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

Σχετικά έγγραφα
ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

1 η ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΑΠΛΟ ΤΟΙΧΩΜΑ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

2 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΟ ΤΟΙΧΩΜΑ

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

ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΑ

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

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

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

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

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

9 η ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

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

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

Διάλεξη 2. Ηλεκτροτεχνία Ι. Κυκλώματα συνεχούς και Ηλεκτρομαγνητισμός. Α. Δροσόπουλος

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

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

παραγωγή θερμότητας T=T1

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

Κεφάλαιο Η5. Ρεύμα και αντίσταση

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

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

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας.

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

Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας

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

1 Aπώλειες θερμότητας - Μονωτικά

4Q m 2c Δθ 2m = 4= Q m c Δθ m. m =2m ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

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

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

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

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΠΙΤΙΟΥ [1] ΑΡΧΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

Συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα (1) 2 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

«Επί πτυχίω» εξέταση στο μάθημα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2018

Κεφάλαιο 5 Eναλλάκτες Θερμότητας

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

Χειμερινό εξάμηνο

Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου.

ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Είναι τρείς και σχηματικά φαίνονται στο σχήμα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. 1η ενότητα

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

Το τοίχωμα ενός φούρνου αποτελείται από 15cm πυρίμαχο τούβλο, θερμικής αγωγιμότητας k=1.5w/mk.

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

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙ ΑΣ

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

Εργαστηριακή Άσκηση 30 Μέτρηση του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας υλικών.

ΣΤΟΧΟΙ : Ο μαθητής να μπορεί να :

PDF created with pdffactory Pro trial version Πρόβλημα 7.13

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

Ενότητα 3: Πολυμορφική μετάδοση θερμότητας

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Θερμικές Ιδιότητες Callister Κεφάλαιο 20, Ashby Κεφάλαιο 12

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ 1 2 1

Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας 6ο Εξάμηνο Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Ροή Ε. 1η Σειρά Ασκήσεων

Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΣΥΝΕΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

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

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΛΕΙΩ ΑΞΑΡΛΗ

ΣΤΗΝ ΒΑΣΙΚΗ ΤΟΥΣ ΕΚΔΟΣΗ

Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός για την επιλογή στη 13η Ευρωπαϊκή Ολυμπιάδα Επιστημών - EUSO 2015 Σάββατο 07 Φεβρουαρίου 2015 ΦΥΣΙΚΗ

EVP ΜΠΟΪΛΕΡ ΔΙΠΛΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ME ENAN ΑΦΑΙΡΟΥΜΕΝΟ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗ ΓΑΒΡΙΕΛΑΤΟΣ ΜΟΝΟΠΡΟΣΩΠΗ ΕΠΕ - 9 -

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΡΑΠΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Φυσική Γ Γυμνασίου - Κεφάλαιο 3: Ηλεκτρική Ενέργεια. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Ηλεκτρική Ενέργεια

Θερμοκρασία - Θερμότητα. (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης)

5η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1. Ασκήσεις 5 ου Κεφαλαίου

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΘΕΡΜΑΙΝΟΜΕΝΗΣ ΣΦΑΙΡΑΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΗΡΕΜΟΥΝΤΟΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΥ ΑΕΡΑ

Μέθοδος υπολογισµού συντελεστών θερµοπερατότητας και αποτελεσµατικής θερµοχωρητικότητας

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι 1

2.1 Παραμορφώσεις ανομοιόμορφων ράβδων

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Ομογενές ηλεκτρικό πεδίο έχει ένταση μέτρου

2.1. Αρχές μετάδοσης θερμότητας

ΣΧΟΛΕΙΟ:. Μαθητές/τριες που συμμετέχουν:

Φυσική για Μηχανικούς

ΘΕΜΑ Α και δίπλα το γράμμα

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Σύστημα με δυναμικό εξαερισμό και υγρό τοίχωμα

Θέµατα Εξετάσεων 94. δ. R

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός για την επιλογή στη 13η Ευρωπαϊκή Ολυμπιάδα Επιστημών - EUSO 2015 Σάββατο 07 Φεβρουαρίου 2015 ΦΥΣΙΚΗ

Παρακάτω είναι τα βασικά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού ενός Συλλέκτη EasySolar

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Transcript:

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγικές Έννοιες της Μετάδοσης Θερμότητας ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΆΣΚΗΣΗ 1.1 Ένα διαχωριστικό τοίχωμα σκυροδέματος, επιφάνειας 30m, διαθέτει επιφανειακές θερμοκρασίες 5 ο C και 15 ο C, ενώ έχει πάχος 0.30m. Αν ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του σκυροδέματος είναι 1.1W/m K, να υπολογισθούν οι απώλειες θερμότητας μέσω του τοιχώματος. Μόνιμη μονοδιάστατη ροή θερμότητας με αγωγιμότητα. A30m T1 5 C Q Q T 15 C 0 L 0.3m Σχήμα Α1.1 Εφαρμόζοντας το Νόμο Furier για το τοίχωμα, όπου k, A σταθερές ποσότητες και χωρίς παραγωγή ενέργειας, εσωτερικά, με υπόψη την Εξίσωση (1.3) προκύπτει, ότι: dt T T T1 Q ka ka ka d L όπου, με αντικατάσταση των δεδομένων, οι ζητούμενες απώλειες είναι: 15 5 C Q 1.1W/m K 30m 4400W ή 4.4kW 0.30m Συζήτηση: -11-

ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ Επισημαίνεται η ισότητα ΔΤ( C) = ΔΤ (Κ). ΆΣΚΗΣΗ 1. Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας μέσω μιας ξύλινης πλάκας, πάχους 50mm, με εσωτερική και εξωτερική επιφανειακή θερμοκρασία 390Κ και 410Κ, αντίστοιχα, είναι 50W/m. Να υπολογισθεί ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του ξύλου. Μόνιμη μονοδιάστατη ροή θερμότητας με αγωγιμότητα. T1 410K Q 50W/m T 390K 0 L 0.05m Σχήμα Α1. Εφαρμόζοντας το Νόμο Furier για το τοίχωμα, όπου k, A σταθερές ποσότητες και χωρίς παραγωγή ενέργειας εσωτερικά, με υπόψη την Εξίσωση (1.3) προκύπτει, ότι: dt T Q ka ka d Q L k 50W/m 0.15W / m K AT T 390 410 K 1 3 5010 m ΆΣΚΗΣΗ 1.3 Για τους πειραματικούς σκοπούς μελέτης του φαινομένου μονοδιάστατης ροής θερμότητας, χρησιμοποιείται διάταξη από χάλκινη κυλινδρική ράβδο, -1-

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγικές Έννοιες της Μετάδοσης Θερμότητας διαμέτρου cm και μήκους 17cm, ηλεκτρικά θερμαινόμενη στο ένα άκρο και ψυχόμενη, με ροή ύδατος, στο άλλο. Στην ηλεκτρική αντίσταση εφαρμόζεται τάση 40V, η οποία δημιουργεί ροή συνεχούς ρεύματος 1.5Α. Η θερμοκρασία του νερού είναι 14 C και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του χαλκού είναι 401W/m K. Υπό την προϋπόθεση, ιδανικής περιμετρικής μόνωσης της ράβδου, να υπολογιστούν: α) η θερμοκρασία στο θερμαινόμενο άκρο της και β) η θερμοκρασιακή κλίση. Μόνιμη μονοδιάστατη ροή θερμότητας, δεδομένου, ότι η ράβδος είναι περιμετρικά ιδανικά μονωμένη, με σταθερές τις ιδιότητες του μέσου. Dcm Q V 40V T1 I L 0.17m T 14 C Σχήμα Α1.3 α) Η ισχύς, P, της ηλεκτρικής αντίστασης, υπολογίζεται από τη σχέση: 40V1.5A PVI 60W Σύμφωνα με το φαινόμενο Jule, η ισχύς αυτή, μετασχηματίζεται σε θερμότητα, η οποία μεταφέρεται, διά μέσου, της ράβδου από το ένα άκρο στο άλλο, λόγω της θερμοκρασιακής τους διαφοράς. Η επιφάνεια, που είναι κάθετη στη ροή θερμότητας, είναι η διατομή της ράβδου και ισούται με: 0.0m D A 3.14 10 m 4 4 4 Με εφαρμογή του Νόμου Furier, υπολογίζεται η άγνωστη θερμοκρασία από την εξίσωση (1.3): -13-

ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ T T1 Q ka L QL 60W0.17m T1 T 14 C 95 C 4 ka 401W/m K3.14 10 m β) Η θερμοκρασιακή κλίση έχει σταθερή τιμή καθόλο το μήκος της ράβδου, ίση με: dt T T 14 95 C T 1-476 C / m d L 0.17m ΆΣΚΗΣΗ 1.4 Η οροφή, ηλεκτρικά θερμαινόμενης αποθήκης, έχει διαστάσεις 5m 10m, πάχος 0cm, και είναι κατασκευασμένη από υλικό με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας k=0.6w/m K. Οι επιφανειακές θερμοκρασίες εσωτερικά / εξωτερικά είναι 13 C και 5 C, αντίστοιχα. Να προσδιορισθεί η ροή θερμότητας διά μέσου της οροφής και το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας για χρονικό διάστημα 1 ωρών, όταν 1kWh κοστίζει 0.1. Μόνιμη μονοδιάστατη ροή θερμότητας, με σταθερές τις θερμοκρασίες του τοιχώματος, εσωτερικά / εξωτερικά, για 1 ώρες. L0.m Q A50m T 5 C T 13 C 1 Σχήμα Α1.4 Εφαρμόζοντας το Νόμο Furier για το τοίχωμα, όπου k, A σταθερές ποσότητες και χωρίς παραγωγή ενέργειας εσωτερικά, από την εξίσωση (1.3), προκύπτει ότι: -14-

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγικές Έννοιες της Μετάδοσης Θερμότητας dt t T T Q ka ka ka d L 1 και με αντικατάσταση των δεδομένων, η ροή θερμότητας θα είναι: 5 13 C Q 0.6W/m K 5m 10m 100W 0.m Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας, για χρονικό διάστημα 1 ωρών, προκύπτει, ότι είναι: 100W 1h 0.1 /kwh 1000W/kW 1.44 ΆΣΚΗΣΗ 1.5 Ψυκτικός θάλαμος διαστάσεων 0cm 30cm, με ύψος 5cm, χρησιμοποιείται για την αποθήκευση 14kg νερού, σε μορφή πάγου, θερμοκρασίας 0 C. Ο θάλαμος είναι κατασκευασμένος από διογκωμένη πολυστερίνη (EPS) (k=0.034w/m K), πάχους 3cm και το τοίχωμά του, εξωτερικά, έχει θερμοκρασία 5 C. Υπό την προϋπόθεση, σταθερών συνθηκών και αμελητέων απωλειών από τη βάση του θαλάμου, να υπολογιστεί ο χρόνος για την πλήρη τήξη του πάγου. Δίνεται: Θερμότητα τήξης του πάγου, h if, 333.7kJ/kg. Μόνιμη μονοδιάστατη ροή θερμότητας, με σταθερές ιδιότητες και αμελητέες απώλειες από τη βάση του θαλάμου. T 0 C T1 5 C 5cm 3cm 30cm 0cm Σχήμα Α1.5-15-

ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ Ιδιότητες: Νερό (Πίνακας Π.1) στους 0 C, f 3 3 110 m/kg Η συνολική επιφάνεια συναλλαγής θερμότητας, εξαιρουμένης της βάσης του θαλάμου, είναι: A 0.3m 0.5m 0.m 0.5m 0.m 0.3m 0.31m Με εφαρμογή του Νόμου Furier, για το τοίχωμα, από την εξίσωση (1.3) υπολογίζεται ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας προς το θάλαμο: T T1 0 5 C Q ka 0.034W/m K 0.31m 8.8W L 0.03m Η απαιτούμενη συνολική ενέργεια για την πλήρη τήξη του πάγου, θα είναι: Qmh if 14kg 333.7kJ/kg 4671.8kJ Επομένως, ο χρόνος που απαιτείται για την τήξη του πάγου προκύπτει, ότι είναι: t 3 4671.8 10 J 8.8J/s 530886.4s ή διαφορετικά 147.5 ώρες ή 6.1 ημέρες. ΆΣΚΗΣΗ 1.6 Ηλεκτρονικός επεξεργαστής, διαστάσεων cm cm, με επιφανειακή θερμοκρασία 55 C, ψύχεται από ρεύμα αέρα στο επάνω μέρος του, θερμοκρασίας 5 C. Εάν ο συντελεστής συναγωγιμότητας είναι 7W/m K, να υπολογισθεί ο ρυθμός ψύξης του επεξεργαστή. Μόνιμη κατάσταση, με αμελητέα μεταφορά θερμότητας, λόγω ακτινοβολίας και χωρίς απώλειες θερμότητας από την κάτω επιφάνειά του ή τις πλευρές του. -16-

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγικές Έννοιες της Μετάδοσης Θερμότητας T 5 C Q cnv cm T w 55 C cm Σχήμα Α1.6 Με υπόψη το Νόμο του Newtn, ο ρυθμός ψύξης του επεξεργαστή από την εξίσωση (1.4) θα είναι: cnv w Q cnv ha T T Q 0.3W 7W/m K 0.0m 0.0m 55 5 C= ΆΣΚΗΣΗ 1.7 Ανεμόμετρο θερμού σύρματος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα, 5 C, σε πειραματική αεροσήραγγα. Ο αισθητήρας έχει σχήμα κυλινδρικό, μήκους 1.8cm, διαμέτρου 0.5mm, ενώ είναι βαθμονομημένος βάσει της συνάρτησης U(m/s)=5 10-5 h, όπου h(w/m K). Να υπολογισθεί η ταχύτητα του αέρα, εάν η θερμοκρασία του σύρματος παραμένει στους 95 C, καθόσον το ρεύμα που τον διαρρέει είναι 0.15Α και η διαφορά δυναμικού 10V. Μόνιμη κατάσταση, με αμελητέα μεταφορά θερμότητας λόγω ακτινοβολίας. T 5 C Q L 1.8cm T w 95 C Σχήμα Α1.7-17-

ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ Η ηλεκτρική ισχύς που παρέχεται στον αισθητήρα, μετασχηματίζεται σε θερμική, η οποία απομακρύνεται απ αυτόν μέσω θερμικής συναγωγιμότητας. Επομένως, από το Νόμο του Νεύτωνα της εξίσωσης (1.4), προκύπτει ότι: PQ V I ha T T h DL T T s s V I 10V0.15A h DLT T h 3 0.510 m 1.810 m 95 5 C w Επομένως, η ταχύτητα του αέρα στην αεροσήραγγα είναι: U 5 510 h 510 5 757.9W/m K 8.7m / s h 757.9W / m K ΆΣΚΗΣΗ 1.8 Ηλεκτρικό σίδερο, με επιφανειακή θερμοκρασία 150 C, έχει επιφάνεια βάσης, με συντελεστή εκπομπής 0.6. Να υπολογισθεί η εκπεμπόμενη θερμική ακτινοβολία ανά μονάδα επιφάνειας της βάσης του. Μόνιμη κατάσταση, με αμελητέα μεταφορά θερμότητας λόγω φυσικής συναγωγιμότητας. T 150 C Q rad Σχήμα Α1.8 Λαμβάνοντας υπόψη το Νόμο Stefan-Bltzmann, από την εξίσωση (1.6), η εκπεμπόμενη θερμική ακτινοβολία ανά μονάδα επιφάνειας θα είναι: -18-