Combined Heat Transfer Process कैसे काम करता है? | हिंदी में

Heat transfer किसी भी thermal system का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जहाँ heat एक region से दूसरे region में move होती है। Heat transfer के तीन मुख्य modes होते हैं: conduction, convection, और radiation। कई practical engineering applications में heat transfer केवल एक mode से नहीं बल्कि इन modes के combination से होता है। इसे ही combined heat transfer process कहा जाता है।

Combined Heat Transfer Process क्या है?

जब किसी system में conduction, convection और radiation तीनों modes एक साथ या sequentially heat transfer में contribute करते हैं, तब उस process को combined heat transfer process कहते हैं। उदाहरण के लिए, power plants, refrigeration systems, automobiles और spacecrafts में combined heat transfer काफी common है।

Heat Transfer के मुख्य Modes

1. Conduction (चालन): Solid materials में particles के direct molecular vibration के कारण heat transfer होता है। इसका governing equation Fourier’s Law है।

2. Convection (संवहन): Fluids में heat transfer fluid motion की वजह से होता है। इसे free convection और forced convection में divide किया जाता है।

3. Radiation (विकिरण): Electromagnetic waves के माध्यम से heat transfer, जो vacuum में भी हो सकता है। इसका governing equation Stefan-Boltzmann law है।

Combined Heat Transfer Process का Working

Combined heat transfer process को समझने के लिए एक example consider करते हैं: मान लीजिए एक hot metal plate open air में है।

• Plate के अंदर conduction से heat एक side से दूसरी side transfer होती है।
• Plate की surface से surrounding air में convection के माध्यम से heat loss होता है।
• Plate की surface से environment में radiation भी होता है।

इस प्रकार total heat transfer Q का calculation तीनों modes के contribution को जोड़कर किया जाता है:

Q_total = Q_conduction + Q_convection + Q_radiation

Mathematical Representation

1. Conduction: Q_cond = kA(ΔT / L)

2. Convection: Q_conv = hA(T_s − T_∞)

3. Radiation: Q_rad = εσA(T_s⁴ − T_sur⁴)

जहाँ:
k = Thermal conductivity,
A = Surface area,
L = Thickness,
h = Convective heat transfer coefficient,
ε = Emissivity,
σ = Stefan-Boltzmann constant।

Applications of Combined Heat Transfer

1. Electronics Cooling: Microprocessors और power electronics में combined heat transfer का उपयोग heat dissipation के लिए किया जाता है।

2. Power Plants: Boilers, condensers और turbines में heat conduction, convection और radiation एक साथ काम करते हैं।

3. Spacecraft Design: Outer space में radiation dominant होता है लेकिन conduction और convection भी thermal control systems में महत्वपूर्ण होते हैं।

4. Refrigeration Systems: Evaporators और condensers में heat transfer के multiple modes simultaneously involve होते हैं।

5. Automotive Systems: Engine cooling systems में conduction, forced convection और radiation सभी contribute करते हैं।

Conclusion

Combined heat transfer process real-life engineering systems को accurately analyze करने के लिए बेहद आवश्यक है। जब conduction, convection और radiation एक साथ काम करते हैं, तो system की thermal performance को समझना और optimize करना आसान हो जाता है।