آموزش مفاهیم اصلی انتقال حرارت با رویکرد کاربرد در فلوئنت- جابجایی

آموزش مفاهیم اصلی انتقال حرارت با رویکرد کاربرد در فلوئنت- جابجایی

انتقال حرارت جابجایی

انتقال حرارت جابجایی حاصل حرکت سیال می باشد.

  • نرخ انتقال حرارت را می توان به صورت بسیار نزدیکی به روش حل جریان مرتبط ساخت.
  • نرخ انتقال حرارت به طور مستقیم و بسیار زیادی به خواص سیال و سرعت سیال بستگی دارد.
  • خواص سیال ممکن است بهطور قابل ملاحظه ای با دما مرتبط باشد.
 

در این روش، قانون سرمایش نیوتون به صورت زیر تعریف می شود:

 

که در این رابطه h معرف ضریب انتقال حرارت متوسط برای سیال می باشد.

ضریب انتقال حرارت

عموما این ضریب به صورت ثابت نمی باشد، اما معمولا به صورت یک تابع از گرادیان دمایی معرفی می شود.

در زیر چند نمونه از انتقال حرارت های جابجایی نشان داده شده اند :

·        انتقال حرارت جابجایی طبیعی :

حرکت سیال به اثرات بویانسی بستگی دارد .         

در این حالت ضریب انتقال حرارت بین 4 تا 400 می باشد.

·        انتقال حرارت جابجایی اجباری :

جریان شامل محرک های خارجی سیال می باشد.

در این حالت ضریب انتقال حرارت بین 80 تا 7500 می باشد.

·        جابجایی جوشش :

جسم به اندازه کافی برای تغییر فاز سیال داغ است.

در این حال ضریب انتقال حرارت بین 300 تا 900000 می باشد.

انتقال حرارت طبیعی

در انتقال حرارت طبیعی، حرکت سیال با توجه به اثرات بویانسی (تغییرات چگالی) اتفاق می افتد.

با گرم شدن سیال، چگالی آن کمتر شده و این گرادیان چگالی سبب ایجاد نیروی بویانسی شده و این نیروی بویانسی سیال را مجبور به حرکت در خلاف جهت نیروی گرانش می کند.

   نیروی بویانسی که در اثر تغییر چگالی ایجاد می شود را میتوان از فرمول زیر محاسبه کرد (بر واحد حجم) :

مسایل انتقال حرارت طبیعی برحسب عدد رایلی دسته بندی می شود :

 

لایه مرزی جریان

در مبحث انتقال حرارت نیز مشابه توسعه یافتگی در لایه مرزی ویسکوزیته، توسعه یافتگی در لایه مرزی حرارتی نیز دارای اهمیت می باشد.

 

در بیشتر کاربردهای صنعتی، انتقال حرارت جابجایی اجباری و طبیعی همزمان باهم اتفاق می افتند. مقدار نسبی این دو اثر میتواند بوسیله عدد فرود اصلاح شده تعریف شود:

 

عدد ناسلت

عدد ناسلت بستگی به نسبت جریان حرارت واقعی به شار حرارتی هدایت بستگی دارد.

معادلات مربوط به عدد ناسلت:

  • حرارت انتقال یافته از طریق هدایت از دیوار برابر مقدار حرارت انتقال یافته از طریق انتقال حرارت جابجایی از دیورا می باشد:

 
  • بی بعد سازی معادلات

 

همبستگی ضریب انتقال حرارت

از این ضرایب می توان برای استفاده در شرایط مرزی در نرم افزار فلوئنت استفاده نمود :

  • انتقال حرارت اطراف یک کره

 

 انتقال حرارت روی یک صفحه در جران لایه ای

        

که در این روابط می توان از عدد پرانتل عمومی در این معادلات استفاده نمود:

 

البته باید توجه داشت که عدد پرانتل در حالت کلی به صورت زیر تعریف می شود:

 

ارسال دیدگاه

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi