熱は、あなたが暑いまたは温かい感じを得る原因です。前述の通り、熱は一つの物質から別の物質へと流れうるエネルギーの一種です。要するに、ココアのカップに物理的に触れたときにその温かさを感じます。この熱の移動によって、私たちの日常活動の多くが可能になります。寒い天気の家を暖めたり、おいしい食事を作ったりします。このような仕事をする機械の例としては、ヒートエクスチェンジャーがあります。ヒートエクスチェンジャーは、2つ以上の場所間で熱を移転させる装置です。
熱交換器は、一つの媒体から別の媒体への熱の移動を促進する装置です。それは多くの状況で使用されます。例えば、冬の間私たちを暖かく保つために自宅で使用されたり、自動車ではエンジンを冷却するために使用されます。熱交換器は、冷たい物質(例えばホットラジエーターウォーター(伝熱流体))から熱を取り除き、それを室温などの低品質エネルギーに運びます。このプロセスにより、私たちは快適で安全な温度を維持することができます。
熱交換器は、主に2つの部分で構成されています。熱が移動する管やパイプのネットワークと、すべてを保持するための構造です。これらの管やパイプは通常、銅またはアルミニウムで作られた金属で、これらの材料は熱をよく伝達します。大きな表面積 - 睾丸の熱拡散を改善します。最終的には表面積に帰着します。より多くの表面があるほど、熱が通過できます。考慮すべき多くの要素の一つとして、管を保護し、すべてを固定するためのケースがあります。管が損傷していると正しく機能せず、ケースがないと熱交換器は動作しません。
対流:熱は液体(空気や水)を通じて移動します。例えば、水を沸騰させるとき、鍋の底から発生する熱が上昇し、周囲の冷たい液体を温め、さらにその冷たい領域が暖かくなるまで沈みます(これは数秒以内に循環して、すべての分子や鍋全体を通過します)。
そして、熱を移動させるためのそれぞれの方法について——運動エネルギーと位置エネルギー、ガス分子による伝導と再放射、あるいは摩擦による発熱など、さまざまな方法があります。例えば、地球上では、与えられた制約条件の下で効率的に熱を移動させるための多くの重要な方法があります。例えば、対流は大きな空間(部屋など)を暖めるのに非常に効率的ですが、放射はマシュマロをオープンフレームで焼くように、熱を特定の場所に集中させたい場合に最適です。
多くのシステムにおいて、熱交換器が重要な役割を果たしており、それゆえに最善のメンテナンスが必要です。時間が経つにつれて、熱交換器は汚れたり腐食したりすることがあり、最終的に性能が低下します。メンテナンスをしなければ、問題が発生し、全体のシステムが停止する可能性があります。これが家電製品に対して定期的な点検とメンテナンスを行う主な理由です。熱交換器を清掃し、適切に維持することで、正常に動作させることができ、さらに必要な熱を長期間供給し続けることができます。
熱交換器は技術とともに進化しています。科学者やエンジニアは、それらをより効率的に動作させるのに役立つ可能性のある素材や設計を常に探しています。研究者たちは、超高温に耐えられる素材も含まれると説明しています。これらすべての要素が、そのような材料を使用することが必須となる場合のより良い熱交換現象を強化します。一部の新しい設計では、熱伝達面を向上させ、効率を高め、快適な環境を調整する能力を向上させるものも研究されています。