Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Μετάδοση Θερμότητας με μεταφορά Διάλεξη 4β Χίος, 1 Νοεμβρίου 2013.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Μετάδοση Θερμότητας με μεταφορά Διάλεξη 4β Χίος, 1 Νοεμβρίου 2013."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μετάδοση Θερμότητας με μεταφορά Διάλεξη 4β Χίος, 1 Νοεμβρίου 2013

2 Μεταφορά Μεταφορά θερμότητας λόγω κίνησης του ρευστού. Πιο γρήγορη μεταφορά σε σύγκριση με την αγωγή. Φυσική μεταφορά Εξαναγκασμένη μεταφορά

3 Ροή πραγματικών ρευστών - Ιξώδες Ρευστό σε κίνηση Συνθήκη μη ολίσθησης. Μοριακή κίνηση στο ρευστό. Μεταφορά ή διάχυση ορμής. Περιορισμός της βαθμίδας ταχύτητας Επίπεδη επιφάνεια S που σύρεται με ταχύτητα u στην κατεύθυνση x υπό την επίδραση δύναμης F παράλληλης στην πλάκα. Διατμητική τάση

4 Ιξώδες Πειραματικά μ: Δυναμικό ιξώδες. Εξαρτάται από το είδος και την θερμοκρασία του υλικού. (Νsm^-2) Κινηματικό ιξώδες Το ν έχει χαρακτηριστικά διαχυτότητας. Δηλαδή, ο χρόνος που χρειάζεται μία αλλαγή στην ορμή ενός στοιχείου του ρευστού να διαχυθεί απόσταση x είναι

5 Τυρβώδης ροή Γρήγορη ροή είναι ασταθής. Κίνηση στοιχείων του ρευστού. Αλλάζουν κατεύθυνση με μία διαταραχή, πχ. Ανωμαλία στον αγωγό ή ένα κτύπημα ή ένα δένδρο. Ο λόγος της ορμής του ρευστού προς την εσωτερική τριβή (δηλ. ιξώδες) καθορίζει το αν η ροή θα είναι στρωτή ή τυρβώδης. Αριθμός Reynolds: Χ: Χαρακτηριστικό μέγεθος Καθορίζει το είδος της ροής, πχ. για κυλινδρικό αγωγό έχουμε τυρβώδης ροή για R>2300 Στην τυρβώδη ροή μεγάλη μεταφορά ορμής και θερμότητας σε όλο τον όγκο του ρευστού σε σύγκριση με την στρωτή ροή. Η διαφορά στην κίνηση ενός στοιχειώδους όγκου ή μάζας του ρευστού και της μοριακής κίνησης

6 Το ρευστό κοντά στην επιφάνεια είναι στάσιμο. Θεωρούμε λεπτό στρώμα ακίνητου ρευστού σε επαφή με την επιφάνεια με θερμοκρασία στην επιφάνεια Ts και στην άλλη πλευρά Tf. Η θερμική ενέργεια μεταφέρεται δια μέσου αυτού του επιφανειακού στρώματος με αγωγή. k: Θερμική αγωγιμότητα ρευστού. d: Υποθετικό. Δεν μπορεί να μετρηθεί

7 Αριθμός Nusselt Μορούμε να μετρήσουμε μία χαρακτηριστική διάσταση Χ, μάλλον αυθαίρετα προσδιορισμένη Όπου Ν είναι ο αριθμός Nusselt Αδιάστατος αριθμός χρήσιμος για επιφάνειες του ίδιου σχήματος και για παρόμοιες συνθήκες ροής. Δίνεται από πίνακες.

