतह वाले पिंड न केवल ऊर्जा को बेहतर ढंग से अवशोषित करते हैं, बल्कि बेहतर ऊर्जा उत्सर्जित भी करते हैं। अधिक उत्सर्जन करने से वे तेजी से ठंडे होते हैं। उदाहरण के लिए, गर्म पानी हल्की केतली की तुलना में अँधेरी केतली में अधिक तेजी से ठंडा होता है।

विभिन्न तरीकों से विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करने की क्षमता का प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सूरज की किरणों से गर्मी को कम करने के लिए गुब्बारों और हवाई जहाज के पंखों को अक्सर चांदी से रंगा जाता है। यदि सौर ऊर्जा का उपयोग करना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, कृत्रिम उपग्रहों पर स्थापित कुछ उपकरणों को गर्म करने के लिए), तो इन उपकरणों को गहरे रंग से रंगा जाता है।


??? 1. ऊष्मा स्थानांतरण के प्रकारों की सूची बनाएं। 2. तापीय चालकता क्या है? किन निकायों में यह बेहतर है, किनमें यह बदतर है? 3. आपके अनुसार चित्र 70 में दर्शाया गया अनुभव क्या दर्शाता है? 4. संवहन क्या है? 5. द्रव एवं गैसें नीचे से गर्म क्यों होती हैं? 6. ठोसों में संवहन असंभव क्यों है? 7. निर्वात के माध्यम से किस प्रकार का ताप विनिमय किया जा सकता है? 8. हीट सिंक का निर्माण कैसे किया जाता है? 9. कौन से पिंड तापीय विकिरण ऊर्जा को बेहतर तरीके से अवशोषित करते हैं और कौन से बदतर? 10. गर्म पानी को अँधेरी केतली की तुलना में हल्की केतली में ठंडा होने में अधिक समय क्यों लगता है?

प्रायोगिक कार्य . 1. घर पर, सड़क पर या परिवहन में, जाँच करें कि कौन सी वस्तुएँ छूने पर अधिक ठंडी लगती हैं। आप उनकी तापीय चालकता के बारे में क्या कह सकते हैं? अपने अवलोकनों के आधार पर तापीय चालकता बढ़ाने के क्रम में सामग्रियों के नामों की एक श्रृंखला बनाएं। 2. बिजली का लैंप चालू करें और अपना हाथ उसके पास लाएं (लैंप को छुए बिना)। आप क्या महसूस करते हो? इस मामले में किस प्रकार का ताप विनिमय होता है? 3. क्या फर कोट आपको गर्म रखता है? इसका पता लगाने के लिए एक थर्मामीटर लें और उसकी रीडिंग देखते हुए उसे एक फर कोट में लपेट दें। आधे घंटे बाद इसे बाहर निकाल लें. क्या थर्मामीटर की रीडिंग बदल गई है? क्यों?

एस.वी. ग्रोमोव, एन.ए. रोडिना, भौतिकी 8वीं कक्षा

इंटरनेट साइटों से पाठकों द्वारा प्रस्तुत

8वीं कक्षा के भौतिकी से सामग्री, ग्रेड के अनुसार भौतिकी से कार्य और उत्तर, ऑनलाइन परीक्षण, 8वीं कक्षा के भौतिकी पर पाठ नोट्स की योजना

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ऊष्मा स्थानांतरण तीन तरीकों से किया जा सकता है:

1) तापीय चालकता;

2) संवहन;

3) विकिरण.

ऊष्मा स्थानांतरण की ये सभी विधियाँ तापमान के अंतर से निर्धारित होती हैं; अनुपात; ऊष्मा सदैव अधिक गर्म वस्तु से कम गर्म वस्तु की ओर चलती है। तापीय चालकता द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण एक ही शरीर में होता है जहाँ तापमान में अंतर होता है या जहाँ अलग-अलग तापमान वाले दो अलग-अलग पिंड संपर्क में आते हैं, इसलिए ऊष्मा स्थानांतरण शरीर के अणुओं और परमाणुओं की गति से निर्धारित होता है तापीय चालकता द्वारा ऊष्मा के प्रसार की कल्पना इस तथ्य के परिणामस्वरूप की जानी चाहिए कि जो अणु अधिक गर्म होते हैं और इसलिए तेजी से कंपन करते हैं, वे अपनी कंपन ऊर्जा का कुछ हिस्सा पड़ोसी अणुओं को दे देते हैं जो अधिक धीरे-धीरे कंपन करते हैं, इस प्रकार, तापीय चालकता द्वारा गर्मी फैलती है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन ऊष्मा के स्थानांतरण में भाग लेते हैं। तापीय चालकता के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण तापमान के अंतर, ज्यामितीय आयामों और शरीर के भौतिक गुणों पर निर्भर करता है , किसी को स्थिर-अवस्था (स्थिर) और अस्थिर (गैर-स्थिर) ताप चालकता के बीच अंतर करना चाहिए। एक स्थिर-अवस्था ताप प्रवाह एक ऐसे पिंड से होकर गुजरता है जिसका तापमान प्रत्येक बिंदु पर समय के साथ नहीं बदलता है: मी, अर्थात वह पिंड जिसका तापमान क्षेत्र समय पर निर्भर नहीं करता। इस मामले में, गर्मी की एक स्थिर मात्रा हमेशा एक घंटे में शरीर के एक निश्चित हिस्से से होकर गुजरती है। यदि शरीर का तापमान हर समय बदलता रहता है; स्थानीय रूप से या इसके अलग-अलग हिस्सों में, यह ताप प्रवाह में एक समान परिवर्तन का कारण बनता है: यह गैर-स्थिर हो जाता है, अर्थात, समय पर निर्भर। तापमान में इस परिवर्तन के साथ; शरीर की गर्मी की मात्रा भी बदल जाती है। ऊष्मा की मात्रा जो ऊष्मा सामग्री में इस परिवर्तन से मेल खाती है, एक समान ऊष्मा प्रवाह से विचलन से भी मेल खाती है - आगे हम देखेंगे कि तापमान क्षेत्र में संबंधित परिवर्तन के कारण समय के साथ शरीर की ऊष्मा सामग्री में यह परिवर्तन काफी जटिल हो जाता है। तापीय चालकता का गणितीय विवरण। सौभाग्य से, व्यवहार में समय-परिवर्तनशील तापमान क्षेत्र का सामना केवल पुनर्जननकर्ताओं और सभी हीटिंग प्रक्रियाओं में होता है। तापीय चालकता द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की तकनीकी प्रक्रियाओं का प्रमुख हिस्सा स्थिर-अवस्था ताप प्रवाह की विशेषता है, जो स्थिर अवस्था में पहुंचने पर देखा जाता है। इस मामले में, घटना का गणितीय विवरण बहुत सरल है। अक्सर, संचय प्रक्रिया और स्थिर-अवस्था ताप प्रवाह की अलग-अलग गणनाओं का सहारा लेकर अस्थिर ताप प्रवाह को लगभग निर्धारित किया जा सकता है।

संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण केवल गैसों और तरल पदार्थों में ही हो सकता है। इसे निम्नानुसार किया जाता है: गैस या तरल के अधिक से अधिक नए कण हीटिंग सतह पर आते हैं, जो इसे अपनी गर्मी देते हैं। नतीजतन, गर्मी को यंत्रवत् (कन्वेयर मूवमेंट) हीटिंग सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। स्वाभाविक रूप से, संवहन द्वारा गर्मी हस्तांतरण जितनी अधिक तीव्रता से होता है, तरल या गैस के कणों की गति की गति उतनी ही अधिक होती है। यदि इस गति को कृत्रिम रूप से बनाए रखा जाता है, उदाहरण के लिए एक स्टिरर द्वारा या पाइपलाइनों में दबाव अंतर पैदा करके, तो यह कृत्रिम, या मजबूर, संवहन से मेल खाता है। इसके विपरीत, विशेष रूप से आंतरिक कारणों से, यानी मुख्य रूप से थर्मल विस्तार और लिफ्ट की संबद्ध उपस्थिति के कारण होने वाली गति को मुक्त संवहन कहा जाता है।

विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण तब होता है जब अलग-अलग तापमान वाली दो सतहें, एक दूसरे के विपरीत अंतरिक्ष में स्थित होती हैं और उनके बीच विकिरण के लिए पारदर्शी माध्यम होता है। उज्ज्वल प्रवाह के लिए, "खाली" स्थान और शुष्क हवा पारदर्शी होती है। अधिकांश तरल पदार्थ और ज्वलनशील गैसें, साथ ही कुछ तरंग दैर्ध्य रेंज में विभिन्न गैसें, जैसे CO2 और जल वाष्प, अपारदर्शी हैं। प्रौद्योगिकी में इन गैसों के उत्सर्जन का बहुत महत्व है। इस पर बाद में और अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।

ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक ऊष्मा स्थानांतरण के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है। यह ऊष्मा की उस मात्रा के बराबर है जो शीतलक द्वारा 1° के तापमान अंतर पर एक घंटे में एक वर्ग मीटर सतह पर स्थानांतरित की जाती है। ताप अंतरण गुणांक का आयाम: kcal/m2*घंटा° C. तापन सतह और शीतलक (^1-^)°C के बीच तापमान अंतर पर सतह P m2 प्रति t घंटे पर स्थानांतरित ऊष्मा की मात्रा,

<2 == а(/х - 12)Р т ккал. | 0)

पहले, यह माना जाता था कि ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक, तापीय चालकता गुणांक की तरह, एक विशुद्ध रूप से भौतिक संपत्ति है।

शरीर का आयतन और इसलिए इसे "बाह्य तापीय चालकता गुणांक" कहा जाता था। अब यह स्थापित हो गया है कि गर्मी हस्तांतरण गुणांक भौतिक गुणों (विशिष्ट गर्मी, तापीय चालकता, चिपचिपाहट) और शीतलक प्रवाह की स्थिति दोनों पर निर्भर करता है। इस प्रकार, चूंकि गर्मी हस्तांतरण गुणांक प्रवाह की स्थिति (भंवर गठन, किनारे प्रभाव इत्यादि) पर निर्भर करता है, हमें इसे निर्धारित करने वाली स्थितियों की कुछ अस्थिरता के तथ्य को ध्यान में रखना होगा। परिणामस्वरूप, जैसा कि नीचे दिखाया जाएगा, गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करने के लिए पूरी तरह से सटीक सूत्र देना असंभव है। फिर भी, सैद्धांतिक अनुसंधान (विशेष रूप से समानता के सिद्धांत के साथ) के साथ कई अध्ययनों के संयोजन के लिए धन्यवाद, इस क्षेत्र का इतनी गहराई से अध्ययन किया गया है कि सामान्य मामले में गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करने में, व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए पर्याप्त सटीकता हासिल की गई है, जो प्रौद्योगिकी में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले विशेष मामलों के लिए लागू सूत्रों की सटीकता के बाद दूसरे स्थान पर है (उदाहरण के लिए, एक पाइप, पुनर्योजी नोजल, गैस, पानी के लिए)।