کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی
انتقال حرارت هولمن
تایپ شده با کیفیت بالا
ویرایش 10
بخشی از متن کتاب:
انتقال حرارت علمی است که به دنبال پیش بینی انتقال انرژی است که ممکن است بین اجسام مادی به دلیل اختلاف دما اتفاق بیفتد. ترمودینامیک می¬آموزد که این انتقال انرژی به عنوان گرما تعریف می¬شود. علم انتقال حرارت نه تنها به دنبال توضیح چگونگی انتقال انرژی گرمایی است، بلکه به دنبال پیشبینی نرخی است که در آن مبادله در شرایط خاص مشخص میشود. این واقعیت که نرخ انتقال حرارت هدف مورد نظر یک تحلیل است، به تفاوت بین دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی حرارت و ترمودینامیک اشاره می¬کند. ترمودینامیک با سیستم¬های در تعادل سر و کار دارد. ممکن است برای پیش بینی مقدار انرژی مورد نیاز برای تغییر یک سیستم از یک حالت تعادل به حالت دیگر استفاده شود. از آن¬جایی که سیستم در طول فرآیند در تعادل نیست، ممکن است برای پیش بینی سرعت وقوع تغییر استفاده نشود. انتقال حرارت، اصول اول و دوم ترمودینامیک را با ارائه قوانین تجربی اضافی که ممکن است برای تعیین نرخ¬های انتقال انرژی مورد استفاده قرار گیرند، تکمیل می¬کند. همان¬طور که در علم ترمودینامیک، قوانین تجربی که به عنوان مبنای موضوع انتقال حرارت مورد استفاده قرار میگیرند، نسبتاً ساده هستند و به راحتی گسترش مییابند تا موقعیتهای عملی مختلفی را در بر گیرند. به عنوان نمونه¬ای از انواع مختلف مشکلاتی که توسط ترمودینامیک و انتقال حرارت حل می¬شوند، خنک سازی یک میله فولادی داغ که در یک سطل آب قرار می¬گیرد را در نظر بگیرید. ترمودینامیک ممکن است برای پیش بینی دمای تعادل نهایی ترکیب میله فولادی و آب استفاده شود. ترمودینامیک به ما نمی-گوید که چقدر طول می¬کشد تا به این شرایط تعادل برسیم یا دمای میله بعد از مدت زمان معینی قبل از رسیدن به شرایط تعادل چقدر خواهد بود. انتقال حرارت ممکن است برای پیش بینی دمای میله و آب به عنوان تابعی از زمان استفاده شود. اکثر خوانندگان با اصطلاحات استفاده شده دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی سه حالت انتقال حرارت آشنا هستند: رسانایی، همرفت و تابش. در این فصل ما به دنبال توضیح کیفی مکانیزم این حالت¬ها هستیم تا بتوان هر کدام را در منظر مناسب خود در نظر گرفت. فصل¬های بعدی سه نوع انتقال حرارت را به تفصیل بررسی می¬کنند. 1-1 انتقال حرارت هدایتی تجربه نشان داده است هنگامی که یک گرادیان دما در یک جسم وجود دارد، انتقال انرژی از منطقه با دمای بالا به منطقه با دمای پایین وجود دارد. می¬گوییم که انرژی از طریق رسانایی منتقل می¬شود و نرخ انتقال حرارت در واحد سطح با گرادیان دمای معمولی متناسب است: که در آن q_X نرخ انتقال حرارت است و ∂T/∂x گرادیان دما در جهت جریان گرما است. ثابت مثبت k رسانایی حرارتی ماده نامیده می¬شود و علامت منفی درج می¬شود تا اصل دوم ترمودینامیک برآورده شود. به عنوان مثال، دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی که در سیستم مختصات شکل 1-1 نشان داده شده است، گرما باید در مقیاس دما به سمت پایین جریان یابد. معادله (1-1) به نام ژوزف فوریه، فیزیکدان ریاضی فرانسوی، قانون هدایت گرما فوریه نامیده می¬شود، که سهم بسیار مهمی در حل تحلیلی انتقال حرارت رسانایی داشت. توجه به این نکته مهم است که معادله (1-1) معادله تعیین کننده برای هدایت حرارتی است و k دارای واحدهای وات بر متر بر درجه سانتیگراد در یک سیستم دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی از واحدها است که در آن جریان گرما بر حسب وات بیان می¬شود. اکنون با استفاده از معادله (1-1) به عنوان نقطه شروع، مسئله تعیین معادله اصلی را که انتقال گرما را در یک جامد انجام می¬دهد، تعیین می¬کنیم. سیستم تک بعدی نشان داده شده در شکل 1-2 را در نظر بگیرید. اگر سیستم در حالت ثابت باشد، یعنی اگر دما با زمان تغییر نکند، مسئله ساده است و ما فقط باید معادله (1-1) را ادغام کنیم و مقادیر مناسب را جایگزین کنیم تا کمیت مورد نظر را حل کنیم. با این حال، اگر دمای جامد با گذشت زمان در حال تغییر باشد، یا اگر منابع گرما یا سینک¬هایی در جامد وجود داشته باشد، وضعیت پیچیدهتر است. ما حالت کلی را در نظر می-گیریم که در آن دما ممکن است با گذشت زمان تغییر کند و منابع گرما ممکن است در جسم وجود داشته باشد. برای عنصر ضخامت dx، تعادل انرژی زیر ممکن است ایجاد شود
-3 انتقال حرارت جابجایی
به خوبی معلوم است که صفحه داغ فلزی وقتی در مقابل یک فن قرار میگیرد سریعتر از زمانی که در معرض هوای ساکن قرار میگیرد سرد میشود. ما میگوییم که گرما جابهجا میشود و به فرآیند انتقال حرارت همرفت دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی . اصطلاح همرفت یک مفهوم شهودی در مورد فرآیند انتقال حرارت به خواننده ارائه میدهد. با این حال، این مفهوم شهودی باید گسترش یابد تا فرد بتواند به چیزی مانند یک حل تحلیلی کافی از دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی دست یابد. به عنوان مثال، دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی میدانیم که سرعت وزش هوا بر دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی صفحه داغ به وضوح بر سرعت انتقال حرارت تأثیر میگذارد. اما آیا به روشی خطی بر خنک سازی تأثیر دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی ؟ به عنوان مثال، اگر سرعت دو برابر شود، سرعت انتقال حرارت دو برابر خواهد شد؟ اگر دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی را به جای هوا با آب خنک کنیم، باید احتمال دهیم که سرعت انتقال حرارت ممکن است متفاوت باشد، اما باز هم، چقدر تفاوت دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی خواهد داشت؟ این سؤالات را میتوان با کمک برخی تحلیلهای نسبتاً اساسی که در فصلهای بعدی ارائه میشود، پاسخ داد. در حال حاضر، مکانیزم فیزیکی انتقال حرارت جابهجایی را ترسیم میکنیم و ارتباط آن را با فرآیند هدایت نشان میدهیم.
صفحه گرم شده نشان داده شده در شکل 1-7 را در نظر بگیرید. دمای صفحه Tw و دمای سیال T∞ دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی. سرعت جریان همانطور که نشان داده شده است ظاهر میشود و در نتیجه عملکرد ویسکوز در صفحه به صفر میرسد. از آنجایی که سرعت لایه سیال در دیوار صفر خواهد بود، گرما باید فقط از طریق دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی در آن نقطه منتقل شود. بنابراین ممکن است انتقال حرارت را با استفاده از رابطه (1-1) با رسانایی حرارتی سیال و گرادیان دمای سیال در دیوار محاسبه کنیم. پس چرا در صورتیکه گرما با رسانایی در این لایه جریان دارد، از انتقال حرارت همرفتی صحبت میکنیم و باید سرعت سیال را در نظر بگیریم؟ پاسخ این است که گرادیان دما بستگی به سرعتی دارد که سیال گرما را با خود میبرد. یک سرعت بالا یک گرادیان دمایی بزرگ ایجاد میکند و غیره. دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی، گرادیان دما در دیوار به میدان جریان بستگی دارد، و ما باید در تحلیل بعدی خود بیانی را ایجاد کنیم که این دو کمیت را مرتبط میکند. با این وجود، باید به خاطر داشت که مکانیزم فیزیکی انتقال حرارت در دیوار یک فرآیند رسانایی است.
برای بیان اثر کلی همرفت، از قانون خنکسازی نیوتن استفاده میکنیم:
[1-8] q=hA(Tw-T∞)
در اینجا نرخ انتقال حرارت با اختلاف دمای کلی بین دیوار و سیال و سطح A مرتبط است. این کمیت h ضریب انتقال حرارت جابهجایی نامیده میشود و معادله (1-8) معادله تعیینکننده است. یک محاسبه تحلیلی از h ممکن دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی برای برخی از سیستمها انجام شود. برای موقعیتهای پیچیده باید به صورت تجربی تعیین شود. ضریب دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی حرارت به دلیل ارتباط آن با فرآیند هدایت در لایه نازک ثابت سیال در سطح دیوار، گاهی رسانایی لایهای نامیده میشود. از معادله (1-8) توجه میکنیم که وقتی جریان گرما بر دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی وات باشد، واحدهای آن بر حسب وات بر متر مربع بر درجه سانتیگراد هستند.
با توجه به بحث فوق، میتوان دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی بینی کرد که انتقال حرارت جابهجایی دانلود کتاب انتقال حرارت هولمن ترجمه فارسی بر وابستگی آن به خواص حرارتی سیال (رسانایی گرمایی، گرمای ویژه، چگالی) به ویسکوزیته سیال نیز بستگی دارد.