طريقة سيرل [الأرشيف] - منتدى الفيزياء التعليمي

فيزيائي مفعم

06-03-2013, 12:29 PM

تعريف المعامل ومعناهيصف معامل الانتقال الحراري كفاءة غاز أو سائل نقل طاقة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9) عبر سطحه وبالتالي تصريف الطاقة من على سطحه . وهذا يعتمد على الحرارة النوعية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9_%D9% 86%D9%88%D8%B9%D9%8A%D8%A9) وكثافة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D8%AB%D8%A7%D9%81%D8%A9) و معامل التوصيل الحراري للوسط الذ1ي تنتقل إليه الحرارة وكذلك للجسم العاطي للحرارة . ويجري حساب معاملات انتقال الحرارة عن طريق تعيين فرق درجة الحرارة بين الجسمين المتلامسين.
لا يعتبر معامل انتقال الحرارة خاصية نوعية لمادة مثل توصيل حراري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%88%D8%B5%D9%8A%D9%84_%D8% AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8A) ، وإنما يعتمد عل الوسط المحيط وسرعة سريانه v وكذلك يعتمد على نوع السريان فقد يكون رقائقيا أو دواميا ويعتمد بالإضافة إلى ذلك على شكلية السطح . تستخدم معاملات انتقال الحرارة في هندسة البناء كقيم ثوابت ، حيث يعمل الحائط العازل كمقاومة لنفاذ الحرارة من الداخل إلى الخارج أو بالعكس.
[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=2)]حساب انتقال الحرارةالمعادلة تنص على:
http://upload.wikimedia.org/math/6/8/c/68c1d5b25840f1e2e302a82cee05cb1f.pn gحيث:
Q: كمية الحرارة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9) المنتقلةα: معامل انتقال الحرارة (يرمز لها بالإنجليزية hc)A: مساحة التلامسT1,وT2: درجتي حرارة الوسطينΔt: الفترة الزمنية (ونحصل على أبعاد معامل انتقال الحرارة بوحدات SI نظام الوحدات الدولي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85_%D8%A7%D9% 84%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8%A7%D8%AA_%D 8%A7%D9%84%D8%AF%D9%88%D9%84%D9%8A) كالآتي: http://upload.wikimedia.org/math/1/0/5/10535c08dc686f1b87bbc343914a8051.pn g
ويمكن لانتقال الحرارة ΔQ أن يكون كمية موجبة أو سالبة بحسب اتجاه انتقال الحرارة .
كما يمكن تعيين مقاومة التلامس الحراري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%88%D9%85%D8%A 9_%D8%A7%D9%84%D8%AA%D9%84%D8%A7%D9 %85%D8%B3_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8%B1% D8%A7%D8%B1%D9%8A) كقيمة مطلقة عند تلامس جسمين كخاصة نوعية للمادة بصرف النظر عن مساحة التلامس على الصورة
http://upload.wikimedia.org/math/d/c/2/dc2ab92fab71990fefa73648fd2f82dc.pn g وتكون وحدتها كلفن (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D9%84%D9%81%D9%86)/واط (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%88%D8%A7%D8%B7) K/W .
[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=3)]حسابات ترموديناميكية[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=4)]معامل انتقال الحرارة المحليتحسب معاملات انتقال الحرارة المحلية أو الموضعية كمحاكاة حسابية بالحاسوب (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A 9) مع اخذ بعض النظريات في الاعتبار . فعلى سطح حائل ملامس لتيار سائل يكون سريان السائل طبقيا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B1%D9%8A%D8%A7%D9%86_%D8% B7%D8%A8%D9%82%D9%8A) ويكون انتقال الحرارة أيضا عن طريق التوصيل . ونحصل على معامل انتقال الحرارة المحلى عن طريق التوصيل الحراري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%88%D8%B5%D9%8A%D9%84_%D8% AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8A) للسائل http://upload.wikimedia.org/math/e/0/5/e05a30d96800384dd38b22851322a6b5.pn g عند متوسط درجة الحرارة http://upload.wikimedia.org/math/7/0/3/70367522acf2f62d239f03be45278e14.pn g وسمك http://upload.wikimedia.org/math/2/2/5/2258400bb6558f1d6b57bc483065cfc7.pn g الطبقة الفاصلة:
