مستخدم:Mohamed Ouda/ نقل الحرارة

نقل الحرارة هو انتقال الطاقة الحرارية من جسم سخن إلى جسم أبرد ( "جسم" في هذا المعنى يعني مجموعة معقدة من الجزيئات القادرة على تخزين الطاقة بطرق عديدة ومختلفة). عندما يوجد كائن أو سائل عند درجة حرارة مختلفة عن محيطه أو مختلفة عن كائن آخر ، يحدث نقل الطاقة الحرارية ، والمعروف أيضا بنقل الحرارة ، أو تبادل الحرارة ، في طريقة يصل بها الجسم والمناطق المحيطة به إلى التوازن الحراري ، وهذا يعني أنهم في نفس درجة الحرارة. يحدث نقل الحرارة دائما من الجسم الأعلى في درجة الحرارة إلى الجسم الأقل في درجة الحرار على النحو المبين في القانون الديناميكا الحرارية الثاني أو بيان كلوسيوس. حيث هناك فارق في درجة الحرارة بين الأجسام المجاورين لبعضهم، ولا يمكن ان يتوقف انتقال الحرارة بينهما، ولكن يمكن فقط أن يكون أبطأ.

التوصيل

المقالة الرئيسة: Heat conduction

التوصيل هو انتقال الحرارة عن طريق الاتصال المباشر بين جزيئات الجسم. نقل الطاقة يمكن أن يكون في المقام الأول من أثر مرونة كما هو الحال في السوائل أو عن طريق نشر الإلكترونات الحرة في الغالب في المعادن أو اهتزاز الطاقة الصوتية كما هو السائد في العوازل. وبمعنى أخر، يتم نقل الحرارة عن طريق التوصيل عندما تهتز الذرات المتجاورة ضد بعضهم البعض ، أو كما تتحرك الإلكترونات من ذرة إلى أخرى. ويكون التوصيل أكبر في الأجسام الصلبة، حيث ان الذرات على اتصال مستمر. في السوائل (باستثناء المعادن السائلة) ، والغازات والجزيئات عادة ما تكون الذرات أبعد عن بعضها، مما يعطي فرصة أقل للجزيئات لمرور الطاقة الحرارية.

يشبه التوصيل الحراري بشكل مباشر انتشار الجزيئات في السوائل ، في الحالة التي لا توجد فيها تيارات السوائل. هذا النوع من نشر الحرارة يختلف عن نشر الشامل في السلوك ، إلا في قدر ما يمكن أن يحدث في الأجسام الصلبة ، في حين نشر الشامل هو في الغالب تقتصر على السوائل.

المعادن (مثل النحاس والبلاتين والذهب والحديد وغيرها) عادة ما تكون أفضل موصلات للطاقة الحرارية. هذا يرجع إلى طريقة ربط هذه المعادن كيميائيا (على العكس الرابطة التساهمية أو الأيونية) قد تتحرك الإلكترونات الحرة التي هي قادرة على نقل الطاقة الحرارية بسرعة من خلال المعدن.

ويقل التوصيل الحراري كلما قلت الكثافة . ولذلك ، والسوائل (وخاصة الغازات) هي أقل موصل للحراره. هذا للمسافة الكبيرة بين الذرات في الغاز : عدد أقل من التصادمات بين الذرات يعني التوصيل أقل. وتزداد موصلية الغازات مع الزيادة في درجة الحرارة. تزداد الموصلية مع تزايد الضغوط من فراغ تصل إلى نقطة حرجة أن كثافة الغاز هو أن هذه الجزيئات من الغاز قد يكون من المتوقع أن تصطدم مع بعضها البعض قبل أن نقل الحرارة من سطح واحد إلى آخر. بعد هذه النقطة في الكثافة السكانية ، وزيادة التوصيل إلا قليلا مع تزايد الضغط والكثافة.

لتحديد السهولة التي تجري وسط معين ، والمهندسين توظيف التوصيل الحراري ، والمعروف أيضا الموصلية ثابت أو معامل التوصيل ، ك. ك في التوصيل الحراري هو الذي يعرف بأنه "كمية من الحرارة ، وفاء ، في الآجال المحددة (ر) من خلال سمك (لام) ، في الاتجاه الطبيعي لسطح المنطقة (ألف) ، وذلك بسبب اختلاف درجات الحرارة (ΔT) [ ...]." الموصلية الحرارية هي خاصية في المادة تعتمد في المقام الأول على نوع الوسط ودرجة حرارته وكثافته وترابطه الجزيئي.

