Δισδιάστατη Αγωγή Θερμότητας: Γραφικές Μέθοδοι Ανάλυσης

Σχετικά έγγραφα
Χειμερινό εξάμηνο

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΑΖΑΣ

Μόνιμη Μονοδιάστατη Αγωγή Θερμότητας Χωρίς Παραγωγή Θερμικής Ενέργειας

Χειμερινό εξάμηνο

Πτερύγια. Φύση και Σκοπός Ύπαρξης των Πτερυγίων

Χειμερινό εξάμηνο

Χειμερινό εξάμηνο

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Χειμερινό εξάμηνο

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

ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

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

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Στοιχεία Συναρτήσεων. 1. Να βρεθεί το πεδίο ορισμού των παρακάτω συναρτήσεων: στ. x 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 η & 2 η : ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

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

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

Υπολογισμός συνάρτησης μεταφοράς σε Υδραυλικά συστήματα. Αντίσταση ροής υγρού. Μανομετρικό Υψος h. Υψος h2. Ροή q

. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

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

ιανοµή θερµοκρασίας και βαθµός απόδοσης πτερυγίων ψύξης

Μεταφορά Θερμότητας. ΜΜK 312 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Παραγωγής

Κ ε φ. 1 Κ Ι Ν Η Σ Ε Ι Σ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή

ΘΕΩΡΙΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. Μια παράσταση που περιέχει πράξεις με μεταβλητές (γράμματα) και αριθμούς καλείται αλγεβρική, όπως για παράδειγμα η : 2x+3y-8

ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΛΥΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 13/10/2013

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Κυριακή 10 Μάη 2015 Βολή/Θερµοδυναµική/Ηλεκτρικό Πεδίο

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

Κεφάλαιο 5 Eναλλάκτες Θερμότητας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.2 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η. (Σ) όπου α, β, α, β, είναι οι

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

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

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

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014

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

Περι - Φυσικής. Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Κυριακή 10 Μάη 2015 Βολή/Θερµοδυναµική/Ηλεκτρικό Πεδίο. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

Μετατόπιση, είναι η αλλαγή (μεταβολή) της θέσης ενός κινητού. Η μετατόπιση εκφράζει την απόσταση των δύο θέσεων μεταξύ των οποίων κινήθηκε το κινητό.

1.1. Διαφορική Εξίσωση και λύση αυτής

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

Κεφάλαιο 4 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΚΕΝΤΡΟΥ ΑΝΤΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΚΕΝΤΡΟΥ ΛΟΓΩ ΕΓΚΑΡΣΙΑΣ ΚΛΙΣΗΣ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Πρόκειται για τρόπο μεταφοράς ενέργειας από ένα σώμα σε ένα άλλο λόγω διαφοράς θερμοκρασίας. Είναι διαφορετική από την εσωτερική (θερμική)

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΚΙΝΗΣΗ

α. 0 β. mωr/2 γ. mωr δ. 2mωR (Μονάδες 5) γ) στην ισόθερμη εκτόνωση δ) στην ισόχωρη ψύξη (Μονάδες 5)

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ. υ = σταθερη (1) - Με διάγραμμα :

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

Α Σ Κ Η Σ Η 2 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΞΩΔΟΥΣ ΥΓΡΟΥ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ενδεικτική Οργάνωση Ενοτήτων. E Τάξη. Α/Α Μαθηματικό περιεχόμενο Δείκτες Επιτυχίας Ώρες Διδ. 1 ENOTHTA 1

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΥΘΕΙΑ Οι συντεταγμένες ενός σημείου Απόλυτη τιμή...14

MAΘΗΜΑΤΙΚΑ. κριτήρια αξιολόγησης B ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. Πέτρος Μάρκος

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ

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

ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΑ

1 η ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΑΠΛΟ ΤΟΙΧΩΜΑ

δίου ορισμού, μέσου του τύπου εξαρτημένης μεταβλητής του πεδίου τιμών που λέγεται εικόνα της f για x α f α.

Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία

παραγωγή θερμότητας T=T1

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΑΖΑΣ ΘΕΣΗΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΜΑΖΑΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΣΩΜΑΤΩΝ

ΕΞΙΣΩΣΗ CLAUSIUS-CLAPEYRON ΘΕΩΡΙΑ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Ζήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ

Kefˆlaio 1. Jermìthta. 1.1 Ask seic. k 1. k 2 + L2

Παρατηρήσεις για τη χρήση ενός κυκλικού διαγράμματος

Μαθηματική Εισαγωγή Συναρτήσεις

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Ιωάννης Σ. Μιχέλης Μαθηματικός

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

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

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΗ ΝΑΥΠΗΓΙΚΗ ΚΑΙ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

( ) ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΟΡΙΑ 2 = ΜΑΘΗΜΑ : ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΑΣ ΦΥΛΑΞΕΩΣ ΤΑΞΗ : Β Λυκείου κατ. 1) Να βρεθεί το Π.Ο.

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΑΛΓΕΒΡΑ

Ημερομηνία: Πέμπτη 20 Απριλίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

A2. Θεωρήστε ότι d << r. Να δώσετε μια προσεγγιστική έκφραση για τη δυναμική ενέργεια συναρτήσει του q,d, r και των θεμελιωδών σταθερών.

ΘΕΜΑ A. 4. Η πρόταση «Δε μπορεί να κατασκευαστεί θερμική μηχανή με συντελεστή απόδοσης = 1» ισοδυναμεί με. α. Την αρχή της ανεξαρτησίας των κινήσεων.

Μαθηματικά Γενικής Παιδείας. iv) f(x)= v) f(x)= ln(x 2-4) vi) f(x) =, v) f(x) = 6 x 5. vi) vii) f(x) = ln(x 2-2) viii) f(x) = lnx 2.

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

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΟΜΑΛΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΗ ΚΙΝΗΣΗ (Ε.Ο.Μ.Κ.) Με διάγραμμα :

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ 4

Ημερομηνία: Παρασκευή 05 Ιανουαρίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Ασκήσεις στις συναρτήσεις, όρια και παράγωγο

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Β ΤΑΞΗ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ

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

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Τυπολόγιο Σφαιρικής Τριγωνομετρίας

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Τυπολόγιο Σφαιρικής Τριγωνομετρίας

Transcript:

Δισδιάστατη Αγωγή Θερμότητας: Γραφικές Μέθοδοι Ανάλυσης ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Παραγωγής Διάλεξη 6 ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 1 Εισαγωγή Μέχρι τώρα ασχοληθήκαμε με την μεταφορά θερμότητας σε μία διάσταση. Σε πολλές όμως περιπτώσεις είναι αναγκαία η μελέτη της μεταφοράς θερμότητας (ή θερμοκρασιακών αλλαγών) σε δύο διαστάσεις. Δισδιάστατη αγωγή: Η κατανομή της θερμοκρασίας χαρακτηρίζεται από δύο συντεταγμένες χώρου, π.χ. T(x,y). " Το διάνυσμα ροής θερμότητας χαρακτηρίζεται από δύο μέρη, π.χ. q " x, q y Έχουμε μεταφορά θερμότητας σε ένα μακρύ στερεό με δύο ισοθερμικές επιφάνειες και δύο μονωμένες επιφάνειες: Προσέξτε τα σχήματα των γραμμών σταθερής θερμοκρασίας (ισοθερμικές γραμμές) και τις γραμμές ροής θερμότητας (αδιαβατικές γραμμές). ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 2

Η Εξίσωση Μεταφοράς Θερμότητας και Μέθοδοι Επίλυσης Θεωρείστε ότι έχουμε μόνιμη, δισδιάστατη αγωγή (σε ορθογώνιο χώρο) με σταθερή θερμική αγωγιμότητα και παραγωγή θερμότητας. Σε αυτή την περίπτωση η εξίσωση μεταφοράς θερμότητας είναι: 2 2 Μέθοδοι επίλυσης: T T q + + = 0 2 2 x y k Αναλυτικές μέθοδοι: Περιλαμβάνουν την χρήση μαθηματικών σειρών και συναρτήσεων. Περιορίζεται σε απλές γεωμετρίες και οριακές συνθήκες. Ακριβείς λύσεις για το Τ(x,y). Γραφικές μέθοδοι: Προσεγγιστικές μέθοδοι οι οποίες εκμεταλλεύονται την γεωμετρική «ομαλότητα». Σχετικά εύκολη χρήση αλλά είναι πιο πολύ τέχνη παρά επιστήμη. Αριθμητικές μέθοδοι: Καλύπτουν πολύπλοκες γεωμετρίες και οριακές συνθήκες. Παρέχουν λύσεις σε διακριτά σημεία. Η πιο χρήσιμη μέθοδος. ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 3 Διαγράμματα Ροής Θερμότητας (flux plots) Αυτή η μέθοδος είναι γνωστή ως η «γραφική μέθοδος για δισδιάστατη αγωγή» (graphical method for 2-D conduction). Σε αυτή την μέθοδο σχεδιάζουμε σχεδόν κάθετες ισοθερμικές και αδιαβατικές γραμμές βάσει απλών γεωμετρικών κανόνων και την επιθυμία να έχουμε «ομαλότητα». Η μέθοδος είναι προσεγγιστική αλλά αν ο «ζωγράφος» είναι πεπειραμένος μπορούμε να έχουμε καλά αποτελέσματα. Η μέθοδος είναι σχετικά γρήγορη το οποίο είναι πλεονέκτημα αν αυτό που θέλουμε είναι απλά κάποια αρχικά αποτελέσματα για την ροή θερμότητας (εφόσον, βέβαια, γνωρίζουμε τις θερμοκρασίες σε κάποια βασικά οριακά σημεία). ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 4

Διαγράμματα Ροής Θερμότητας (flux plots) Κανόνες: Αρχίσουμε την λύση ενός προβλήματος βρίσκοντας γραμμές συμμετρίας οι οποίες πρέπει να είναι και αδιαβατικές. Σχεδιάστε «ομαλές» ισοθερμικές γραμμές (με σχετικά ίση απόσταση η μία από την άλλη) οι οποίες πρέπει να είναι σχεδόν κάθετες με τις αδιαβατικές γραμμές στα σημεία τομής. Ο αριθμός των ισοθερμικών γραμμών έχει σχέση με την επιθυμητή ακρίβεια. Σχεδιάστε αδιαβατικές γραμμές κάθετες στις ισοθερμικές. Συνεχίστε αυτή την διαδικασία προσπαθώντας να αποκτήσετε καμπύλα τετράγωνα με ίση μήκη γραμμών σε πλευρές οι οποίες βρίσκονται απέναντι η μία από την άλλη. Το τελικό αποτέλεσμα είναι μία γραφική παράσταση (ή, αν προτιμάτε, ιδέα) της μορφής της ροής θερμότητας. ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 5 Διαγράμματα Ροής Θερμότητας (flux plots) Παράδειγμα: Τετράγωνο κανάλι με ισοθερμικές εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες. Προσέξτε τις απλοποιήσεις λόγω της χρήσης γραμμών συμμετρίας. Έχουμε: ορθογώνια τομή των ισοθερμικών και αδιαβατικών γραμμών. Τα μήκη απέναντι πλευρών είναι ίσα κατά προσέγγιση: ab + cd ac + bd Δx Δy 2 2 ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 6