http://upload.wikimedia.org/math/5/8/f/58f91553a38d6a9b8a95385b5a47dd12.pn gوتكون كثافة الدفق الحراري عبر سطح التلامس مساوية ل:
http://upload.wikimedia.org/math/b/5/f/b5fb1783a4b5846f94c9177eb564b39e.pn gحيث:
http://upload.wikimedia.org/math/f/a/5/fa5658fff1ea43072ff9a022aad13029.pn g ستكون معتمدة على الموقع,http://upload.wikimedia.org/math/1/a/3/1a37406228bab6f8b9305979259fe538.pn g درجة حرارة السائل في المنطقة المختلطة (الدوامية)http://upload.wikimedia.org/math/9/2/a/92a01a1e470597697397dad857f4ae68.pn g درجة حرارة سطح الحائل الموضعية .في حالة الغازات تكون http://upload.wikimedia.org/math/e/1/4/e14999286f9ae198c4182722cb660c79.pn g مساوية لسمك http://upload.wikimedia.org/math/f/1/0/f10f03c9836c36537d2539196058bfa2.pn g سطح تلامس التدفق (هيدروديناميك (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%87%D9%8A%D8%AF%D8%B1%D9%88%D8%A F%D9%8A%D9%86%D8%A7%D9%85%D9%8A%D9% 83))
وتكون حالة سطح التلامس دالة لعدد برانتل (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D8%AF%D8%AF_%D8%A8%D8%B1%D8% A7%D9%86%D8%AA%D9%84) وبالتالي تكون خاصة نوعية لسائل معين . وبالتقريب يمكن استخدام المعادلة (في حدود خطأ 3%) :
http://upload.wikimedia.org/math/2/8/0/280fc756610d97d306803e5bb1748032.pn g[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=5)]متوسط معامل الانتقال الحراريتستخدم في الحسابات التفنية غالبا متوسط معامل الانتقال الحراري وتكون خاصة لشكلية بنائية معينة وتعريفها يراعي اختلاف درجة حرارة السائل المستخدم ومتوسط درجة حرارة الحائل .
ويكون متوسط معامل انتقال الحرارة متناسبا طرديا مع عدد نوسيلت (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%B9%D8%AF%D8%AF_ %D9%86%D9%88%D8%B3%D9%8A%D9%84%D8%A A&action=edit&redlink=1) http://upload.wikimedia.org/math/d/9/b/d9b7d9073e68e39cc86b834810845d62.pn g. وتنطبق المعادلة :
http://upload.wikimedia.org/math/e/d/2/ed20a7eb200b2727632a828e3e9ef55f.pn gحيثhttp://upload.wikimedia.org/math/d/2/0/d20caec3b48a1eef164cb4ca81ba2587.pn g: طول مميز (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%B7%D9%88%D9%84_ %D9%85%D9%85%D9%8A%D8%B2&action=edit&redlink=1) ( مثل قطر نفاثة)http://upload.wikimedia.org/math/e/0/5/e05a30d96800384dd38b22851322a6b5.pn g: توصيل حراري (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%88%D8%B5%D9%8A%D9%84_%D8% AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8A) للسائلhttp://upload.wikimedia.org/math/f/4/4/f4473c4016648844fb129838f88b7ee7.pn g: عدد رينولدز (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D8%AF%D8%AF_%D8%B1%D9%8A%D9% 86%D9%88%D9%84%D8%AF%D8%B2)http://upload.wikimedia.org/math/b/b/1/bb17fc8ecf947279911e814c8e48f8a7.pn g: عدد برانتل (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B9%D8%AF%D8%AF_%D8%A8%D8%B1%D8% A7%D9%86%D8%AA%D9%84)وبالنسبة إلى عدد نوسيلت فهو دالة لعدد رينولدز ودالة لعدد برانتل عند اتباع هندسة معينة وتعريفهما كالآتي:
http://upload.wikimedia.org/math/3/b/6/3b694180b309e115aaea83e258fff08d.pn g; http://upload.wikimedia.org/math/9/f/1/9f1c5a59e47607e8410178a6b47c072a.pn gحيث:
http://upload.wikimedia.org/math/9/e/3/9e3669d19b675bd57058fd4664205d2a.pn g هي سرعة مميزة لسرعة تدفق السائل ( مثل متوسط سرعة خروج السائل من النفاثة )،http://upload.wikimedia.org/math/7/1/7/7174cbd6aeaaa56e37102b72386bb2b9.pn g اللزوجة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%84%D8%B2%D9%88%D8%A C%D8%A9),http://upload.wikimedia.org/math/e/c/5/ec50ec97ce9f658500f4c797d1d31c6e.pn g الحرارة النوعية عند ثبات الضغط (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9_%D9% 86%D9%88%D8%B9%D9%8A%D8%A9)http://upload.wikimedia.org/math/f/7/f/f7f177957cf064a93e9811df8fe65ed1.pn g الكثافة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%83%D8%AB%D8%A7%D9%8 1%D8%A9) عند متوسط درجة الحرارة الحسابية للسائل .ويجب عند حساب معامل الانتقال الحراري بواسطة عدد نوسيلت الأخذ في الاعتبار الطول المميز و سرعة التدفق.
[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=6)]الحمل الحراري الحرإذا كان التدفق ناتجا عن الحمل الحراري الطبيعي فيعتمد عدد نوسيلت ومعامل النتقال الحراري على "عدد جراسهوف" .
ولكي نحسب معامل الانتقال الحراري بطريقة تقريبية مرضية يكن استخدام العاملة التقريبية الآتية أيضا.
إذا كانت http://upload.wikimedia.org/math/9/e/3/9e3669d19b675bd57058fd4664205d2a.pn g سرعة تدفق الهواء بالمتر/الثانية ، فيساوي معامل النتقال الحراري :http://upload.wikimedia.org/math/9/8/2/982b9185b61d5286e01336ea5df992b0.pn g
وعنما يكون الماء هو الوسط المتدفق ، نستخدم المعادلة :
http://upload.wikimedia.org/math/2/9/9/2991933c46c491bffb9aa1ef5f30f3f8.pn g[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=7)]انتقال الحرارة بالإشعاعيشكل حساب معامل انتقال الحرارة بالإشعاع مسألة أصعب عنحسبها بالنسبة للحمل. فبالنسبة لمعامل انتقال الحرارة بواسطة الإشعاع نعتمد عادة على جسم أسود (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B3%D9%85_%D8%A3%D8%B3%D9% 88%D8%AF) ، حيث أن الجسم الأسود هو احسن جسم يشع الموجات الضوئية الحرارية في جميع تردداتها (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%B1%D8%AF%D8%AF) ، وينطبق على الجسم الأسود:

درجة الحرارة °C
−10
0
10
20
30

http://upload.wikimedia.org/math/b/c/6/bc6d98566784395db9464f47da46757e.pn g [ W/m²K][2] (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%B9%D8%A7%D9%85%D9%84_%D8% A7%D9%86%D8%AA%D9%82%D8%A7%D9%84_%D 8%A7%D9%84%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1% D8%A9#cite_note-ISO_6946-2)
4,1
4,6
5,1
5,7
6,3

http://upload.wikimedia.org/math/3/6/e/36e37bd0b06b21102b12865a025840f0.pn g
0,24
0,22
0,20
0,18
0,16

[عدل (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D8%B9%D8%A7% D9%85%D9%84_%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%8 2%D8%A7%D9%84_%D8%A7%D9%84%D8%AD%D8 %B1%D8%A7%D8%B1%D8%A9&action=edit&section=8)]وكيبيديا