Bytt overflate

En utvekslingsflate kvalifiserer en overflate som er sete for overføring av tilfeldig materie i en fysiologisk gruppe som er felles for en termisk rotasjonskraft eller av nøytral energi som utveksler magnetiske bølger. Hun kan være:

en gjennomtrengelig vegg som tillater materialoverføring;
en forseglet vegg som tillater termisk overføring.

Gjennomtrengelig vegg som tillater materialoverføring

Denne veggen kan være veldig tynn, enkel eller invaginert. Det er sete for osmosefenomener, men kan også telle i den termiske utvekslingen av organismen med det omgivende miljøet.

Forseglet vegg som sikrer termisk overføring

Denne veggen tillater eller er sete for en betydelig varmeoverføring mellom to væsker , hvorav den ene er varmere enn den andre. Denne overføringen skjer ved konveksjon mellom den varme eller kalde væsken og den faste veggen og ved ledning gjennom den sistnevnte. Den spesifikke overflaten på veggen kan være enkel og flat eller stor ved bretter eller forgreninger. Materialet blir tvunget til å bevege seg på overflaten, slik at den overførte varmestrømmen blir maksimal.

Flat overflate

Definisjonene som følger beskriver varmeoverføring gjennom en vegg (en vegg for eksempel) homogen og isotrop, av overflate , med tykkelse og med konstant varmeledningsevne , og skiller to flytende medier i bevegelse. Varmen overføres mellom det varme temperaturmediet og det kalde temperaturmediet gjennom veggen. Det antas at disse temperaturene og koeffisientene for termisk og fluidkonveksjon er konstante og jevne med hensyn til kontaktflatene. $S$ $e$ ${\ lambda}$ ${\ displaystyle T_ {c}}$ $T _ {{f}}$ ${\ displaystyle h_ {c}}$ ${\ displaystyle h_ {f}}$

Konveksjon i den varme væsken styres av en koeffisient for termisk konveksjon (i watt per kvadratmeter kelvin ) som gjør det mulig å definere en termisk motstand av konveksjon , i kelvin per watt . ${\ displaystyle {hc}}$ ${\ displaystyle R_ {cv} = {\ frac {1} {h_ {c} .S}}}$
Konveksjon i kaldvæske styres av en koeffisient for termisk konveksjon (i watt per kvadratmeter kelvin) som gjør det mulig å definere en termisk motstand av konveksjon , i kelvin per watt. ${\ displaystyle {hf}}$ ${\ displaystyle R_ {cv} = {\ frac {1} {h_ {f} .S}}}$
Ledning gjennom den tykke, faste veggen styres av varmeledningsevne (i watt per kelvin-meter ) som definerer en ledende termisk motstand , i kelvin per watt. $e$ $\ lambda$ ${\ displaystyle R_ {co} = {\ frac {e} {\ lambda .S}}}$

Den varmestrøm gjennom en vekslingsoverflate, uttrykt i watt , blir oppnådd ved formelen: ${\ Phi}$

${\ displaystyle {\ Phi} = {\ frac {T_ {c} -T_ {f}} {{\ frac {1} {hc.S}} + {\ frac {1} {hf.S}} + { \ frac {e} {\ lambda .S}}}}$

I praksis er ikke utvekslingsflatene på hver side av veggen identiske. Det er derfor nødvendig å innføre i formel to overflater og . Likeledes metall vekslingsveggene i varmevekslere, for eksempel, er dekket med et begroing film sammensatt av skala avsetninger og smuss som har en lav varmeledningsevne sammenlignet med metall, og derfor utgjør ytterligere varmemotstander motstående utveksling. Forurensningsmotstand ble bestemt for de forskjellige væskene. ${\ displaystyle Sc}$ ${\ displaystyle Sf}$

Sylindrisk overflate

Sfærisk overflate

Bytt overflater

Spesifikk overflate

Spesifikt areal refererer til det faktiske overflatearealet til en gjenstands overflate i motsetning til dens tilsynelatende overflate. Ved å øke den spesifikke overflaten ved hjelp av forskjellige enheter, økes også utvekslingsflaten.

I levende organismer snakker vi om porer, hår, alveoler, villi og mikrovilli, invaginasjon.
I varmevekslere snakker vi om finner, eller rør.

Eksempler på utvekslingsflate i biologi

Huden som utvekslingsflate er sete for ulike overføringsmekanismer. Sekresjonen av svette er involvert i reguleringen av kroppstemperaturen. Den øker med temperaturen og forårsaker avkjøling gjennom fordampning av overflaten. Den kutane respirasjonen fullfører vanligvis pulmonal respirasjon eller gjell. Huden med sin hårighet fungerer også som en varmeveksleroverflate.
I lungene har bronkietreet og dets alveoler , som gjellene , en omfattende utvekslingsflate hvis rolle er utveksling av vitale gasser.
Villi og microvilli i fordøyelsessystemet øker utvekslingsoverflaten, slik at næringsstoffer passerer til sirkulasjonssystemet .
Rotehårene på plantens røtter utgjør en betydelig utvekslingsflate mellom planten og jorden.
Generelt er celleveggene i planter, bakterieveggene , sete for visse filtrerings- og osmoreguleringsmekanismer som forårsaker turgor .

Eksempler på varmeveksleroverflate

Huden i homeotermiske levende organismer er en varmevekslingsoverflate med det ytre miljøet. Konformasjonen av visse organer eller håret gjør det mulig å utføre termolyse (håret i elefanter), det vil si spredningen av overflødig varme eller visse ekstra lag med lav varmeledningsevne , fjærene eller pelsen, l ' varmeisolasjon .
Keiserpingvinene som ikke kjenner noen forestilling om territorier, grupperer seg i en skilpadde , analogt med dannelsen av de romerske legionærene. Denne "sosiale regulatoriske atferden" lar dem redusere utvekslingsoverflaten og senke nivået på energiforbruk. Snuggling eller krølling lar et dyr redusere varmevekslingsoverflaten i møte med kulden. Å spre armene fra hverandre ved å riste dem øker varmevekslingsoverflaten og fremmer varmespredning.
De lungene utgjør også en vekslingsflaten og står for mye i de termiske utvekslinger av et dyr eller et menneske med omgivelsene hvori den er plassert.
En varmeveksler er en innretning som tillater strømmen av en varm væske, for å gi opp varmen til strømmen av en kald væske uten at væskene blandes, noe som gjøres gjennom overflaten på varmeveksleren. ' De radiatorer , den kjele , i kjøletårnet , de kjølefinner , er kondensatorene arbeide på grunnlag av en største utveksling overflate som mulig, med eller uten et ventilasjonssystem eller blåsing.
Ved bygging av termisk konstruksjon , vegger som takseksjoner, etc. , gruppert sammen under betegnelsen vegger , utgjør bygningskonvolutten og dens utvekslingsflate med det ytre miljøet. Den varmeisolasjonen skal redusere varmestrømmen gjennom veggene.

I forlengelsen, grensesnittet

Se også

Merknader og referanser

Ana-Maria Bianchi, Yves Fautrelle, Jacqueline Etay. Termiske overføringer. PPUR polytekniske presser, 2004. Kontakt online
Varmevekslere. E Rouland. University of Rouen. Rådfør deg på nettet
Edouard Bard, Ofer Bar-Yosef. Mennesket mot klimaet: Årlig symposium. Odile Jacob, 2006. Rådfør deg på nettet