Grunnleggende oversikt over luftkompressorens termodynamikk
21 april, 2022
For å bedre forstå fysikken til luftkompressor termodynamikk og varmegenerasjon, diskuterer denne artikkelen de viktigste prinsippene og to gasslover.
Hvordan overføres varme?
Varmeoverføring er et grunnleggende konsept i termodynamikk, avgjørende for å forstå ulike industrielle prosesser, inkludert trykkluftsystemer.
Denne artikkelen følger opp vår introduksjon til termodynamikk og utforsker de tre hovedtyper av varmeoverføring: Ledning, konveksjon og stråling, og deres betydning i ulike applikasjoner.
Varmeoverføring kan skje på tre forskjellige måter:
Kjøring
Konveksjon
Stråling
I reelle situasjoner foregår varmeoverføringen samtidig, men ikke like på alle tre måter.
I hvert tilfelle strømmer varme fra varmt til kaldt: Dette er et grunnleggende prinsipp i termodynamikk hvor varme naturlig strømmer fra et høyere temperaturområde til et lavere temperaturområde.
3 varmeoverføring
Kjøring
Ledning er overføring av varme gjennom et fast materiale. Det oppstår når molekyler i et stoff vibrerer og overfører energi til nærliggende molekyler. Denne prosessen er avgjørende i mange industrielle applikasjoner der materialer trenger å lede varme effektivt.
Eksempel på ledning: Berøring av en metallstang som har blitt oppvarmet i den ene enden Varmen beveger seg gjennom stangen til hånden din.
Konveksjon
Konveksjon er overføring av varme ved bevegelse av væsker (væsker eller gasser). Denne typen varmeoverføring er viktig i systemer der væskebevegelse er nødvendig for å fordele varmen jevnt.
Eksempel på konveksjon: Kokende vann. Varme fra ovnen gjør at vannet i bunnen blir mindre tett og stiger, mens kjøligere vann faller ned.
Stråling
Stråling er overføring av varme gjennom elektromagnetiske bølger. I motsetning til ledning og konveksjon, krever stråling ikke et medium og kan oppstå gjennom tomt rom.
Eksempel på stråling: Varmen fra solen varmer opp ansiktet ditt eller steke marshmallow ved en brann. Solens energi reiser gjennom vakuumet av rommet og varmer objekter på jorden.
Varmekonduktivitet og varmeoverføringsformler
Formel for termisk ledningsevne
Varmeledningsevne er et mål på materialets evne til å lede varme. Formelen er:
Q = λ * A * t * (Δ T / Δ x)
der:
- Q er varmen som overføres (J),
- λ er varmekonduktivitetskoeffisienten (W/m*K),
- A er varmestrømområdet (m 2),
- t er tiden(e),
- ΔT er temperaturforskjellen (K),
- Δx er avstanden (m).
Varmeoverføringsformel for konveksjon
Formelen for konvektiv varmeoverføring er:
Q = - h *; A *; tonn *; Δ T
der:
- Q Er varmeoverføringen (J),
- h Er den konvektive varmeoverføringskoeffisienten (W/m 2*K),
- A er overflatearealet (m2),
- tonn er tiden (s),
- ΔT Er temperaturforskjellen mellom overflaten og væsken (K).
Det negative tegnet indikerer at varmeoverføringen skjer fra høyere til lavere temperatur.
Formel for varmeoverføring
Formelen for konvektiv varmeoverføring er:
Q = - K *; A *; tonn *; Δ T
der:
- Q Er den samlede varmen som overføres (J),
- K Er varmeoverføringskoeffisienten (W/m 2*K),
- A er området (m2),
- tonn er tiden (s),
- ΔT Er temperaturforskjellen (kald-varm) (K).
Logaritmisk gjennomsnittlig temperaturforskjell (LTMD) i varmevekslere
Varmeoverføringen i en varmeveksler er på hvert punkt en funksjon av den rådende temperaturforskjellen og den totale varmeoverføringskoeffisienten. Det krever bruk av en logaritmisk gjennomsnittlig temperaturforskjell Өm i stedet for en lineær aritmetikk ΔT.