Διαγράμματα Ροής Θερμότητας (flux plots) Εκτός από ποιοτικές μπορούμε να πάρουμε και ποσοτικές πληροφορίες από την γραφική μέθοδο. Εάν έχουμε σχεδιάσει σωστά όλες τις γραμμές (με άλλα λόγια Δx Δy) θα έχουμε ένα αριθμό Μ καναλιών ροής θερμότητας (ο χώρος μεταξύ των αδιαβατικών γραμμών) καθώς και ένα αριθμό Ν καναλιών θερμοκρασίας (ο χώρος μεταξύ των ισοθερμικών γραμμών). Τότε η ολική μεταφορά θερμότητας δίνεται από: q Mqi M k ΔT Δx Ml N M N i ( Δy l) kδt q k( T ) ΔT ΔT = N overall 1 2 ' 2 T1 Όπου l είναι το μήκος της τρίτης διάστασης. Το κλάσμα Μ/Ν ονομάζεται συντελεστής μορφής (conduction shape factor) και συμβολίζεται με το γράμμα S. Επίσης η διαφορά θερμοκρασία σε ένα στοιχείο δίνεται από: ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 7 Συντελεστής Μορφής (conduction shape factor) Η δισδιάστατη ή τρισδιάστατη μεταφορά θερμότητας σε ένα σώμα το οποίο περικλείεται από δύο ισοθερμικές επιφάνειες με θερμοκρασίες Τ1 και Τ 2 αντίστοιχα μπορεί να παρουσιαστεί χρησιμοποιώντας τον συντελεστή μορφής S. ( ) q = SkΔ T 1 T 2 Με βάση τον πιο πάνω ορισμό η δισδιάστατη θερμική αντίσταση ορίζεται ως: R cond ( 2 D) = ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 8 1 Sk Έχουμε ακριβή και προσεγγιστικά αποτελέσματα για δισ- και τρισδιάστατα συστήματα, π.χ. Μακρύς (L>>w) κύλινδρος κυκλικής διατομής τοποθετημένος στο κέντρο ενός τετράγωνου στερεού με ίσο μήκος: 2πL S = 1.08w ln D

Συντελεστής Μορφής (conduction shape factor) Παραδοχές Δεν έχουμε εσωτερική παραγωγή θερμότητας Έχουμε σταθερή θερμική αγωγιμότητα Οι επιφάνειες είναι ισοθερμικές Η χρήση του συντελεστή μορφής είναι πολύ απλή: Βρείτε την επιθυμητή γεωμετρία (π.χ. από κάποιο πίνακα) Υπολογίστε το S Βρείτε το q ήτοr ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 9 Συντελεστής Μορφής (conduction shape factor) ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 10

Ο Αδιάστατος Ρυθμός Μεταφοράς Θερμότητας Λόγω Αγωγής (the dimensionless conduction heat rate) Θεωρείστε ότι έχουμε ένα ισοθερμικό σώμα με εμβαδό επιφανείας Α s και θερμοκρασία Τ 1. Αυτό το σώμα βρίσκεται μέσα σε ένα άπειρο μέσο θερμοκρασίας Τ 2. Σε αυτή την περίπτωση η μεταφορά θερμότητας μπορούμε να υπολογίσουμε την μεταφορά θερμότητας κάνοντας χρήση * του «αδιάστατου ρυθμού μεταφοράς θερμότητας λόγω αγωγής», q ss. * ( T1 T2 ) q = qsska L s c Το L c είναιτοχαρακτηριστικόμήκος(characteristic length) του σώματος: L c As 4 π Έχουμε ακριβείς και προσεγγιστικές λύσεις για διάφορα συστήματα, π.χ. για ισοθερμική σφαίρα: * =1 q ss Για τα περισσότερα συστήματα έχουμε: q * ss 1 1 2 ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 11 Ο Αδιάστατος Ρυθμός Μεταφοράς Θερμότητας Λόγω Αγωγής (the dimensionless conduction heat rate) ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 12

Παραδείγματα Άσκηση 4.9: Παραγωγή θερμότητας από ραδιενεργά απόβλητα σε θαμμένο δοχείο. Υπολογίστε την θερμοκρασία επιφανείας του δοχείου. Άσκηση 4.24: Έχουμε σύνδεση ενός πτερυγίου αλουμίνίου κυκλικής διατομής (pin fin) και μεγάλουμήκουςσεβάσηαπόαλουμίνιοήανοξείδωτοατσάλι. Υπολογίστε τον ρυθμό θέρμανσης του πτερυγίου και την θερμοκρασία του σημείου σύνδεσης (α) χωρίς και (β) με θερμική αντίσταση στο σημείο σύνδεσης. ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 13 Μελέτη Βιβλίο Incropera: Τμήματα 4.1 και 4.3 ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 4 14