Prechod tepla

Prechod tepla stenou

Prechod tepla alebo staršie priestup tepla (po česky: prostup tepla alebo staršie průchod tepla) je prenos tepla cez (rovnú alebo nerovnú) stenu medzi dvoma tekutinami, čiže kombinácia prestupov tepla medzi tekutinou a stenou a vedenia tepla vnútri steny. Častý príklad tohto javu je výmenník tepla.

Pozor na zámenu s podobným termínom prestup tepla (po česky: přestup tepla alebo staršie přechod tepla).

Charakteristika

Prechod tepla je možné považovať za postupnosť prestup tepla – vedenie tepla – prestup tepla.

Za ustáleného stavu je možné pozorovať rozdelenie teplôt podobné ako na našom obrázku, kde $\delta$ je šírka steny, $t_1$ je teplota látky pred stenou a $t_2$ je teplota látky za stenou, pričom $t_1>t_2$. Na rozhraní kvapaliny a pevnej látky sa (v našom prípade dvakrát) vytvára tzv. medzná vrstva, v ktorej dochádza k prudkej zmene teploty, tzv. tepelný skok. $t_1^{\prime }$ je teplota steny na rozhraní s látkou pred stenou, $t_2^{\prime }$ je teplota steny na rozhraní s látkou za stenou.

Pri ustálenom prúdení rovinnou stenou platí

$q={\alpha }_1(t_1-t_1^{\prime })=\frac{\lambda }{\delta }(t_1^{\prime }-t_2^{\prime })={\alpha }_2(t_2^{\prime }-t_2)$,

kde $\lambda$ je súčiniteľ tepelnej vodivosti, q je hustota tepelného toku a α je koeficient prestupu tepla.

Tieto rovnice je možné upraviť do tvaru

$t_1-t_1^{\prime }=\frac{q}{{\alpha }_1}$

$t_1^{\prime }-t_2^{\prime }=\frac{q\delta }{\lambda }$

$t_2^{\prime }-t_2=\frac{q}{{\alpha }_2}$

Sčítaním rovníc dostaneme

$t_1-t_2=q(\frac{1}{{\alpha }_1}+\frac{\delta }{\lambda }+\frac{1}{{\alpha }_2})=\frac{q}{k}$,

kde $k=\frac{1}{\frac{1}{{\alpha }_1}+\frac{\delta }{\lambda }+\frac{1}{{\alpha }_2}}$ sa volá koeficient (súčiniteľ) prechodu tepla (iné názvy: súčiniteľ (koeficient) priestupu tepla, úhrnný koeficient (súčiniteľ) prestupu tepla, úhrnný koeficient (súčiniteľ) prechodu tepla, merná (špecifická) tepelná priestupnosť, merná (špecifická) tepelná priechodnosť, pr(i)eteplivosť , U-hodnota).