Műszaki hőtan fogalomtár

A termodinamika: A fizikának a hőegyensúllyal és a hőnek más energiafajtákká történő átalakulásával foglalkozó ága.

Termodinamikai rendszer vagy termodinamikai modell: A vizsgálandó anyagfajták összessége, ami ezen kívül esik az a rendszer környezete. A kettőt határ választja el. A termodinamikailag vizsgálandó anyagok összessége a hővel kapcsolatos jelenségek színtere.

Környezet: A rendszert körülvevő anyagi világ.

Fluidrendszerek: A gáz (gőz) és a folyékony halmazállapotú rendszerek. Levegő, víz, stb. Például a hőcserélők közegei.

Kondenzált rendszerek: A folyékony és szilárd halmazállapotú rendszerek. (Pl. a párolgási folyamat során adott nyomáshoz tartozó telítési hőmérsékleten a vízből kiváló gőz állapotú víz és folyadék állapotú víz egyszerre van jelen.)

Izolált rendszer: Sem energiaáram, sem anyagáram nincs a környezettel.

Zárt rendszer: Energiaáram van, anyagáram nincs a környezettel.

Adiabatikus rendszer: Energiaáram nincs, anyagáram van a környezettel.

Nyitott rendszer: Mind energiaáram, mind anyagáram van a környezettel.

Homogén rendszer (homogén fázis): Helytől független egyenletes anyagi felépítés, elválasztó határfelület nincs. Az intenzív állapotjelzők értéke minden pontban azonos.

Inhomogén rendszer: Ha legalább egy tulajdonság van, ami a rendszernek nem minden részében megegyező, elválasztó határfelület nincs.

Heterogén rendszer: Részrendszerek sajátosságai egymástól eltérőek, egymástól fizikai határfelületek választják el egymástól a különböző fázisú rendszereket.

A termodinamikai rendszer anyagi felépítése: A három különböző belső rendezettségű halmazállapot (fázis).

Gáz-halmazállapot: Intermolekuláris erők elhan 131i89b yagolhatók, saját alakjuk, belső szerkezetük nincs, gázfolyadék kondenzációs folyamat termodinamikailag kizárt. (tökéletes gáz: ideális határállapot, pl. levegő légköri nyomáson és szoba-hőmérsékleten. Reális gáz: a természetes gázok nagy része főként nagyobb nyomásokon, molekuláik nem kiterjedés nélküli pontok).

Gőz: Olyan gáz-halmazállapotú rendszerek, amelyben az önkéntes gőz-folyadék kondenzációs folyamat termodinamikailag lehetséges akkor is, ha nincs is jelen a rendszerben.

Folyadék-halmazállapot: Viszonylag nagy kohézió, térfogata van, alakja nincs.

Szilárd halmazállapot: Saját alak és térfogat van.

Termikus egyensúly: A hőmérséklet a rendszer minden pontjában azonos.

Mechanikai egyensúly: A nyomás a rendszer minden pontjában azonos.

Fázisegyensúly: A fázisok mennyisége és összetétele a rendszeren belül állandó.

Kémiai egyensúly: A komponensek mennyisége állandó, a kémiai potenciálok értéke a rendszeren belül azonos.

O. főtétel: A termodinamikai egyensúly vizsgálata közben szerzett tapasztalatok összefoglalása. A magára hagyott (minden kölcsönhatással szemben tökéletesen szigetelt) termodinamikai rendszer akkor van egyensúlyban, ha benne semmilyen makroszkopikus változás nem észlelhető. Ilyenkor az intenzív állapotjelzők a rendszeren belül homogén eloszlásúak. Ha két vagy több egyensúlyban lévő termodinamikai rendszer egymással kölcsönhatásban van (nincsenek egymástól minden kölcsönhatással szemben elszigetelve), akkor a vizsgált rendszereknek annyi olyan, minden rendszerben azonos értékű intenzív tulajdonsága van, mint ahány kölcsönhatással szemben a határoló falak átjárhatók. Más megfogalmazás szerint, a kölcsönhatásban álló rendszerek egyensúlyának szükséges és elegendő feltétele a lehetséges kölcsönhatásokhoz tartózó intenzív állapotjelzők egyenlősége. A termodinamikai egyensúly tranzitív. Ez azt jelenti, hogy ha az "A" rendszer egyensúlyban van a B rendszerrel, a B pedig a C rendszerrel, akkor az A rendszer egyensúlyban van a C rendszerrel. A termodinamikai rendszer szimmetrikus, tehát ha az A rendszer egyensúlyban van a B rendszerrel, akkor a B rendszer is egyensúlyban van az A rendszerrel.

Komponensek: Egymástól függetlenül létező anyagfajták

Termodinamikai egyensúly: A termodinamikai rendszer akkor van egyensúlyban, ha benne semmilyen makroszkopikus hatás nem észlelhető, az intenzív állapotjelzők homogén eloszlásúak. A termodinamikai egyensúly olyan zárt, de szabad mozgásra képes rendszerben valósulhat meg, amelyben nem figyelhetők meg a nyomás, az anyageloszlás és hőmérséklet (energia) eloszlás időbeni vagy térbeni eltérései.

Állapotjelzők: A rendszer anyagi állapotát, tulajdonságait, a bennük végbemenő folyamatokat meghatározó, makroszkopikusan mérhető jellemzők.

Hőmérséklet (t,°C,T,K) Az anyag makroszkopikus állapotát jellemző állapothatározók egyike:

Nyomás (p): Fizikai mennyiség, amelynek nagysága egyenlő a felületegységre ható erővel. Dimenziója: Mérőeszközeink bar-ban mérnek. 1bar=10⁵Pa

Fajtérfogat (v): Egységnyi tömegű anyag térfogata. Dimenziója:  Az állapotjelzőktől függően egyértelműen meghatározott többváltozós termodinamikai mennyiség. A rendszer adott fázisbeli állapotában az állapotjelzők közötti összefüggés megfogalmazása.

Állapot egyenlet: Az állapotfüggvények megoldásai.

Gáztörvények (Gau-Lussac I., II., Boyle-Mariotte): A termodinamikai állapotjelzők közötti összefüggések megfogalmazása elemi függvénykapcsolatokkal.

Clapeyron-egyenlet: Az ideális gázok általános állapotegyenlete. (1kg közegre) (m-nyi mennyiségre)

Gázállandó: Az anyagra jellemző szám, minden gázra különböző egy gázra minden állapotban azonos. A gázállandó azzal a munkával egyenlő, melyet 1 kg tömegű gáz végez, ha állandó nyomás mellett hőfokát 1 K-nel növeljük. Jele: R. Dimenziója: kJ/kg K

Univerzális gázállandó: M mólnyi mennyiségre vonatkoztatott érték. Jele: R₀. Értéke: 8,315 kJ/Mol K.

A termodinamika I. Főtétele: Az egyes energiafajok egyenértékű voltát kifejező tapasztalati törvény. Ez a törvény lehetővé teszi, hogy az energia különböző fajtáit más ekvivalens értékkel fejezzük ki. Legáltalánosabb megfogalmazása kimondja, hogy energia nem keletkezhet a semmiből és nem is, semmisülhet meg, vagyis nem valósítható meg az ún. első fajú perpetuum mobile. Azaz olyan gép, amely a semmiből nyert energiából végezne munkát. Két ekvivalens alakja: dq=du+dw illetve dq=di+dw

Hőkapacitás: Az adott anyagi rendszer hőmérsékletének 1 kelvinnel történő emeléséhez szükséges hő.

Fajhő: Egységnyi tömegű anyag hőmérsékletének 1 K-nel történő emeléséhez szükséges hő. Vonatkoztathatjuk tömegegységre, mol-nyi mennyiségre (molhő), és térfogategységre.

Avogadro-törvénye: Azonos nyomáson és azonos hőmérsékleten minden gáz azonos számú molekulát tartalmaz.

Moltérfogat (M.v): Azonos nyomáson és hőmérsékleten minden gázra ugyanaz. Értéke technikai normálállapotra vonatkozóan 24 m³/Mol, fizikai normálállapotra vonatkoztatva 22,414 m³/Mol.

Belsőenergia (u, U): Azzal a melegmennyiséggel egyenlő, amely 1 kg gáz hőmérsékletét 0°C-ról t °C-ra emeli izochor viszonyok között. Dimenziója: kJ/kg. Jele: u. A belsőenergia kalorikus állapotjellemző. Fajlagos értékének számítása:

A fizikai munka (w): Külső vagy fizikai munkának is nevezzük, a térfogat-változás munkája. A munka a rendszer határfelületén fellépő energiatranszport-mennyiség, melyet a kölcsönhatáshoz tartozó és a hőmérséklettől különböző, intenzív állapotjelzők inhomogenitása hoz létre. A munka nem állapotjelző. Jele: w, dimenziója: kJ/kg.

Az entalpia (h, H): A rendszer belső energiáját és a térfogat-változási munkát egyesíti. Kalorikus állapotjelző. Számszerűen azzal a melegmennyiséggel egyenlő, amely egységnyi tömegű gáz hőmérsékletét 0°C-ról t°C-ra emeli állandó nyomás mellett. Dimenziója: kJ/kg. Jele: h. Fajlagos értékének számítása:

A technikai munka (w_i): A nyitott rendszerek munkája, nyomásváltozási munka. Jele: w_i. Dimenziója: kJ/kg. Nem állapotjelző.

Entrópia (s, S): A termodinamikai rendszerekben lezajló állapotváltozások irányának, illetve a folyamatok során fellépő energiaveszteségek számszerű meghatározására szolgál. A rendszer pillanatnyi energiaszintjére jellemző. Clausius szerint: Az entrópia a termikusan homogén (termodinamikai egyensúlyban lévő) rendszerek olyan tulajdonsága, amely adiabetikusan reverzibilis folyamat közben nem változik. Jele: s. Dimenziója: kJ/kgK. Állapotfüggvény, de meghatározásához ismerni kell a Q=f(T) kapcsolatot.

A termodinamika II. Főtétele: A hő önként csak az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik. Clausius: Nem lehetséges olyan körfolyamat, mely során hidegebb testről önként hő menne át melegebb testre. A hő veszteséggel alakítható munkává. Minden termodinamikai rendszernek van két olyan állapotfüggvénye - S és T -, amelyek segítségével a rendszer bármely kicsiny kvázistatikus és reverzibilis állapotváltozása esetében a felvett hőmennyiség kifejezhető. dQ=-T.dS

Gázelegy: Két vagy több gáz olyan keveréke, amelyben fizikai különbségek nem észlelhetők.

Dalton-törvénye: Az ideális gázok elegyének nyomása, a komponensek parciális nyomásának összege, és valamennyi komponens úgy viselkedik, mintha egyedül töltené ki a teret, vagyis egymástól függetlenül követik az állapotegyenleteket.

A gázelegy tömegrésze (g_i): 1 kg elegyben lévő komponens tömege:   

A gázelegy térfogatrésze (r_i): 1 köbméter elegyben lévő komponens térfogata.   

Állapotváltozás: Azt a folyamatot, amely során a közeg az egyik állapotból a másikba kerül, miközben állapotjelzői megváltoznak, állapotváltozásnak nevezzük.

Kvázistatikus folyamat: Olyan idealizált folyamat, mely egyensúlyi lépések sorozatán vezet keresztül.

Reverzibilis folyamat: Az állapotváltozások iránya nincs korlátozva. Mindkét irányban lejátszódhat. A termodinamikai folyamat akkor megfordítható, ha a folyamatot végző közeg állandó egyensúlyban van a környezettel.

Termodinamikai egyensúly: Olyan zárt, de szabad mozgásra képes rendszerben valósulhat meg, amelyben nem figyelhetők meg a nyomás, az anyageloszlás és hőmérséklet (energia) eloszlás időbeni vagy térbeni eltérései.

Irreverzibilis folyamat: Az állapotváltozás iránya korlátozott. A változások csak egy irányban mehetnek végbe. A termodinamikai egyensúlyban nem levő rendszer arra törekszik, hogy elérje az egyensúlyi állapotot, közben energiát nem termel. Az önként végbemenő folyamatok ezért nem megfordíthatóak.

Izochor állapotváltozás: A rendszer térfogata nem változik a folyamat közben. v=áll.

Izobar állapotváltozás: A rendszer nyomása nem változik a folyamat során. p=áll.

Izotermikus állapotváltozás: A rendszer hőmérséklete nem változik a folyamat során. T=áll. Illetve p.v=áll.

Adiabatikus állapotváltozás: Adiabatikus állapotváltozást úgy hozunk létre, hogy egy munkahengert tökéletesen elszigetelünk a környezettől, vagy az állapotváltozást olyan gyorsan folytatjuk le, hogy a munkavégző közeg és környezete között hőcsere nem jöhet létre. A rendszer minden állapotjelzője változik, de az állapotjelzők változása között meghatározott függvénykapcsolat van. A rendszer és környezete között csak mechanikai kölcsönhatás van (hőcsere nincs). Az adiabatikus expanzió munkája teljes egészében a belső energiából fedeződik. A sarokpontok termodinamikai állapotjelzőinek meghatározása az ún. Poisson egyenletekkel történik: ; ; ;

Politropikus állapotváltozás: A rendszer minden állapotjelzője változik, a rendszer és környezete között mind mechanikai, mind termikus kölcsönhatás megengedett, de a két kölcsönhatás között meghatározott függvénykapcsolat van. ; ; ;

Politrop fajhő: Származtatott érték, a politropikus állapotváltozás során közölt, ill. elvont hő számításához. Jele:c_n Számítása:

Irreverzibilis állapotváltozások: A meg nem fordítható folyamat entrópia növekedéssel jár. Önmaguktól végbemenő folyamatok nem megfordíthatók. A természetben lejátszódó folyamatok mind ilyenek.

Fojtás: Valamely gáz (gőz) halmazállapotú közeg adiabatikus expanziójának azt a különleges esetét kell érteni, amikor a közeg egy p₁ magasabb nyomású helyről egy p₂ alacsonyabb nyomású térbe expandál egy szűkítő nyíláson keresztül, és közben külső munkát nem végez. Fojtás alatt az entalpia állandó marad: h1=h2=áll. Mivel gázoknál az entalpia a hőfokkal arányos (ameddig Cp állandónak tekinthető), ideális gázok esetére fennáll a t₁=t₂=áll. Ezért a gázok fojtása izotermikusan adiabatikus folyamat. A fojtás nem megfordítható folyamat. Gyakorlati jelentősége a gőzök fojtásának van.

Aktív hőtranszport: A hőnek, mint energiának egyik rendszerből a másikba vitelének azt a formáját, ami közben az energiának a megnyilvánulása is változik, nevezzük aktív hőtranszportnak. Pl. erőgépeknél, amikor a hőből mechanikai energia (munka) keletkezik.

Körfolyamat: Az önmagába visszatérő folyamatokat nevezzük körfolyamatnak. Feltétel, hogy a közeg a kiindulási állapotba térjen vissza, azaz ismét a kiindulási állapotjelzőkkel rendelkezzék.

Erőgépi körfolyamat: Az óramutató járásával megegyező (erőgépi) körfolyamat, mely során munkát nyerünk.

Munkagépi körfolyamat: Az óramutató járásával ellentétes (munkagépi) irányú körfolyamat, mely során munkát kell befektetni.

Carnot-körfolyamat: Leonard Sadi Carnot francia hadmérnök vezette be a termodinamikában róla elnevezett körfolyamatot, részben a termodinamika II. főtételének igazolására, másrészt annak igazolására, hogy ideális gázok megfordítható állapotváltozásaiból elvben lehetséges olyan zárt körfolyamat, amely hőből mechanikai energiát állít elő. A Carnot-körfolyamat elméleti munkafolyamat, mely lehetővé teszi a II. főtétel matematikai igazolását. A Carnot-körfolyamat határfolyamat. Bármely tetszőleges körfolyamatnál, azonos hőfokhatárok között, a Carnot-körfolyamat hatásfoka a legjobb. Megállapítható segítségével, hogy a max. hatásfokhoz minimális entrópiaváltozás tartozik. A valóságos Carnot-ciklussal vizsgáljuk az irreverzibilis folyamatokat.

Technikai körfolyamatok: Elméleti vagy ideális körfolyamatok, melyeket zárt modellként vizsgálunk, ahol a körfolyamatot tetszőleges számban ugyanaz a közeg végzi, környezetével csak energia- és munkakapcsolat jön létre. Otto-, Diesel- illetve vegyes (Sabathe) körfolyamatok alapvetően a hőközlés tekintetében térnek el hőtechnikailag.

Kompresszióviszony (e Az alsó holtpont feletti hengertérfogat és a felső holtpont feletti kompresszió-térfogat hányadosa.

Nyomásemelkedési tényező (l A hőközlés (égés) végén kialakuló nyomás és a hőközlés előtti nyomás hányadosa.

Előzetes expanzióviszony(d Diesel- illetve vegyes körfolya -matoknál izobár hőközlés utáni és az elötti térfogatok hányadosa.

Utólagos expanzióviszony:Diesel- ill.vegyes körfolyamatok esetén (vagy politrópikus) expanzió utáni ill. előtti térfogatok hányadosa.

Kompresszor: Levegő vagy egyéb gáz nyomásának növelésére, ugyanakkor fajlagos térfogatának csökkentésére szolgáló gép.

Ideális kompresszor: Az ideális vagy elméleti kompresszort veszteség és káros tér nélkülinek tételezzük fel. Ez azt jelenti, hogy a dugattyú fenéksíkja a bal oldali szélső helyzetben éppen érinti a hengerfedelet.

Valóságos kompresszor: Több tekintetben eltér az ideális kompresszortól. Mindenek előtt a szelepek miatt, marad egy kis távolság a dugattyú fenéklapja és a hengerfedél között. Ezt a teret káros térnek nevezzük. E térben maradó magasnyomású gáz expanziója következtében a beszívott friss gáz és vele együtt az egész munkaterület kisebb lesz. E tér nem növeli meg közvetlenül a munkaszükségletet, de csökkenti a szállítási teljesítményt.

Töltési fok (volumetrikus hatásfok): A friss töltet térfogata (V₁₄) és a lökettérfogat (V_h) aránya. A volumetrikus hatásfok: Friss töltet az a hengertérbe beáramló friss gáz mennyiség, amely a káros térből expandáló gázzal keveredve tölti ki a henger térfogatát. Nagyságát a következő összefüggéssel lehet meghatározni:

Passzív hőtranszport: Azt az energia átviteli formát jelöli, amelynél a folyamat során nem változik meg az energia megnyilvánulási formája. A műszaki hőtanban ez a hőközlés. A hőközlés a különböző hőmérsékletű testek közötti energiaátmenet, hőenergia formájában.

Hőhordozók: a hőátviteli folyamatban részt vevő testek, közegek.

Stacioner hőközlő műveletek: A hőátvitel során a készülék különböző pontjaiban a hőmérséklet az idő függvényében nem változik

Instacioner hőátmenet: A hőközlés során a hőmérséklet az idő függvényében változik. Ez általában szakaszos üzemű berendezések jellemző folyamata.

Hőátbocsátó felület: Az a felület, amelyen adott idő alatt átvihető a szükséges hőmennyiség.

Hővezetés (kondukció): Olyan hőközlési forma, ahol a test egyes részecskéi között fennálló szoros kapcsolat miatt, a magasabb hőfokú nagyobb energiájú részecskék átadják a szomszédos, de kisebb energiájú részecskéknek energiájukat. A folyamat a hőkiegyenlítődésig tart. Elsősorban szilárd testek vagy nyugalomban lévő folyadékok és gázok esetére jellemző.

Hősugárzás (radiáció): A keletkezés helyéről a hő sugárzó energia formájában jut a besugárzott felületre, és ott részben vagy egészben hővé alakul vissza. A hősugárzás elektromágneses sugárzás. Közvetítő közegre nincs szükség.

Hőszállítás (konvekció): Olyan hőközlési folyamat, mely egy szilárd fal és a fluidum fő tömege között jön létre. A hőt a tér egyik részéből a másikba folyadékok vagy gázok részecskéi szállítják. A hőforrás és a hőelnyelő között makroszkopikus mozgást végző közeg közvetít.

Hőátszármaztatás: A hővezetés, a hősugárzás és a hőszállítás teljes vagy részleges kombinációjaként kialakuló hőátviteli forma. A hőközlés igen gyakori összetett formája, mikor a hő egy melegebb közegből válaszfalon keresztül kerül hidegebb közegbe. Pl. kazánoknál, a füstgáz - fűtőfelület - víz.

Hőmérsékleti tér: vagy hőmérsékleti mező, adott pillanatban a közeg valamennyi pontjában fennálló hőmérsékleti értékek összessége.

Izoterma: Az azonos hőmérsékleti pontok összessége (görbe vagy felület).

Hőmérséklet-gradiens: A hőmérsékletnek a felület normális irányában vett differenciálhányadosa.

Hőáramsűrűség(q): Az izotermikus felületegységen egységnyi idő alatt áthaladó hő. A tüzeléstechnikában használt fajlagos fűtőfelület-terheléssel azonos fogalom.

Hőáram:Az időegység alatt az A felületen átáramló hő.

Fajlagos hőáram: Egységnyi időre és felületre vonatkoztatott hőáram. q_x=l*(-gradt)

Hővezetési tényező (l Megadja az izotermikus felületre merőleges 1 m vastagságú réteg 1 m2 felületen egységnyi idő alatt 1K hőmérséklet-különbség hatására vezetéssel átáramlott hőmennyiséget. Dimenziója: W/mK.

Gázáteresztő falak: Abban az esetben, ha a fal két oldala között hőmérséklet- és nyomáskülönbség van, és a falon diffundáló gázok is részt vesznek a hőközlésben, gázáteresztő falakról beszélünk (pl. falazott kémények).

Hődiffuzivitási (hőmérséklet-vezetési) tényező (a): Az egyenlőtlen hőmérséklet eloszlású test hőmérséklet kiegyenlítődésének sebességét jellemzi. Dimenziója: m²/s.

Foton: Fénykvantum, az elektromágneses hullám (fény) energiájának legkisebb önálló része, tulajdonképpen elemi részecske. A kisugárzott energia hordozója. A fotomnak, mint elemi részecskének kettős természete van, ami azt jelenti, hogy bizonyos meghatározott körülmények között hullámszerűen viselkedik. Ezt a hullámjelenséget elektromágneses hullámnak, a sugárzást pedig elektromágneses sugárzásnak nevezzük. Ilyen a hősugárzás is.

Emittálás: Energia kisugárzás. A T hőmérsékletű test által abszolút nulla hőfokú közegben időegység alatt egységnyi felületen teljes hullámhossz tartományban kisugárzott teljes hőmennyiség a test adott hőmérsékletéhez tartozó sugárzóképességének (felületi energiasűrűségének) nevezzük.

Egy test átereszti, elnyeli vagy visszaveri a felületére bocsátott hősugarakat. A hőegyensúly:

Abszorbeálás (A): Energia elnyelés. A test vagy anyag elnyelő vagy abszorbeáló képessége:

Reflektálás(R): Energia visszaverés. A test vagy anyag energia visszaverő vagy reflektáló képessége:

Diatermikus képesség: Energia áteresztő képesség. A test vagy anyag áteresztő képessége:

Abszolút fekete test: Az a test, amely az összes ráeső sugárzást elnyeli. A=1, R=0, D=0

Abszolút fehér test: A sugárzást teljes egészében visszaveri. R=1, A=0, D=0

Diatermikus test: Azok a testek, amelyek a sugárzást szabadon átengedik, D=1, A=0, R=0.

Sugárzási intenzitás: Sugárzási intenzitásnak nevezzük valamely, l és (l+dl) hullámhosszúságok által határolt elemi hullámhossz tartományban a felületegységről időegység alatt kisugárzott elemi energiát.

Sugárzási tényező (C): Fizikai állandó, a szürketest sugárzási tényezője. A C értéke mindig kisebb az abszolút feketetest sugárzási tényezőjénél és a sugárzó test vegyi összetételétől és fizikai tulajdonságaitól függ. Dimenziója:   C₀:Az abszolút fekete test sugárzási tényezője:C₀=5.77[ ]

Feketeségi fok (e A szürke test elnyelő és kisugárzó képessége egyenlő:vagy meghatározható a szürke testek és a fekete test sugárzási tényezőinek viszonyával:  Ez utóbbi a szürke test feketeségi foka.

Hőszállítási tényező (a Számszerű értéke megadja, hogy 1 m2 hőátadó felületen 1 K hőmérséklet-különbség hatására mekkora hőáram alakul ki, illetve mennyi hőt adunk át időegység alatt. Dimenziója: W/m²K.

Kényszerkonvekció: Kényszerített áramláson lapul (szivattyúval vagy ventillátorral).

Szabadkonvekció: A rendszer egyes fizikai jellemzőinek változásán alapul, pl. sűrűségkülönbség.

Hőátszármaztatási (hőátviteli) tényező (k Mint összetett fajlagos mutató megadja, hogy időegység alatt mekkora hőmennyiség megy át a melegebb közegből a hidegebbe egységnyi felület 1 K hőmérséklet-különbség hatására. Dimenziója: W/m2K.

Határréteg: Az áramló fluidum azon rétege, ahol a fal közelsége hatással van a fluidum valamely paraméterének intenzív változására. Hidraulikai értelemben, az áramlás főirányban vett sebesség komponensek intenzív változásának rétegvastagsága.

Hidraulikai határréteg: Az áramló fluidumnak azt a rétegét nevezzük hidraulikai határrétegnek, ahol a fal közelsége az áramkép kialakulására hatással van.

Termikus határréteg: A hőmérséklet eloszlás vizsgálatára került bevezetésre. Az áramló fluidum azon rétege, ahol a hőmérséklet intenzíven változik a fal és a fluidum főtömege között.

