Σύντομο Βιογραφικό... - v - Πρόλογος...- vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί... - xii - ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Transcript

1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σύντομο Βιογραφικό v - Πρόλογος vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί xii - ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1.1 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Θερμική Αγωγιμότητα Θερμική Συναγωγιμότητα Θερμική Ακτινοβολία ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ 2.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ Θερμοκρασιακή Διανομή και Μέθοδοι Προσδιορισμού της Συστήματα Συντεταγμένων Διαστάσεις Χρονική Μεταβλητή Αρχές της Θερμικής Αγωγιμότητας Ισοτροπικό Στερεό Σώμα xvii -

2 ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ 2.2 ΕΞΙΣΩΣΗ ΡΟΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ FOURIER ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ Καρτεσιανές Συντεταγμένες Κυλινδρικές Συντεταγμένες Σφαιρικές Συντεταγμένες ΟΡΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΑΡΧΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Σταθερή Θερμοκρασία (Συνθήκη Dirichlet) Σταθερή Ροή Θερμότητας (Συνθήκη Newmann) Αδιαβατική ή ιδανικά μονωμένη επιφάνεια Θερμική Συμμετρία Επιφανειακή Συναγωγιμότητα Επιφανειακή Ακτινοβολία Επιφάνεια Επαφής Τοιχωμάτων (Διεπιφάνεια Τοιχωμάτων) ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΗ ΚΑΙ ΜΟΝΙΜΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ 3.1 ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΟΙΧΩΜΑ Θερμοκρασιακή Διανομή Ροή Θερμότητας Θερμική Αντίσταση Ηλεκτρικό Ανάλογο Θερμικό Κύκλωμα Συνολικός Συντελεστής Μετάδοσης Θερμότητας Πολλαπλά Τοιχώματα (Στρώματα) Τοιχώματα σε σειρά Παράλληλα Τοιχώματα Σύνθετα Τοιχώματα ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Θερμοκρασιακή Διανομή σε κοίλο κύλινδρο Ροή Θερμότητας σε κοίλο κύλινδρο Θερμική Αντίσταση Ομόκεντροι Κύλινδροι Κριτική (Κρίσιμη) Ακτίνα μόνωσης xviii -

3 3.2.6 Ακτίνα Διασταύρωσης ΣΦΑΙΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Θερμοκρασιακή Διανομή σε κοίλη σφαίρα Ροή Θερμότητας σε κοίλη σφαίρα Θερμική Αντίσταση Ομόκεντρες Σφαίρες Κριτική (Κρίσιμη) Ακτίνα μόνωσης Ακτίνα Διασταύρωσης ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ Μοντέλα Ενσωματωμένων Σφαιρικών Ασυνεχειών Μοντέλο Maxwell Μοντέλο Rayleigh Μοντέλα Ενσωματωμένων Κυλινδρικών Ασυνεχειών Μοντέλα Ενσωματωμένων Ασυνεχειών Ακανόνιστης Γεωμετρίας Μοντέλα Ενσωματωμένων Ασυνεχειών με Αεροθύλακες Μοντέλα Κυλινδρικών Αγωγών, Πληρωμένων με Κοκκώδη Υλικά και Εσωτερική Ροή Ρευστών ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ 4.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΟΡΙΑΚΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ Υδροδυναμικό Οριακό Στρώμα σε Επίπεδη Πλάκα Στρωτή Τυρβώδης Ροή Πάχος Οριακού Στρώματος Διατμητική Τάση Συντελεστής Τριβής - Αντίστασης Θερμικό Οριακό Στρώμα σε Επίπεδη Πλάκα Υδροδυναμικό Οριακό Στρώμα σε Αγωγό Διατμητική Τάση Πτώση Πίεσης Θερμικό Οριακό Στρώμα σε Αγωγό xix -

4 ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ 4.3 ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΜΑΖΑΣ, ΟΡΜΗΣ & ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Εξίσωση Διατήρησης της Μάζας Εξίσωση Διατήρησης της Ενέργειας ΒΑΣΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΑΔΙΑΣΤΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΑΡΙΘΜΟΣ NUSSELT ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΡΟΕΣ 5.1 ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΡΟΗ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΗ ΠΛΑΚΑ Στρωτή Ροή Τυρβώδης Ροή Μικτές Συνθήκες Ροής Μη Θερμαινόμενο Αρχικό Μήκος Ομοιόμορφη Ροή Θερμότητας ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΓΚΑΡΣΙΕΣ ΡΟΕΣ Κυλινδρικό και μη Κυλινδρικό Σώμα Στρωτή - Τυρβώδης ροή Συντελεστής Οπισθέλκουσας Συντελεστής Θερμικής Συναγωγιμότητας Σφαίρα Δέσμη Αγωγών ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ xx -

