ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Σχετικά έγγραφα
ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

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

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

ΦΥΣΙΚΗ -ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 9 η : Μεταφορά Μάζας

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

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΑΖΑΣ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας

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

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

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

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

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

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

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

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 9 η : Μεταφορά Μάζας. Διάχυση Νόμος Fick

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΥΓΡΟΥ

Ενότητα 6 η : Μεταβατική αγωγή Θερμότητας

1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης

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

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης

Χειμερινό εξάμηνο

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. 1η ενότητα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

Εργαστηριακή Άσκηση 30 Μέτρηση του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας υλικών.

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

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

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

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

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

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

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

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ - ΕΜΒΑΘΥΝΣΗ Εισαγωγή

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

Θερμότητα. Κ.-Α. Θ. Θωμά

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΡΑΠΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

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

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

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

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

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

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

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

1 η ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΕ ΑΠΛΟ ΤΟΙΧΩΜΑ

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

Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος

Συστήματα Ανάκτησης Θερμότητας

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

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

P. kpa T, C v, m 3 /kg u, kj/kg Περιγραφή κατάστασης και ποιότητα (αν εφαρμόζεται) , ,0 101,

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

Κεφάλαιο 8. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

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

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

1 Aπώλειες θερμότητας - Μονωτικά

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

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

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

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

Μηχανική Τροφίµων. Θερµικές Ιδιότητες Τροφίµων. Η έννοια του «τροφίµου»

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

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

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

Θέμα Α. Στις παρακάτω ερωτήσεις να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

παραγωγή θερμότητας T=T1

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 22 Απριλίου 2017

Μόνιμη Μονοδιάστατη Αγωγή Θερμότητας Χωρίς Παραγωγή Θερμικής Ενέργειας

Transcript:

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΑΖΑΣ ΔΙΔΑΣΚΟΥΣΑ Νυμφοδώρα Παπασιώπη Λέκτορας papasiop&metal.ntua.gr Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-1

Οργάνωση-Περιεχόμενα ΩΡΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Τετάρτη: 8:45-10:30 και Πέμπτη: 8:45-9:30. [2 ώρες θεωρία και 1 ώρα ασκήσεις] Οι σημειώσεις των παραδόσεων και οι ασκήσεις θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Μπορείτε να με δείτε στο γραφείο Τετάρτη: 11:00-12:30 και Πέμπτη: 10:00-11:30. Μπορείτε επίσης να επικοινωνείτε μαζί μου μέσω email: papasiop@metal.ntua.gr Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-2

Οργάνωση-Περιεχόμενα ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΠΟΥ ΔΙΑΝΕΜΟΝΤΑΙ: Ν. Κουμούτσος - Β. Λυγερού. Μεταφορά Θερμότητας (ΕΜΠ) Δ. Πάνιας. Εναλλάκτες Θερμότητας και Μεταφορά Μάζας (ΕΜΠ) ΑΛΛΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ: Cengel Y.A.:Μεταφορά Θερμότητας Μια Πρακτική Προσέγγιση (Εκδ. ΤΖιόλα) Pitts D. Sissom L: Μεταφορά Θερμότητας - Σειρά Schaum (Εκδ. Τζιόλα) Brodkey & Hersey: Φαινόμενα Μεταφοράς (Εκδ. Τζιόλα) Β. Λυγερού, Δ. Ασημακόπουλος: Μεταφορά Μάζας (ΕΜΠ) Bird, Stewart, Lightfoot: Transport Phenomena (John Wiley & Sons, NY, 2001) Μαρκόπουλος Ι: Μεταφορά Μάζας (University Studio Press) A. L. Hines, R.N. Maddox. Mass Transfer. Fundamendals and Applications (PTR Prentice Hall) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-3

ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1. Βασικές Αρχές 2. Αγωγή Οργάνωση-Περιεχόμενα Θερμοδυναμική και μεταφορά θερμότητας Θερμότητα και άλλες μορφές ενέργειας Τρόποι μεταφοράς θερμότητας (Αγωγή, Συναγωγή, Ακτινοβολία) Μονοδιάστατη αγωγή σε μόνιμη κατάσταση Σύνθετα τοιχώματα Άθροιση αντιστάσεων Αγωγή με σύγχρονη παραγωγή Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-4

ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Οργάνωση-Περιεχόμενα ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 2. Αγωγή (συνέχεια) Εκτεινόμενες επιφάνειες. Πτερύγια ψύξης Διδιάστατη και τριδιάστατη αγωγή θερμότητας Μη μόνιμη κατάσταση 3. Συναγωγή Βασικές αρχές συναγωγής Εξωτερική ροή Εξαναγκασμένη κυκλοφορία Ροή σε αγωγούς Φυσική κυκλοφορία Συμπύκνωση και βρασμός Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-5

ΥΛΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 4. Εναλλάκτες θερμότητας Οργάνωση-Περιεχόμενα ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΑΖΑΣ 1. Εισαγωγικά στοιχεία 2. Συγκέντρωση, ρυθμός μεταφοράς και διάχυση 3. Συντελεστής διάχυσης 4. Ισοζύγιο μάζας 5. Ομοιότητες στη μεταφορά ορμής, θερμότητας και μάζας Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-6

1.1 Θερμοδυναμική και Μεταφορά Θερμότητας ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ : Μορφή ενέργειας που μεταφέρεται λόγω διαφοράς θερμοκρασίας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ : Συστήματα σε κατάσταση ισορροπίας Ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται όταν ένα σύστημα μεταβαίνει από μία κατάσταση ισορροπίας σε άλλη Σε πόσο χρόνο ;;; ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ : Συστήματα που δεν βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας Ρυθμός μεταφοράς θερμότητας Π.χ. σχεδιασμός ενός εναλλάκτη θερμότητας ή ενός συστήματος μόνωσης βασίζεται κυρίως στις γνώσεις μεταφοράς θερμότητας Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-7

1.2 Θερμότητα και άλλες μορφές ενέργειας Μικροσκοπικές μορφές ενέργειας: σχετίζονται με τη μοριακή δομή ενός συστήματος και το βαθμό μοριακής δραστηριότητας Εσωτερική ενέργεια, U : το άθροισμα των μικροσκοπικών μορφών ενέργειας Η εσωτερική ενέργεια σχετίζεται με : την κινητική ενέργεια των μοριών αισθητή θερμότητα τις δυνάμεις μεταξύ των μορίων, δηλ. τη φαση (αέρια, υγρή, στερεή) του συστήματος λανθάνουσα θερμότητα τις δυνάμεις μεταξύ των ατόμων του κάθε μορίου χημική ενέργεια τις δυνάμεις μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων στο πυρήνα του κάθε ατόμου πυρηνική ενέργεια Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-8

1.2 Θερμότητα και άλλες μορφές ενέργειας (συνέχεια) Εσωτερική ενέργεια, U, και Ενθαλπία, Η: Στην ανάλυση συστημάτων που περιλαμβάνουν τη ροή ρευστού, συναντάται συχνά ο συνδυασμός των ιδιοτήτων εσωτερικής ενέργειας, U, και του γινομένου, P V (ενέργειας ροής) Ο συνδυασμός ορίζεται ως Ενθαλπία: H = U + P V Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-9

ΜονάδεςΘερμότηταςκαιΘερμοκρασίας Μονάδες Θερμότητας Μονάδα Σύμβολο Αντιστοιχία Σύστημα joule J SI British Thermal Unit BTU 1 BTU = 1.055 kj British Calorie cal 1 cal = 4.11868 J Τεχνικό Μονάδες Θερμοκρασίας Μονάδα Σύμβολο Αντιστοιχία Σύστημα Κελσίου o C SI Kelvin K 1 Κ = 1 ο C T(K) = 273.15 + T( o C) Fahrenheit o F 1 o F= 1 o C/1.8 T( o F) = 1.8 T( o C) + 32 British Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-10

Ειδική θερμότητα Ειδική θερμότητα: ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας της μονάδας μάζας μιας ουσίας κατά 1 βαθμό. Στα αέρια : Ειδική θερμότητα υπό σταθερό όγκο C V kj/(kg o C) Ειδική θερμότητα υπό σταθερή πίεση C P >> Ιδανικά αέρια C P = C V + R Στα υγρά και στα στερεά: C P =C V Η τιμή της ειδικής θερμότητας στα αέρια : σταυγράκαιταστερεά: C P ή C V = f(p,t) C P = f(t) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-11