Hasonlósági módszer: A kísérlet általánosításának módszertana. A módszer gyakran lehetővé teszi, hogy az ipari berendezéseken elvégezhető drága és munkaigényes kísérletek helyett jóval kisebb méretű modellekkel hajtsuk végre a vizsgálatokat. A hasonlósági módszer az alapja a méretezésnek és modellezésnek. A hasonlósági módszer egyik alapelve, hogy egyetlen osztályba sorolja a hasonló jelenségcsoportokat. Hasonlóaknak nevezzük azokat a jelenségeket, amelyekre a jellemző, egymásnak megfelelő, egynemű mennyiségek (analóg paraméterek) aránya állandó. A hasonlóság feltételeit először a geometriai hasonlóság legegyszerűbb példáján vizsgáljuk. A fizikai jelenségek hasonlóságához a rendszerek (készülékek) - amelyekben a folyamatok lezajlanak - geometriai hasonlósága szükséges, de nem elégséges feltétel. A hasonló fizikai jelenségek esetében hasonlónak kell lennie a folyamatra ható összes alapvető fizikai mennyiségnek. A technológiai folyamatok csak akkor hasonlóak, ha együttesen vesszük figyelembe a geometriai és időbeli hasonlóságot, a fizikai mennyiségek hasonlóságát, valamint a kezdeti és határfeltételek hasonlóságát. Két rendszer tehát akkor tekinthető hasonlónak, ha a megfelelő paraméterek egymáshoz való viszonya állandó. Ez azt jelenti, hogy a jelenségek lefolyását nem a változók abszolút értékei, hanem a változók egymás közötti arányai határozzák meg.

Hasonlósági invariánsok: A dimenzió nélküli léptékszorzókat, amelyek a hasonló alakzatok (rendszerek) analóg értékeinek arányát fejezik ki, hasonlósági konstansoknak (állandóknak) nevezik. Relatív egységekben fejezik ki az értékeket, azaz dimenzió nélküliek. Két rendszer akkor tekinthető hasonlónak, ha a megfelelő paraméterei egymáshoz való viszonya állandó. A jelenségek lefolyását nem a változók abszolút értékei, hanem a változók egymás közötti arányai határozzák meg.

Lamináris áramlás: Az összes mozgásban lévő részecske sebességvektora párhuzamos, eloszlása parabolatörvény szerint változik. Az áramló fluidum hőfelvétele, illetve hőleadása csak vezetéssel valósulhat meg, tehát a hőmérséklet gradiensre is érvényes a parabolikus eloszlás.

Turbulens áramlás: Az áramlási sebességprofil hatványgörbe. A falra, illetve a falról a hőt a vezetés mellett elsősorban az örvénylő részecskék közvetlen hőtranszportja biztosítja.

Kritériumos egyenletek: A hőátviteli folyamatok hasonlóságát kritériumokkal leíró egyenletek.

Hőcserélők: Olyan készülékek, melyek két, egymástól térben vagy időben elválasztott, különböző minőségű és állapotú közeg közötti hőátadást technikailag megvalósítják.

Felületi hőcserélők (rekuperátor): Ha a hőátadási folyamat során a hőhordozók egymástól egy szilárd fallal térben elválasztva áramolnak, felületi hőcseréről beszélünk.

Regenerátor: Olyan készülék, amelyekben a közegek felváltva, időben elválasztva, áramolnak keresztül.

A hőközlés hatásfoka: A melegebb közeg entalpiájának a hideg közeg felmelegítésére fordított részével fejezhető ki.

Ahol: Q - a hideg közeg által felvett hő, m₂ - a hőfelvevő közeg tömege [kg], h_2t - a hőfelvevő közeg entalpiája a felmelegítés után [kJ/kg], h_2b - hőfelvevő közeg entalpiája a felmelegítés előtt [kJ/kg], Q_be - a meleg közeg hőmennyisége a belépés pillanatában [kJ], m₁ - a hőt leadó közeg tömege [kg], h_1b - a hőt leadó közeg entalpiája a belépés pillanatában [kJ/kg]

Hőhasznosítási tényező: a hideg közeg által felvett és a meleg közeg által leadott hőmennyiség viszonyát, vagyis a veszteség relatív értékét adja.

Égés, hőfejlesztés: Az éghető alkotók oxigénnel való hőfejlesztés melletti teljes vagy részleges egyesülése az égés. A kémiai reakció hőeffektusa.

Wobe-szám (W₀): A gázok tüzeléstechnikai jellemzőinek minősítésére szolgál. A gáz égéshője (Hs) és relatív sűrűsége (d) ismeretében számítható:

Módosított Wobe-szám (W_0m): A gázfogyasztók üzemeltetésekor követelmény, hogy a gázminőség változása esetén se változzon a készülék hőterhelése. A gázok ilyen irányú jellemzésére a módosított Wobe-szám szolgál:

Ahol "p" a statikus csatlakozási nyomást jelöli. Az azonos W_0m-mel rendelkező készülékek konstrukciós módosítás nélkül egymással helyettesíthetők.

Exoterm hőeffektus: Hőfelszabadulással járó folyamat.

Endoterm hőeffektus: Hőelnyeléssel járó folyamat.

Hess törvénye: Az égés, mint a kémiai reakció hőeffektusa, nem függ a reakcióúttól, csak a kezdeti és végállapottól. A Hess-törvény a termodinamika I. főtételének a kémiai reakciókra alkalmazott változata.

Az égés hőmérsékletfüggése, Kirchoff törvénye: Az égési hőeffektus (általánosságban a kémiai reakciók hőeffektusa) hőmérséklet szerinti differenciálhányadosa a kezdeti és a végállapot anyagainak eredő moláris fajhőjének különbségével egyenlő.

Égési hőmérséklet: Az égési hőmérséklet alatt azt a hőfokszintet értjük, amelyre a felszabaduló hő hatására az égéstermék felmelegszik.

Disszociáció: Szétválás, felbontás.

Elméleti égési hőmérséklet: A disszociációval terhelt adiabatikus folyamat véghőmérséklete.

Disszociációs hő (Q_d): Az egyes reakcióformákból felszabaduló hőmennyiség és a reagáló anyagok térfogatrésze ismeretében számítható. Q_d=Q₁r_CO+Q_II(r_H2+0.5r_OH)

Kalorimetrikus égési hőmérséklet: A disszociációtól mentes, adiabatikus folyamat égési hőmérséklete.

A disszociáció foka (f): A disszociáció mértéket jellemzi, a disszociációs hőveszteség és a teljes reakcióhő hányadosaként definiálható: f=Q_D/Q

Az égés mérlegegyenletei: A tüzelőanyag éghető részeinek egyesülése oxigénnel a reakcióegyenletekben megadott arányban megy végbe. Az egyenlet bal oldala a tüzelőanyag és az égéshez szükséges oxigén mennyiségét a jobb oldala a keletkezett égéstermék és a felszabaduló hő mennyiségét tartalmazza.

Tömeg szerinti egyesülés: egyenleteiben a tüzelőanyag elégetéséhez az elméletileg szükséges oxigén, az elméletileg szükséges levegő, és az égéstermék mennyiségét kg/kg-ban kapjuk meg. A tüzelőanyag dimenziója kg.

Tömeg és térfogat szerinti egyesülés: Egyenleteiből, az oxigént, a levegőt és az égéstermék mennyiségét m³/kg-ban kapjuk meg. A tömeg és térfogat szerinti egyesüléskor a tüzelőanyag dimenziója kg.

Nedves füstgáz: Ha az égéstermékben a víz gőz formájában van jelen.

Száraz füstgáz: Ha az égéstermékben a víz folyadék állapotú (kondenzált). Ez a harmatpont alatti hőmérsékletű füstgázoknál lehetséges.

Légviszony tényező (a A tökéletes égés egyik elengedhetetlen feltétele, hogy minden éghető tüzelőanyag- részecske megtalálja az égéshez szükséges oxigént. Ipari tüzelőberendezéseknél ezt csak úgy lehet elérni, ha az elméletileg szükségesnél több levegőt vezetnek be, de előfordulhat, hogy az elméletileg szükségesnél kevesebb levegő bejuttatása a cél. Ha L a tüzelőanyaghoz vezetett és L0 az elméletileg szükséges levegő-mennyiség, a kettő hányadosa az úgynevezett légviszony tényezőt adja: a=L/L₀

Fűtőérték (H_i): Ha tüzelőanyag égéstermékeiben a víz, gőz halmazállapotú, a felszabaduló hőmennyiséget fűtőértéknek nevezzük.

Égéshő (H_s): Ha a tüzelőanyag égéstermékeiben a víz, folyadék halmazállapotú, a felszabaduló hőmennyiséget égéshőnek nevezzük.

Az égéshő és a fűtőérték közötti összefüggés: H_i=H_s-2500g_H20Ag_H2O  a füstgázban lévő vízgőz tömegrésze.

Harmatpont: Az a hőmérséklet, amely elérése után a vízgőz kondenzálódik.

Fázisváltás: Az anyag belső szerkezetének halmazállapot változással járó átalakulása, makroszkopikusan fázisátalakulásnak nevezzük.

