Isı transferi sıcak maddeden soğuk maddeye doğru olmaktadır ve bu maddelerin sıcaklıkları aynı dereceye gelesiye kadar devam etmektedir. Isı transfer hızı ise gerçekleşen ısı transferinin ne kadar hızlı olduğu ile ilgilidir. Isı transfer hızı bazı değişkenlere göre hızlı veya yavaş olarak gerçekleşebilmektedir. Bu değişikliğe neden olan maddeler arası sıcaklık farkı, maddelerin veya cisimlerin geometrisi ve ısı transferi gerçekleşen maddelerin cinsi gibi bazı faktörler vardır. Isı transfer hızını etkileyen bu faktörlere bir göz atalım.
Isı Transferinin Tipi
Isı transferi iletim, taşınım ve ışınım ile gerçekleşir. Kısaca değinmek gerekirse iletim birbiri ile temas halinde olan katı cisimler arasında, taşınım bir akışkan vasıtasıyla ve ışınım radyasyon ya da enerji taşıyan ışık ile gerçekleşir. Bu ısı transfer tiplerinin her birinin birbirine karşı üstünlükleri ve zayıflıkları vardır. Bu değişkenler, gerçekleşen ısı transferinin hızının belirlenmesinde rol oynamaktadır.
Eğer yüksek sıcaklıklar söz konusu ise ışınım ile ısı transferi en iyi metotlardan biridir. Mikro dalga fırınlar ışınıma en iyi örneklerdendir. Direk teması gerektiren durumlarda iletim hızlı ve garanti bir çözümdür. Taşınım ile ısı transferinde doğal yollarla ısı iletimi daha yavaş olmaktadır. Fakat fan ve benzeri gereçler ile hızlandırılan akışkan ile daha hızlı ısı transferi sağlanmaktadır.
Isı Transferi Gerçekleşen Maddelerin Cinsi
Isı, bazı maddeler arasında daha hızlı aktarılırken, bazı maddeler arasında ise daha yavaş olarak aktarılmaktadır. Bu durum maddelerin ne kadar iletken oldukları ile alakalıdır. Bakır, gümüş gibi maddeler daha iyi iletkenlik gösterirken, tahta ve plastik gibi malzemeler daha az iletkenlik gösterirler. Bu yüzden daha iyi ve hızlı ısı transferi istenen durumlarda ısı iletkenliği daha iyi malzemeler kullanılır. Bu malzemeler, ısı iletim katsayısı denilen bir faktör ile ne kadar iyi iletken veya yalıtkan oldukları değerlendirilebilmektedir. Bu durum aynı şekilde sıvılar ve gazlarda da geçerlidir. Bazıları daha iyi ve hızlı taşınım sağlarken bazıları ise daha yavaş ısı transferine neden olmaktadır.
Isı Transferi Gerçekleşen Cisimlerin Geometrisi
Cisimlerin geometrisi de ısı transfer hızını etkileyen faktörlerdendir. Isı transferi birbirine temas eden yüzeylerden gerçekleşmektedir. Bu yüzden temas eden yüzeyleri arttırmak ve özellikle taşınım sırasında daha kanatçıklı bir yapı oluşturmak ısı transfer hızını arttırmaktadır. Böylelikle daha efektif ve daha hızlı bir ısı transferi sağlanmaktadır.
Isı Transferi Gerçekleşen Cisimlerin Sıcaklık Farkı
Isının sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye doğru transfer olduğunu daha önce belirtmiştik. Isı transferi gerçekleşen maddeler arasındaki sıcaklık farkı ise ısı transferinin daha hızlı olmasını sağlar. Birbirinden farklı sıcaklıktaki iki cisim düşünelim. Isı transferinin ilk başladığı zaman daha hızlı bir transfer gerçekleşir. Fakat cisimler denge sıcaklığına gelmeye başladığında ise ısı transfer hızı azalır. Bu durum aşağıdaki grafikte görülmektedir.
Isı transfer hızına etki eden tüm bu kriterlere rağmen tasarımda bazı kısıtlamalardan dolayı en etkili değil de, tasarıma uygun bir transfer şekli belirlenebilir ya da birden fazla kriter göz önüne alınarak tasarım yapılabilir. Örneğin bilgisayar bileşenlerinin soğutulmasında sadece iletim ya da sadece taşınım kullanılmaz. İletim ve taşınımın kullanıldığı kompakt bir tasarım kullanılır. Böyle bir tasarımın amacı bileşenlerin bulunduğu dar alana rağmen maksimum ısı transferi sağlamaktır.
