ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Σχετικά έγγραφα
ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 1: Εισαγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Κεφάλαιο 4 : ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. τρόπους µετάδοσης της θερµότητας :

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 2 η : Αγωγή Μονοδιάστατη αγωγή

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 2: Αγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ιανοµή θερµοκρασίας και βαθµός απόδοσης πτερυγίων ψύξης

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

Χειμερινό εξάμηνο

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΜΕΡΟΣ Α

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. όπου το κ εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία.

Κεφάλαιο 5 Eναλλάκτες Θερμότητας

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

1 η ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΑΠΛΟ ΤΟΙΧΩΜΑ

4ο Εργαστήριο: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Επίλυση φαινομένων μετάδοσης θερμότητας σε κώδικα C

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Κεφάλαιο 6. Εισαγωγή στη µέθοδο πεπερασµένων όγκων επίλυση ελλειπτικών και παραβολικών διαφορικών εξισώσεων

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

Εργ.Αεροδυναμικής,ΕΜΠ. Καθ. Γ.Μπεργελές

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Περιβάλλον. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Όγκος Ελέγχου, Επιφάνεια Ελέγχου. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας.

[ ] = = Συναγωγή Θερμότητας. QW Ahθ θ Ah θ θ. Βασική Προϋπόθεση ύπαρξης της Συναγωγής: Εξίσωση Συναγωγής (Εξίσωση Newton):

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ο.Ε.Φ.Ε ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. 1η ενότητα

1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

3ο Εργαστήριο: Ρύθμιση και έλεγχος της θερμοκρασίας μιας κτηνοτροφικής μονάδας

Σύντομο Βιογραφικό v Πρόλογος vii Μετατροπές Μονάδων ix Συμβολισμοί xi. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΗλιακοίΣυλλέκτες. Γιάννης Κατσίγιαννης

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 3: Βασικές Αρχές Θερμικής Συναγωγιμότητας

Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Χειμερινό εξάμηνο

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ

C=dQ/dT~ 6.4 cal/mole.grad

Διάδοση Θερμότητας. (Αγωγή / Μεταφορά με τη βοήθεια ρευμάτων / Ακτινοβολία)

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

ΑΣΚΗΣΗ m 5.13 ΛΥΣΗ. Α. (Γυμνός αγωγός) ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ Τμήμα Μηχανολογίας ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Καθηγητής : Μιχ. Κτενιαδάκης - Σπουδαστής : Ζάνη Γιώργος

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Β. συντελεστής απόδοσης δίνεται από τη σχέση e = 1

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.9

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 3: Συναγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Μόνιμη Μονοδιάστατη Αγωγή Θερμότητας Χωρίς Παραγωγή Θερμικής Ενέργειας

2. Ασκήσεις Θερµοδυναµικής

Ανάλυση: όπου, με αντικατάσταση των δεδομένων, οι ζητούμενες απώλειες είναι: o C. 4400W ή 4.4kW 0.30m Συζήτηση: ka ka ka dx x L

Η Λ Ι Α Κ Η ΕΝ Ε Ρ Γ Ε Ι Α. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τοµέας Περιβαλλοντικής Μηχανικής & Επιστήµης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης

Διαφορική ανάλυση ροής

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗΣ

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΛΕΙΩ ΑΞΑΡΛΗ

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : MAΡΤΙΟΣ 2017

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ (7 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ)

κατά το χειµερινό εξάµηνο του ακαδηµαϊκού έτους ΕΜ-351 του Τµήµατος Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών της Σχολής Θετικών

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Περιβάλλον. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας. Έργο

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.10

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Μηχανισµοί διάδοσης θερµότητας

Δύναμη F F=m*a kgm/s 2. N = W / t 1 J / s = 1 Watt ( W ) 1 HP ~ 76 kp*m / s ~ 746 W. 1 PS ~ 75 kp*m / s ~ 736 W. 1 τεχνική ατμόσφαιρα 1 at

ΘΕΡΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 6: Διάχυση. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 4: Πτερύγια. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

ÊÏÑÕÖÇ ÊÁÂÁËÁ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ. U 1 = + 0,4 J. Τα φορτία µετατοπίζονται έτσι ώστε η ηλεκτρική δυναµική ενέργεια

Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

Τ.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ (Ασκήσεις πράξης) ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ - ΕΡΓΟ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Σεµινάριο Αυτοµάτου Ελέγχου

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΙΑΧΥΣΗ. Σχήµα 1: Είδη διάχυσης

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΑΝΤΗΡΑΣΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΜΕ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 2

1. Εναλλάκτες θερµότητας (Heat Exchangers)

Ψυκτικοί Κύκλοι Κύκλοι παραγωγής Ψύξης

ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΑ

Transcript:

Μετάδοση Θερµότητας ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός ΤΕΙ Σερρών Μετάδοση Θερµότητας 1

Εισαγωγή στη Μετάδοση Θερµότητας Κεφάλαιο 1 ΤΕΙ Σερρών Μετάδοση Θερµότητας

Ορισµός Μετάδοση θερµότητας: «Μεταφορά ενέργειας υπό µορφή θερµότητας, που οφείλεται σε διαφορά θερµοκρασίας» 3

Σύνδεση µε άλλα γνωστικά αντικείµενα Θερµοδυναµική: Ασχολείται µε συστήµατα σε κατάσταση ισορροπίας. Χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της ενέργειας που απαιτείται για τη µετάβαση από µία κατάσταση ισορροπίας σε άλλη Μετάδοση θερµότητας: Ασχολείται µε τοµηχανισµό µεταφοράς θερµότητας Μηχανική ρευστών: Χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της µετάδοσης θερµότητας σε προβλήµατα όπου υπάρχει ρευστό σε κίνηση p 1, υ 1, Τ Θερµοδυναµική: 1 Q p, υ, Τ Μετάδοση θερµότητας: Q = f(x,y,z,t) 4

Παράδειγµα: ψυγείο αυτοκινήτου Θερµοδυναµική: Q & [W] Μετάδοση Θερµότητας: Μήκος σωληνώσεων Σχεδιασµός επιφάνειας εναλλαγής Παροχή ψυκτικού Παροχή αέρα Μηχανική ρευστών Ροή αέρα στο ψυγείο Πτώση πίεσης ψυκτικού ιαστασιολόγηση ανεµιστήρα ιαστασιολόγηση αντλίας νερού 5

Εφαρµογές µετάδοσης θερµότητας Συσκευές θέρµανσης ψύξης κλιµατισµού: Λέβητες Θερµαντικά σώµατα Ψυγεία ιατάξεις ψύξης κινητήρων µηχανηµάτων Παραγωγή ενέργειας Θερµοηλεκτρικά εργοστάσια (άνθρακα, φυσ. αέριο, πυρηνικά) Θερµοµόνωση απώλειες θερµότητας κτιρίων Μεταλλουργία Θερµικές κατεργασίες: Βαφή, ανόπτηση Ψύξη χυτών Η µετάδοση θερµότητας είναι ένα γνωστικό αντικείµενο που το νιώθουµε! 6

Μηχανισµοί µετάδοσης θερµότητας Με αγωγή Μετάδοση θερµότητας στο εσωτερικό στερεού σώµατος ή µεταξύ στερεών σωµάτων που βρίσκονται σε επαφή Με συναγωγή Μετάδοση θερµότητας µεταξύ στερεού και ρευστού που Βρίσκεται σε κίνηση (εξαναγκασµένη συναγωγή) ή Έχει δυνατότητα να κινηθεί (ελεύθερη συναγωγή) Βρασµός, συµπύκνωση: συναγωγή µε πολύ έντονη µετάδοση θερµότητας λόγω αλλαγής φάσης Με ακτινοβολία Μεταξύ σωµάτων που έχουν µεγάλη διαφορά θερµοκρασίας 7

Μηχανισµοί µετάδοσης θερµότητας 8

Μηχανισµοί µετάδοσης θερµότητας 9

Βασικά µεγέθη Θερµότητα: η θερµική ενέργεια που µεταφέρεται Q [J] Θερµορροή: ορυθµός µεταφοράς θερµότητας µέσω µιας επιφάνειας A [m ] Q & [J/s] =[W] Πυκνότητα θερµορροής: ορυθµός µεταφοράς θερµότητας ανά µονάδα επιφάνειας q& = Q& A [W/m ] 10

