ताप प्रसारण
ताप प्रसारण (अङ्ग्रेजी: Heat Transfer) तापीय इन्जिनियरिङको एउटा शाखा हो। यो तापीय ऊर्जा उत्पादन, प्रयोग, रूपान्तरण र आदानप्रदान सँग सम्बन्धित छ। ताप प्रसारण लाई विभिन्न विधि र तरिकामा वर्गीकृत गरिन्छ, जस्तै ताप सञ्चालन, तापीय संवहन, तापीय विकिरण, र चरण परिवर्तनद्वारा ऊर्जाको स्थानान्तरण। यी संयन्त्रहरूमा भिन्न विशेषताहरू भए तापनि तिनीहरू प्रायः एउटै प्रणालीमा एकैसाथ हुन्छन्।
ताप सञ्चालन (अङ्ग्रेजी: Heat Conduction), जसलाई प्रसार पनि भनिन्छ, कणहरू(जस्तै अणुहरू) वा क्वासिपार्टिकल्स (जस्तै ल्याटिस तरंगहरू)को गति ऊर्जाको प्रत्यक्ष सुक्ष्म आदानप्रदान हो ।
जब कुनै वस्तु अर्को वस्तु वा यसको वरपरको फरक तापक्रम हुन्छ, ताप प्रवाह हुन्छ ताकि शरीर र वरपरको समान तापक्रममा पुग्छ, जुन बिन्दुमा तिनीहरू तापीय सन्तुलनमा हुन्छन्। थर्मोडायनामिक्सको दोस्रो नियम वर्णन गरिए अनुसार यस्तो अविरल ताप स्थानान्तरण सधैँ उच्च तापमानको क्षेत्रबाट कम तापमानको अर्को क्षेत्रमा हुन्छ।
ताप संवाहन(अङ्ग्रेजी: Heat Convection) तब हुन्छ जब द्रव पदार्थ (ग्यास वा तरल पदार्थ) को प्रवाहले तरल पदार्थ मार्फत यसको ताप बोक्छ।
विकिरण भ्याकुम वा कुनै पनि पारदर्शी माध्यम (ठोस वा तरल पदार्थ वा ग्याँस) मार्फत हुन्छ। यो फोटोन वा विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू माध्यमबाट हुने ऊर्जाको स्थानान्तरण हो।[१]
संयन्त्रहरू
[सम्पादन गर्नुहोस्]
ताप स्थानान्तरणका आधारभूत विधीहरूः
- अभिगमन
- एडभेक्सन भनेको तरल पदार्थ एक स्थानबाट अर्को स्थानमा ढुवानी गर्ने विधि हो, र त्यो तरल पदार्थको गति र गतिमा निर्भर हुन्छ।
- चालन वा प्रसार
- भौतिक सम्पर्कमा रहेका वस्तुहरू बिच ऊर्जाको स्थानान्तरण। तापीय चालकता ताप सञ्चालन गर्ने सामग्रीको विशेषता हो र मुख्यतया ताप चालनका लागि फुरियरको नियमको सन्दर्भमा मूल्याङ्कन गरिन्छ।
- सञ्चार
- तरल पदार्थको गतिका कारण वस्तु र यसको वातावरणबिच ऊर्जाको स्थानान्तरण। औसत तापमान कन्भेक्टिभ हीट ट्रान्सफरसँग सम्बन्धित गुणहरूको मूल्याङ्कन गर्ने सन्दर्भ हो।
- विकिरण
- विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जनद्वारा ऊर्जाको स्थानान्तरण।
इन्जिनियरिङ
[सम्पादन गर्नुहोस्]उपकरणहरू
[सम्पादन गर्नुहोस्]
ताप इन्जिन एक प्रणाली हो जसले तापीय ऊर्जा प्रवाहलाई यांत्रिक ऊर्जा रूपान्तरण गर्दछ।[२][३] थर्मोकपल एक तापमान मापन गर्ने उपकरण हो र मापन र नियन्त्रणका लागि व्यापक रूपमा प्रयोग हुने प्रकारको तापमान सेन्सर हो, र तापलाई विद्युतीय शक्तिमा रूपान्तरण गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। थर्मोइलेक्ट्रिक कुलर एक ठोस-राज्य इलेक्ट्रोनिक उपकरण हो जसले पम्प गर्दछ (यन्त्रको एक छेउबाट अर्कोतिर ताप स्थानान्तरण गर्दछ जब विद्युतीय प्रवाह यसको माध्यमबाट जान्छ। यो पेल्टियर प्रभाव आधारित छ। थर्मल डायोड वा थर्मल रेक्टिफायर एक उपकरण हो जसले तापलाई प्राथमिकताका साथ एक दिशामा प्रवाह गर्दछ।
हिट एक्सचेन्जर
[सम्पादन गर्नुहोस्]हिट एक्सचेन्जरहरू अधिक कुशल ताप स्थानान्तरण गर्न प्रयोग गरिन्छ। हिट एक्सचेन्जरको प्रयोग रेफ्रिजरेसन, वातानुकूलन, स्पेस हीटिङ, उर्जा उत्पादन, र रासायनिक प्रशोधनमा व्यापक रूपमा गरिन्छ। हिट एक्सचेन्जरको एउटा सामान्य उदाहरण कारको रेडिएटर हो, जसमा तातो शीतलक तरल पदार्थ रेडिएटरको सतहमा हावाको प्रवाहद्वारा चिसो हुन्छ। [४][५]
उपयोग
[सम्पादन गर्नुहोस्]वास्तु
[सम्पादन गर्नुहोस्]जलवायु इन्जिनियरिङ
[सम्पादन गर्नुहोस्]हरितगृह प्रभाव
[सम्पादन गर्नुहोस्]मानव शरीरमा ताप स्थानान्तरण
[सम्पादन गर्नुहोस्]इन्जिनियरिङ प्रणालीहरूमा ताप स्थानान्तरणका सिद्धान्तहरू शरीरले कसरी ताप स्थानान्तरण गर्छ भनेर निर्धारण गर्न मानव शरीरमा लागू गर्न सकिन्छ।[६] स्वस्थ शारीरिक कार्यहरू कायम राख्न मानव शरीरले एकरूप आन्तरिक तापक्रम कायम राख्नुपर्छ। त्यसकारण, शरीरलाई अत्यधिक तातो हुनबाट जोगाउन अतिरिक्त तापलाई निष्कासन गर्नुपर्छ। जब कुनै व्यक्ति उच्च स्तरको शारीरिक गतिविधिमा संलग्न हुन्छ, शरीरलाई अतिरिक्त इन्धन चाहिन्छ जसले चयापचय दर र ताप उत्पादनको दर बढाउँछ। त्यसपछि शरीरले आन्तरिक तापक्रमलाई स्वस्थ स्तरमा राख्न उत्पादन हुने अतिरिक्त ताप हटाउन थप विधिहरू प्रयोग गर्नुपर्छ।
शरीरको सामान्य तापक्रम लगभग ३७ °डिग्री सेल्सियस हुन्छ। वरपरको तापक्रम सामान्य शरीरको तापक्रम भन्दा उल्लेखनीय रूपमा कम हुँदा ताप स्थानान्तरण सजिलै हुन्छ। यो अवधारणाले चिसो वातावरणमा पर्दा पर्याप्त लुगा नलगाएको बेला व्यक्तिलाई किन चिसो महसुस हुन्छ भनेर व्याख्या गर्छ। कपडालाई एउटा इन्सुलेटर मान्न सकिन्छ जसले शरीरको ढाकिएको भागमा ताप प्रवाहको लागि थर्मल प्रतिरोध प्रदान गर्दछ।[७]
शीतलन प्रविधिहरू
[सम्पादन गर्नुहोस्]वाष्पीकरण शीतलन
[सम्पादन गर्नुहोस्]लेजर कूलिङ
[सम्पादन गर्नुहोस्]चुम्बकीय शीतलन
[सम्पादन गर्नुहोस्]विकिरण शीतलन
[सम्पादन गर्नुहोस्]इतिहास
[सम्पादन गर्नुहोस्]१७१० मा, आइज्याक न्यूटनले गुप्तनाममा फिलोसोफिकल ट्रान्जेक्सन मा एक लेख प्रकाशित गरे। आधुनिक शब्दमा, उल्लेख गरिएको थियो कि शरीरको तापक्रम परिवर्तनको दर शरीर र यसको वरपरको तापक्रम (ग्रेडियम क्यालोरिस, "तापको डिग्री") मा भिन्नतासँग समानुपातिक हुन्छ।[८]
सन्दर्भ सामग्रीहरू
[सम्पादन गर्नुहोस्]- ↑ Transport Processes and Separation Principles।
- ↑ Fundamentals of Classical Thermodynamics, 3rd ed. p. 159, (1985) by G. J. Van Wylen and R. E. Sonntag: "A heat engine may be defined as a device that operates in a thermodynamic cycle and does a certain amount of net positive work as a result of heat transfer from a high-temperature body and to a low-temperature body. Often the term heat engine is used in a broader sense to include all devices that produce work, either through heat transfer or combustion, even though the device does not operate in a thermodynamic cycle. The internal combustion engine and the gas turbine are examples of such devices, and calling these heat engines is an acceptable use of the term."
- ↑ Mechanical efficiency of heat engines, p. 1 (2007) by James R. Senf: "Heat engines are made to provide mechanical energy from thermal energy."
- ↑ "Understanding Heat Exchangers - Types, Designs, Applications and Selection Guide", www.thomasnet.com (अङ्ग्रेजीमा), १३ नोभेम्बर २०१९, अन्तिम पहुँच २०२२-०६-१८।
- ↑ "What is a Heat Exchanger?", Lytron Total Thermal Solutions, अन्तिम पहुँच १२ डिसेम्बर २०१८।
- ↑ Hartman, Carl; Bibb, Lewis. (1913). "The Human Body and Its Enemies". World Book Co., p. 232.
- ↑ Tao, Xiaoming. "Smart fibres, fabrics, and clothing", Woodhead Publishing, 2001
- ↑ "VII. Scala graduum caloris", Philosophical Transactions of the Royal Society of London 22 (270): 824–829, अप्रिल १७०१, डिओआई:10.1098/rstl.1700.0082।