ماسورة الحرارة هو جهاز السلبية التي يتم بناؤها في هذه الطريقة أنها تتصرف كما لو انها مرتفعة للغاية التوصيل الحراري.

التوصيل المؤقت مقابل استمرار حالة التوصيل

استمرار حالة التوصيل هو شكل من أشكال التوصيل الذي يحدث عندما يكون الفرق في درجة الحرارة مستمر ، حتى أن الوقت equilibration ، والتوزيع المكاني لدرجات الحرارة في كائن لا تغيير (على سبيل المثال ، قد يكون على شريط واحد في نهاية الباردة والساخنة في الأخرى ، ولكن التدرج في درجات الحرارة على طول شريط لا تتغير مع مرور الوقت).في درجة الحرارة القصيرة في الفرع لا يزال مستمرا وأنه يختلف خطي طول اتجاه نقل الحرارة.في حالة مستقرة وكمية الحرارة التي تدخل في باب تساوي كمية الحرارة التي تخرج.في حالة مستقرة يمكننا تطبيق جميع القوانين الحالية من الطاقة الكهربائية (تيار مباشر) للحصول على الحرارة الحالية كذلك. توجد أيضا حالات حيث انخفاض درجة الحرارة أو حدوث زيادة أكثر جذرية ، مثل النحاس الساخنة عندما يتم إسقاط الكرة في النفط عند درجة حرارة منخفضة ، والمصلحة هي في تحليل المكاني للتغير في درجة حرارة الجسم مع مرور الوقت. ويمكن هذا النمط من التوصيل الحراري يمكن الإشارة إلى أنه وضع متقلب من التوصيل التوصيل أو عابرة. تحليل لهذه الأنظمة هي أكثر تعقيدا و(باستثناء الأشكال البسيطة) تدعو لتطبيق نظريات تقريبية و / أو التحليل العددي عن طريق الكمبيوتر.

مكوم نظام التحليل

التقريب المشترك في التوصيل عابر، والذي يمكن استخدامه طالما كانت حرارة التوصيل داخل كائن أسرع بكثير من التوصيل الحراري عبر الحدود للكائن ، هو مكوم تحليل النظام. هذا هو وسيلة لتقريب مناسبا أن يقلل من جانب واحد من عابر نظام التوصيل (التي داخل الكائن) إلى ما يعادل المطرد نظام الدولة (وهذا يعني أنه يفترض أن درجة الحرارة داخل الجسم موحد تماما ، على الرغم من أن قيمتها قد تكون تغيير في الوقت المناسب). في هذه الطريقة ، مصطلح يعرف برقم Biot عدد يحسب ، الذي يعرف بأنه نسبة المقاومة لنقل الحرارة في جميع أنحاء الجسم الحدود مع حمام موحد لمختلف درجات الحرارة ، وإلى المقاومة داخل موصل للحرارة الجسم. ويمكن عند المقاومة الحرارية لنقل الحرارة إلى أقل من وجوه المقاومة للحرارة يتم تعميمها تماما داخل الجسم ، وعدد بيو هو صغير ، والتقريب بين درجة الحرارة مكانيا موحدة داخل الجسم يمكن استخدامها. لأن هذا هو الوضع في التقريب ، وعدد بيو يجب أن يكون أقل من 0.1 لتقريب دقيقة ونقل الحرارة التحليل. الحل الرياضية إلى الخلط تقريب النظام يعطي قانون نيوتن للتبريد ، وتناقش أدناه.

هذا النمط من التحليل قد تم تطبيقها على علوم الطب الشرعي لتحليل وقت الوفاة بين البشر. كما أنه يمكن تطبيقها لمعدات التكييف والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، أو بناء للسيطرة على المناخ) ، لضمان المزيد من آثار فورية تقريبا من تغيير في مستوى الراحة الإعداد.

الحمل الحراري

الحمل الحراري هو تحويل الطاقة الحرارية بين سطح لصلب و سائل أو غاز قريب في حركة. وتزداد حركة السائل بزيادة نقل الحرارة. وجود حركة الجزء الأكبر من السوائل يعزز نقل الحرارة بين السطح الصلب والسائل.

هناك نوعان من حمل حراري للانتقال الحرارة :

• الحمل الحراري الطبيعي : هو عندما طلب السائل هو الذي تسببه قوى الطفو التي تنتج عن التباين في الكثافة نظرا لاختلاف درجة الحرارة في السوائل. على سبيل المثال في حالة عدم وجود مصدر خارجي ، وعندما كتلة السائل هو في اتصال مع سطح ساخن لجزيئات منفصلة والتشرذم مما تسبب في وسائل الإعلام ليصبح أقل كثافة. عندما يحدث هذا ، فإن السائل هو المشردين رأسيا أو أفقيا في حين أن يحصل على برودة السائل أكثر كثافة والبواليع السوائل. وبالتالي فإن سخونة حجم التحويلات الحرارة نحو أكثر برودة من أن حجم السائل.

• اضطر الحراري : هو عندما يكون السائل هو اضطر إلى التدفق على السطح من مصدر خارجي مثل المراوح والمضخات. انه يخلق اصطناعيا الحراري الحالي.

الداخلية وتدفق خارجي يمكن أيضا تصنيفها الحراري. الداخلية تحدث عندما تدفق السائل هو محاطة الحدود الصلبة مثل تدفق عبر الأنابيب. تدفق خارجي يحدث عندما يكون السائل يمتد إلى أجل غير مسمى دون مواجهة سطح صلب. كلا الإنتقال هذه ، سواء الطبيعية أو القسري ، ويمكن أن تكون داخلية أو خارجية لأنها مستقلة عن بعضها البعض. [3]

صيغة لتخفيض معدل انتقال الحرارة حمل حراري :

$q=hA(T_{s}-T_{b})$

وقال هو المساحة السطحية للنقل الحرارة. تي _ليالي هو درجة الحرارة السطحية وبينما _ب تي هي درجة الحرارة من السائل في درجة حرارة الجزء الأكبر. بيد تي _ب يختلف مع كل حالة ودرجة حرارة السوائل "الآن" بعيدا عن السطح. وح هو معامل انتقال الحرارة الثابتة التي تعتمد على الخصائص الفيزيائية للالسوائل مثل درجة الحرارة والحالة المادية التي يحدث الحمل. ولذلك ، فإن معامل انتقال الحرارة يجب أن تكون مشتقة أو العثور على كل نظام تجريبي لتحليلها. الصيغ والعلاقات المتبادلة وتتوفر في العديد من المراجع لحساب معاملات نقل الحرارة من أجل تكوينات نموذجية والسوائل. الصفحي لتدفقات نقل معامل حرارة منخفضة نوعا ما بالمقارنة مع التدفقات المضطربة ، وهذا يرجع إلى وجود تدفقات المضطربة أرق الراكدة طبقة الفيلم السائل على نقل الحرارة السطحية.

الإشعاع

المقالة الرئيسة: Thermal radiation

الإشعاع هو نقل الطاقة الحرارية من خلال الفضاء الخالي. جميع الكائنات مع درجات الحرارة فوق الصفر المطلق تشع الطاقة بمعدل يساوي إلى الابتعاثية مضروبا في معدل الطاقة التي تشع من شأنه أن لهم لو كانوا من الجسم الأسود. لم المتوسط ضروري لإشعاع أن يحدث ؛ الإشعاع يعمل حتى في وجود فراغ عن طريق الكمال. والطاقة من الشمس ينتقل عن طريق الفراغ الفضائي قبل ارتفاع درجة حرارة الارض.

الابتعاثية انعكاسية على حد سواء ، وجميع الهيئات ويعتمد الطول الموجي. وتحدد درجة الحرارة توزيع الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي كما محدودة في شدة من قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود. لأية هيئة انعكاسية يعتمد على توزيع الموجات من الإشعاع الكهرومغناطيسي واردة ، وبالتالي فإن درجة حرارة مصدر للإشعاع. الابتعاثية يعتمد على طول الموجة التوزيع ، وبالتالي رفع درجة حرارة الجسم نفسها. على سبيل المثال ، سقوط ثلوج جديدة ، وهو ما يعكس درجة عالية من الضوء المرئي ، (انعكاسية حوالي 0.90) تظهر بيضاء نظرا لتعكس ضوء الشمس مع الطاقة ذروة الموجة من حوالي 0.5 ميكرومتر. والابتعاثية ، ومع ذلك ، عند درجة حرارة حوالي - 5C ، والطاقة ذروة الموجة من حوالي 12 ميكرومتر ، هو 0.99.

وتنبعث الغازات تمتص الطاقة في أنماط الطول الموجي المميزة التي تختلف عن كل غاز.

ضوء مرئي هو مجرد شكل آخر من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي مع موجة ذات طول أقصر (وبالتالي ارتفاع تردد) من الأشعة تحت الحمراء. الفرق بين الضوء المرئي والاشعاع الصادر عن الأجسام في درجات الحرارة التقليدية عامل من حوالي 20 في التردد والطول الموجي ، ونوعين من الانبعاثات هي ببساطة مختلفة "ألوان" من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

الملابس وأسطح المباني، وانتقال الحرارة الاشعاعي

الألوان الخفيفة، وكذلك المواد البيضاء والمعدنية تمتص ضوء أقل، وبالتالي تقل ارتفاع درجة حرارتها، ولكن على خلاف ذلك يجعل اللون الفارق ضئيل فيما يتعلق نقل الحرارة بين كائن في درجات الحرارة اليومية والمناطق المحيطة بها ، حيث أن الموجات المنبعثة هي المهيمنة ليست في مكان قريب من الطيف المرئي ، وإنما في أقصى الأشعة تحت الحمراء. الابتعاثية في تلك الموجات تكون لها علاقة مع الابتعاثية البصرية (ألوان مرئية) ؛ في بالأشعة دون الحمراء البعيدة، ومعظم الكائنات لها ابتعاثية عالية. وبالتالي، إلا في ضوء الشمس ، يجعل لون الملابس فرق كبير فيما يتعلق بالدفء ، وبالمثل ، ألوان طلاء المنازل يجعل الفارق ضئيل في الدفء إلا عندما يكون الجزءا المدهون مشمس. والاستثناء الرئيسي لهذا المعدن هو أسطح لامعة، التي لها ابتعاثية منخفضة على حد سواء في أطوال الموجات المرئية والأشعة تحت الحمراء القصوى. ويمكن أستخدام هذه الأسطح لتقليل انتقال الحرارة في كلا الاتجاهين، ومثال على ذلك العازل متعدد الطوابق المستخدم لعزل المركبات الفضائية. النوافذ منخفضة الابتعاثية في المنازل هي تقنية أكثر تعقيدا ، نظرا لأنها يجب أن يكون لها الابتعاثية في الموجات الحرارية وفي نفس الوقت تبقى شفافة في الضوء المرئي.

قانون نيوتن للتبريد

يوجد قانون ذو الصلة ، وهو قانون نيوتن للتبريد ، وينص على أن معدل فقدان الحرارة من الجسم متناسب مع الاختلاف في درجات الحرارة بين الجسم والمناطق المحيطة به. القانون هو

${\frac {dQ}{dt}}=h\cdot A(T_{\text{env}}-T(t))=-h\cdot A\Delta T(t)\quad$

$Q=$ الطاقة الحرارية في الجول

$h=$ معامل انتقال الحرارة

$A=$ المساحة من الحرارة التي يجري نقلها

$T=$ درجة الحرارة سطح جسم والحرارة داخله (حيث أنهم نفسهم في التقريب)

$T_{\text{env}}=$ درجة الحرارة للبيئة

$\Delta T(t)=T(t)-T_{\text{env}}$ هي المرة التي تعتمد على التدرج الحراري بين البيئة والكائن

هذا الشكل قانون فقدان الحرارة يكون في بعض الأحيان غير دقيق ؛ والصياغة الدقيقة قد تتطلب تحليل تدفق الحرارة ، واستنادا إلى (عابرة) نقل الحرارة المعادلة في nonhomogeneous ، أو آخر رديء التوصيل والمتوسطة. تناظرية لالتدرجات المستمر هو فورييه للقانون.

تبسيط التالية (كمبلغ مقطوع يسمى نظام التحليل الحراري وغيرها من العبارات المماثلة) يمكن أن تطبق ، ما دام هو مسموح به من قبل عدد بيو ، الذي يتصل تصرف على سطح الموصلية الحرارية الداخلية في الجسم. إذا كانت هذه النسبة على تصاريح ، وتبين ان الجثة قد مرتفعة نسبيا التوصيل الداخلية ، ان مثل هذه (لتقريب جيد) على كامل الجسم هو في درجة الحرارة في جميع أنحاء الزي نفسه ، حتى في هذه التغيرات في درجات الحرارة كما هو المبردة من الخارج ، من خلال البيئة . إذا كان هذا هو الحال ، فإن هذه الشروط تعطي سلوك تحلل الأسي مع مرور الوقت ، من درجة حرارة الجسم.