Formelen for Log Mean Temperature difference (LMTD) er:
Өₘ = Ө₁ - Ө₂ / ln ( Ө₁ / Ө₂ )
der:
- Өₘ Er loggmiddeltemperaturforskjellen (K),
- Ө₁ er temperaturforskjellen mellom de to væskene i den ene enden av varmeveksleren (⁀1),
- Ө₂ er temperaturforskjellen mellom de to væskene i den andre enden av varmeveksleren (⁀2),
- ln den naturlige logaritmen.
Anvendelser av varmeoverføring og varmegjenvinning
Varmeoverføring og varmegjenvinning er avgjørende i ulike bransjer, inkludert produksjon, bilindustri og energi. Mens varmeoverføring innebærer bevegelse av varme fra ett sted til et annet, fokuserer varmegjenvinning på å fange og gjenbruke spillvarme.
Produksjon
I produksjonen er effektiv varmeoverføring avgjørende for metallsmiing, plaststøping og kjemisk produksjon. Riktig termisk styring sikrer produktkvalitet og reduserer energiforbruket. På den annen side fanger varmegjenvinningssystemer opp spillvarme fra disse prosessene og gjenbruker det andre steder i anlegget, for eksempel forvarmingsråvarer eller oppvarmingsrom.
Bilindustri
I bilindustrien er varmeoverføring avgjørende for motorkjøling, klimakontroll og batteristyring for elektriske kjøretøy. Effektive termiske systemer forbedrer kjøretøyets ytelse og levetid ved å effektivt flytte varme bort fra kritiske komponenter. I mellomtiden kan varmegjenvinningssystemer fange opp varmen som genereres av motorer og eksosanlegg for å forbedre drivstoffeffektiviteten eller drive ytterligere kjøretøysystemer.
Energi
I energisektoren er varmeoverføring nøkkelen til kraftproduksjon, enten gjennom tradisjonelle fossile brensler eller fornybare kilder som sol og vind. Effektive varmevekslere maksimerer energiproduksjonen og minimerer avfall. Varmegjenvinning, derimot, innebærer å fange spillvarme fra kraftproduksjonsprosessene og bruke den til andre formål, for eksempel fjernvarme eller ekstra kraftproduksjon gjennom kombinerte varme- og kraftsystemer (CHP).
Luft- og gassløsninger for produsenter av elbilladere
![Ladekontakt for elektrisk kjøretøy med digital skjerm]()
Luft- og gassløsninger for produsenter av elbilladere
Varmeoverføring i trykkluftsystemer
Varmeutvikling under kompresjon
Under kompresjonsprosessen øker lufttrykket og temperaturen på grunn av arbeid på luften. Denne varmen må styres for å opprettholde systemets effektivitet og forhindre skade.
Viktigheten av kjøling komprimert luft
Ukontrollert varme i trykkluftsystemer kan føre til skade på utstyret, redusert effektivitet og kondensering av fuktighet. Kjøling av trykkluft er avgjørende for å unngå disse problemene.
Bruk av varme til hjelpeutstyr
Varme som genereres i trykkluftsystemer, kan brukes i tilleggsutstyr som tørkere og tørketanker, noe som øker den totale systemeffektiviteten.
Varmegjenvinning
Varmegjenvinning innebærer å fange opp og gjenbruke spillvarme som genereres under kompresjon. Denne prosessen reduserer energiforbruket, senker driftskostnadene og fremmer bærekraft ved å minimere bortkastet energi.
Fordelene ved varmegjenvinning:
Redusert energiforbruk: Bruk av spillvarme reduserer avhengigheten av eksterne varmekilder.
Lavere driftskostnader: Energibesparelser fører til lavere driftskostnader.