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Αρχή διατήρησης της ενέργειας Ολική ενέργεια που εισέρχεται στο σύστημα - Ολική ενέργεια που εξέρχεται απότοσύστημα = Μεταβολή της ολικής ενέργειας του συστήματος E εισ E εξ = ΔΕ συστ Καθαρή μεταφορά ενέργειας μέσω θερμότητας, έργου και μάζας Μεταβολή της εσωτερικής, κινητικής, δυναμικής, κλπ. ενέργειας Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-12

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο Ενέργειας για Κλειστά Συστήματα (Σταθερή Μάζα) E εισ E εξ = ΔΕ συστ Στάσιμο κλειστό σύστημα Στάσιμο κλειστό σύστημα, χωρίς έργο E εισ E εξ = ΔU = mc V ΔΤ q = mc ΔΤ V Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-13

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο Ενέργειας για Κλειστά Συστήματα (Σταθερή Μάζα) Παράδειγμα : Θέρμανση νερού σε ηλεκτρική τσαγιέρα Δεδομένα: Θέλουμε να θερμάνουμε 1.2 kg νερού από 15 o C σε 95 o C Η τσαγιέρα έχει ηλεκτρικό στοιχείο θέρμανσης 1200W Τσαγιέρα: m= 0.5 kg, C P = 0.17 kj/ (kg o C) Νερό: m= 1.2 kg, C P = 4.18 kj/ (kg o C) Ζητούνται: Σε πόσο χρόνο θα θερμανθεί το νερό (αγνοούνται οι απώλειες θερμότητας) E εισ E εξ = ΔU = mc V ΔΤ Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-14

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο Ενέργειας για Κλειστά Συστήματα (Σταθερή Μάζα) Παράδειγμα : Θέρμανση νερού σε ηλεκτρική τσαγιέρα E εισ E εξ = ΔU συστ Δεδομένα: Τσαγιέρα: m= 0.5 kg, C P = 0.17 kj/ (kg o C) Νερό: m= 1.2 kg, C P = 4.18 kj/ (kg o C) ΔT: 15 95 o C Λύση: E E εισ εισ = ΔU = (mc + ΔU τσαγ νερού P ΔT) τσαγ + (mcpδt) νερού = 429.3 kj (0.5 0.17) (kj/ o C) (95-15) o C (1.2 4.18) (kj/ o C) (95-15) o C Δt = E W& εισ ηλ 429.3 kj 1.2 kw=1.2 kj/s Δt = 358s = 6 min Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-15

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο ενέργειας για συστήματα μόνιμης σταθεροποιημένης ροής Όγκος ελέγχου E& εισ E& εξ = de συστ dt Μόνιμη de συστ /dt = 0 & E εισ ( 1) = m& εισh εισ & = q E εισ( 2) & E & εξ = m& εξ h εξ Ė εισ : ποσό ενέργειας που εισέρχεται στο σύστημα με κάθε μορφή (θερμότητα, έργο μεταφορά μάζας) ποσό ενέργειας που εισέρχεται στον όγκο ελέγχου λόγω μεταφοράς μάζας ποσό ενέργειας που εισέρχεται στον όγκο ελέγχου σε μορφή θερμότητας ποσό ενέργειας που εξέρχεται από τον όγκο ελέγχου λόγω μεταφοράς μάζας & ( 1) + E& (2 E& εισ εξ= 0 m & εισ hεισ + q& m& εξhεξ = 0 m & εισ = m& εξ = m& q& = m& Δh E εισ ) q& = mc & PΔT Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-16

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο ενέργειας για συστήματα μόνιμης σταθεροποιημένης ροής q & = mc & P Δ T Παράδειγμα : Απώλεια θερμότητας από αγωγό θέρμανσης Δεδομένα: Αγωγός θέρμανσης μήκους 5m και ορθογώνιας διατομής 20cm x 25cm Θερμός αέρας εισέρχεται σε P= 100 kpa, T=60 o C με μέση ταχύτητα v = 5m/s Η θερμοκρασία πέφτει λόγω απωλειών θερμότητας και είναι στην έξοδο του αγωγού 54 o C Ζητούνται: Ρυθμός απώλειας θερμότητας (kj/s) Παραδοχές Δεν έχουμε πτώση πίεσης στον αγωγό Ο αέρας συμπεριφέρεται σαν τέλειο αέριο Η πυκνότητα (ρ) και η ειδική θερμότητα (C P ) του αέρα δεν μεταβάλλονται Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-17

