دوزینگ پمپ خورشیدی پودر کلر

گرما     انرژی     جابجا شده از یک جسم به جسم دیگر یا از ناحیه‌ای به ناحیه‌ای دیگر، طی برهم‌کنش‌های گرمایی است    . 

·          واحد گرما در دستگاه     SI  ، ژول است.

·         گرما را با نمادQنمایش می‌دهیم.

·        

توان گرمایی:

 

روش های انتقال حرارت:

•         هدایت (Conduction)

•         همرفت یا جابجایی(Convection)

•         تشعشع(Radiation)

 

هدایت:

مقدار گرمای منتقل شده با روش هدایت به 3 عامل بستگی دارد:

1- ضریب هدایت حرارتی ماده

2- مساحت سطح انتقال گرما

3- شیب دما

بنابراین در هدایت یک بعدی می توان نوشت: (معادله فوریه)

 

 

 

در این معادلهQسرعت انتقال انرژی گرمایی به روش هدایت است.

ابعاد پارامترها در معادله فوریه در سیستم SI:

 

 

 

 

 

مثال:

دیواره یک کوره صنعتی ساخته شده از آجر نسوز با ضریب هدایت حرارتی k=1.7 W/m2.ºK و به ضخامت 0.15 m است. اندازه گیری، دمای دو سمت دیواره را در حالت پایدار 1400ºK و 1150ºK نشان می دهد. نرخ تلفات گرمایی از این دیواره چقدر است؟

حل:

 

 

 

 

 

همرفت یا جابجایی:

 

در انتقال حرارت به روش همرفت (جابجایی) دو مکانیسم به طور همزمان عمل می کنند. علاوه بر انتقال انرژی به دلیل جنبش ملکولی، انرژی توسط حرکت ماکروسکوپی سیال نیز انتقال می یابد.

این روش انتقال حرارت برحسب طبیعت جریان سیال به دو شاخه تقسیم می شود:

1- جابجایی اجباری

2- جابجایی طبیعی (آزاد)

در هر دو روش، سرعت انتقال گرما با رابطه کلی زیر بیان می شود (رابطه نیوتون):

 

در این رابطه سرعت انتقال گرما متناسب با اختلاف دمای سطح جامد و سیال، مساحت سطح انتقال حرارت و ضریب جابجایی انتقال گرما است.

واحد ضریب جابجایی انتقال گرما در سیستم SI:

 

 

 

ضریب جابجایی به عواملی مثل خصوصیات فیزیکی سیال (ویسکوزیته، ضریب هدایت حرارتی و...)، رژیم حرکت سیال (آرام یا درهم)، صافی سطح جامد و نوع جابجایی (طبیعی یا اجباری) بستگی دارد.

مثال:

جریان هوا با دمای  15ºCاز روی سطحی به دمای 35ºC عبور می کند. در صورتی که ضریب انتقال حرارت جابجایی h=4.5 W/m2.ºCباشد. میزان انتقال حرارت به ازای هر متر مربع از سطح چقدر است؟

حل:

 

 

 

تشعشع:

 

انتقال حرارت به روش تشعشع، بر خلاف مکانیسم های هدایت و جابجایی مستلزم وجود محیط مادی نیست و انرژی گرمایی می تواند در محیط کاملا خلاء نیز توسط امواج الکترومغناطیس منتقل شود.

بررسی های ترمودینامیکی نشان داده است که یک تابش کننده ایده ال موسوم به ”جسم سیاه“ متناسب با توان چهارم دمای مطلق خود انرژی تابش می کند.

هرگاه دو جسم سیاه از طریق تشعشع مبادله گرما نمایند، انرژی مبادله شده بین آن ها متناسب با اختلاف توان چهارم دمای آنها خواهد بود. بنابراین:

 

در این رابطه s ثابت استفان-بولتزمن نامیده می شود و مقدار آن:

 

توان چهارم دما در معادله تشعشع استفان-بولتزمن نشان می دهدکه مکانیسم تشعشع در دماهای بالا اهمیت دارد به طوری که در دماهای بالا از از روش های دیگر انتقال انرژی در مقابل تشعشع صرفنظر می شود.

جسم سیاه بالاترین قدرت انتشار انرژی تشعشعی را دارد و قدرت انتشار انرژی اجسام غیر سیاه کسری از قدرت انتشار انرژی توسط جسم سیاه است.

مثال:

دو صفحه سیاه خیلی بزرگ به دماهای 800ºC و 300ºC به طریق تشعشع با یکدیگر مبادله گرمایی می کنند. انتقال حرارت را به ازای واحد سطح محاسبه کنید.

حل:

 

 

 

 

**اگر ΔT اختلاف پتانسیل حرارتی و  Qشدت جریان گرما باشد، در آن صورت  R_thرا می توان مقاومت حرارتی تصور نمود.

1/hA مقاومت حرارتی در جابجایی است.

تمرین: مقاومت حرارتی در هدایت را به دست آورید.

دیوار مرکب

از مدارهای گرمایی معادل برای سیستم های پیچیده تر ،مانند دیوارهای مرکب نیز می توان استفاده کرد.بستگی به نوع کنار هم قرار گرفتن دیوارها،می توان آنها را به شکل مقاومت گرمایی سری یا موازی دسته بندی کرد. شکل زیر دیوار مرکب سری را نشان می دهد

. 

که در آن اختلاف دمای کل است و جمع زنی شامل تمام مقاومت های گرمایی است.بنابراین:

یا به عبارت دیگر آهنگ انتقال گرما را می توان به اختلاف دما و مقاومت هر یک از اجزاء دیوار سری مرتبط دانست.

در دیوارهای مرکب بهتر است که اغلب از ضریب کلی انتفال گرما،U،استفاده کردکه نام دیگر این ضریب قانون سرمایش نیوتوناست.

که در آن  اختلاف دمای کل است.

شکل زیر نمایی از یک دیوار مرکب موازی است که مدار گرمایی مقاومت معادل آن رسم شده است

. 

برای این نوع دیوارهای مرکب داریم:

 

مقاومت تماسی

مقاومت ایجاد شده در اثر زبری سطوح تماسی . برای این مقاومت گرمایی جدولی تعبیه شده که شما قادرید بر اساس جنس دو سطح تماسی مقاومتی را بخوانید و در مسئله برای رسیدن به جوابی بهتر استفاده کنید .

مثال

دیوار مرکب مسطحی را در نظر بگیرید که از دو ماده با رسانندگی های گرمایی:

 و ضخامت های  تشکیل شده است. مقاومت تماسی در فصل مشترک(km^2/w)  است. مادهAدر مجاورت سیال  با  و مادهBدر مجاورت سیال  با  قرار دارد.

آهنگ انتقال گرمااز دیوار به ارتفاع 2 متر و عرض 2.5 متر چقدر می باشد؟

حل:

 

گرمای محسوس(Sensible heat):

اگر نتیجه افزایش یا کاهش گرمای یک ماده فقط تغییرات دمای ماده باشد و در ماده هیچگونه تغییرحالتی روی ندهد، به آن گرمای محسوس گویند.

ü    گرمای نهان تبخیر

ü    گرمای نهان ذوب

ü    گرمای نهان تقطیر

ü    گرمای نهان انجماد

 

.

مثال:

چند کالری گرما لازم است تا 100 گرم یخ را به آب  15 تبدیل کند؟

پاسخ:                              

         

 

دما واندازه گیری دما(Temperature)

دما مقیاسی است که برای اندازه گیری شدت گرمای مواد بکار رفته و می تواند مسیر حرکت انرژی حرارتی را مشخص نماید .

یعنی دما نمی تواند به تنهایی مقدار گرمای یک ماده را به دست دهد . بلکه فقط درجه گرمی ، یا چه مقدار گرم و یا سرد بودن ماده را بطور نسبی نشان می دهد .

بدین لحاظ در موقع بکار بردن لغات " دما " و " گرما " می بایستی به این تعاریف و فرق بین آنها دقت کافی مبذول داشت .

در تئوری ملکولی گرما ، دما سرعت حرکت اتم را اندازه گیری می کند و گرما حاصلضرب سرعت حرکت اتم در تعداد اتمهایی که تحت تاثیر گرما قرار گرفته اند می باشد.

ترمومتر (Thermometer )

ترمومتر وسیله ای است که می توان با آن دما را اندازه گیری کرد . ساختمان ترمومتر از یک لوله شیشه ای آب بندی شده و یک حباب ، که در انتها ی پائین لوله قراردارد تشکیل شده است . درداخل آن مقداری مایع ( جیوه یا الکل ) قرار دارد که به صورت یکنواخت منبسط می شود .

در بعضی از ترمومتر ها برای اندازه گیری دما از فلز استفاده می شود . در هنگام تغییر دما، فلز منبسط و منقبض می شود . این عمل باعث حرکت یک شاخص به سمت بالا و پایین مقیاس خواهد شد .

در بعضی از ترمومترها با اندازه گیری یک ولتاژ خیلی کم ، که در یک ترموکوپل تولید می شود می توان دما را مشخص نمود . این وسایل را پتانسیومترPotentiometer )) می نامند . این وسایل در اندازه گیری دماهای بالایی که خارج از محدوده عملکرد ترمومترهای ساق شیشه ای می باشند ، خیلی مفید خواهند بود .

رادیومتر نیز یک نوع ترمومتر بوده و براساس دریافت تشعشعات مادون قرمز ارسالی ازماده عمل می نماید . به کارگیری این ترمومتر خیلی آسان بوده و برای اندازه گیری دمای ماده ،لازم نیست که رادیومتر با ماده مورد نظر تماس داشته باشد.

 

درجه حرارت خشک (Dry bulb temperature )

دمای اندازه گیری شده توسط یک دماسنج معمولی با حباب خشک را که با هوای محیط در تماس است، درجه حرارت خشک نامیده وآنرا با T_db نشان می دهند.

 

درجه حرارت مرطوب(Wet bulb temperature )

دمای اندازه گیری شده توسط یک ترمومتر که حباب آنرا یک پنبه مرطوب احاطه کرده و در معرض جریان هوا قرار دارد ، درجه حرارت مرطوب نامیده و آنرا با T_wbنشان می دهند.

 

دمای نقطه شبنم(Dew point temperature )

هنگامی که هوا سرد می شود دریک درجه حرارت خاص بخار آب موجود درهوا شروع به تقطیر شدن می نماید. درجه حرارت این نقطه را دمای نقطه شبنم نامیده وآنرا با T_dpنشان می دهند.

 

واحد سنجش گرما