عنوان :

پایان نامه مقدمه ای مختصر برای اصول انتقال حرارت تابشی

تعداد صفحات :۸۱

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله مقدمه ای مختصر برای اصول انتقال حرارت تابشی، شرایط آسایش دمایی انسان، مقدمه ای بر جابجایی آزاد، جابجایی آزاد روی صفحه عمودی و اثرات نفوذ جرم برروی جریان کنوکسیون گرمای طبیعی به طور گسترده برای صفحات عمودی ، افقی و اخیراً شیب دار بررسی شده است. یان (Yan) و سونگ (Soong) به صورت عددی تبخیر آب در طول یک صفحه گرمایی شیب دار را بررسی کرده اند . تاثیرات زاویه شیب ، شار گرمایی دیواره ، ضخامت فیلم درونی و سرعت جریان آزاد نجار روی انتقال ممنتوم ، گرما و جرم در سیستم توضیح داده شده است .مامو ( Mammou) یک تحقیق عددی برای انتقال گرما و جرم لامینار از یک صفحه صاف شیب دار با یک ناحیه خشک جا داده شده بین دو ناحیه مرطوب ارائه داده است .

آن ها اینگونه به نتیجه رسیده اند که زاویه شیب تاثیر کمی برروی اعداد ناسلت و شروود  محلی دارد . از طرف دیگر پروفایل های سرعت ، دما و غلظت بخار با درازای ناحیه خشک تاثیر به سزایی دارند . یک تجزیه و تحلیل با جزئیات عددی برای گرمای لایه ای و انتقال جرم در هوا برروی یک فیلم مایع ریزان با تعدادی اندازه گیری تجربی توسط تی سی (Tsay) به انجام رسیده است . نتایج آن ها نشان می دهد که خنک کردن فیلم مایع اساساً توسط انتقال گرمای نهان انجام شده است که با تبخیر فیلم مایع در ارتباط است . Tsay متوجه شد که جریان برگشتی در قسمت های مشخصی از جریان ممکن است نتیجه بخش باشد البته زمانی که دمای درونی مایع از دمای محیط بسیار بیشتر باشد، با یک تحقیق نسبتاً کوچک بروی سیستم های جریان داخلی ، چنگ (chang) یک تجزیه و تحلیل برای بررسی اثرات نفوذ همزمان گرما و جرم برروی مطالعه پیشرفت سرعت ، دما و غلظت در جریان کنوکسیون طبیعی مخلوط بخار آب و هوا در یک لوله عمودی محدود انجام داده است  برای مطالعه بالا بردن انتقال گرما در ضمن نفوذ جرم زمانی که نیروهای شناوری در جهت یکسان هستند و کاهش انتقال گرما هنگامی که در جهت مخالف هستند توجه ویژه ای شده است