في مثل هذه الحالات ، والجسم كله هو يعامل كمبلغ مقطوع الحرارة سعة الخزان ، مع المحتوى الكلي للحرارة والتي تتناسب مع مجموع بسيطة القدرة حرارة مئوية ، والتكنولوجيا ، ودرجة حرارة الجسم ، أو س = جيم T. من تعريف السعة الحرارية جيم تأتي العلاقة جيم = dQ / دينارا. التفريق هذه المعادلة فيما يتعلق بالوقت يعطي الهوية (ساري المفعول ما دامت درجات الحرارة في الجسم هي موحدة في أي وقت معين) : dQ / د. ت = ج (دت / ت). قد يكون هذا التعبير يمكن استخدامها لتحل محل dQ / دينارا في المعادلة الأولى التي تبدأ بهذا المقطع أعلاه. ثم ، إذا تي (ر) هي درجة الحرارة لمثل هذه الهيئة في الوقت طن ، _{والحياة الفطرية} تي هي درجة الحرارة للبيئة في جميع أنحاء الجسم :

${\frac {dT(t)}{dt}}=-r(T(t)-T_{\mathrm {env} })=-r\Delta T(t)\quad$

حيث أن

ص = هكتار / جيم هي السمة الايجابية المستمرة للنظام ، والتي يجب أن تكون وحدات من 1/time ، وبالتالي فهو أحيانا بعبارات من الوقت سمة ثابتة ر ₀ قدمها : ص = 1 / ر ₀ = ΔT / (سفر تثنية (ر) / د. ت]. وهكذا ، في النظم الحرارية ، ₀ ر = ج / هكتار.) وقد يكون إجمالي السعة الحرارية جيم من هذا النظام لمزيد من يمثلها والشامل محددة السعة الحرارية ج _ع م مضروبا في الشامل ، حتى أن الوقت ثابت ر ₀ يقوم أيضا مولودية _ع / هكتار).

حل هذه المعادلة التفاضلية ، بالطرق العادية من التكامل والاستعاضة عن الأوضاع على الحدود ، ويعطي :

$T(t)=T_{\mathrm {env} }+(T(0)-T_{\mathrm {env} })\ e^{-rt}.\quad$

هنا ، تي (ر) ما هي درجة الحرارة ر الوقت ، والتكنولوجيا (0) هي درجة الحرارة الأولية في الساعة الصفر ، أو ر = 0.

إذا :

$\Delta T(t)\quad$ هو الذي يعرف بأنه : $T(t)-T_{\mathrm {env} }\ ,\quad$ حيث $\Delta T(0)\quad$ هو فارق في درجة الحرارة الأولية الوقت 0 ،

ثم حل النيوتونية كما هو مكتوب :

$\Delta T(t)=\Delta T(0)\ e^{-rt}=\Delta T(0)\ e^{-t/t_{0}}.\quad$

الاستخدامات : فعلى سبيل المثال ، المناخ نموذج مبسط ليالي قد تستخدم النيوتونية التبريد بدلا من كاملة (وحسابي مكلفة) رمز الاشعاع للحفاظ على درجات الحرارة في الغلاف الجوي.

تطبيق ذو بعد واحد، يستخدم الدوائر الحرارية

ثمة مفهوم مفيد جدا يستخدم في تطبيقات نقل الحرارة هو تمثيل للنقل الحراري عن طريق ما يعرف باسم دوائر الحرارية. والدائرة الحرارية هي تمثيل المقاومة للحرارة التدفق كما لو كانت لمقاومة الكهربائية. الحرارة هو مشابه لنقل التيار والمقاومة الحرارية مماثل للمقاومة الكهربائية. قيمة المقاومة الحرارية لمختلف وسائط نقل الحرارة يتم حسابها على أنها قواسم المعادلات المتقدمة. المقاومات الحرارية لمختلف وسائط نقل الحرارة المستخدمة في تحليل أوضاع مجتمعة من نقل الحرارة. المعادلات التي تصف ثلاثة الحرارة وسائط نقل ومقاوماتها الحرارية ، كما نوقش سابقا ملخصة في الجدول أدناه :

