ضریب انتقال حرارت (Heat transfer coefficient)  به مقدار حرارت منتقل شده در اثر وجود گرادیان دمایی بین دو جسم با دماهای مختلف گفته می شود. در این حالت انتقال گرمای از ناحیه دما بالا به ناحیه دما پایین شارش دارد. انرژی به طریق هدایت انتقال یافته و آهنگ انتقال گرما به ازای واحد سطح متناسب است با گرادیان دما:

q آهنگ انتقال گرما و کسر T/x گرادیان دمایی در جهت x است.  ثابت مثبت k را ضریب هدایت گرمایی ماده می نامند و علامت منفی برای صدق قانون دوم ترمودینامیک است.

مفهوم ضریب انتقال حرارت کلی در طراحی مبدل های حرارتی و سیستم های ترکیبی انتقال حرارت میان دو سیال اهمیت ویژه ای دارد. این مفهوم به طور کاملا گسترده در کتب انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بخش می خواهیم ضرایب انتقال حرارت در دیوارهای تخت، کره ها و استوانه ها را تحلیل کنیم.

ضریب هدایت دیوار تخت

دیواره تخت مطابق شکل در نظر بگیرید یک طرف آن در معرض سیال گرم A و طرف دیگرش در معرض سیال سردتر B قرار دارد. انتقال گرما از فرمول زیر به دست می آید.

شبکه انتقال گرما را می توان به وسیله شبکه مقاومت الکتریکی نشان داد. انتقال گرمای کل به صورت نسبت اختلاف دمای کل به مجموع مقاومت های گرمایی محاسبه می شود.

توجه کنید که مقدار 1/hA برای نمایش مقاومت جابه جایی به کار می رود. گاهی انتقال گرمای کل مرکب از هدایت و جابه جایی است که اغلب بر حسب ضریب انتقال گرمای کل، U بیان می شود که تعریف آن چنین است.

Q=UAΔT

A مساحت برای جریان گرماست. رابطه ضریب انتقال گرمای کل برای دیوار تخت بدین صورت است:

equation-4

اگر مخرج کسر را مجموع مقاومت های هدایتی و جابه جایی (R)در نظر بگیریم داریم:

ضریب هدایت در استوانه

استوانه بلندی به شعاع درونی ri و شعاع بیرونی ro و طول L در نظر بگیرید. این استوانه در معرض اختلاف دمای Ti-To قرار می دهیم و جریان گرما به شکل زیر است.

استوانه

نرخ انتقال حرارت

ضریب هدایت در کره ها

سیستم های کروی را وقتی دما فقط تابع شعاع است می توان به عنوان یک بعدی بررسی کرد. بنابراین جریان گرما به صورت زیر است:

کره

نرخ انتقال حرارت
equation-100

equation-101

منابع و پیوندها:

گرداوری شده توسط دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن

صفحه مهندسی مکانیک

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *