الحرارة هي ما يجعلك تشعر بهذا الشعور الساخن أو الدافئ. كما ذكرنا أعلاه، الحرارة هي نوع من الطاقة التي قد تتدفق من مادة إلى أخرى. باختصار، يمكنك أن تشعر بدفء كوب الكاكاو عندما تلامسه جسديًا. إن انتقال الحرارة هذا هو الذي يجعل الكثير من أنشطتنا اليومية ممكنة، بدءًا من تدفئة منازلنا في الطقس البارد وحتى طهي وجبات لذيذة. مثال على نوع الآلة التي تقوم بهذا العمل هو المبادل الحراري. المبادلات الحرارية هي الأجهزة التي تساعد على نقل الحرارة بين مكانين أو أكثر.
المبادلات الحرارية هي أجهزة تسهل نقل الحرارة من وسط إلى آخر. يتم استخدامها في عدد كبير من المواقف. على سبيل المثال، يتم استخدامها في منازلنا للمساعدة في إبقائنا دافئين خلال فصل الشتاء وفي السيارات في حالة تعطل المحرك. تعمل المبادلات الحرارية عن طريق إزالة الحرارة من المواد الباردة مثل الماء الساخن المبرد (سائل النقل) ونقلها إلى طاقة منخفضة الدرجة، بما في ذلك هواء الغرفة. تساعد هذه العملية في الحفاظ على درجة الحرارة التي نشعر فيها بالراحة والأمان.
تتكون المبادلات الحرارية من جزأين رئيسيين، شبكة من الأنابيب أو الأنابيب التي تنتقل من خلالها الحرارة وهيكل قادر على الحفاظ على كل شيء معًا. عادة ما تكون هذه الأنابيب أو الأنابيب معدنية، مصنوعة إما من النحاس أو الألومنيوم لأن هذه المواد موصلة للحرارة بشكل جيد. مساحة سطحية كبيرة - تحسن انتشار حرارة الخصية. يتعلق الأمر بالفعل بمساحة السطح - المزيد من السطح يعني أن الحرارة يمكن أن تتحرك من خلالها. أحد الأشياء العديدة التي تحتاج إلى أخذها في الاعتبار هو غلافها، لأنه يحمي الأنابيب ويتأكد من بقاء كل شيء معًا. لا يمكن للأنابيب أن تعمل بشكل صحيح في حالة تلفها ولن يعمل المبادل الحراري بدون الغلاف.
الحمل: تنتقل الحرارة عبر سائل مثل الهواء أو الماء. على سبيل المثال، عندما تغلي الماء، ترتفع الحرارة من القاع الساخن للوعاء إلى سائل أكثر برودة وتغوص لتدفئة المناطق الأكثر برودة حولها (مما يسبب ذلك بعد ثانية أو قليلة) ويتم ذلك بطريقة دائرية من خلال جميع الجزيئات أعلاه/ الوعاء كله.
وكل الجوانب التي يمكن من خلالها نقل الحرارة - الحركية مقابل الإمكانات، والتوصيل + إعادة الإشعاع بواسطة جزيئات الغاز وما إلى ذلك، أو التدفئة الاحتكاكية الهوائية المنبعثة كما لو كنت تحاول حرق الأشياء بالاحتكاك وما إلى ذلك، هنا على الأرض هناك هناك العديد من الطرق المهمة بشكل منفصل للحصول على جيد في نقل الحرارة بكفاءة في ظل قيود محددة مختلفة ... على سبيل المثال، الحمل الحراري فعال للغاية في تسخين مساحة كبيرة مثل الغرفة بينما يمكن للإشعاع أن يعمل بشكل أفضل في تدفئة جسم أو شيء محدد حيث تريد الحرارة الموضعية مثل شوي المارشميلو على اللهب المكشوف.
هناك العديد من الأنظمة التي تقوم فيها المبادلات الحرارية بعمل مهم بناءً على أنها تحتاج إلى أفضل رعاية. مع مرور الوقت، قد تصبح المبادلات الحرارية متسخة أو متآكلة مما يؤدي في النهاية إلى إعاقة الأداء. وبدون الصيانة، يمكن أن يواجهوا مشكلات وقد يؤدي ذلك إلى انهيار النظام بأكمله. كان هذا هو السبب الرئيسي لإجراء فحوصات وصيانة منتظمة على الجهاز. تنظيف وصيانة المبادلات الحرارية لدينا يمكن أن يساعدها على العمل بشكل صحيح، بالإضافة إلى ضمان استمرارها لفترة طويلة مما يمنحنا الحرارة التي نحتاجها.
تتطور المبادلات الحرارية مع التكنولوجيا. دائمًا ما يبحث العلماء والمهندسون عن المواد والتصاميم التي يمكن أن تساعدهم على العمل بكفاءة أكبر. وأوضح الباحثون أن ذلك يتضمن مواد يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية جدًا. كل هذه الأمور تعزز ظاهرة التبادل الحراري الأفضل حيث يكون استخدام مثل هذه المواد إلزاميا. يتم أيضًا العمل على بعض التصميمات الجديدة التي يمكن أن تعزز سطح نقل الحرارة، مما يزيد من الكفاءة وقدرتنا على تنظيم بيئة مريحة.