Μεθοδολογία επίλυσης προβληµάτων Για να λύσουµε ένα πρόβληµα µετάδοσης θερµότητας χρειαζόµαστε: Ενεργειακό ισοζύγιο: µας δίνει την ποσότητα ενέργειας που µεταφέρεται Q Κινητική σχέση: µας δίνει το ρυθµό µετάδοσης θερµότητας για τη συγκεκριµένη εφαρµογή Q& = C A ( ϑ ), [W] 1 ϑ ησταθεράc εξαρτάται από το µηχανισµό µετάδοσης θερµότητας 11

Ενεργειακό ισοζύγιο Είναι έκφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας: Ενέργεια που εισέρχεται σε ένα σύστηµα - Ενέργεια που εξέρχεται από ένα σύστηµα + Ενέργεια που παράγεται στο εσωτερικό του συστήµατος = Ενέργεια που αποθηκεύεται στο εσωτερικό του συστήµατος Q in -Q out + Q παρ = Q απ Κατάστρωση ενεργειακού ισοζυγίου: Ορίζουµε τα όρια του συστήµατος Εντοπίζουµε τιςεισερχόµενες και εξερχόµενες ροές ενέργειας Εντοπίζουµε ενδεχόµενες πηγές παραγωγής θερµότητας στο σύστηµα Υπολογίζουµε όλους τους όρους και επιλύουµε τοισοζύγιο 1

Ενεργειακό ισοζύγιο κλειστού συστήµατος Q & in Q& Q& παρ απ Q & out Οι όροι Είτε είναι δεδοµένα του προβλήµατος Είτε υπολογίζονται από τους νόµους (κινητικές σχέσεις) της µετάδοσης θερµότητας Η παραγόµενη θερµότητα υπολογίζεται ανάλογα µε τη φύση του προβλήµατος (π.χ. για ηλεκτρικό αγωγό από το νόµο τουohm) Q& απ Q &, = m c & in Q out dϑ dt 13

Ενεργειακό ισοζύγιο ανοικτού συστήµατος Ροή ρευστού σε αγωγό Q & out Q & παρ m&,ϑ 1 m&,ϑ Q & in & Qin Q& out + Q& & παρ = m c ϑ 14

Βασικές έννοιες ενεργειακών ισοζυγίων Κατάσταση ισορροπίας (µόνιµη κατάσταση) dϑ = 0 dt εν υπάρχει αποθήκευση θερµότητας Q & απ Ηθερµοκρασία του συστήµατος είναι σταθερή Υπάρχει αποθήκευση θερµότητας Ηθερµοκρασία του συστήµατος µεταβάλλεται = 0 Χρονικά µεταβαλλόµενη κατάσταση (µεταβατική κατάσταση) dϑ 0 dt 15

Κινητικές σχέσεις Μηχανισµός Αγωγή Αιτία ιάχυση θερµότητας εξαιτίας της τυχαίας κίνησης των µορίων q& Κινητική σχέση λ = ( ϑ1 ϑ ) s dϑ = λ W/m dx Νόµος του Fourier [ ] Συντελεστές λ [W/m K] Συναγωγή ιάχυση θερµότητας εξαιτίας της κίνησης της µάζας του ρευστού q& ( ) [ ] = a ϑ ϑ 1 W/m Νόµος του Newton α [W/m K] Ακτινοβολία Μεταφορά θερµότητας µέσω ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων q& = ε Cs 4 4 ( T T ) [ ] 1 W/m ε [-] C s = 5.67 10-8 [W/m K4 ] 16

Αγωγή: Γενικές αρχές Κεφάλαιο ΤΕΙ Σερρών Μετάδοση Θερµότητας 17

Φυσικός µηχανισµός της αγωγής Μεταφορά ενέργειας (θερµότητας) λόγω της µετάδοσης κινητικής ενέργειας µεταξύ µορίων Στερεά Μεταφορά κινητικής ενέργειας µεταξύ γειτονικών µορίων που ταλαντώνονται Μεταφορά κινητικής ενέργειας µέσω ελεύθερων ηλεκτρονίων Ρευστά Μεταφορά κινητικής ενέργειας µεταξύ µορίων που εκτελούν τυχαία κίνηση 18

Ονόµος του Fourier λ Q& = A 1 s λ q& = 1 s dϑ q& = λ dx ϑ q& = λ n q& = λ gradϑ ( ϑ ϑ ) [ W] ( ) [ ] ϑ ϑ W/m [ ] W/m [ ] W/m [ ] W/m n = «Η πυκνότηταθερµορροής είναι ανάλογη της κλίσης θερµοκρασίας» Η θερµορροή µεταδίδεται προς την κατεύθυνση στην οποία µειώνεται η θερµοκρασία (από το θερµό προςτοψυχρό) x,y,z,r,θ, φ 19

