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介绍息争释实验室仪器的事情原理、操作步骤、维护调养、技术规范、应用案例等内容
前景提要
此前已有文章对流体流动状态做了简朴论述，明确了流体物性及管道阻力会对换热流体(无论是冷流体照旧热流体)发生一定的流动影响。有同学肯定不禁想问：我是想要给物料降温(或者加热)，跟我的物料怎么流动有什么关系呢?
今天太阳成来聊一聊热交流 。
热交流的方式有三种：热传导、热对流 和热辐射。
简朴讲，热传导就是冬天手摸铁棒，随着时间增长，冷的铁棒也逐渐热起来了，跟人手的温度逐渐一致，而且在手摸的区域四周逐渐向两端都热起来了;
热对流就是把冷水和热水倒在一起搅一搅，酿成一杯温度上下都一样的水;热辐射就是晒太阳，人既没有接触太阳，也没有和太阳酿成一体，但是太阳成可能感受到太阳的热。
由此可见，热传导需要两者接触但不混淆，热对流需要两者接触并混淆，热辐射不需要两者接触及混淆。
逆流间壁式换热
在实验历程中，往往需要冷热介质进行热交流进行降温(或者加热)，而冷、热两种物流之间并非相互接触，两者之间有金属或玻璃或其他材质的间壁做离开。因此，在上述历程中，冷、热流体各自内部存在热对流，冷流体、间壁、热流体三者两两接触的区域则为热传导，整个历程中没有热辐射。要想冷、热流体内部的温度能够快速到达一致，那么一定要加大热对流的效率。而增强热对流最好的方式是增强流体内的湍动能，即让流体处于湍流状态或有外力促使流体返混(例如搅拌)。
常见的两相流体的间壁式换热模式下，往往有两相同偏向流动的顺流换热、两相成十字状错位流动的错流换热和两相相反偏向流动的逆流换热。上述三种换热模式下，逆流换热 的效率最高。
如图1所示为一个常见的逆流间壁式换热的示意图：
怎么知道能量有多高呢？
在实际历程中，往往需要知道实际需要提供（或被移走）的能量有多高，基于该侧的物料状态以及反映热参数或热源参数，太阳成可以获得总热量，若不考虑反映吸放热及内热源的情况下，那么可以凭据物料所需升温（或者降温）的初始温度和最终温度以及物料物性，太阳成可以用以下公式盘算获得热量：
其中，q：热量，J;c：物料的比热，J/(kg·K);m：物料质量，kg;Δt：温差，即Δt=t2-t1，°C或K。
将总换热量除以预期的升降温时间即可获得热功率，若为换热器内的连续换热历程，物料质量应为质量流速，及kg/s，因此获得的热量q即为换热功率。对于间壁式换热，在盘算换热历程中需要考虑实际换热历程的换热面积以及传热系数，因此可以以下公式盘算相关参数。
其中，Q：总换热功率，W；K：总传热系数，W/(m2·K)；A：换热面积，m2；Δtm：温差，°C或K。
换热面积A随着设备制造完成，就已经确定，可以认为是定值；总传热系数K受到换热间壁材质、尺寸及壁面两侧污垢、壁面两侧流体形态的影响，当两侧流体流速等确定的情况下，K也可以认为定值；由此可见，通过流体的入口温度，拉大两侧温度的温差，即可实现更大的换热量，因此可认为 温差 是换热历程的最大驱动力也是唯一驱动力。
总传热系数K如何获得呢？
各人肯定会好奇总传热系数K是如何获得的，那么就来具体看一看：
其中，K：总传热系数，W/(m2·K);α1：外侧流体对流传热系数，W/(m2·K);α2：内侧流体对流传热系数，W/(m2·K);λ：间壁热导率，W/(m2·K);b：壁厚，m。
由此可见，总传热系数收到两侧流体的对流传热系数、间壁热导率和壁厚的配合影响。间壁热导率相对牢固，如下表所示有一部门常见质料的热导率：
从上表可以看到，金属质料的热导率明显优于非金属质料，而像泡沫之类的质料热导率极差，那么这么差的热导率，它可以用来做什么呢？答案是保温。也就是说热导率高，太阳成可以用来作为导热元器件，热导率低，太阳成可以作为保温质料。
对流传热系数怎么获得？
热导率是材质物性，那么对流传热系数又要如何获得呢？对流传热系数可以通过以下要领获得：
其中：λ：流体热导率，W/(m·K);d：流体流通的管径，m;u：流速，m/s;ρ：流体密度，kg/m3;μ：流体粘度，Pa·s;cp：流体定压热容，J/(kg·K)。
综上可见，流体的对流传热系数与流体动力学直接相关，需要谨慎选择合适的冷却介质。
通过上面冗长的分析，已经可以核算如何选择一个合适的恒温槽以及如何选择一个合适的热交流设备。
END
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