1.3 Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Ισοζύγιο ενέργειας για συστήματα μόνιμης σταθεροποιημένης ροής Παράδειγμα : Απώλεια θερμότητας από αγωγό θέρμανσης Δεδομένα: Μήκος 5m, διατομή 20cm x 25cm P= 100 kpa, T εισ =60 o C, v = 5m/s, T εξ =60 o C Σταθερές και Ιδιότητες: R = 0.287 kpa m 3 /(kg K) C P =1.005 kj/ (kg o C) q & = mc & P Δ T m& = ρva διατομή P = RT ρ 3 ρ =1.046 kg / m 3 2 m& = ρvaδιατομ ή = (1.046 kg / m )(5 m /s)(0.20 0.25 m ) = 0.2615 kg /s q& = mc & P ΔT = (0.2615kg / s)(1.005 kj /(kg o C))(60 54) o C q & =1.577 kj / s Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-18

1.4 Τρόποι μεταφοράς θερμότητας Τρεις βασικοί μηχανισμοί Μεταφορά με αγωγή Απότοέναμόριοτηςύληςστογειτονικότου. Χωρίς μακροσκοπική μετακίνηση υλικού. Ισχύει κυρίως σε στερεά και ακινητοποιημένα ρευστά. Μεταφορά με συναγωγή Οφείλεται σε μετακίνηση μάζας ρευστού. Ρευστό που μετακινείται μεταφέρει την ενέργειά του στο χώρο που καταλήγει. Μεταφορά με ακτινοβολία Όταν η ενέργεια μεταφέρεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Στην πράξη οι τρεις μηχανισμοί δρουν παράλληλα. Για απλούστευση πολλές φορές εξετάζουμε μόνον τον κυρίαρχο Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-19

Μεταφορά με αγωγή 1.4.1. Αγωγή Απότοέναμόριοτηςύληςστογειτονικότου. Χωρίς μακροσκοπική μετακίνηση υλικού. Ισχύει κυρίως σε στερεά και ακινητοποιημένα ρευστά. Ο ρυθμός μεταφοράς με αγωγή μέσα από ένα σώμα ένα εξαρτάται από: τη γεωμετρία του σώματος, το πάχος του, το υλικό, τη διαφορά θερμοκρασίας στις δύο πλευρές του σώματος Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-20

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) Αγωγή θερμότητας διαμέσου επίπεδου τοίχου ( Επιφάνεια)( Διαφορά θερμοκρασίας) Ρυθμός μεταφοράς = Πάχος Δθ Δx Ανηγμένοςρυθμόςμεταφοράς = = λ (W/m ) Σε διαφορική μορφή (Δx 0) q& x q& x A θ q& x = λ x & q x Δθ = λa (W) Δx 2 Νόμος Fourier Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-21

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) θ q& x = λ x Νόμος Fourier & q x = λ dθ dx L 0 q dx & x = θ θ 2 1 λdθ & θ θ L 1 2 qx = λ θ1 θ2 q& x = λa L Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-22

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) λ = & A q x L Δθ Θερμική αγωγιμότητα, λ W/(m o C) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-23

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) q& x L λ = A Δθ Θερμική αγωγιμότητα, λ W/(m o C) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-24

Θερμική διαχυτότητα, α 1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) α = λ ρc p (m 2 /s) Θερμοχωρητικότητα α = αγόμενη θερμότητα αποθηκευμένη θερμότητα Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-25

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) Παράδειγμα: Μέτρηση θερμικής αγωγιμότητα ενός υλικού Δεδομένα: Δύο κυλινδρικά δοκίμια διαμέτρου D=5cm Ηλεκτρική θερμαντική αντίσταση: V=220V, I=0.2Α Μέτρηση διαφοράς θερμοκρασίας σε απόσταση L=3cm. Μετά την αποκατάσταση μόνιμων συνθηκών μετριέται: ΔT=15 o C Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-26

1.4.1. Αγωγή (συνέχεια) Παράδειγμα: Μέτρηση θερμικής αγωγιμότητα ενός υλικού Λύση: D=5cm, V=220V, I=0.2Α L=3cm. ΔT=15 o C Ηλεκτρική ισχύς που καταναλώνει η θερμάστρα W& e = VI Ρυθμός ροής θερμότητας μέσα από κάθε δείγμα q & = 1 2 & W e ΔT q& = λα L A = 1 πd 4 2 W& e = (220V) (0.2A) = 44W q & = 22W q& L λ = A ΔT 1 4 2 A = π(0.05m) = λ = 22.4 W /(m o C) 0.00196 m 2 Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-27

1.4.2. Συναγωγή Μεταφορά θερμότητας μεταξύ στερεάς επιφάνειας και ρευστού που βρίσκεται σε κίνηση Εξαναγκασμένη και φυσική συναγωγή Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-28

1.4.2. Συναγωγή Ρυθμός ροής θερμότητας q& = h( θs θ ) Νόμος ψύξης του Newton Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας, h (W/(m 2o C) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-29

1.4.3. Ακτινοβολία Θερμότητα που εκπέμπει η ύλη με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων Δεναπαιτείτηνύπαρξηυλικούμέσου. Μεταφέρεται με την ταχύτητα του φωτός q& = στ S μ 4 & μ q = σaτ 4 S Νόμος Stefan-Boltzmann T s : απόλυτη θερμοκρασία εξωτερικής επιφάνειας σ =5,67x10-8 W/(m 2 K 4 ) σταθερά Stefan Boltzman q& = εστ S 4 & 0 < ε < 1 q = εσaτ 4 S Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-30

1.4.3. Ακτινοβολία (συνέχεια) Ανταλλαγή θερμότητας με ακτινοβολία (α) Μεταξύ δύο επιφανειών 4 q& 1 2 = σa1f12( Τ1 T 4 2 ) 1 F 12 1 1 Α1 1 = + 1+ 1 F ε Α 12 1 2 ε2 (β) Μεταξύ μιας επιφάνειας και του περιβάλλοντος ε 2 =1, F 12 =1 F 12 = ε 1 q& = σaε( Τ 4 S T 4 π ) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-31

1.4.3. Ακτινοβολία (συνέχεια) Ταυτόχρονη μεταφορά θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία q& = q& + q& = σaε( Τ T ) + ha(t T 4 4 ολ. ακτ. συν. S π S π ) Πλασματικός συντελεστής μεταφοράς με ακτινοβολία, h r q& = h A( θ θ ακτ. r S π ) h r εσ( Τ 2 S + 2 Tπ )(T + T S π ) q& = A(h + h)( θ θ ολ. r S π ) Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-32

1.4.3. Ακτινοβολία (συνέχεια) Παράδειγμα: Ταυτόχρονη μεταφορά με συναγωγή και ακτινοβολία Δεδομένα: Αγωγός μεταφοράς ατμού διαμέτρου d o =10 cm θ S =100 o C, θ π =25 o C Συντελεστής εκπομπής ε=0.8 Συντελεστής μεταφοράς με συναγωγή h=15w/(m 2 K) Ζητούνται: Θερμικές απώλειες ανά τρέχον μέτρο Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-33

Λύση: h q& r Μεταφορά Θερμότητας - Βασικές Αρχές 1.4.3. Ακτινοβολία (συνέχεια) Παράδειγμα: Ταυτόχρονη μεταφορά με συναγωγή και ακτινοβολία εσ( Τ = A(h 2 S 2 + Tπ )(TS + T + h)( θ θ ολ. r S π & ολ ) π ) Δεδομένα: Αγωγός μεταφοράς ατμού διαμέτρου d o =10 cm θ S =100 o C, θ π =25 o C Συντελεστής εκπομπής ε=0.8 Συντελεστής μεταφοράς με συναγωγή h=15w/(m 2 K) Ζητούνται: Θερμικές απώλειες ανά τρέχον μέτρο W 6.93 m K h r = 2 A = πd = 0.314 m / m μήκους q. = 0.314(15 + 6.93)(100 25) W / m o 2 Φαινόμενα Μεταφοράς ΙΙ. Μεταφορά Θερμότητας και Μάζας 1-34