Θερµοκρασιακό πεδίο Το σύνολο των τιµών που παρουσιάζει η θερµοκρασία σε όλα τα σηµεία του χώρου, για κάθε χρονική στιγµή ϑ = ϑ = ϑ = f f f ( x, y, z, t) ( r, φ, z, t) ( r, φ, θ, t) Μόνιµο µη µόνιµο Συνεχές ασυνεχές Ισόθερµες: οι γραµµές σταθερής θερµοκρασίας Ηδιεύθυνσητηςθερµορροής είναι κάθετη προς τις ισόθερµες 0

Η διαφορική εξίσωση του θερµοκρασιακού πεδίου Στόχος: να βρεθεί η εξίσωση που δίνει τη θερµοκρασία στο εσωτερικό ενός σώµατος ϑ = f ( x, y, z, t), ϑ = f ( r, φ, z, t), ϑ = f ( r, φ, θ, t) Εργαλεία: Ενεργειακό ισοζύγιο Q & & & = in -Qout + Qπαραγόµενη Qαποθηκευόµ ενη & Κινητική σχέση: νόµος του Fourier [ W/m ] n x,y,z,r,θ φ ϑ q & = λ =, n 1

Η διαφορική εξίσωση του θερµοκρασιακού πεδίου Q & & & = in -Qout + Qπαραγόµενη Qαποθηκευόµ ενη & Q& Q& in out = Q& x = Q& ϑ ϑ = λa = λdydz x x x+ dx = Q& x + x ϑ x x ϑ x ( Q ) dx Q& = λ + λ dx dydz x x+ dx

3 Η διαφορική εξίσωση του θερµοκρασιακού πεδίου dxdydz Q = Φ παραγόµενη & - ενη αποθηκευόµ παραγόµενη out in Q Q Q Q & & & & = + T c a T c z y x = Φ + = Φ + + + ϑ ρ ϑ ϑ ρ ϑ ϑ ϑ α Φ: όρος πηγής [W/m 3 ] ρ λ α λ ϑ ρ ϑ = = = = c const T dxdydz c T c m Q ενη αποθηκευόµ &

Επίλυση της διαφορικής εξίσωσης του θερµοκρασιακού πεδίου Φυσικές συνθήκες Θερµοφυσικές ιδιότητες και κατανοµή τουςστοχώρο(λ, c, ρ) Πηγές ενέργειας Γεωµετρικές συνθήκες Αρχικές συνθήκες Τιµές όλων των µεγεθών του θερµοκρασιακού πεδίου για t=0 Οριακές συνθήκες Τιµές των µεγεθών του θερµοκρασιακού πεδίου για x,y,z=0 4

Επίλυση της διαφορικής εξίσωσης του θερµοκρασιακού πεδίου Οριακές συνθήκες πρώτου είδους Γνωστή θερµοκρασία στα όρια του συστήµατος ϑ w = ϑ( x, y, z, t) x, y,z = 0 Οριακές συνθήκες δεύτερου είδους Γνωστή θερµορροή στα όρια του συστήµατος & q w = q& ( x, y, z, t) x, y,z = 0 Μηδενική θερµορροή (αδιαβατικό σύστηµα) q& w = 0 5

Επίλυση της διαφορικής εξίσωσης του θερµοκρασιακού πεδίου Οριακές συνθήκες τρίτου είδους Γνωστή θερµοκρασία περιβάλλοντος και συντελεστής συναγωγής µεταξύ συστήµατος περιβάλλοντος ϑ λ x x = 0 = a ( ϑ ϑ) π 6

Παραδείγµατα υπολογισµού θερµοκρασιακού πεδίου Θερµοκρασιακό πεδίο στροφαλοφόρου άξονα ναυτικού κινητήρα κατά την ψύξη του µετά από θερµική κατεργασία 7

Παραδείγµατα υπολογισµού θερµοκρασιακού πεδίου Ροϊκό και θερµοκρασιακό πεδίο σε καυστήρα 8

Συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας 9

Συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας 30

Συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας 31