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΕΣ ΡΟΕΣ 6.1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ Ροή Μάζας Υδραυλική Διάμετρος ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΓΩΓΟ Μέση Θερμοκρασία Ροή Θερμότητας Συντελεστής Θερμικής Συναγωγιμότητας ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Q ct Σταθερή Επιφανειακή Ροή Θερμότητας s Σταθερή Επιφανειακή Θερμοκρασία ct T ΣΤΡΩΤΗ ΡΟΗ ΣΕ ΑΓΩΓΟΥΣ ΚΥΚΛΙΚΗΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ Πλήρως (Υδροδυναμικά και Θερμικά) Ανεπτυγμένη Ροή Περιοχή Υδροδυναμικής/Θερμικής Εισόδου ΤΥΡΒΩΔΗΣ ΡΟΗ ΣΕ ΑΓΩΓΟΥΣ ΚΥΚΛΙΚΗΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΡΟΗ ΣΕ ΑΓΩΓΟΥΣ ΜΗ ΚΥΚΛΙΚΗΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΡΟΗ ΣΕ ΔΑΚΤΥΛΙΟΕΙΔΕΙΣ ΚΟΙΛΟΥΣ ΑΓΩΓΟΥΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ 7.1 ΦΥΣΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΚΑΙ ΑΡΙΘΜΟΣ GRASHOF ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ Επίπεδη Πλάκα Κατακόρυφο επίπεδο Οριζόντιο επίπεδο s - xxi -

6 ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ Κεκλιμένο επίπεδο Κυλινδρικό Σώμα Σφαιρικό Σώμα ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΚΑΝΑΛΙΑ ΠΑΡΑΛΛΗΛΩΝ ΠΛΑΚΩΝ Κατακόρυφο Κανάλι Κεκλιμένο Κανάλι ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ Ορθογώνιος Κλειστός Χώρος Οριζόντιο επίπεδο Κατακόρυφο επίπεδο Κεκλιμένο επίπεδο Κοίλος κύλινδρος Κοίλη Σφαίρα ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΕΝΑΛΛΑΚΤΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 8.1 ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Μορφή Συναλλαγής Θερμότητας Διεύθυνση Ροής Παράλληλης Ροής Διασταυρούμενης ροής Γεωμετρία Διπλού αγωγού ή ομόκεντρων σωλήνων Τύπου κελύφους - αυλών Τύπου πλακών Συμπαγής ΣΥΝΟΛΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Συντελεστής Ρυπαρότητας Συνολικός Συντελεστής Επιφανειακής Απόδοσης Ενεργός Συντελεστής Μεταφοράς Θερμότητας ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ xxii -

7 8.4 ΜΕΣΗ ΛΟΓΑΡΙΘΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗ ΔΙΑΦΟΡΑ (LMTD) Εναλλάκτες Θερμότητας Ομορροής Εναλλάκτες Θερμότητας Αντιρροής Εναλλάκτες Θερμότητας Διασταυρούμενης Ροής και Κελύφους Αυλών Συντελεστής Διόρθωσης Ειδικές συνθήκες λειτουργίας εναλλακτών θερμότητας Εναλλάκτες διεργασίας συμπύκνωσης Εναλλάκτες διεργασίας ατμοποίησης Ειδική διεργασία εναλλακτών θερμότητας αντιρροής Διαδικασία επίλυσης εφαρμογών μέσω LMTD ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΡΙΘΜΟΥ ΜΟΝΑΔΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Αποτελεσματικότητα ε Αριθμός Μονάδων Μεταφοράς NTU Σχέσεις Αποτελεσματικότητας NTU Ειδικές συνθήκες λειτουργίας Εναλλακτών Θερμότητας Εναλλάκτες διεργασίας συμπύκνωσης ή ατμοποίησης Ειδική διεργασία Εναλλακτών Θερμότητας Ομορροής Αντιρροής Διαδικασία επίλυσης εφαρμογών μέσω ε-ntu ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΤΛΗΣΗΣ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΕΝΑΛΛΑΚΤΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΙΝΑΚΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ xxiii -