8 Θερμική αντίσταση • Θερμική αντίσταση • Θερμική ειδική αντίσταση μεταφοράς • Συντελεστής θερμικής μετάδοσης δια μεταφοράς

9 Εξαναγκασμένη μεταφορά Όταν η μετάδοση της θερμότητας εξαρτάται από την ταχύτητα του ρευστού Θερμική αντίσταση σε μεταφορά Από τι εξαρτάται η θερμότητα που μεταφέρεται με μεταφορά; • Χαρακτηριστικά ρευστού • Ταχύτητα ροής, στρωτή ή τυρβώδης • Σήμα και μέγεθος επιφάνειας

10 Εξαναγκασμένη μεταφορά Ο αδιάστατος αριθμός Reynolds αντικατοπτρίζει την μορφή της ροής (στρωτή η εξαναγκασμένη) Για ροή πάνω από επίπεδη επιφάνεια, η τυρβώδης ροή αρχίζει όταν Η ροή θερμότητας εξαρτάται από την θερμική διαχυτότητα, κ, και Το κινηματικό ιξώδες, ν (διαχυτότητα ορμής)

11 Θερμική διαχυτότητα κ c: Ειδική θερμότητα ρ: Πυκνότητα Τ αλλάζει γρήγορα αν η θερμότητα μεταφέρεται εύκολα (k μεγάλο) ή όταν μία μικρή προσθήκη θερμότητας προκαλέι μεγάλη μεταβολή θερμοκρασίας (μικρό ρc)

12 Αριθμός Prandl Όταν ο αριθμός Prandl είναι μεγάλος τότε αλλαγές στην ορμή διαχέονται γρηγορότερα από αλλαγές στην θερμοκρασία P~1 για πολλά ρευστά, πχ. P=7.0 για νερό στους 20°C. P=0.7 για αέρα Για κάθε σχήμα επιφάνειας, η μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά εκφράζεται από το

13 Φυσική Μεταφορά Η ταχύτητα ροής του ρευστού εξαρτάται από την μετάδοση της θερμότητας Η ανάλυση πρέπει πάλι να γίνει με τον αριθμό Nusselt αλλά τώρα Όπου Α είναι ο αριθμός Rayleigh g: επιτάχυνση της Βαρύτητας β: Συντελεστής θερμικής διαστολής

14 Τι σημαίνει ο αριθμός Rayleigh • Θερμό ρευστό λόγω άνωσης ανάλογης του gβΔΤ κινείται προς τα πάνω και εμποδίζεται από δυνάμεις τριβής ανάλογες του υ. • Η μεγαλύτερη θερμοκρασία του ρευστού που ανεβαίνει είναι αντιστρόφως ανάλογη της θερμικής διαχυτότητας, κ. • Ο παρ άγοντας X^3 έχει προστεθεί για να κάνει το κλάσμα αδιάστατο. • Πειραματικά, δεν υπάρχει φυσική μεταφορά για Α 10^5.

15 Άσκηση 1 Δύο επίπεδες επιφάνειες 1mX1m, υπό γωνία 30° χωρίζονται από 3.0 cm αέρα. Η χαμηλότερη είναι στους 70°C και η ψηλότερη στους 45°C. Τα άκρα είναι σφραγισμένα με θερμομονωτικό υλικό που δρουν και σαν τοιχώματα ώστε να μη διαφεύγει ο αέρας από τα πλάγια. Υπολογίστε την θερμική ειδική αντίσταση μεταφοράς ανά μονάδα επιφάνειας, ρ, και την ροή θερμότητας, P, μεταξύ της πάνω και της κάτω πλάκας.

16 Άσκηση 2 Μία κατσαρόλα χωρίς καπάκι με γυαλιστερή εξωτερική επιφάνεια, διαμέτρου 22 cm και ύψους 11 cm είναι γεμάτη με νερό και τοποθετείται στην εστία της ηλεκτρικής κουζίνας. Ποια είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να κρτήσει το νερό για μία ώρα σε θερμοκρασία βρασμού; (α) αν είναι προστατευμένη από τον άνεμο και (β) αν είναι εκτεθειμένη σε αεράκι 3 ms-1.


Κατέβασμα ppt "Μετάδοση Θερμότητας με μεταφορά Διάλεξη 4β Χίος, 1 Νοεμβρίου 2013."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google