آیا می دانید ضریب انتقال حرارت چیست؟ یکی از ویژگی های مهمی که معماران و مهندسان در انتخاب یک عایق یا یک فلز جهت کاربردی خاص به آن توجه می کنند، ضریب انتقال حرارت می باشد. امروزه با پیشرفت صنعت، فلزات در زندگی روزمره نقش گسترده ای پیدا کرده اند.

فلزات در همه جا مورد استفاده قرار می گیرند، از گوشی هوشمندی که در دستمان است تا خودرویی که با آن جابه جا می شویم. بنابراین بررسی و اطلاع از هدایت حرارتی فلزات، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. ما در ادامه در سایت سپاهان عایق فرداد، خواهیم گفت که ضریب انتقال حرارت به چه معناست و انواع انتقال حرارت کدامند؟

ضریب انتقال حرارت چیست؟

به معیاری که میزان توانایی فلزات در هدایت گرما و حرارت را اندازه گیری می نماید، ضریب انتقال حرارت می گویند. در واقع این معیار مشخص کننده ی آن است که به چه صورت گرادیان دما در یک ماده، سبب هدایت جریان انرژی حرارتی می گردد.

ضریب انتقال حرارت در انواع فلزات متفاوت می باشد. زمانی که می گویند ماده ای از ضریب انتقال حرارت بالایی برخوردار می باشد، این معنا را می دهد که گرما و حرارت با سرعت زیادی از آن عبور می نماید.

فلزاتی که ضریب حرارتی پایینی دارند، به عنوان عایق حرارتی محسوب می شوند که از جمله این عایق های حرارتی می توان به عایق پشم سنگ، ساندویچ پانل، عایق الاستومری و… اشاره نمود که در مقابل انتقال حرارت مقاومت خوبی از خود نشان می دهند.

همچنین این عایق ها برای استفاده در ساختمان های مسکونی و تجاری، برای حفظ انرژی و کاهش هزینه ها، بسیار کاربردی می باشند. در یک سری فلزات خاص نیز با افزایش دما، ضریب انتقال حرارت تقریبا ثابت باقی می ماند.

کدام فلزات ضریب انتقال حرارت بالاتری دارند؟

برخی از فلزات رسانای استثنایی حرارت می باشند. در مقابل بعضی از فلزات نیز در برابر انتقال گرما، مقاومت خوبی داشته و در صنعت از آن ها به عنوان عایق استفاده می نمایند. در جدول زیر، فلزات را از نظر ضریب انتقال حرارت، رتبه بندی می نماییم:

انواع انتقال حرارت

انواع انتقال حرارت شامل انتقال حرارت هدایتی یا رسانش، انتقال حرارت جابه جایی و انتقال حرارتی تشعشع یا تابش می باشد. تعیین نمودن ضریب انتقال حرارت مواد جامد، به این صورت است که نیروی محرکه برای انتقال حرارت، اختلاف دما محسوب می شود.

اگر دمای دو محیط متفاوت باشد و میان آن دو اختلاف دما وجود داشته باشد، در این مواقع انتقال حرارت صورت می گیرد. اگر انتقال حرارت در یک محیط صورت بگیرد، آن را به عنوان رسانش می شناسند و اگر این انتقال حرارت میان سیال و سطحی رخ دهد، آن را به عنوان جابه جایی می شناسند.

نوع دیگری وجود دارد که به آن تشعشع گرمایی می گویند. در روش جابه جایی، مولکول ها حرکت می کنند و دچار ارتعاش می شوند و همین امر باعث انتقال حرارت می گردد.

از طرفی انتقال حرارت در روش جابه جایی، توسط حرکت دست جمعی مولکول ها و ترکیب دو نوع انتقال حرارت رسانش می باشد. برای این که پدیده ی جابه جایی به وجود بیاید، می بایست دمای سطح و محیط با یک دیگر متفاوت باشند و سیال مورد نظر نیز در حرکت باشند.

در صورتی که دمای سطح و محیط یکسان باشند، به دلیل عدم وجود گرادیان دمایی(Temperature gradient)، انتقال حرارتی نیز صورت نمی گیرد.

اگر پدیده ی جابه جایی به کمک وسایل مکانیکی مثل پمپ، توربین و… انجام گیرد، به آن جابه جایی اجباری گفته و اگر به وسیله ی اختلاف چگالی این پدیده انجام شود، به آن جابه جایی آزاد می گویند.

بررسی ضریب انتقال حرارت مواد مختلف از نظر اقتصادی در ساختمان سازی

ضریب انتقال حرارت هدایتی در عایق پشم سنگ

یکی از خصوصیات بسیار مهمی که سبب پر طرفدار شدن عایق پشم سنگ در صنعت شده است، ضریب انتقال حرارت آن است. این عایق ها دارای ضریب انتقال حرارت پایینی بوده و از عبور گرما و حرارت ممانعت می کنند و راندمان خوبی دارند.

در واقع ضریب انتقال حرارت هدایتی، آن مقدار انرژی و حرارتی می باشد که از مواد در واحد ضخامت و واحد زمان، در دمای معین انتقال می یابد‌. نماد ضریب انتقال حرارت K می باشد.

اگر دو جسم دارای دمای متفاوتی باشند، حرارت از آن جسم گرم به جسم سرد منتقل می گردد. این انتقال حرارتی تا زمانی ادامه پیدا می کند که دو جسم، دارای دمای یکسان شوند.

اگر بخواهیم این موضوع را در ساختمان مورد بررسی قرار دهیم، دیوار های ساختمان در میان دو محیط با دمای کاملا متفاوت قرار دارند. بنابراین گرما از طریق دیوار از محیط گرم تر به محیط سرد تر منتقل می گردد.

از این رو در صنعت ساختمان سازی، از روش عایق کاری کمک می گیرند تا ضریب انتقال حرارت را کاهش دهند و از هدر رفتن انرژی جلوگیری نمایند. همان طور که در جدول قبل گفته شد، ضریب انتقال حرارت عایق پشم سنگ 0.390 وات بر متر بر درجه کلوین می باشد.‌

تغییرات ضریب انتقال حرارت بر مبنای دانسیته و دما

ضریب انتقال حرارت عایق پشم سنگ در دما های مختلف و دانسیته های مختلف، متفاوت می باشد. زمانی که قصد دارید یک عایق حرارتی انتخاب کنید، می بایست دمای کارکرد آن و نیز دانسیته ی متناسب با دما را بررسی نمایید.

طبق بررسی های انجام شده، عایق پشم سنگ در دانسیته های مختلف، دارای کمترین ضریب انتقال حرارت می باشد.

نمی توان گفت که به طور مثال عایق با دانسیته ۱۰۰ کیلوگرم بر متر مربع، کمترین ضریب انتقال حرارت را دارا می باشد. بلکه می بایست نسبت به دمای عملکرد عایق حرارتی با مطلوب ترین دانسیته را برگزید.

برای اینکه بدانید دانسیته عایق ها یا حتی دانسیته پشم سنگ چیست این مقاله در بلاگ سپاهان عایق فرداد را مطالعه بفرمایید تا درک درستی از مفهوم ضریب انتقال حرارت و رابطه ی آن با دانسیته داشته باشید.

سایر عوامل موثر بر انتقال حرارت در فلزات

عواملی هستند که در سرعت جریان گرما در فلزات تاثیرگذار می باشند. به طور مثال دمای اولیه ی فلز، قادر است در سرعت انتقال حرارت، تغییر زیادی ایجاد نماید. آهن در دمای اتاق دارای رسانایی حرارتی ۷۳ می باشد.

اما همین فلز در ۱۸۳۲ درجه فارنهایت، به عدد ۳۵ کاهش می یابد. عوامل دیگری که در این امر تاثیرگذار می باشند، شامل ضخامت فلز، تفاوت دما در فلز، مساحت سطح فلز و… می باشد.

مواد معدنی که در طبیعت وجود دارند، به دو دسته فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی تقسیم می گردند. میزان رسانایی حرارتی فلزات به توانایی آن ها در انتقال حرارت می باشد که در انواع فلزات متفاوت است.

سخن آخر

همان طور که گفته شد، ضریب انتقال حرارت، میزان توانایی فلز ها را در انتقال حرارت نشان می دهد. هر چه فلزات از ضریب انتقال حرارت پایین تری برخوردار باشند، از آن ها در صنعت به عنوان عایق حرارتی استفاده می نمایند.

زیرا در مقابل انتقال گرما، مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. امروزه استفاده از این عایق های حرارتی در صنعت ساختمان سازی بسیار دارای اهمیت می باشد. زیرا استفاده از این مواد در عایق کاری دیوار ها و سقف و… در ساختمان های مسکونی و تجاری سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها می شود.

از جمله این عایق های حرارتی می توان به عایق پشم سنگ، عایق های الاستومری، ساندویچ پانل و… اشاره نمود. عایق پشم سنگ یکی از عایق های صوتی_حرارتی فوق العاده می باشد که شما می توانید باکیفیت ترین آن را از سپاهان عایق فرداد تهیه نمایید.

سپاهان عایق فرداد با ارائه ی مشاوره های لازم، به شما کمک می کند تا در تهیه ی عایق حرارتی برای ساختمان خود، انتخاب موفق تری داشته باشید. ما در این مقاله سعی نمودیم شما را با ضریب انتقال حرارت و انواع آن آشنا نماییم.