کتاب انتقال حرارت – فصل اول

کتاب انتقال حرارت – فصل اول – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  مکانیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

کتاب انتقال حرارت

فصل اول

فصل ۱- مقدمه

انرژی به عنوان عنصر اصلی برای انجام کار تعریف می شود. انرژی خاصیتی از  ماده  بوده  و می تواند از طریق تعامل با یک سیستم و محیط آن منتقل شود. دانشجویان حین مطالعه ترمودینامیک با این تعاملات روبرو خواهند شد. ترمودینامیک در مورد حالت نهایی پروسه ها بحث می کند و هیچ اطلاعاتی در مورد مکانیزم های فیزیکی که موجب وقوع پروسه می شود نمی دهند. انتقال حرارت نمونه ای از چنین پروسه ای است. یک تعریف سنتی از انتقال حرارت انتقال انرژی به خاطر اختلاف دما می باشد. با مطالعه پروسه های اساسی و حالت های انتقال حرارت و توسعه روابط به کار رفته برای محاسبه نرخ انتقال حرارت تحلیل های ترمودینامیکی در مورد انتقال حرارت توسعه می یابد.

هدف این فصل ارائه دانسته های موجود و آشنا کردن دانشجویان با استاندارد نمادها و اصطلاحات به کار رفته در این کتاب می باشد. همچنین در این فصل واحد های ضروری نیز معرفی می شوند.

• روش های انتقال حرارت

انواع مختلف انتقال حرارت معمولاً ” روش های انتقال حرارت ” نامیده می شوند. سه روش وجود دارد: رسانش، همرفت/ جابجایی و تابش.

رسانش: وقتی در محیطی، جامد یا سیال، گرادیان دما وجود داشته باشد رسانش در سطح مولکولی روی می دهد. حرارت در راستای آن گرادیان دما از طریق رسانش منتقل می شود.

همرفت/ جابجایی: در سیالات به دو طریق انجام می شود: حرکت مولکولی تصادفی که پخش یا حرکت توده ای سیال است که انرژی را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کند. همرفت می تواند اجباری باشد، مثلاً فشار دادن جریان در راستای سطح ، یا طبیعی باشد، مانند وقتی که به خاطر نیروی شناوری اتفاق می افتد.

تابش: زمانی اتفاق می افتد که انرژی از طریق پدیده الکترومغناطیسی که منبع اصلی اش خورشید است منتقل شود. بین سطوح با دماهای مختلف اتفاق می افتد، حتی اگر بین آنها محیطی وجود نداشته باشد.

در بسیاری از مسائل عملی هر سه مکانیزم با هم ترکیب می شوند تا کل جریان انرژی را تولید کنند، اما در این مرحله مقدماتی بهتر است هر کدام به صورت جداگانه بررسی شوند. باید هر پروسه را با یک معادله نسبتاً ساده که اساس محاسبات را تشکیل می دهد به صورت نمادین توصیف کنیم. همچنین باید خواص مواد و سایر مشخصات سیستم که بر انتقال حرارت تأثیر می گذارد را تعریف کنیم.

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• سیستم واحد ها

قبل از بررسی سه روش انتقال حرارت بهتر است برخی از عبارات و واحدهایی که در تمام آنها کاربرد دارند را معرفی کنیم. لازم به ذکر است که در این کتاب از واحد SI استفاده خواهیم کرد:

• نرخ جریان حرارت با Q نشان داده می شود و بر حسب (W) ، (KW) و (MW) اندازه گیری می شود.

• به طور سنتی جریان انرژی به صورت جریان حرارت به ازای واحد سطح ؛ یعنی شار حرارتی تعریف می شود و با q نشان داده می شود. توجه کنید که q=Q/A که A مساحت قسمتی است که حرارت در آن جریان می یابد. واحد شار حرارتی W/m² است.

