انتقال حرارت

انتقال‌حرارت

پديده انتقال‌حرارت چيست؟

•اصول مهندسي بر مبناي سه اصل بنا شده

• انتقال جرم (انتقال جرم)

•انتقال اندازه حرکت (مکانيک سيالات)

•انتقال انرژي (انتقال‌حرارت)

انتقال‌حرارت زماني رخ مي‌دهد که دو سيستم انرژي‌هاي متفاوتي داشته باشند. انرژي از جايي که انرژي بيشتر دارد به مکاني که انرژي کمتري دارد منتقل مي‌شود.

به اجسام کمک مي‌کند که بر اساس خواسته قلبي‌شان! به سطح انرژي پايين‌تري برسند!

انتقال‌حرارت . . .

از سه راه صورت مي‌گيرد:

•رسانش (هدايتي)

•هم رفت (جا‌به‌جايي)

• تابش

در درس انتقال‌حرارت ، انتقال از طريق تابش کمتر مورد بحث قرار مي‌گيرد و بيشتر به دو روش ابتدايي پرداخته مي‌شود.

رسانش - هدايت حرارتي

ماده جابه جا نمي‌شود بلکه‌ اين ارتعاشات مولکولي است که منتقل مي‌شود.

حرکت اتم‌ها و برخوردشان با يکديگر اساس رسانش است.

بيشتر در جامدات رخ مي‌دهد، گاهي در مايع‌ها و در گازها هم در اکثر موارد آن‌چنان ناچيز است که مي‌توان از آن چشم پوشي کرد.

هم رفت – جا‌به‌جايي

بيشتر بين سطح مايع و جامد بررسي مي‌شود. البته جا‌به‌جايي ماده در لوله هم جزو‌ اين مقوله قرار مي‌گيرد.

سيال حرکت مي‌کند. ( انتقال ماده)

سؤال!

چرا ما در يک روز بادي احساس سرما مي‌کنيم؟ و چرا هر چه‌اين باد شديد ‌تر باشد، بيشتر سردمان مي‌شود؟

تابش

در حرارت(1) به آن پرداخته نمي‌شود تنها مقدمه‌اي در‌ اين زمينه گفته مي‌شود. بيشتر در حرارت کاربردي و پيش‌رفته مطرح مي‌گردد.

مواد از خود انرژي تابش مي‌کنند که ميزان آن به دماي مطلق‌شان بستگي دارد.

در دماهاي بالا اهميت ويژه‌اي پيدا مي‌کند. . . براي مثال در کوره‌ها.

سؤال!

چرا يک اتاق با دماي 27 درجه سانتي‌گراد در يک روز تابستاني بسيار گرم و در يک روز زمستاني بسيار سرد به نظر مي‌آيد؟

تغيير فاز

جزو سيلابس حتمي‌نيست . . . در حرارت کاربردي و پيش‌رفته به آن پرداخته مي‌شود.

دو درس در زمينه انتقال‌حرارت ارائه مي‌شود

انتقال‌حرارت کاربردي

کاربردهاي‌اين مباني را در صنعت مي‌بينيم مانند مبدل‌هاي حرارتي و ...

انتقال‌حرارت 1

بيشتر مکانيزم‌ها و مباني فيزيکي انتقال‌حرارت پرداخته مي‌شود

درس انتقال‌حرارت به چه مي‌پردازد؟

در انتقال‌حرارت تلاش مي‌کنيم با استفاده از ابزارهايمان که همان مدل‌هاي رياضي و تجربي هستند نرخ انتقال‌حرارت را به دست آوريم درسيستم‌هاي مهندسي براي اين‌که بتوانيم طراحي درستي داشته باشيم بايد‌ اين نرخ را بدانيم؛ چه در سيستم‌هايي که مستقيما به پديده انتقال‌حرارت مربوطند مثل Heating و Cooling و چه سيستم‌هايي که به شکل غيرمستقيم به انتقال‌حرارت وابسته‌اند مثل مطالعه واکنش‌هاي شيميايي در رآکتور‌ها که پديده‌هاي انتقال‌حرارت مي‌تواند در محصول آن‌ها تأثير گذارباشد

تفاوت انتقال‌حرارت با‌ترموديناميک

انتقال‌حرارت در صنعت

•هر جا صحبت از انتقال انرژي باشد انتقال‌حرارت به کار مي‌آيد مثلا در Heat exchanger و Fuel cell

•بالاي 90% فرآيند‌هايي که رخ مي‌دهند غير هم دما هستند در نتيجه انتقال‌حرارت در آن‌ها رخ مي‌دهد. در مدل سازي فرآيند‌ها به خصوص‌ اين موضوع مطرح مي‌شود.

• بسياري از پديده‌هايي که در مهندسي‌شيمي رخ مي‌دهند متأثر از درجه حرارت هستند براي مثال سرعت واکنش با افزايش درجه حرارت افزايش پيدا مي‌کند يا‌ اين که ضريب نفوذ متأثر از درجه حرارت است. درجه حرارت تأثيرگذار بر نرخ توليد است.

کتاب‌هاي مربوط به انتقال‌حرارت

-انتقال‌حرارت

نوشته: فيليپ هولمن

ترجمه: کاشاني حصار

ملک زاده

انتشارات: نما

Heat transfer by Holman Jack Philip.

سر فصل‌هاي کتاب هولمن

•هدايت

•هدايت حالت پايدار

•هدايت حالت ناپايدار

•اصول انتقال‌حرارت جا‌به‌جايي

•روابط تجربي و عملي براي انتقال‌حرارت با جا‌به‌جايي اجباري

•سيستم‌هاي با جا‌به‌جايي آزاد

•انتقال‌حرارت تشعشعي

•انتقال‌حرارت در چگالش و جوشش

•مبدل‌هاي حرارتي

• انتقال جرم

کتاب‌هاي مربوط به‌اين درس از ديدگاه اساتيد

هولمن کتاب خوبي ست اما در مورد رياضياتش گذرا عمل کرده است. اين کورپورا‌ اين نقص را ندارد. معمولا کاملتر است از هولمن گرچه بيشتر در مهندسي مکانيک مطرح است.‌ اين درحالي است که هر دو نويسنده مهندس مکانيک هستند.

پديده‌هاي انتقال برد هست که برد خودش مهندس شيمي‌بوده. اما زبان گويشش مشکل است معمولا دانش‌جويان کارشناسي خيلي از گويشش خوششان نمي‌آيد چون مفاهيم را عميق گفته و بچه‌ها زياد علاقه‌مند‌اين يادگيري نيستند و فکر مي‌کنند که مشکل است هر سه کتاب گفته شده به عنوان منبع درسي به دانش‌جويان معرفي مي‌شود.

کتاب‌هاي فارسي ، کتاب نوع خوشنودي هست که مخلوطي از چند کتاب است از جمله هولمن و‌اينکورپورا و کتاب بدي نيست.، قابل استفاده است مخصوصا در کنار هولمن. و منابع ديگر

در کشور ما انتقال‌حرارت را از کتاب هولمن و بر اساس سر فصلهاي آن ارائه مي کنند. اما کتب تکميلي ديگر هم وجود دارد که من خودم از آن‌ها به جهت رواني شان استفاده مي‌کنم، گرچه شايد سرفصل‌هايشان تقريبا با هولمن يکي باشد براي مثال کتاب Heat Transfer نوشته ازيشيک است.

رفرنس اول که بسيار جا افتاده است و رفرنس دوم هم که من استفاده ازآن را به شدت توصيه مي‌کنم هم براي دانش‌جويان هم براي اساتيد.

کمي توضيح!

چند واحد است و چه‌ ترمي ارائه مي‌شود؟

اين درس‌ترم 4ام ارائه مي‌شود و يا‌ترم 5 اگر درستان را افتاديد!

پيش‌نياز درسي؟!

رياضيات دانش‌جويان بهتر است در سطح رياضيات مهندسي باشد. در قسمت‌هاي عددي ، محاسبات عددي ،حل معادلات سيستم‌هاي خطي، فاينات ديفرنس و . . . را اگر بلد باشند بهتر است . . . گرچه اگر هم بلد نباشند مي‌توانند در چهارچوب همين درس ياد بگيرند.
دانش‌جويان با درس بيلان آشنا باشند و آن را خوب درک کنند و مفاهيم مکانيک سيلات را درک کرده باشند

کمي توضيح بيشتر!

توصيه!

اگر دانش‌جويان تلاش کنند پديده ‌هاي انتقال را با هم بفهمند و مفاهيم را درک کنند کارشان در مهندسي‌شيمي خيلي راحت مي‌شود چون اصول مهندسي‌شيمي کلاسيک بر‌اين سه پديده بنا شده است.

اين درس يکي از دروس اصلي و مشترک بين رشته مهندسي‌شيمي و مکانيک است و البته بسيازي از مهندسي‌هاي ديگر مثل مهندسي مواد، هوافضا و . . . هر کسي بتواند بر‌اين درس مسلط شود مي‌تواند کاربردهاي بيشتري از مهندسي‌شيمي براي خودش تصور کند.

علاقه مندانه درس را پيگيري کنيد و خودتان را محدود به جزوات درسي نکنيد هرچند کامل باشند.

+ نوشته شده در  دوشنبه شانزدهم شهریور ۱۳۸۸ساعت 0:42  توسط امین آرمیون  |  آرشیو نظرات