موضوع گسترش کنوکسیون آزاد در یک کانال عمودی با یک نیروی شناوری معکوس توسط Lee مطالعه شده است . صفحه های کانال در سطحی با دمای یکنواخت حفظ شده بودند، که دمایش بیشتر از دمای محیط بود زمانی که یک گاز سنگین در میان صفحه متخلخلی آشکار شده بود . نتایج مشاهده شده اثرات نیروهای شناوری مخالف را روی پروفایل محوری سرعت روشن کرد . تطابق تقریبی میان پروفایلهای اندازه گیری دما و ادغام با پیشگویی های تئوریکی به وجود آمد . یان (Yan) و لین  (Lin) یک تجزیه و تحلیل عددی برای بررسی اثرات نهان انتقال گرما ، در ارتباط با تبخیر یک فیلم مایع محدود روی دیوارۀ کانال ، در هنگام انتقال گرمای جابه جایی و انتقال جرم ارائه کرده اند . تاثیرات دمای سیستم و نرخ جریان مایع روی انتقال ممنتوم ، گرما و جرم در هر دوی فیلم مایع و جریان گاز با جزئیات مطالعه شده است . yan و lin مشاهده کردند که تصور یک ضخامت زیاد برای فیلم نازک یک شرط محدود کننده است و فقط برای سیستمی معتبر است که نرخ جریان جرمی مایع کمی داشته باشد . اثرات انتقال گرمای تشعشعی در کانال ها به صورت گسترده بررسی شده است مخصوصاً برای کنوکسیون اجباری بدون انتقال جرم . تعدادی از این مطالعات دربارۀ سیالاتی است که در فرآیند تشعشع شرکت داشته اند . lin و sparrow یک مطالعه تئوریکی برای تعیین اثر تشعشع صفحات به عنوان جسم سیاه روی گرمای جابجایی سیال اجرا کردند که به عنوان یک واسطه انفرادی به حساب می آید . وقتی که یکی از دیواره های کانال گرم می شود. آن ها دریافتند که تبادل تشعشع سبب می شود که گرمای جابجایی بین دو دیوار تقسیم شود.فعل و انفعال کنوکسیون طبیعی با تشعشع گرمایی سطوح خاکستری در محفظه ای بسته و مربع شکل که با هوا پر شده است ، به صورت عددی توسط chong , Akiyama بررسی شده است . همه دیواره ها گسیلندۀ خاکستری و بازتابندۀ تشعشع می باشند . مشخص شد که حضور تشعشع صفحه ای عدد ناسلت جابجایی را تغییر می دهد و مقدار متوسط ناسلت تشعشع به سرعت با افزایش گسیلندگی بیشتر می گردد.

واژه های کلیدی: اصول انتقال حرارت تابشی، جابجایی آزاد، صفحه عمودی

فهرست مطالب

مقدمه ای مختصر برای اصول انتقال حرارت تابشی   ۱
شرایط آسایش دمایی انسان   ۱۲
دمای متوسط تابشی به صورت زیر تعریف می شود :   ۱۷
دمای موثر به صورت زیر تعریف می شود :   ۱۸
مقدمه ای بر جابجایی آزاد   ۲۱
در قانون سرمایش نیوتنh  به عوامل زیر بستگی دارد:   ۲۱
مکانیزم:   ۲۲
جابجایی آزاد روی صفحه عمودی:   ۲۶
مقدمه   ۳۳
فهرست نامها :   ۳۳
علائم یونانی   ۳۵
۱٫۴٫ پیشرفت جریان و نواحی جرمی و حرارتی   ۵۱
۲٫۴ . توزیع متقابل شارهای جرم و گرما   ۶۱
۳٫۴٫ اثر تشعشع صفحات   ۶۶
۵٫نتایج آخر   ۷۴
مراجع   ۷۶