• طبیعتاً دما نقش مهمی در مطالعه انتقال حرارت بازی می کند. برای دما نماد T به کار خواهد رفت. در واحد SI دما بر حسب کلوین (K) یا درجه سلسیوس (°C) اندازه گیری می شود. گاهی اوقات نماد t نیز برای دما به کار می رود، اما در زمینه انتقال حرارت مناسب نیست؛ چراکه t معمولاً برای زمان استفاده می شود. اختلاف دما برحسب کلوین تعریف می شود.

در بخش های بعدی هر سه حالت جریان حرارت فوق به صورت دقیق تر تعریف خواهند شد. جزئیات بیشتر در مورد رسانش، همرفت/ جابجایی و تابش به ترتیب در فصل های ۲، ۳ و ۴ ارائه خواهد شد. فصل ۵ خلاصه ای از تئوری مبدل های حرارتی و کاربرد آنها را ارائه خواهد کرد.

• رسانش

انتقال حرارتی رسانایی در مواد جامد بیشتر است. با این وجود رسانش در سیالات نیز مهم است؛ چراکه مکانیزمی است که در آن حرارت به سطح جامد می رسد و از آن جدا می شود. بعلاوه، حفره های بسیار ریز موجود در برخی جامدات حاوی گازهایی هستند که حرارت را از طریق رسانش منتقل می کنند، هرچند تا وقتی که مایع نشوند خیلی مؤثر نخواهند بود، که این پدیده خیلی رایج نیست. وقتی یک سیال ساکن است یا بسیار آهسته حرکت می کند تحلیل فوق در مورد جامدات برای جریان حرارت رسانایی در یک سیال نیز قابل کاربرد است.

• همرفت/ جابجایی

انتقال حرارت جابجایی هم به خاطر حرکت مولکولی و هم حرکت توده ای سیال اتفاق می افتد. انتقال حرارت از طریق همرفت/ جابجایی بر اساس طبیعت جریان به دو گروه تقسیم می شود: جابجایی طبیعی و جابجایی اجباری.

 در ماهیت جابجایی آزاد حرکت سیال از اختلاف چگالی که از تغییر دمای تولید شده در اثر سرمایش و گرمایش ناشی می شود نشأت می گیرد. به عبارت دیگر جریان سیال توسط نیروی شناوری القاء می شود. بنابراین انتقال حرارت به خودی خود جریانی تولید می کند که انرژی را از نقطه ای که در آن انتقال روی می دهد منتقل می کند.

• تابش

در حالیکه هر دو روش انتقال حرارت رسانش و جابجایی نیازمند جریان یافتن انرژی در یک ماده سیال یا جامد هستند، برای انتقال حرارت تابشی هیچ محیطی لازم نیست. در واقع، تابش الکترومغناطیسی در محیط خلاء به طور مؤثرتری منتقل می شود. هرچند می تواند از بسیاری از گازها، مایعات و جامدات، مخصوصاً لایه های نسبتاً نازک شیشه و پلاستیک های شفاف نیز عبور کند.

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• خلاصه

این فصل برخی مفاهیم پایه انتقال حرارت را معرفی کرده و اهمیت آنها در زمینه کاربردهای مهندسی را مشخص می کند.

مشاهده کردیم که انتقال حرارت فقط از سه طریق انجام می شود؛ رسانش، همرفت/ جابجایی و تابش. این روشها معمولاً با هم انجام می شوند. همچنین انتقال حرارت را با استفاده از قوانین زیر توصیف می کنیم:

رسانش:

• آزمونهای چندگزینه ای

۱-  واحده شار حرارتی عبارت است از:

• وات

• ژول

• متر^۲/ ژول

• متر^۲/ وات

• KgK/ ژول

• واحد رسانندگی حرارتی عبارت است:

• m²K/ وات

• ژول

• متر^۲/ ژول

• m²K/ ژول

• KgK/ ژول

• ضریب انتقال حرارت با کدام رابطه زیر تعریف می شود:

• کدام از موارد زیر بیشترین رسانندگی حرارتی را دارد؟

• هوا

• آب

• فولاد نرم

• تیتانیوم

• آلومینیوم

• کدام از موارد زیر کمترین رسانندگی حرارتی را دارد؟

• هوا

• آب

• فولاد نرم

• تیتانیوم

• آلومینیوم

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• در کدام موارد زیر جابجایی آزاد مکانیزم عمده انتقال حرارت است؟

• انتقال حرارت به پیستون در یک موتور دیزل محفظه احتراق

• انتقال حرارت از داخل یک C که با فن خنک می شود

• انتقال حرارت به یک پانل گرمایش خورشیدی

• انتقال حرارت در داخل یک رادیاتور پانل گرمایش مرکزی

• انتقال حرارت خارج از یک رادیاتور پانل گرمایش مرکزی

• کدام یک از کوارد زیر صحیح نیست؟

• رسانش در مایعات می تواند انجام شود

• رسانش در جامدات می تواند انجام شود

• تابش حرارتی می تواند از میان فضای خالی عبور کند

• جابجایی/ همرفت در جامدات نمی تواند انجام شود

• گازها تابش حرارتی را جذب نمی کنند

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• جریان حرارتی درون یک دیواره آجری با مساحت ۱۰ مترمربع ضخامت ۰٫۲ متر و k=0.1 W/mK با دمای سطح ۲۰ در یک طرف و ۱۰ در طرف دیگر چقدر است؟

• ۵۰ وات

• ۵۰ ژول

• ۵۰ متر^۲/ وات

• ۲۰۰ وات

• ۲۰۰ متر^۲/ وات

• معادلات حاکم بر حرکت سیال تحت چه عنوانی شناخه می شود:

• معادلات ماکسول

• F.D

• معادلات تنش- رینولدز

• معادلات لایم

• معادلات ناویر- استوکس

• یک لوله با مساحت سطح ۲ متر مربع و دمای سطح ۱۰۰ دارد، سیال مجاور دمای  ۲۰ دارد، ضریب انتقال حرارت بین دو سطح W/m²K 20 است. جریان حرارتی جابجایی چقدر است؟

• W1600

• W3200

• W20

• W40

• صفر

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• مقدار ثابت بولتزمن – استفان چقدر است؟

• ۶×۱۰^-۶ W/m²K⁴

• ۶×۱۰^-۹ W/m²K⁴

• ۶×۱۰^-۶ W/m²K

• ۶×۱۰^-۹ W/m²K

• ۶×۱۰^-۶ W/mK

• کدام یک از عبارات زیر صحیح است؟

انتقال حرارت تابشی …….

• فقط در فضای خارجی اتفاق می افتد

• در جابجایی آزاد ناچیز است

• یک پدیده سیالاتی است و با سرعت سیال منتقل می شود

• یک پدیده صوتی است و با سرعت صوت منتقل می شود

• یک پدیده الکترومغناطیسی است و با سرعت نور منتقل می شود

• انتقال حرارت تابشی خالص بین دو سطح را محاسبه کنید. سطح A دمای ۱۰۰ و سطح B دمای ۲۰۰ دارد. فرض کنید به قدر کافی به هم نزدیک اند به طوریکه اشعه تابشی که سطح A را ترک می کند توسط B دریافت می شود و برعکس. همچنین فرض کنید این دو سطح جسم سیاه هستند.

• W85

• W/m²85

• W1740

• W/m² 1740

• هیچ کدام

• روشهای انتقال حرارت عبارتند از:

• جابجایی اجباری، جابجایی آزاد . جابجایی ترکیبی

• رسانش، جابجایی و تابش

• آرام و مغشوش

• تبخیر، میعان و جوشش

• تبرید، دمای بالا و دمای محیط

کتاب انتقال حرارت – فصل اول

• جابجایی ترکیبی یعنی:

• ترکیب تابش و جابجایی

• ترکیب رسانش و جابجایی

• ترکیب جریان آرام و مغشوش

• ترکیب جابجایی آزاد و جابجایی اجباری

• ترکیب جابجایی اجباری و رسانش

• ضریب پخش حرارتی α به کدام صورت تعریف می شود؟

• =hL/K

• =L/K