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

$t_{1}-t_{2}=q\left({\frac {1}{\alpha _{1}}}+{\frac {\delta }{\lambda }}+{\frac {1}{\alpha _{2}}}\right)={\frac {q}{k}}$,

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).