في الحالات التي يوجد فيها نقل الحرارة من خلال وسائل الإعلام المختلفة (على سبيل المثال عن طريق مركب) ، والمقاومة هي ما يعادل مجموع المقاومات من المكونات التي تشكل المركب. من المرجح ، في الحالات التي توجد فيها مختلف وسائط نقل الحرارة ، ومقاومة الكلي هو مجموع المقاومات في أوضاع مختلفة. باستخدام مفهوم الدارة الحرارية ، وكمية الحرارة التي تم تحويلها عن طريق أي وسيط هو حاصل لتغير درجات الحرارة والمقاومة الحرارية الإجمالية للمتوسط. كمثال على ذلك ، والنظر في حائط مركب من المقطعية المجال ألف ومركب مصنوع من الجص للام ₁ طويلة الاسمنت مع المعامل الحرارية ك ₁ م ₂ ورقة طالما واجهت الالياف الزجاجية ، مع ك ₂ المعامل الحرارية. السطح اليسار من الجدار هو في _ط تي وتعرضه للهواء مع حملي معامل _ط ح. الحق على سطح الجدار هو في _س تي وتعرضه للهواء مع حملي معامل _س ح.

باستخدام المقاومة الحرارية تدفق الحرارة من خلال مفهوم مركب هو كما يلي :

عزل واشعاعا الحواجز

المقالات الرئيسة: Thermal insulation وRadiant barrier

العوازل الحرارية هي مواد مصممة خصيصا للحد من تدفق للحرارة عن طريق الحد من التوصيل ، الحمل ، أو كليهما. حاجز متألق ق هي المواد التي تعكس الإشعاع ، وبالتالي الحد من تدفق الحرارة من مصادر الإشعاع. العوازل الجيدة ليست بالضرورة جيدة اشعاعا الحواجز ، والعكس بالعكس. المعادن ، على سبيل المثال ، هو عاكس ممتازة وعازل الفقراء.

فعالية عازل هو مشار اليه في ار (المقاومة) قيمة. في مجال القيمه من المادة هو معكوس معامل التوصيل (ك) مضروبة في سمك (د) للعازل. وحدات من قيمة المقاومة هي في نظام الوحدات : (* ك م / ث)

${R}={r \over k}$

${C}={Q \over m\Delta T}$

الألياف الزجاجية الصلبة ، والمواد العازلة للمشترك ، له قيمة ار 4 لكل بوصة ، في حين صب الخرسانة ، عازل للفقراء ، وقد ار بقيمة 0.08 في البوصة.

فعالية حاجزا اشعاعا هو مشار اليه في الانعكاس ، والذي هو جزء من الإشعاع ينعكس. والمواد ذات انعكاسية عالية (عند طول موجة معين) لديه الابتعاثية منخفضة (في تلك الموجة ذاتها) ، والعكس بالعكس (أي عند أطوال موجية محددة ، انعكاسية = 1 -- الابتعاثية). حاجز المثالي مشع من شأنه أن يكون له انعكاس على 1 وبالتالي تعكس 100 ٪ من الإشعاع واردة. زجاجات الفراغ (دوار) هي 'الفضية' لهذا النهج. في فراغ الفضاء ، والاقمار الصناعية استخدام العازل المتعدد الطبقات الذي يتألف من عدة طبقات من المغطاة بالألمنيوم (لامعة) مايلر إلى الحد بشكل كبير من الإشعاع نقل الحرارة ودرجة الحرارة مراقبة الاقمار الصناعية.

سمك العزل الحرج

لتخفيض معدل انتقال الحرارة ، واحدة من شأنه أن يضيف أي مواد عازلة مع الموصلية الحرارية المنخفضة (ك). أصغر ك قيمة ، وأكبر المقاومة المقابلة الحرارية (ص) قيمة.
وحدات التوصيل الحراري (ك) هي واط لكل متر ^-1 كلفن ^-1 (ق واط لكل متر لكل كلفن) ، وبالتالي زيادة العرض من المواد العازلة (خ م) يقلل على المدى ك وكما نوقش يزيد المقاومة.

يتبع هذا المنطق كما زادت المقاومة ستنشأ مع مسار زيادة التوصيل (خ).

ومع ذلك ، هذا إضافة طبقة من المواد العازلة أيضا لديه القدرة على زيادة مساحة المنطقة الحراري وبالتالي الحرارية (أ).

مثال واضح هو أنبوب اسطواني :

• كما عزل يحصل سمكا ، ويزيد قطرها الخارجي ، وبالتالي يزيد من مساحة السطح.
• النقطة حيث مقاومة المضافة لزيادة العرض العزل يصبح طغت عليه من آثار على سطح يسمى الحرجة العزل سمك. في أنابيب اسطوانية الشكل بسيط :

${R_{critical}}={k \over h}$

لرسم بياني لهذه الظاهرة على سبيل المثال cylidrical الأنابيب انظر : الإتصال الخارجي : الحرج العزل السماكة الرسم كما في 26/03/09

المبادلات الحرارية

المقالة الرئيسة: Heat exchanger

ومبادل حراري هو جهاز بنيت لنقل الحرارة من كفاءة السائل واحدة إلى أخرى ، سواء في السوائل تكون مفصولة الجدار الصلب بحيث أنها مزيج أبدا ، أو السوائل التي اتصلت مباشرة. المبادلات الحرارية المستخدمة على نطاق واسع في التبريد وتكييف الهواء والتدفئة وتوليد الكهرباء ، والمعالجة الكيميائية. مثال واحد مشترك لمبادل حراري هو المبرد في سيارة ، والذي الساخنة المبرد السائل يتم تبريده بواسطة تدفق الهواء فوق سطح المبرد.

الأنواع الشائعة من تدفقات المبادلات الحرارية وتشمل تدفق بالتوازي مع ذلك ، تدفق العداد ، والتدفق المتبادل. في تدفق بالتوازي مع ذلك ، على حد سواء السوائل تتحرك في نفس الاتجاه ، في حين نقل الحرارة ، وتدفق في العداد ، ونقل السوائل في اتجاهين متعاكسين وفي تدفق السوائل عبر هذا الاجراء في الزاوية اليمنى ليالي لبعضهما البعض. الانشاءات مشتركة لمبادل حراري تشمل قذيفة والأنبوبية ، والأنابيب المزدوج ، مقذوف زعانف الأنابيب ، ودوامة زعنفة الأنابيب ، ش أنبوب ، وصفيحة مكدسة.

عندما المهندسين حساب النظرية انتقال الحرارة في المبادلات الحرارية ، فإنها يجب أن تتعامل مع حقيقة أن قيادة فرق درجات الحرارة بين اثنين من سوائل يختلف مع موقف. لحساب هذا في أنظمة بسيطة ، وسجل متوسط الفرق في درجة الحرارة (LMTD) وكثيرا ما يستخدم باعتباره 'المتوسط' درجة الحرارة. في أنظمة أكثر تعقيدا ، والمعرفة المباشرة للLMTD غير متوفرة ، وعدد من وحدات نقل (جامعة تايوان) الطريقة يمكن استخدامها بدلا من ذلك.

الغليان نقل الحرارة

طالع أيضًا: boiling وcritical heat flux

انتقال الحرارة في الغليان السوائل أمر معقد ولكن من أهمية كبيرة التقنية. وتتميز ليالي منحنى على شكل المتعلقة الفيض الحراري لسطح الفرق في درجة الحرارة (انظر يقول كاي & Nedderman 'ميكانيكا الموائع وعمليات نقل' ، الترقي ، 1985 ، p. 529).

القيادة في درجات حرارة منخفضة ، لم يحدث الغليان والحرارة ومعدل نقل تسيطر عليها الآليات المعتادة على مرحلة واحدة. كما يتم زيادة درجة الحرارة السطحية ، يحدث المحلية الغليان وفقاعات البخار nucleate ، تنمو لتصبح المحيطة برودة السائل ، والانهيار. هذا هو شبه تبرد nucleate الغليان وفعالة جدا آلية انتقال الحرارة. في ارتفاع معدلات توليد فقاعة فقاعات تبدأ في التدخل والفيض الحراري لم يعد بسرعة مع زيادة درجة حرارة سطح الأرض (وهذا هو خروج عن nucleate الغليان مبدعين قطر). عند ارتفاع درجات الحرارة ما زال ، كحد أقصى في الفيض الحراري يتم التوصل (الحرجة التدفق الحر). النظام من السقوط نقل الحرارة والذي يتبع ليست سهلة لدراسة ولكن يعتقد أن تتميز فترات بديلة للnucleate والفيلم الغليان. Nukleate الغليان إبطاء نقل الحرارة بسبب غاز المرحلة () خلق فقاعات على سطح المدفأة ، على النحو المذكور ، والغاز مرحلة التوصيل الحراري أقل بكثير من المرحلة السائلة الموصلية الحرارية ، وبالتالي فإن النتيجة هي نوع من "الجدار العازل الحراري للغاز".

عند ارتفاع درجات الحرارة لا يزال ، النظام الهيدروديناميكية أكثر هدوءا من الفيلم هو الغليان الذي تم التوصل إليه. الحرارة التدفقات عبر طبقات بخار مستقرة ومنخفضة ، ولكن ببطء مع ارتفاع درجة الحرارة. أي اتصال بين السائل والسطحية التي يمكن أن ينظر إليها ربما يؤدي إلى تنو السريع للغاية طبقة بخار الطازجة ( 'تنو عفوية').

التكثيف نقل الحرارة

يحدث تكثف البخار عندما يتم تبريده والتغيرات مرحلته إلى الحالة السائلة. التكثيف نقل الحرارة ، مثل الغليان ، وتعتبر ذات اهمية كبيرة في مجال الصناعة. خلال التكثيف ، ويجب أن يطلق سراح الحرارة الكامنة لتبخير يكون. كمية الحرارة هي نفسها التي استوعبت خلال التبخر في ضغط السائل نفسه.

هناك طرق عدة من التكثيف :

• التكثيف متجانسة (كما حدث أثناء تشكيل الضباب).
• التكثيف في اتصال مباشر مع السائل subcooled.
• التكثيف على اتصال مباشر مع جدار التبريد من المبادل الحراري ، هذا هو الوضع الأكثر شيوعا التي تستخدم في الصناعة :
  • Filmwise التكثيف (عندما يكون السائل هو شكل الفيلم على سطح subcooled ، وعادة ما يحدث عندما يبلل سطح السائل).
  • Dropwise التكثيف (عندما يتم تشكيل قطرات السائل على سطح subcooled ، وعادة ما يحدث عندما يكون السائل لا الرطب السطح). Dropwise التكثيف من الصعب الحفاظ موثوق بها ، وبالتالي ، المعدات الصناعية وعادة ما تكون مصممة للعمل في وضع filmwise التكثيف.

نقل الحرارة في التعليم

نقل الحرارة عادة درس كجزء من الهندسة العامة الكيميائية أو الهندسة الميكانيكية المناهج الدراسية. عادة ، الديناميكا الحرارية هو شرط مسبق لإجراء دورة تدريبية في نقل الحرارة ، وقوانين الديناميكا الحرارية ضرورية لفهم آلية انتقال الحرارة. الدورات الأخرى المتصلة نقل الحرارة وتشمل تحويل الطاقة ، ونقل thermofluids الشامل.

نقل الحرارة المنهجيات المستخدمة في التخصصات التالية ، ضمن أمور أخرى :

• هندسة السيارات
• إدارة الحرارية من الأجهزة الإلكترونية وأنظمة
• تدفئة وتهوية وتكييف هواء
• العزل
• مواد التجهيز
• محطة توليد كهرباء الهندسة

أنظر أيضاً

• حرارة الارض
• الموصلية الحرارية الاتصال
• عزل حراري
• الفيزياء الحرارية
• العلوم الحرارية
• مبادل حراري

قراءات أخرى

• الطبقة يلاحظ الدكتور تشن ياو رونغ ، قسم الهندسة الميكانيكية ، NJIT

المجلات ذات

• نقل الحرارة الهندسة
• التجريبية انتقال الحرارة
• المجلة الدولية للإنتقال الحرارة والكتلة
• ASME مجلة انتقال الحرارة
• العددية نقل الحرارة الجزء ألف
• العددية نقل الحرارة الجزء باء
• النانومترية الحجم وصغيرة الحجم Thermophysical الهندسة
• مجلة المحسن نقل الحرارة

الروابط الخارجية

• COMSOL نقل الحرارة الوحدة -- كندي البرامج التي تحاكي النماذج ومشاكل نقل الحرارة.
• نقل الحرارة دروس طرق نقل الحرارة (التوصيل ، الحمل الحراري ، والإشعاع) ضمن أو بين وسائل الاعلام هي أوضح ، جنبا إلى جنب مع العمليات الحسابية وغيرها من القضايا مثل الحواجز نقل الحرارة -- Spirax المصافي
• نقل الحرارة البودكاست -- ارون ماجومدار -- قسم الهندسة الميكانيكية -- جامعة كاليفورنيا في بيركلي
• أساسيات نقل الحرارة -- نظرة عامة
• ناقل للحرارة كتاب -- كتاب للتحميل (مجاني)
• المقاومة الحرارية الدوائر -- نظرة عامة
• Hyperphysics المادة على نقل الحرارة -- نظرة عامة
• Interseasonal انتقال الحرارة -- مثال عملي لكيفية انتقال الحرارة يستخدم لتدفئة المباني من دون حرق الوقود الاحفوري.
• أساسيات نقل الحرارة
• تعزيز مبادئ انتقال الحرارة -- الكتاب