الحرارة هي ما يجعلك تحصل على شعور ساخن أو دافئ. كما ذكر أعلاه، الحرارة نوع من الطاقة التي قد تنتقل من مادة إلى أخرى. في المختصر، يمكنك الشعور بدفء كوب الكاكاو عندما تتصل به جسديًا. إنها هذه عملية نقل الحرارة التي تجعل العديد من أنشطتنا اليومية ممكنة، من تسخين منازلنا في الطقس البارد إلى طهي وجبات لذيذة. مثال على نوع من الآلات التي تقوم بهذا العمل هو مبادل الحرارة. مبادلات الحرارة هي الأجهزة التي تساعد على نقل الحرارة بين مكانين أو أكثر.
المبادلات الحرارية هي أجهزة تساعد على نقل الحرارة من وسط إلى آخر. وهي تُستخدم في مجموعة واسعة من المواقف. على سبيل المثال، تُستخدم في منازلنا للحفاظ على دفئنا خلال فصل الشتاء وفي السيارات لتبريد المحرك. تعمل المبادلات الحرارية عن طريق امتصاص الحرارة من المواد الباردة مثل ماء الردياتير الساخن (سائل النقل) ونقلها إلى طاقة منخفضة المستوى، مثل هواء الغرفة. يساعد هذا العملية في الحفاظ على درجة حرارة مريحة وأمنة لنا.
يتكون مبادل الحرارة من جزئين رئيسيين، شبكة من الأنابيب أو القنوات التي ينتقل عبرها الحرارة والهيكل الذي يمكنه الاحتفاظ بكل شيء معًا. عادةً ما تكون هذه الأنابيب أو القنوات معدنية، مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم لأن هذه المواد تُوصل الحرارة بشكل جيد. مساحة سطح كبيرة - تحسين انتشار الحرارة في الخصيتين. الأمر يعتمد في النهاية على مساحة السطح - كلما زادت المساحة، كان بإمكان الحرارة أن تنتقل بسهولة أكبر. واحدة من الأمور العديدة التي تحتاج إلى التفكير فيها هي الغلاف الخارجي، لأنه يحمي الأنابيب ويضمن بقاء كل شيء معًا. لا يمكن للأنابيب العمل بشكل صحيح إذا كانت تالفة ولن يعمل مبادل الحرارة بدون غلاف.
الحمل الحراري: يتم نقل الحرارة عبر سائل مثل الهواء أو الماء. على سبيل المثال، عندما تغلي الماء، فإن الحرارة من قاع القدر الساخن تصعد إلى السائل البارد وتغرق لتدفئة المناطق الباردة المحيطة (وهو ما يؤدي بعد ثانية أو أكثر) بطريقة دائرية عبر جميع الجزيئات فوق/في القدر بالكامل.
وكل طريقة يمكن بها نقل الحرارة - الحركية مقابل المحتملة، التوصيل وإعادة الإشعاع بواسطة جزيئات الغاز وما إلى ذلك، أو تسخين الهواء الناتج عن الاحتكاك كما لو كنت تحاول حرق الأشياء بالاحتكاك وما إلى ذلك، على الأرض هناك العديد من الطرق المهمة بشكل منفصل للتفوق في نقل الحرارة بكفاءة تحت قيود محددة ... على سبيل المثال، الحمل الحراري فعال للغاية في تسخين مساحة كبيرة مثل غرفة، بينما يمكن للإشعاع أن يعمل بشكل أفضل في تسخين جسم أو شيء معين حيث تريد تمركز الحرارة، مثل شوي الحلوى باستخدام اللهب المفتوح.
هناك العديد من الأنظمة التي يقوم فيها مبادلات الحرارة بعمل مهم، بناءً على ذلك فهي تحتاج إلى أفضل رعاية. مع مرور الوقت، قد تصبح مبادلات الحرارة متسخة أو متآكلة، مما سيؤدي في النهاية إلى تقليل الأداء. بدون صيانة، يمكن أن تواجه مشاكل وقد يؤدي ذلك إلى تعطيل النظام بأكمله. كان هذا هو السبب الرئيسي لإجراء فحوصات وصيانة دورية للأجهزة. تنظيف وصيانة مبادلات الحرارة الخاصة بنا يمكن أن يساعد في عملها بشكل صحيح، بالإضافة إلى التأكد من أنها ستستمر معنا لفترة طويلة وتوفير الحرارة التي نحتاجها.
تطور مبادلات الحرارة مع التكنولوجيا. يتم دائمًا البحث عن مواد وتصاميم يمكن أن تساعد في عملها بكفاءة أكبر من قِبل العلماء والمهندسين. وهذا يشمل المواد التي يمكنها تحمل درجات حرارة فائقة السخونة، كما يوضح الباحثون. كل هذه الأمور تُعزز ظاهرة تبادل الحرارة بشكل أفضل في الحالات التي يكون استخدام مثل هذه المواد إلزاميًا. هناك حتى تصاميم جديدة يتم العمل عليها لتحسين سطح نقل الحرارة، مما يزيد من الكفاءة وقدرتنا على تنظيم بيئة مريحة.