Olvadás: Szilárd fázisból folyadék fázisba váltás.

Párolgás: Folyadék fázisból gőz fázisba váltás.

Szublimáció: Szilárd fázisból gőz fázisba alakulás.

Fagyás: Folyadék fázisból szilárd fázisba alakulás.

Kondenzáció: Gőz fázisból folyadék vagy szilárd fázisba váltás.

Átkristályosodás: Szilárd fázisból más szerkezetű szilárd fázisba alakulás.

A fenti fázisátalakulások közös jellemzője, hogy hőhatással járnak, és az extenzív állapotjelzők számértéke ugrásszerűen megváltozik. Az anyagok belső szerkezetének ilyen változásait elsőrendű fázisátalakulásnak nevezzük.

Fázisegyensúly: Két fázis jellemző paraméterei között alakul ki egy olyan szakaszon, amikor csak részleges fázisváltás következik be. Ez az ún. nedvesgőz tartomány (a fázisváltás átmeneti).

Fázisgörbe: A nyomás és a hőmérséklet között egyértelmű kapcsolat van, amelyet p=f(T) fázisgörbe ír le. Az ilyen összetartozó, két fázis egyensúlyát kifejező nyomás- és hőmérsékletértékeket telítési nyomásnak (p_t) és telítési hőmérsékletnek (T_t) nevezzük.

Párolgási görbe: Folyadék-gőz fázisgörbét nevezzük párolgási görbének.

Olvadási görbe: Szilárd-folyadék fázisgörbét nevezzük olvadási görbének.

Szublimációs görbe: A szilárd-gőz fázisgörbét nevezzük szublimációs görbének.

Hármaspont: A három fázisgörbe a p-T síkon az ún. hármaspontban találkozik, ahol az anyag három fázisa termodinamikai egyensúlyban találkozik. Az anyag jellemző, jól reprodukálható pontja, amely összetartozó nyomás (ph) és hőmérsékletértékeket (T_h) ad.

Kritikus pont: A párolgási görbe a hármaspontnál indul és minden esetben egy jól definiált hőmérsékletig tart, ez a kritikus hőmérséklet. A kritikus pont felett nem lehet különbséget tenni a folyadék és a gőz állapota között, mivel e pontban a gőz sűrűsége eléri a vele egyensúlyban lévő folyadékfázis sűrűségét. A közeg jellemző pontja a kritikus pont, amelyet a hozzátartozó kritikus hőmérséklet (T_kr) és a kritikus nyomás (P_kr) egyértelműsít.

Fázis koncentráció: A keverékmezőben az állapot egyértelmű megadásához a fáziskoncentrációt is rögzíteni kell, amit a fázisok arányával adunk meg:

Gőz-folyadék kétfázisú rendszerekben, a gőz fázis tömegét viszonyítjuk a két fázis együttes tömegéhez, és ezt fajlagos gőztartalomnak nevezzük. A telítési görbén fekvő gőzállapotot száraz telített gőznek nevezzük. A kétfázisú mezőben a nedves gőz van, a telítési görbe felett és a kritikus izoterma alatt túlhevített gőzről beszélünk. Az egyfázisú folyadékmezőben aláhűtött folyadék van, amíg a telített folyadék állapot az alsó fázisgörbére esik.

A gőzgépek termodinamikája

Gőzturbina: A gőzturbina áramlástechnikai elven működő erőgép. Benne a gőz - entalpiájának rovására - felgyorsul és a forgórész kerületén elhelyezett lapátokra áramlik. Ezeken fejt ki erőhatást a gőz sebességének irányát és nagyságát változtatva. A forgórészt terhelő nyomaték ellenben munkát végez.

Dugattyús gőzgép: A vízgőz hőesését úgy hasznosítja, hogy a p1 nyomású friss gőzből egy bizonyos mennyiséget a hengerbe vezetnek. A hengerben a mozgó dugattyúra ható gőznyomás, a gőz beömlése, majd expanziója közben a dugattyút elmozdítja, így munkát végez. Munkavégzés közben a gőz sebessége elhanyagolható.

Kiszorítási energia (térkitöltő munka): p.v, amelyet az áramló anyagrészecskék adnak át a megelőző, anyagrészecskéknek, mikor az áramlás során azok helyébe lépnek. Wv=P2.V2-P1.V1. Ez az energiaváltozás nulla, ha folyamat izotermikus. Ha a hőközlés T=áll.-hoz nem elég, vagy nulla, akkor az áramlási folyamat adiabatikusan megy végbe és a kiszorítási munka pozitív.

Fúvóka: A fluidumok magas nyomási energiájának mozgási energiává való alakításához szükséges műtárgy, amely biztosítja a belépő közeg adiabatikus expanzióját.

Laplace-féle egyenlet: Ckr=...... Ez a hang kiterjedési sebességének Laplace-féle egyenlete kritikus nyomással és kritikus fajtérfogattal rendelkező közegben. Ez az egyenlet kimondja, hogy legömbölyített fúvókában a fluidum legnagyobb kiáramlási sebessége az adott közegre vonatkoztatott hang terjedési sebessége. A nyomásviszony, amelynél ez a legnagyobb sebesség előáll, csak a fajhőviszony függvénye.

Légköri állapotú levegő értékeivel 333 m/s. Telített gőzöknél 450-500 m/s , túlhevített gőzöknél 550-600 m/s.

Laplace-féle egyenlet: Ez s hang terjedési sebességének Laplace-féle egyenlete kritikus nyomással és kritikus fajtérfogattal rendelkező közegben. Ez az egyenlet kimondja, hogy a legömbölyített fúvókában a fluidum legnagyobb kiáramlási sebessége az adott közegre vonatkoztatott hang terjedési sebessége. A nyomásviszony, amelynél ez a legnagyobb sebesség előáll csak a fajhőviszony (k) függvénye. Légköri állapotú levegő értékeivel 333m/s. Telített gőzöknél 450-500m/s, túlhevített gőzöknél 550-600 m/s.

Laval-fúvóka: Hogy P₂<P_kr esetben is kihasználható legyen a hőesés, toldalékcsövet alkalmaznak (De Laval svéd mérnök dolgozta ki a módszert). A toldalékcsövet a fúvókával együtt Laval fúvókának nevezzük. Ilyenkor C₂>C_kr, a keresztmetszet változás és az expanzió következtében a fúvókában a közeg felgyorsul.

Clausius-Rankine körfolyamat: A gőzgépek eszményi munkafolyamata. A gőzgépekben és gőzturbinákban a hőenergia mechanikai munkává alakul, a munkaközeg a víz. A vízgőzt gőzkazánokban termelik, csővezetékben vezetik a gőzgépekbe, vagy turbinába. A tüzelőanyag elégetés, azaz a hő termelése ezeknél a gépeknél a munkahengereken kívül a gőzkazánokban történik. Ezért ezeket a gépeket külső égésű gépeknek nevezzük.

Többkomponensű rendszerek: A leggyakrabban előforduló gáz-gőz elegy a nedves levegő (levegő-víz keveréke).

Nedves levegő: Két alkotóból álló ideális elegy. A két alkotó a száraz levegő és a vízgőz. A száraz levegő több komponensből álló elegy. Azonban a két legnagyobb térfogatszázalékkal rendelkező komponens (az oxigén és a nitrogén) aránya közel állandó és a többi gázok térfogatszázaléka elhanyagolhatóan csekély. A száraz levegőt egy független ideális gázalkotónak tekinthetjük. A vízgőz parciális nyomása többnyire néhány Pascal, tehát túlhevített állapotú. A két alkotó ideális gázkeveréket alkot mindaddig, míg a vízgőz parciális nyomása a levegőben kisebb, mint az azonos hőmérséklethez tartozó telített vízgőz nyomása, vagyis túlhevített állapotban van.

Abszolút nedvességtartalom (g_g Az 1 m³ nedves levegőben lévő gőz tömege.  Ez nem más, mint a levegőben lévő vízgőz sűrűsége.

Nedvességviszony (x): Az a vízmennyiség, ami (1+x) kg tömegű nedves levegőben van, vagy az ami 1 kg száraz levegőre jut. A számítás alapján 1 kg szárazlevegő. Ez azért célszerű, mert egy adott folyamat során állandó marad, míg ha 1 kg nedves levegőt vennék alapul, az a víz kiválásánál változna.   A mol-ban és a kg-ban kifejezett nedvességtartalom között fennáll az

Relatív nedvességtartalom (j A nedves levegő aktuális abszolút nedvességének és az ugyanilyen hőmérsékletű és nyomású vízgőzzel telített levegő abszolút nedvességtartalmának viszonyát.

Viszonylagos telítettség (y A relatív nedvességtartalommal rokon fogalom. A telített levegő nedvességtartalmának és a vízgőzzel telített levegő nedvességtartalmának a viszonya: Parciális nyomásokkal is kifejezhető:

A nedves levegő fajhője (c_p): Az a melegmennyiség, amely 1 kg nedves levegő hőmérsékletét állandó nyomásnál, 1 fokkal emeli. Dalton törvénye értelmében:

A nedves levegő entalpiája (h): A két komponens állandó nyomáson vett együttes képződéshője. Az (1+x) kg nedves levegő entalpiája: h=c_pl t+x(c_pgt+tO) A c_pt a száraz levegő entalpiája, az xc_pgt túlhevítési hő, az x_rO  a párolgáshő.

h-x diagram: A légtechnikai folyamat elemzéséhez, irányításához használatos diagram. A levegő állapotát a diagramban egy pont, tehát két egymástól független jellemző (mint azok metszéspontja) egyértelműen meghatározza. A levegő állapotváltozásait a h-x diagramban az állapotváltozás h=f(x) - vagy állandó fajhőt feltételezve - t=f(x) függvénnyel lehet leírni. Ha ez a függvény lineáris, az állapotváltozás jellemzésére elég a (h₁, x₁) kiinduló állapot, a végállapothoz tartozó bármely jellemzőt és az állapotváltozás irányát meghatározó irányjelzőt megadni. Az iránytangens: . Az állapotváltozások h-x diagramban való követését a diagram kerete mentén elhelyezett irányjelző skála, az ún. sugárdiagram könnyíti meg.

j=1: határgörbe: A telítési állapotot jellemző görbe, az ún. telítési határgörbe, az x₁-h összetartozó értékpárokból rajzolható meg. A határgörbe feletti térben a nedves levegő jellemzői, a határgörbe alatti térben a levegő túltelített tehát úgy is felfogható, hogy a ködmezőben telített állapotú nedves levegő és a belőle kondenzálódott x=x-x_t mennyiségű víz keveréke található.

Sugárdiagram: A h-x diagram kerülete mentén - adott állapotjelzőkkel rendelkező - víz, illetve gőz entalpiájával egyező iránytangensű hajlásszög skála.

x-t diagram: A tengeren túli szárítástechnika és a légtechnikai szakirodalomban használatos diagram. A j=1 és j=áll. görbék származtatása a h-x diagramhoz hasonló módon történik. Különbség azonban, hogy itt a telítetlen mező a j=1 telítési görbe alatt helyezkedik el.

Szárítás: Szárításon azokat a folyamatokat értjük, amelyek során szilárd, vagy gáznemű anyagok nedvességtartalmának csökkenése fázisváltozás közben megy végbe. A szárítási folyamat tehát a szilárd anyaghoz különböző formában kötődő víz elpárolgása, és ez által az anyag nedvesség- és szárazanyag-tartalmának viszonyában létrejövő változás a jellemző. A szárítás szorosabb értelemben olyan diffúziós művelet, amely során a szilárd anyag belsejéből a nedvesség diffúzióval jut a szilárd anyag felületére, onnan a szárító levegőbe és azzal együtt távozik. Szárításkor a szárítandó szilárd anyag nedvességtartalmának párolgása gőznyomást hoz létre, amely többek között az anyag tulajdonságaitól és a hőmérséklettől függ. Ha olyan levegővel szárítunk, amelyben a vízgőz parciális nyomása kisebb, mint a száradó anyag nedvességtartalmának gőznyomása, úgy a szilárd anyag veszít nedvességtartalmából, tehát szárad. A szárítás alapvető funkciója a tartósítás, illetve a tárolás feltételeinek biztosítása. Cél lehet további feldolgozás, vagy egyszerűbb forgalmazás, esetleg a termék szárítás által nyeri el végső alakját.

Egyensúlyi nedvességtartalom: Megfelelő kölcsönhatási idő után, a szárítandó anyag nedvességtartalmának gőznyomása egyenlő lesz a szárító levegőben lévő vízgőz parciális nyomásával. Ekkor egyensúly alakul ki, a szárítás abbamarad. Az anyag ilyen állapotban lévő nedvességtartalmát egyensúlyi nedvességtartalomnak nevezzük. Az egyensúlyi nedvességtartalom függ az anyag tulajdonságaitól, szerkezetétől, stb.

Egyensúlyi nedvességtartalom görbe: Ha az anyag nedvességtartalmának függvényeként ábrázoljuk annak a levegőnek a relatív nedvességét, amely egyensúlyban van az anyag aktuális nedvességtartalmával, az egyensúlyi nedvességgörbét kapjuk.

Denaturálódás: A vízvesztés során a termék zsugorodik, a végtermék vízfelvevő képessége csökken (pH-változás, kisózódás, ionkoncentráció növekedése, stb. miatt).

A szárítás intenzitása: Az eltávolított víz a felülettel arányos, ezért ahol ez lehetséges a fajlagos felület növelése a célszerű. Dimenzió: kg/m²/h.

A szárazanyag tömegárama (G_s): A szárítóba be- és kilépő szárazanyag tömegárama azonos. A szárazanyag tömegárama a belépő nedves anyag (G₁) és a benne levő víz (G₁w₁) különbsége: G_s=G_1-G₁w₁=G(1-w₁) [kg/h] A kilépő szárított anyag adataival is meghatározhatjuk: G_s=G₂-G₂w₂=g₂(1-w₂)

A szárítóközeggel elvitt víz tömegárama(G_v):G_V=G₁-G₂

w₁ és w₂: az anyag nedves bázison mért nedvességtartalma. Ha m₁ a nedves anyag tömege, és m₂ a szárított anyag tömege, m_v=m₁-m₂ a víztartalom tömege, a nedvességtartalom számítható:

X, A száraz bázison mért nedvességtartalom:A kétféle nedvességtartalom közötti átszámítás:

A szárításhoz időegység alatt szükséges levegő tömege:

1 kg nedves levegővel közölt hőmennyiség (q_k): q_k=h₁-h₀ [kJ/kg] Ahol h₀ - a levegő entalpiája a melegítés előtt, h₁ - a levegő entalpiája a melegítés után

A teljes hőigény (Q_k):

Szárítási tényező (x Ahol Q_sz - a szárítóban közölt hőmennyiség, Q_v - az összes veszteség, L - a szárítóközeg mennyisége [kg/h].

A szárítás fajlagos mutatója (q_f): Megmutatja, hogy 1 kg vizet hány kJ hővel lehet elpárologtatni a szárítandó anyagból.

Szárítás füstgáz-levegő keverékével (direkt szárítás): Az ilyen szárítóberendezésekben a levegő részben a célszerűen kialakított tűztérben, résben a forró füstgázokkal való keveredés során melegszik fel. Amennyiben a füstgáz-levegő keverék hőmérséklete a harmatpont felett van, a füstgázok a hidrogén égéstermékeként vízgőzt is tartalmaznak. Tehát a szárítókamrába lépő keverék nedvességtartalmát a keletkező vízgőz, füstgáz és beszívott friss levegő mennyiségének ismeretében meg kell határozni. A nedvességtartalom növekedés a keveredés folytán: Ahol G_H2O - az égés során az időegység alatt keletkező vízgőz, L - a beszívott friss levegő mennyisége, G_f - az időegység alatt keletkezett füstgáz mennyisége. A szárítókamrába lépő közeg nedvességtartalma.

1 kg szárítóközeggel elvihető vízmennyiség: Ahol x₁ - nedvességtartalom a szárítóba lépéskor, és x₂ - nedvességtartalom a szárítóból való kilépéskor.

A tüzelőberendezésben közölt hő (q_k) direkt szárításnál:

Ahol B - az óránként elégetett tüzleőanyag mennyisége [kg/h], H_i - Az elégetett tüzelőanyag fűtőértéke [kJ/h],  másként az óránként felszabaduló hőmennyiség, L - a szárítóközeg mennyisége [kg/h]

A hűtés: A hűtés olyan hőközlési folyamat, amikor a hő munkabefektetés árán alacsonyabb hőmérsékletű anyagból (térből) a magasabb hőfokszintű környezet felé áramlik.

Közvetlen hűtés: Akkor valósítható meg, ha a lehűtendő anyagnál alacsonyabb hőfokú hűtőközeg áll rendelkezésre. Pl. víz jéggel, amikor a jég az olvadáshoz szükséges hőt a hűtendő anyagtól vonja el.

Közvetett hűtés: A közvetett hűtéskor a hő természetes áramlásával ellentétes folyamat valósul meg, amely csak gépi berendezésekkel, befektetett külső energia felhasználásával érhető el.

Hűtőberendezések: Azokat a berendezéseket, amelyek a hőnek alacsonyabb hőmérsékletszintről magasabb hőmérsékletszintre való szállítását külső energiaráfordítás árán megvalósítják, hűtőberendezéseknek nevezzük.

Hűtőzözeg: A hűtőfolyamat munkaközege, amelynek elpárologtatási hőmérséklete a hűtendő közegnél alacsonyabb. Párolgásához a hőt a hűtendő anyagtól vonja el. (Pl. ammónia, freon, stb.)

A hőt felvevő közeg: A hűtőközegnél alacsonyabb hőmérsékletű a folyamat hőleadó szakaszában, annak érdekében, hogy a magasabb hőmérsékletszintre (kondenzációs hőmérsékletszintre) szállított hő leadása révén a hűtőközegből újbóli hőfelvételre legyen alkalmas. Ilyen hűtőközeg pl. a környezeti levegő, vagy folyóvíz.

A hűtőberendezések osztályozása az energia fajtája alapján: mechanikai munka, hőenergia, villamosenergia felhasználásával működő berendezés. A hűtőközeg felhasználása alapján: légnemű és gőznemű hűtőközeggel dolgozó berendezés.

Lég- vagy gáznemű hűtőközeg: Ha a folyamat során a hűtőközeg halmazállapota nem változik.

Gőznemű hűtőközeg: Hőfelvétel során a hűtőközeg elpárolog, a hőleadás pedig kondenzációval járó folyamat, tehát a gőznemű hűtőközeg halmazállapota változik a folyamat során.

Mechanikai munkát igénylő berendezések az ún. kompresszoros hűtőberendezések. Az alkalmazott hűtőközeg (a folyamat munkaközege) egyaránt lehet gáz vagy gőz.

Egy-, két- vagy többfokozatú hűtőberendezések: Attól függően, hogy mekkora a két hőmérséklet szint között a nyomáskülönbség egy-, két- vagy többfokozatú berendezéseket szokás üzemeltetni. Nagy nyomásviszonynál szokásos a kompresszió munka csökkentése érdekében két- vagy több kompresszort sorba kötni. Minden két kompresszor közé ún. közbülső hűtő kerül, amely a hűtőközeget állandó nyomáson a kompresszió végi hőmérsékletről a száraz telített gőz hőmérsékletére hűti a közeget. Tehát valamennyi kompresszor száraz telített gőzt szív, csak különböző közepes nyomásokon. Kétfokozatú hűtő körfolyamat úgy is megvalósítható, hogy a hűtés t_a és a kondenzáció t_t hőmérséklete egy közbülső t_k közös hőmérsékleti szint között két független kompresszoros körfolyamatot létesítünk. A két rendszer egy közös szerkezeti elemben kapcsolódik. Az elnyelető az alsó körben a kondenzátor, a felső körben az elpárologtató szerepét tölti be.

Expanzióhengeres és fojtószelepes hűtőberendezések: A kondenzációs hőmérséklet szintjéről a hőfelvétel hőmérséklet szintjére történő visszaszállítás alapján expanzióhengeres és fojtószelepes megoldások ismertek. Expanzióhenger alkalmazásával az expanzió adiabatikus folyamatként valósul meg. A folyamat során a hőfok és a nyomás a p_f és T_f felső szintről a p_a és T_a alsó szintre csökken. Az expanzió után a közeg nedves gőz. Ezt vezetjük be a jégszekrényben lévő elpárologtatóba. Az expanzióval csekély munkát nyerünk. A gyakorlatban általában a nagy helyet igénylő költséges expanzióhenger helyett a csőhálózatba épített egyszerű keresztmetszet szűkítőt, vagyis fojtószelepet építenek, amelyen áthaladva a gőz hőmérséklete lecsökken az alsó hőfok- és nyomásszintre. A fojtószelepen keresztül történő nyomáscsökkenés azonban munkát nem eredményez.

A hűtőkompresszorba jutó gőznemű hűtőközeg alapján a kompresszoros hűtőberendezéseket nedves, száraz, erős gőztúlhevítéses és befecskendezéses berendezésekre osztjuk fel. Valamennyi hűtőberendezés lehet egyben utóhűtéses is.

Szorpciós és az ún. gőzsugár kompresszoros hűtőberendezések: A közvetlen hőenergiát igénylő folyamatokat megvalósító berendezések az ún. szorpciós hűtőberendezések (lehetnek abszorpciós és deszorpciós berendezések), valamint a gőzsugár kompresszoros hűtőberendezés. Kivétel nélkül gőznemű közvetítőközeggel dolgoznak.

Szorpciós hűtőberendezés: Ezekben a berendezésekben a munkaközeg kétkomponensű oldat, ún. közegpár, a hűtőközeg és egy megfelelő oldószer elegye. A folyamat során az oldat koncentrációja változó.

Az egységnyi tömegű (1 kg) közvetítőközeggel létesíthető hűtőteljesítményt (q₀). q₀=h₁-h₄.

Az adiabatikus kompresszióhoz szükséges technikai munka: w_k=h₂-h₄.

Az adiabatikus expanzióból visszanyert munka: w_e=h₃-h₄.

A hűtőfolyamat fenntartásához szükséges munka: w=w_k-w_e.

A kondenzátorban a hűtővíznek leadott hőmennyiség: q_k=h₂-h₃.

Fajlagos hűtőteljesítmény (e A hűtőfolyamat fajlagos hűtőteljesítménye arra ad felvilágosítást, hogy 1 kJ befektetett munka árán hány kJ hőt tudunk elvonni a hűtendő anyagból az adott hőfokhatárok között:

Hőviszony (e Abszorpciós hűtőberendezéseknél közvetlenül villamos energiát (q_be) fektetünk be, a jellemző mutatót pedig hőviszonynak (e_q) nevezi a szakirodalom:

A keringetendő hűtőközeg mennyiség (K): Adott Q_o (kW) hűtőteljesítmény és q_o (kJ/kg) esetén a következőképpen számoljuk:

A kompresszor teljesítőképessége (V_k): Az I. állapotban uralkodó fajtérfogatot v₁ (m³/kg) (a kompresszorba áramló közeg fajlagos térfogata) megszorozzuk a keringetendő hűtőközeg mennyiségével K (kg/h): V_k=Kv₁.

Az expanzióhenger teljesítőképessége (V_e): Az expanzióhenger teljesítőképességét a keringetendő közegmennyiség és annak a 4. pontban lévő (az expanzió végi fajlagos térfogat) fajtérfogata adja. V_e=Kv₄

Hűtőfolyamat fojtószelep alkalmazásával: A gyakorlatban a nagy helyet igénylő költséges expanzióhenger helyett a csőhálózatba épített egyszerű keresztmetszet szűkületet, vagyis fojtószelepet alkalmaznak. A fojtószelepen keresztül történő nyomáscsökkenés (expanzió) azonban munkát nem eredményez. Tehát ez esetben a fajlagos hűtőteljesítmény az alábbi módon számítható: Az e>e, mert a munka nő, a q_o pedig kisebb (q_o <q_o). Az 1 kg hűtőközeggel megvalósítható hűtőteljesítmény (q_o) az entalpia különbségéből számolva mutatja a fojtás okozta veszteséget: q_o=h₁-h₄ <q_o=h₁-h₄

A fajlagos hűtőteljesítmény növelésének módszerei: Egyrészt az utóhűtés és túlhevítés, másrészt többfokozatú kompresszió alkalmazása.

Utóhűtés: A kondenzátort elhagyó magasabb hőmérsékletű kondenzátum és az annál alacsonyabb hőmérsékletű hőt felvevő közeg lehetőséget ad arra, hogy egy a kondenzátor után beépített ellenáramú hőcserélőben a hőt felvevő közeggel a kondenzátumot közel annak belépő hőmérsékletére hűtsük le, nyomásának elméletileg változatlan értéke mellett. Ez a kiegészítő hőcsere, a hűtőközeg utóhűtése, a hűtő körfolyamat fajlagos hűtőteljesítményét javítja. Azonos viszonyok mellett, a kompresszor által az elpárologtatóból elszívott - meghatározott térfogatárammal - nagyobb hűtőteljesítmény létesítését teszi lehetővé a fenntartáshoz szükséges teljesítmény azonos értéke mellett.

Túlhevítés: A jégszekrényben található elpárologtató olyan kialakítású, amely a hűtőközeg teljes elpárologtatását biztosítja, ezáltal a kompresszor száraz telített gőzt szív. A kompresszor azt adiabatikusan összesűríti. Az 1 kg hűtőközeggel megvalósítható hűtőteljesítmény megnövekedett azáltal, hogy a kompresszió kezdete nedvesgőz állapot helyett a száraz telített gőz állapotban helyeződött át.

Többfokozatú kompresszió: Többfokozatú kompresszió alkalmazása nagy nyomásviszonynál szokásos a kompresszió munka csökkentése érdekében. Pl. két kompresszor alkalmazása esetében, közéjük ún. közbülső hűtő kerül, amely a hűtőközeget állandó p_k nyomáson T₂ hőmérsékletről a közbülső nyomásszintnek megfelelő száraz telített gőz hőmérsékletére hűti a hűtőközeget.

Hűtőközeg: A szakirodalom hűtőközegnek a hűtőfolyamatot megvalósító berendezés munkaközegét nevezi. A gyakorlat általában ezalatt az ún. gőznemű hűtőközegként alkalmazható anyagokat érti. Az anyag kritikus hőmérsékletének magasabbnak kell lennie a megvalósítandó hűtő-körfolyamat hőleadási hőmérsékleténél, a dermedéspontnak viszont alacsonyabbnak kell lennie a létesítendő elpárolgási hőmérsékletnél, valamint egyéb üzembiztonság szempontjából fontos tulajdonsággal is kell rendelkezniük (pl. ammónia, freon, stb.).

A hűtőközeg és a környezetvédelem: Az alkalmazott hűtőközegek jelentős része potenciális környezeti veszélyforrás. Mindaddig, míg rendeltetésszerű használatuk során zárt termodinamikai rendszert alkotnak veszélytelenek, azonban a környezetbe kerülve sokféle környezetkárosító hatást fejtenek ki. A legfontosabbak közülük: a toxicitás, az éghetőség és robbanásveszély, az ózonpajzsra gyakorolt romboló hatás, a globális felmelegedést fokozó hatás és a szaghatás.

Toxicitás: Az élő szervezetre kifejtett akut vagy krónikus mérgezőhatást jelenti, beleértve a genetikai kihatásokat is.

Éghetőség, ill. robbanásveszély: Rendszerint a hűtőközeg és a levegő meghatározott arányú keverékénél (pl. ammónia, stb.) jelentkezik, vagy szénhidrogének használatánál állhat fenn.

A Föld globális felmelegedését fokozó üvegházhatás: GWP faktorral jellemezzük (globális felmelegítő képesség). Ez egy viszonyszám, amelynek meghatározásához a széndioxid GWP-jét tekintjük egységnyinek.

Az ózonpajzsra kifejtett károsító hatás: ODP faktorral (ózonlebontó képesség) jellemzik. Az ODP faktor az R11 hűtőközeghez (annak ODP-jét egynek véve) viszonyítja a különböző hűtőközegek ózonlebontó képességét.

TEW1-érték: A GWP faktor nem alkalmas teljes egészében a hűtőközegek üvegházhatásának jellemzésére. Komplexebb mutató e tekintetben a TEW1 érték (teljes egyenértékű melegítő hatás), amelynek meghatározása: TEW1=M.GWP+m_o.W_E, ahol: M - a kibocsátott hűtőközeg teljes mennyisége kg-ban, GWP - a közeg GWP-je CO₂-re számolva, m_o - a hűtőrendszer működéséhez szükséges elektromos energia előállítása során kibocsátott fajlagos széndioxid tömeg (kg/kWh), W_E - a hűtőrendszer élettartama alatt felhasznált elektromos energia (kWh).

Közvetítőközegek: A hűtési feladatot nem közvetlenül a hűtőközeggel oldjuk meg gyakran, hanem a hőelvonás közvetítésére más folyadékot alkalmazunk. A hűtőközeggel hőcserélőn keresztül a közvetítőközeget hűtjük le, a megfelelő üzemi hőmérsékletre és azután a hözvetítőközeg végzi a tulajdonképpeni hűtési feladatot. Pl. Ha a hűtés elpárolgási hőfoka 0 Celsiusnál nagyobb, a közvetítőközegként édesvizet használnak (Pl. télen meleg, nyáron hideg víz áramlik a hőcserélőkben). Ilyenek a sóoldatok vagy sólevek is. 0 Celsius és -45-55 Celsius hőmérsékletig használják. Pl. nátriumklorid, kalciumklorid, magnéziumklorid, stb.

Gázüzemű hűtőgépek: A hűtőberendezés működése elvileg azonos a gőznemű hűtőközeggel dolgozó dugattyús hűtőgépével. Megtaláljuk itt is a kompresszort, mely a hűtendő térből szívja el a hideg levegőt és komprimálja a természetes hűtőközegek hőmérséklete fölé. A hőcserélőben a levegő nyomása állandó marad, miközben a természetes hűtőközeg hűtőhatására hőmérséklete csökken. Az expanzióhengerben a felső nyomásszintről az alsó nyomásszintre jut a levegő, hőfokcsökkenés mellett. Mindkét nyomásszinten, a felsőn, ahol a hőleadás, és az alsón, ahol a hőfelvétel történik a nyomások állandók maradnak, azonban a hőfokok változnak. Ez alapvető különbség a gőz- és a gáznemű hűtőközeggel dolgozó hűtőgépek között. További különbség, hogy nem alkalmazhatunk fojtószelepet, mivel a levegőnél, vagy bármely gáznemű hűtőközegnél a fojtás nem okoz hőfokcsökkenést.

Léghűtőgépek: Teljesen azonos elven működik a gázüzemű hűtőgépekkel, csak a jégszekrény helyett maga a hűtendő helyiség szerepel. A kompresszor a hűtendő teremből szív. A magas nyomású és hőmérsékletű levegő a hőcserélőben lehül és a hőt állandó nyomás mellett (p_f) adja le. Az expanzióhengerben a nyomás az alsó nyomásszintre kerül a hőmérséklete lecsökken. A teremből a kiindulási állapotú levegőt szív el a kompresszor, és az expanzióhenger 4-es állapotút szállít vissza. A folyamat elvileg megfordítható, és így a korábban hűtésre alkalmazott rendszerre a helyiség fűthető. A levegővel dolgozó hűtőgépek fajlagos hűtőteljesítménye rossz, és adott hűtőteljesítmény megvalósításához a keringetendő közegmennyiség igen tekintélyes értékű, mivel a levegő fajhője kicsiny.

Hőszivattyú: Olyan gépi berendezés, mely a magasabb hőfokszinten hőt szolgáltat oly módon, hogy erre a szintre külső energia hozzávezetésével az alsó hőfokszintről hőt szállít a hozzávezetett külső energia hőegyenértékével együtt. Működési elve hőtani folyamat szempontjából azonos a gőznemű közvetítőközeggel üzemelő hűtőgéppel, de attól rendeltetésében eltér, ezért az alsó és felső hőfokszint eltolódik a magasabb hőmérsékletek irányába. Hőszivattyúnál az alsó hőfokszint a hőforrás, mely lehet folyóvíz, vagy környezeti levegő. A nagyfokú hőmérséklet ingadozás miatt tartós üzemre ezek a természetes hőforrások nem alkalmasak. Hőszivattyúk üzeme előnyös az ipari üzemekből származó felmelegedett víz, vízgőz vagy gáz hőhasznosítására.

Abszorpció: Gáz kémiai átalakulás nélkül történő oldódása folyékony (vagy szilárd) közegben. A gázok oldhatósága (állandó hőmérsékleten) nyomásukkal egyenesen arányos. Oldhatóságuk folyadékban a hőmérséklet emelkedésével csökken.

Abszorpciós hűtőgépek: Ezekben a berendezésekben a hő alacsonyabb szintről magasabb szintre szállítása nem külső munka, hanem külső hőközlés hatására valósul meg. Ezeknél a gépeknél a hűtőközegen kívül még egy közeget kell alkalmazni a gőznemű hűtőközeg elnyeletésére, abszorbeálására. A hűtőközeg ammónia, az abszorbeáló a víz. Az abszorbciós hűtőgépekbe a kompresszoros berendezésekben tárgyalt elemek közül a két hőcserélő (kondenzátor és elpárologtató), valamint a fojtószelep található meg. A kompresszor helyett azonban más készülék kerül a rendszerbe. Az elpárologtatóval összeköttetésben áll a vízzel töltött ún. oldó, mely az elpárologtatóban keletkezett ammónia gőzöket elnyeli. Az elnyelt ammóniagőzök helyébe a nyomáscsökkenés folytán állandóan friss gőzök érkeznek. Az oldó tehát megszívja az elpárologtatót. Az abszorpció annál hevesebben megy végbe, minél hidegebb az oldóban a víz, ezért az oldón keresztül egy csőkígyó halad, melyen hűtővizet áramoltatunk keresztül. Ezzel már helyettesítettük a kompresszor szívó oldalát. Ami a nyomóoldalt illeti, az ammóniagőzök úgy jutnak el a kondenzátorba, hogy először az oldatszivattyú az ammóniadús oldatot az oldóból a kazánba nyomja. A kazánban az oldatnak egy fűtőtest (csőkígyó) útján való melegítésével az ammónia gőzöket z oldatból kihajtjuk. Innen a gőzök csővezetéken keresztül a kondenzátorba jutnak. A kondenzátorban éppen úgy, mint a kompresszoros gépeknél, az ammóniagőzöket cseppfolyósítjuk. A cseppfolyós ammónia a fojtószelepen keresztül az elpárologtatóba jut, ahol ismét hőt vesz fel, és a folyamat ismétlődik.