等温技术

科技工作者之家 2020-11-17

等温技术(英语:Isothermal Technology)是指高热传导介质以热波热共振传热的方式,使得传热元器件或物质,其热能的输入端与输出端即时实现无温差现象,亦即热阻为零的热传递技术。

简介等温技术(英语:Isothermal Technology)是指高热传导介质以热波热共振传热的方式,使得传热元器件或物质,其热能的输入端与输出端即时实现无温差现象,亦即热阻为零的热传递技术。1

概述热传递基本以热传导、热对流、热辐射三种方式进行。法国数学家约瑟夫·傅立叶在1807年将导热规律总结为傅立叶定律,即通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比,其形式可表达为:q(r,t)=-k∇T(r,t),其中q是热流密度,T是温度,t是时间,r是空间坐标,k是材料热导系数。当体系出现空间微尺度热效应,或者时间微尺度效应时,傅立叶导热定律便不再适用,而修正为双相迟滞模型:q(r,t+τq)=-k∇T(r,t+τT),其中τq是热流迟滞(时间微尺度效应),τT是温度梯度迟滞(空间微尺度效应)。此时,能量(温度)传播是以波动的方式传播,与基于傅立叶定律的抛物型导热方程所表现的扩散方式传播有很大的不同。

等温技术利用等温传热介质的多相性(从而可同时存在多个输运过程),使得各种输运过程交叉耦合,产生新的流体效应。 这样的效应不仅可以强化双相迟滞模型中的波动传热,使得该等温传热介质具有热波甚至热共振的热输运特性,而且可以进一步通过调节交叉耦合项来调制热波热共振,从而实现具有热超导特性的等温热传甚或负温差热传。此时,通过傅立叶导热定律推导出的热导系数可以是无穷的。1

传热热有三种方式:

热传导(heat conduction):是热能从高温向低温部分转移的过程,是一个分子向另一个分子传递振动能的结果。各种材料的热传导性能不同,传导性能好的,如金属,还包括了自由电子的移动,所以传热速度快,可以做热交换器材料;传导性能不好的,如石棉,可以做热绝缘材料。

热对流(heat convection):是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。不同的温度导致引起系统的密度差是造成对流的原因。对流传导因为牵扯到动力过程,所以比直接传导迅速。

热辐射(heat radiation):是直接通过电磁波辐射向外发散热量,传导速度取决于热源的绝对温度,温度越高,辐射越强。

根据传热的方式和工艺要求,设计热交换器,几乎各种化学工业都有热交换过程,需要各种热交换器。1

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本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

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