انتقال حرارت از طریق جابجایی

از ویکی‌پدیا، دایرةالمعارف آزاد.

در انتقال حرارت جابجایی دو مکانیزم سبب انتقال انرژی می شوند :

  1. برخورد اتفاقی ذرات و انتقال انرژی ( diffusion )
  2. انتقال انرژی بر اثر حرکت کلی سیال (Advection)

-عمدتآ انتقال حرارت جابجایی زمانی مطرح است که تبادل انرژی بین یک سطح و سیال مجاور آن مورد نظر باشد.

مثال: انتقال حرارت بر روی یک سطح تخت را در نظر بگیرید (شکل زیر). در صورت اختلاف دمای سیال و دمای سطح، حرارت از ماده گرمتر به ماده سردتر منتقل خواهد شد.

انتقال حرارت بر روی یک صفحه تخت
بزرگ شود
انتقال حرارت بر روی یک صفحه تخت

پدیده انتقال حرارت جابجایی و محاسبه نرخ انتقال حرارت در آن از پیچیدگیهای خاص خود برخوردار است. خصوصا اینکه بایستی اثر میدان دما و میدان سرعت بصورت همزمان در سیال در نظر گرفته شوند. برای سادگی بررسی و تحلیل انتقال حرارت جابجایی دسته بندی زیر صورت میگیرد:

  1. جا بجایی اجباری (.Forced conv): زمانی رخ می‌دهد که منبع حرکت سیال عمدتا یک منبع خارجی‌باشد ; نظیر پمپ، دمنده و....
انتقال حرارت جا بجایی اجباری
انتقال حرارت جا بجایی اجباری
  1. جابجایی طبیعی یا آزاد (.Natural or Free conv) : زمانی رخ می‌دهد که حرکت سیال عمدتا بدلیل نیرو های شناوری ایجاد شده توسط اختلاف دما در نقاط مختلف دمای سیال رخ دهد.
انتقال حرارت جا بجایی آزاد
انتقال حرارت جا بجایی آزاد
  1. جابجایی مخلوط (.Mixed conv): زمانی رخ می‌دهد که در نظر گرفتن اثر جابجایی طبیعی و اجباری حایز اهمیت باشد. بایستی توجه نمود که جابحایی آزاد همواره وجود دارد، ولی در شرایطی که منبع به حرکت درآوردن سیال عمدتا یک منبع خارجی باشد، می‌توان از اثر جابجایی آزاد با تقریب مناسب صرف نظر کرد.

معمولآ در موارد متعارف جابجایی انتقال حرارت محسوس (sensible energy) مورد توجه قرار می گیرد اما مواردی وجود دارد که گرمای نهان واکنش (تبخیر و میعان) نیز بایستی در نظر گرفته شود، مثلا در مسایلی که شامل پدیده های جوشش و تقطیر می باشند.

انتقال حرارت جا بجایی با اثر جوشش
انتقال حرارت جا بجایی با اثر جوشش
انتقال حرارت جا بجایی با اثر میعان
انتقال حرارت جا بجایی با اثر میعان

- برای سادگی محاسبات ، از معادله ی زیر برای تعیین نرخ انتقال حرارت جابجایی استفاده می شود:

q''=h\,(T_s-T_\infty)
q''\, : نرخ انتقال حرارت جابجایی برحسب (\frac{W}{m^2})

h : ضریب انتقال حرارت جابجایی برحسب (\frac{W}{m^2.k})

(T_s-T_\infty) : اختلاف دمای سطح و سیال


محدوده ی تقریبی h برای شرایط مختلف به صورت زیر است :


 محدوده ضریب انتقال حرارت جا بجایی در حالات مختلف
بزرگ شود
محدوده ضریب انتقال حرارت جا بجایی در حالات مختلف

انتقال حرارت از طریق هدایت **|** انتقال حرارت از طریق تشعشع

Views
Personal tools