مکانیزم انتقال حرارت جابجایی

در انتقال حرارت جابجایی دو مکانیزم سبب انتقال انرژی می شوند :

  1. برخورد اتفاقی ذرات و انتقال انرژی ( diffusion )
  2. انتقال انرژی بر اثر حرکت کلی سیال (Advection)

عمدتآ انتقال حرارت جابجایی زمانی مطرح است که تبادل انرژی بین یک سطح و سیال مجاور آن مورد نظر باشد.

مثال: انتقال حرارت بر روی یک سطح تخت را در نظر بگیرید (شکل زیر). در صورت اختلاف دمای سیال و دمای سطح، حرارت از ماده گرمتر به ماده سردتر منتقل خواهد شد.

پدیده انتقال حرارت جابجایی و محاسبه نرخ انتقال حرارت در آن از پیچیدگیهای خاص خود برخوردار است. خصوصا اینکه بایستی اثر میدان دما و میدان سرعت بصورت همزمان در سیال در نظر گرفته شوند. برای سادگی بررسی و تحلیل انتقال حرارت جابجایی دسته بندی زیر صورت میگیرد:

  1. جا بجایی اجباری (.Forced conv): زمانی رخ می‌دهد که منبع حرکت سیال عمدتا یک منبع خارجی‌باشد ; نظیر پمپ، دمنده و....
  1. جابجایی طبیعی یا آزاد (.Natural or Free conv) : زمانی رخ می‌دهد که حرکت سیال عمدتا بدلیل نیرو های شناوری ایجاد شده توسط اختلاف دما در نقاط مختلف دمای سیال رخ دهد.
  2. جابجایی مخلوط (.Mixed conv): زمانی رخ می‌دهد که در نظر گرفتن اثر جابجایی طبیعی و اجباری حایز اهمیت باشد. بایستی توجه نمود که جابحایی آزاد همواره وجود دارد، ولی در شرایطی که منبع به حرکت درآوردن سیال عمدتا یک منبع خارجی باشد، می‌توان از اثر جابجایی آزاد با تقریب مناسب صرف نظر کرد.
  3. معمولآ در موارد متعارف جابجایی انتقال حرارت محسوس (sensible energy) مورد توجه قرار می گیرد اما مواردی وجود دارد که گرمای نهان واکنش (تبخیر و میعان) نیز بایستی در نظر گرفته شود، مثلا در مسایلی که شامل پدیده های جوشش و تقطیر می باشند.

  4. برای سادگی محاسبات ، از معادله ی زیر برای تعیین نرخ انتقال حرارت جابجایی استفاده می شود:
    q''=h\,(T_s-T_\infty)
    q''\, : نرخ انتقال حرارت جابجایی برحسب (\frac{W}{m^2})

    h : ضریب انتقال حرارت جابجایی برحسب (\frac{W}{m^2.k})

    (T_s-T_\infty) : اختلاف دمای سطح و سیال


    محدوده ی تقریبی h برای شرایط مختلف به صورت زیر است :

در حالت کلی ضریب انتقال حرارت جابجایی در مایعات بیشتر از گاز ها است.

در صورت تمایل به خرید انواع مدل های ترمو متر به سایت انرژی کالا مراجعه بفرمایید.

اطلاعات تکميلي

  • منبع: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  • حوزه کاربرد: انتقال حرارت جابجایی