等溫技術

等溫技術(英語:Isothermal Technology)是指高熱傳導介質以熱波熱共振傳熱的方式,使得傳熱元器件或物質,其熱能的輸入端與輸出端即時實現無溫差現象,亦即熱阻為零的熱傳遞技術。

基本介紹

  • 中文名:等溫技術
  • 外文名:Isothermal Technology
概述,傳熱,相關,

概述

熱傳遞基本以熱傳導、熱對流熱輻射三種方式進行。法國數學家約瑟夫·傅立葉在1807年將導熱規律總結為傅立葉定律,即通過等溫面的導熱速率與溫度梯度及傳熱面積成正比,其形式可表達為:q(r,t)=-k∇T(r,t),其中q是熱流密度,T是溫度,t是時間,r是空間坐標,k是材料熱導係數。當體系出現空間微尺度熱效應,或者時間微尺度效應時,傅立葉導熱定律便不再適用,而修正為雙相遲滯模型:q(r,t+τq)=-k∇T(r,t+τT),其中τq是熱流遲滯(時間微尺度效應),τT是溫度梯度遲滯(空間微尺度效應)。此時,能量(溫度)傳播是以波動的方式傳播,與基於傅立葉定律的拋物型導熱方程所表現的擴散方式傳播有很大的不同。
等溫技術利用等溫傳熱介質的多相性(從而可同時存在多個輸運過程),使得各種輸運過程交叉耦合,產生新的流體效應。 這樣的效應不僅可以強化雙相遲滯模型中的波動傳熱,使得該等溫傳熱介質具有熱波甚至熱共振的熱輸運特性,而且可以進一步通過調節交叉耦合項來調製熱波熱共振,從而實現具有熱超導特性的等溫熱傳甚或負溫差熱傳。此時,通過傅立葉導熱定律推導出的熱導係數可以是無窮的。

傳熱

熱有三種方式:
  • 熱傳導(heat conduction):是熱能從高溫向低溫部分轉移的過程,是一個分子向另一個分子傳遞振動能的結果。各種材料的熱傳導性能不同,傳導性能好的,如金屬,還包括了自由電子的移動,所以傳熱速度快,可以做熱交換器材料;傳導性能不好的,如石棉,可以做熱絕緣材料。
  • 熱對流(heat convection):是指由於流體巨觀運動而引起的流體各部分之間發生相對位移,冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。不同的溫度導致引起系統的密度差是造成對流的原因。對流傳導因為牽扯到動力過程,所以比直接傳導迅速。
  • 熱輻射(heat radiation):是直接通過電磁波輻射向外發散熱量,傳導速度取決於熱源的絕對溫度,溫度越高,輻射越強。
根據傳熱的方式和工藝要求,設計熱交換器,幾乎各種化學工業都有熱交換過程,需要各種熱交換器

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