I denne videoen utforsker vi kompressorens varmegjenvinning. Visste du at en betydelig del av den elektriske energien som brukes av kompressorer, blir til varme, ofte blir bortkastet?
Med energigjenvinningssystemer kan vi gjenbruke denne overskuddsvarmen til oppvarming, tørking eller generering av varmt vann til oppgaver som dusjing og industrielle prosesser som flaskerengjøring og sjokoladetemperering.
Vil du vite mer om energigjenvinning for din virksomhet? Å forstå de ulike typene varmeoverføring er avgjørende for ulike industrielle applikasjoner, inkludert trykkluftsystemer. Ved å administrere og utnytte varme effektivt, kan industrier forbedre effektiviteten og redusere kostnadene.Lær mer i vår eBok.
For mer informasjon om varmegjenvinning og andre energieffektive løsninger, besøk vår side for varmegjenvinning.
Vanlige spørsmål og eksempler på varmeoverføring i hverdagen
Hva er de tre typene av Heat Transfer?
De tre typer varmeoverføring er ledning, konveksjon og stråling. Ledning er overføring av varme gjennom direkte kontakt mellom materialer, som sett når en metallstang varmes opp langs sin lengde.
Hvorfor strømmer varme fra varmt til kaldt?
Varme strømmer fra varmt til kaldt er drevet av den andre loven av termodynamikk, som sier at entropi, eller uorden, har en tendens til å øke i et isolert system.
Hvordan overføres varme ved ledning?
Varme overføres ved ledning gjennom direkte kontakt mellom molekyler i et fast materiale.
Hvordan overføres varme ved konveksjon?
Varme overføres ved konveksjon gjennom bevegelse av væsker, og fordeler varmen jevnt.
Hvordan overføres varme ved stråling?
Varme overføres ved stråling gjennom elektromagnetiske bølger, uten behov for et medium.
Hva er et eksempel på overføring av varme?
Et eksempel på ledning er en metallskje som blir varm fra håndtaket til spissen når den plasseres i en varm væske.
Hva er et eksempel på konveksjon varmeoverføring?
Et eksempel på konveksjon er sirkulasjonen av varm luft i et oppvarmet rom.
Hva er noen eksempler på stråling varmeoverføring?
Eksempler på stråling er varmen fra en peis og varmen fra solen.
Hva slags varmeoverføring er kokende vann?
Kokende vann innebærer konveksjon, hvor varmen får vannet til å sirkulere og overføre varme.
Hvilken type varmeoverføring kan skje gjennom tomrom?
Stråling kan skje gjennom tomt rom, da det ikke krever et medium.
Hva slags varmeoverføring er solen?
Solen overfører varme til jorden gjennom stråling.
Hvilken type varmeoverføring bruker tørketromler?
Tørkere bruker vanligvis konveksjon for å overføre varme og tørre materialer.
Hva slags varmeoverføring er en mikrobølgeovn?
En mikrobølgeovn bruker stråling for å overføre varme og lage mat.
Hva er kjemien bak steking marshmallows?
Når marshmallows brennes, forårsaker varmeoverføring gjennom stråling en kjemisk endring. Sukkeret gjennomgår karamellisering og Maillard-reaksjoner, og produserer vannmolekyler som fordamper og etterlater karbon, noe som resulterer i en svart, sprø eksteriør. Denne kombinasjonen av kjemiske reaksjoner gir ristede marshmallows sin særegne smak og tekstur.
Relaterte artikler
Endringer i status for gasser
18 februar, 2022
For å forstå arbeidet med trykkluft, kan en grunnleggende innføring i fysikk komme langt. Lær mer om termodynamikk og hvordan de er avgjørende for å forstå hvordan luftkompressorer fungerer.
Gassflyt gjennom rør og struping
4 august, 2022
For å forstå arbeidet med trykkluft, kan en grunnleggende innføring i fysikk komme langt. Lær mer om termodynamikk og hvordan de er avgjørende for å forstå hvordan luftkompressorer fungerer.