مراجع

۱٫      W.Aung و G. Worku ، جریان رشد یافته و برگشت جریان در یک کانال عمودی با دماهای غیر متقارن دیواره،
۲٫       ASME  J.Heat Transfer 108 (1986) 299-304
۳٫     
۴٫      W.Aung و Worku G. ، تئوری جابجایی ترکیبی کاملاً گسترش یافته شامل برگشت جریان،
۵٫        ASME  J.Heat Transfer 108 (1986) 485 – ۴۸۸
۶٫      J.L.Peube , F.Penot , A.M.Dalbert Int.J.Heat Mass Transfer 24(9) (1981) 1463-1473
۷٫      Y.D.Liu ,C.Prakash ،
جریان ایجاد شده توسط شناوری در یک مجرای عمودی دایره وار باله دار از داخل . ASME  J.Heat Transfer 107 (1985)118-123.
۸٫   L.Pera , B. Gebhart ، طبیعت جریان های جابجایی طبیعی عمودی حاصل شده از اثرات ترکیبی شناوری نفوذ جرمی و حرارتی ، Int.J.Heat Mass Transfer 14  (۱۹۷۱) ۲۰۲۵-۲۰۵۰
۹٫      ۱۹۷۹ , M.Vachon
۱۰٫ C.Y.Soong . W.M. Yan  ، انتقال جرم و حرارت جابجایی د طول یک صفحۀ شیب دار گرم شده با تبخیر فیلمی . Int.J.Heat Mass Transfer 38(7) (1995) 1261-1269
۱۱٫ G.le Palec , M.Daguenet , M.Mammou  ، تحقیق عددی انتقال جرم و حرارت از یک صفحه صاف شیبدار با مناطق خشک و خیس .Int.J.Heat Mass Transfer  ۳۵(۹) (۱۹۹۲)۲۲۷۷-۲۲۸۷
W.M.Yan , T.F.Lin , Y.L.Tsay  سرمایش فیلم مایع ریزان در حین انتقال گرما و جرم
Int.J.Heat Multiphase Flow 16 (5) (1990) 853-865.
Y.kurosaki ، انتقال حرارت تشعشعی در یک جریان میان صفحات صاف موازی با خطای دمایی در دیواره ها
Fifth International Heat Transfer Conference 1 (1974) 98-102
۱۵٫ V.Sernas , D.g.Briggs , J.R.carpenter ، تشعشع ترکیبی و جابجایی آزاد لامینار در حال گسترش میان صفحات صاف عمودی با گرمایش نامتقارن
ASME  J . HEAT Transfer 104 (1976) 501-507
E.M.Sparrow, C.H.Liu، بر هم کنش جابجایی تشعشعی در یک کانال عمودی
Int.J.Heat Mass Transfer 23(1980) 1137-1146
۱۹۸۳٫ M.EL Yahyaoui
N.M.Ozisik ، انتقال تشعشع و بر هم کنش ها با هدایت و جابجایی،Wiley ، نیویورک ، ۱۹۷۳, P.574
Q.P.Choug،M.Akiyama، آنالیز عددی کنوکسیون آزاد با تشعشع سطحی در یک دیواره مربعی ،
Numerical Heat Transfer, Part  A  ۳۱(۱۹۹۷) ۴۱۹-۴۳۳
M.Al Taleb , A.S.Mujumdar, M.Hasan  ، تبخیر لامینار از سطوح صاف به درون بخار حلال فوق گرم و غیر اشباع، Hemisphere (1986) 604- 616

مقدمه ای مختصر برای اصول انتقال حرارت تابشی

برخلاف مکانیزم هدایت و جابجایی که در آنها انتقال انرژی از طریق محیط مادی صورت می گیرد ، در تابش انرژی می تواند حتی از ناحیه ای که به طور کامل خلاء می باشد ، عبور نماید. این انتقال از طریق امواج الکترومغناطیس صورت می گیرد. تابش در تمامی طول موج های طیف الکترومغناطیسی می تواند انجام پذیرد. بحث این کتاب محدود به بازه ی کوچکی از طول موج های طیف الکترومغناطیسی است که در آن انتقال انرژی به صورت حرارتی صورت می گیرد و بین طول موج های ۷/۰ تا  ۴۰۰ قرار دارد. سایر طول موج های طیف الکترومغناطیسی که در محدوده ی اشعه ی  و  و همچنین امواج رادیویی قرار دارند( شکل (۱-۱ )) ، هر چند دارای کاربردهای فراوانی می باشند ، اما در تابش حرارتی نقش چندانی ندارند.

به طور کلی تمام اجسام در دمای بالاتر از صفر مطلق بخشی از انرژی خود را به صورت تابش حرارتی به محیط اطراف می پراکنند. این ویژگی اجسام را می توان با آزمایشی ساده تجربه کرد؛ کافی است دست خود را در فاصله ی کمی از یک سطح سرد نگه دارید ، متوجه احساس سرما در دست خود می شوید که علت آن از دست دادن انرژی گرمایی دست به صورت تابش و دریافت این انرژی توسط سطح سرد است.

اساس عملکرد سامانه های گرمایش تابشی نیز همین سازوکار است. سطحی که دمای بالایی دارد ، انرژی گرمایی را به صورت تابش به سوی افراد ، اجسام و سطوح مقابل خود می پراکند. این امواج با برخورد به افراد مجددا به انرژی گرمایی تبدیل می شود و در آنها احساس گرما ایجاد می کند. میزان انرژی گرمایی انتقالی از طریق تابش به عوامل مختلفی از جمله اختلاف دمای دو جسم مقابل یکدیگر بستگی دارد.

یکی از مهمترین تعاریف در انتقال حرارت تابشی اصل جسم سیاه است. جسم سیاه سطح ایده آلی است که خواص زیر را دارد:

کلیه ی تابش حرارتی را ، در هر جهت و طول موجی که به آن می تابد ، جذب می کند.
در یک دما و طول موج معین ، تابش حرارتی که از آن منتشر می شود ، حداکثر ممکن است.
تابش جسم سیاه فقط تابع طول موج و دما و مستقل از جهت تابش می باشد.

توان پخش تابشی یک سطح با نماد E نمایش داده می شود. با توجه به تعریف جسم سیاه حداکثر توان پخشی که می تواند از هر سطحی بتابد ، توان پخش جسم سیاه نامیده می شود و با نماد  نشان داده شده است و مقدار آن از رابطه ی استفان – بولتزمان به دست می آید :

(۱-۱ )

که در آن T دمای مطلق سطح تابش کننده و  ضریب استفان – بولتزمان می باشد و مقدار آن برابر است با :

 باید توجه داشت که توان پخش جسم سیاه در رابطه ی فوق به ازای مجموع طول موج ها می باشد ، در صورتی که برخی اوقات لازم است تا توان پخش را در بازه ی محدودی از طول موج ها به دست آوریم ؛ از این رو توان پخش تابشی جسم سیاه در طول موج λ را به عنوان توان پخش طیفی – تابشی جسم سیاه تعریف می کنیم  (Ebλ) که مقدار آن به کمک قانون پلانک به دست می آید :

طبق قانون کیرشهف هرگاه جسمی با محیط اطرافش ( محیطی که جسم تحت فروتابش آن قرار دارد ) در تعادل دمایی قرار داشته باشد ، ضریب طیفی – جهتی جذب یکسان خواهند بود. به عبارت دیگر :

      (۱-۹ )                                       ε_λө= α_λ,_ө

حال در صورتی که فرو تابش محیط و سطح جسم وابسته به راستا نباشند ، مقادیر طیفی این ضرایب برابر خواهند بود :

    (۱-۱۰ )                                         ε_λ= α_λ

حال اگر مقادیر طیفی این ضرایب مستقل از طول موج باشند ( که اصطلاحا چنین جسمی را جسم خاکستری می نامیم ) ، در آن صورت ضریب تابش و جذب سطح یکسان خواهند بود :

    (۱-۱۱)

در بسیاری از کاربردهای علمی می توان اجسام را خاکستری در نظر گرفت و به جای ضریب جذب از ضریب تابش که مقدار آشناتری است ، استفاده کرد ، مگر در شرایطی که ضرایب تابش و جذب به شدت تابع طول موج باشند. به کمک این قانون می توان تابش صادر شده از هر سطح را که مجموع تابش سطح ( ) و انعکاس فروتابش سطح (G  ) می باشد و اصطلاحا رادیوزیتی سطح نامیده می شود ، به دست آورد ؛ چراکه در گرمایش به جز در رابطه با پنجره سایر سطوح را می توان مات در نظر گرفت () ، بنابراین خواهیم داشت :

     (۱-۱۲)

که با تحقق شرایط قانون کیرشهف می توان ضریب تابش را جایگزین ضریب جذب نموده و مجموع تابش صادر شده از سطوح را به دست آورد ؛ این فرضیات در تحلیل انتقال حرارت بسیاری از کاربردهای صنعتی تابش همچون تحلیل انواع کوره ها نقشی اساسی دارد.

۳٫۱شرایط آسایش دمایی انسان

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .