Θερμική διάχυση | Είναι όλα σημαντικά γεγονότα και συχνές ερωτήσεις

Περιεχόμενο

Ορισμός θερμικής διάχυσης

Η θερμική διάχυση ορίζεται ως ο λόγος της διεξαχθείσας θερμότητας προς τη θερμότητα που αποθηκεύεται σε υλικό ανά μονάδα όγκου

Μονάδα θερμικής διάχυσης

Η μονάδα θερμικής διάχυσης δίνεται ως m2/s

Τύπος θερμικής διάχυσης

Η εξίσωση της θερμικής διάχυσης δίνεται από,

\ alpha = \ frac {k} {\ rho \ cdot Cp}

Που,

α είναι θερμική διάχυση,

k είναι θερμική αγωγιμότητα (w / mK)

𝛒 είναι η πυκνότητα του υλικού (kg / m3)

Cp είναι η ειδική θερμότητα (J / kg k)

Θερμική διάχυση νερού

Η θερμική διάχυση του νερού αλλάζει με τη θερμοκρασία και την πίεση. Αν λάβουμε υπόψη την κατάσταση της ατμοσφαιρικής πίεσης, τότε οι τιμές θερμικής αγωγιμότητας με τη θερμοκρασία δίνονται όπως παρακάτω στον πίνακα.

Θερμική διάχυση
Θερμική διάχυση νερού και αερίου Εργαλειοθήκη πιστωτικής μηχανικής

Θερμική διάχυση αέρα

Η θερμική διάχυση του αέρα με την αλλαγή θερμοκρασίας φαίνεται στον παραπάνω πίνακα. Γενικά, η θερμική διάχυση του αερίου είναι κάτι περισσότερο από υγρό στην πράξη. θα μελετήσουμε είναι περισσότερο στο επόμενο θέμα.

Θερμική διάχυση

Η θερμική διάχυση της ουσίας είναι η σχετική κίνηση των μορίων λόγω της θερμοκρασίας.

Θερμική διάχυση αλουμινίου

Η θερμική διάχυση του υλικού αλουμινίου είναι 9.7 * 10-5 m2/s

Μέθοδος Flash Θερμική διάχυση

Η μέθοδος φλας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της θερμικής διάχυσης του υλικού. Ο βραχυχρόνιος παλμός ακτινοβολίας ενέργειας διέρχεται μέσω του δείγματος. Η πηγή λαμπτήρα λέιζερ ή φωτός χρησιμοποιείται για ακτινοβολούμενη ενέργεια. Το κομμάτι θα απορροφήσει την εκπεμπόμενη ενέργεια. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται για το δείγμα. Λόγω αυτής της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας, υπάρχει αύξηση θερμοκρασίας του δείγματος υλικού. Ο ανιχνευτής υπέρυθρης θερμοκρασίας καταγράφει αυτήν την αύξηση της θερμοκρασίας.

Υπολογίζεται η διάρκεια του μετρούμενου σήματος. Η θερμική διάχυση θα βρεθεί από την ακόλουθη εξίσωση.

\ alpha = 0.1388 \ frac {L ^ {2}} {t / 2}

Όπου L είναι το πάχος του δείγματος,

t / 2 είναι το ημίχρονο,

μπορούμε να βρούμε θερμική διάχυση, συγκεκριμένη θερμότητα και πυκνότητα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο φλας.

Το σχηματικό διάγραμμα της μεθόδου φλας φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

Μέθοδος flash θερμικής διάχυσης Πίστωση Linseis

Πώς να μετρήσετε τη θερμική διάχυση

Η θερμική διάχυση μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο φλας όπως συζητήθηκε παραπάνω. σε αυτή τη μέθοδο, ο παλμός βραχείας ενέργειας ακτινοβολείται στο ένα άκρο και η αύξηση της θερμοκρασίας υπολογίζεται στο άλλο άκρο.

Θερμική αγωγιμότητα και θερμική διάχυση

Για να γίνει διάκριση μεταξύ θερμικής αγωγιμότητας και θερμικής διάχυσης, θεωρήστε δύο υλικά που έχουν την ίδια θερμική αγωγιμότητα αλλά με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα. Και οι δύο θα επιτρέψουν τον ίδιο ρυθμό ροής θερμότητας στην κατάσταση σταθερής κατάστασης. Στην αρχή της διαδικασίας μεταφοράς θερμότητας, το υλικό με υψηλότερη θερμική διάχυση θα φτάσει πρώτα σε σταθερή κατάσταση σε σύγκριση με άλλα υλικά αφού διατηρεί λιγότερη θερμική ενέργεια. Η θερμική ενέργεια διεισδύει γρήγορα μέσω αυτού του υλικού, αλλά αφού πάρει μια σταθερή κατάσταση, ο ρυθμός ροής θερμότητας θα είναι ο ίδιος. Επίσης, να θυμάστε ότι το υλικό που έχει λιγότερη θερμική διάχυση χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να φτάσει στη σταθερή κατάσταση.

Τεχνικές μέτρησης θερμικής διάχυσης

Υπάρχουν κυρίως τρεις τύποι τεχνικών μέτρησης θερμικής διάχυσης.

  • Μέθοδος Flash
  • Θερμική κυματομορφομετρία
  • Θερμογραφική μέθοδος

Θερμική διάχυση ασφάλτου

Η θερμική διάχυση της ασφάλτου (Ah-70) είναι 0.123 mm2/ δ,

Άσφαλτος (Ah-90) 0.128 mm2/s

Θερμική διάχυση από καουτσούκ

Η θερμική διάχυση του ελαστικού υλικού κυμαίνεται από 0.089-0.13 mm2/s

Τιμές θερμικής διάχυσης

Οι τιμές θερμικής διάχυσης για διάφορα υλικά δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Οι τιμές είναι αλλαγές με ιδιότητες όπως η θερμοκρασία. Αυτές οι τιμές δίνονται για τυπική θερμοκρασία και πίεση.

Θερμική διάχυση διαφόρων υλικών Πιστωτική Wikipedia

Σύμβολο θερμικής διάχυσης

Το σύμβολο της θερμικής διάχυσης είναι α

Η υψηλότερη θερμική διάχυση είναι

Η υψηλότερη θερμική διάχυση είναι από καθαρό ασήμι 165.63 mm2 / δ

Θερμική διάχυση της άμμου

Η θερμική διάχυση της ξηρής άμμου κυμαινόταν από 0.6 * 10-7 έως 7.0 * 10-7 m2/μικρό.

Μεταφορά θερμότητας θερμικής διάχυσης

Υπάρχουν τρεις τρόποι αγωγής μεταφοράς θερμότητας, μεταφοράς και ακτινοβολίας. Η αγωγή θερμότητας εξαρτάται από τις δύο κύριες ιδιότητες. Το ένα είναι η θερμική αγωγιμότητα και η θερμική διάχυση. Η θερμική αγωγιμότητα είναι γνωστή ιδιότητα, αλλά η θερμική διάχυση δεν είναι γνωστή. Καθορίζει το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός δεδομένου μέσου.

Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας είναι ταχύτερος και η θερμική διάχυση είναι υψηλότερη. Η θερμική διάχυση ισορροπεί μεταξύ του μέσου μεταφοράς θερμότητας και της αποθήκευσης θερμότητας.

Οι θερμικές διαχύσεις για αέρια είναι γενικά

Η θερμική διάχυση της ουσίας των αερίων βρίσκεται περισσότερο από την υγρή ουσία

Συντελεστής θερμικής διάχυσης

Είναι μια φυσική παράμετρος που περιγράφει την εξάρτηση της ροής διάχυσης μάζας του μίγματος. Με άλλα λόγια, ο συντελεστής θερμικής διάχυσης είναι ο λόγος μιας διαβάθμισης θερμοκρασίας προς την απόλυτη θερμοκρασία.

Έννοια θερμικής διάχυσης

Η θερμική διάχυση της ουσίας είναι η σχετική κίνηση των μορίων λόγω της θερμοκρασίας.

Θερμική διάχυση γυαλιού

Η θερμική διάχυση του γυαλιού είναι 0.34 * 10-6 m2/ s σε κανονική ατμοσφαιρική κατάσταση.

Θερμική διάχυση από ανοξείδωτο ατσάλι

Η θερμική διάχυση του ανοξείδωτου στους 100 ° C είναι 4.55 * 10-6 m2/s

Λόγος θερμικής διάχυσης

Ο λόγος θερμικής διάχυσης είναι ο λόγος του συντελεστή θερμικής διάχυσης προς τον συντελεστή συγκέντρωσης.

FAQs

Θερμική διάχυση αερίου έναντι υγρού

Η θερμική διάχυση της ουσίας των αερίων βρίσκεται περισσότερο από την υγρή ουσία

Ποιο υλικό έχει τη μεγαλύτερη θερμική διάχυση

Η πιο αυξημένη θερμική διάχυση είναι από καθαρό ασήμι 165.63 mm2 / δ

Εφαρμογή θερμικής διάχυσης

Η μεταφορά θερμότητας αγωγής σε οποιαδήποτε συσκευή απαιτεί τη μελέτη της θερμικής διάχυσης. Οι βιομηχανίες χρησιμοποιούν την ανάλυση της θερμικής διάχυσης για τη βελτιστοποίηση του ρυθμού μεταφοράς θερμότητας.

Εάν πάρουμε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα, τότε η μόνωση είναι ένα παράδειγμα. Στη μόνωση, η θερμική διάχυση του υλικού είναι ελάχιστη, ώστε να μπορεί να αντισταθεί στη μέγιστη ροή θερμότητας.

Χρησιμοποιούμε υπολογιστές, φορητούς υπολογιστές και άλλα ηλεκτρονικά gadget. Ξέρετε ποια είναι η μέθοδος εξαγωγής θερμότητας από συσκευές; Ναι, είναι νεροχύτες.

Η ψύκτρα απαιτεί υψηλότερη θερμική διάχυση για τη μεταφορά ταχύτερης θερμότητας από οποιαδήποτε συσκευή.

Η αύξηση της μεταφοράς θερμότητας σε οποιαδήποτε ηλεκτρονική υποβαθμίζει την απόδοσή της. Το υψηλότερο θερμικό υλικό διάχυσης πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσής του σε αυτήν την περίπτωση.

Θερμική διάχυση σκυροδέματος

Η θερμική διάχυση του σκυροδέματος είναι 0.75 * 10 -6 m2/s

Ποια είναι η φυσική σημασία της θερμικής διάχυσης;

Η θερμική διάχυση μπορεί να οριστεί ως ο λόγος της θερμικής αγωγιμότητας της ουσίας προς την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας της ουσίας.

Ο λόγος καθορίζει την παραγόμενη θερμότητα που διαχέεται σε ένα συγκεκριμένο ρυθμό. Η υψηλότερη τιμή θερμικής διάχυσης δείχνει ότι ο χρόνος που απαιτείται για τη διάχυση θερμότητας είναι μικρότερος. Η μελέτη της εξίσωσης της θερμικής διάχυσης μπορεί να είναι δυνατή από την υψηλότερη τιμή της θερμικής αγωγιμότητας ή από τη χαμηλότερη τιμή της θερμικής ικανότητας.

\ alpha = \ frac {k} {\ rho \ cdot Cp}

Η θερμική διάχυση είναι χρήσιμη για πιο ενδιάμεσες μεταφορές θερμότητας. Στη μεταφορά θερμότητας σε σταθερή κατάσταση, η θερμική αγωγιμότητα είναι αρκετή για μελέτη.

Γιατί η θερμική διάχυση του αερίου είναι μεγαλύτερη από το υγρό, παρόλο που η θερμική αγωγιμότητα του υγρού είναι μεγαλύτερη από τα αέρια;

Θερμική διάχυση σημαίνει την ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει θερμότητα και να αποθηκεύει τη θερμότητα σε ασταθή κατάσταση. Μια ταχύτερη μεταφορά θερμότητας μπορεί να είναι δυνατή εάν η θερμική διάχυση είναι υψηλότερη. Η χαμηλότερη θερμική διάχυση του υλικού σημαίνει την αποθήκευση θερμότητας σε αυτό.

Το αέριο διαθέτει χαμηλή ογκομετρική θερμική ικανότητα λόγω της χαμηλής πυκνότητας. Λόγω της χαμηλής χωρητικότητας της ογκομετρικής θερμότητας, η τιμή της θερμικής διάχυσης είναι υψηλή.

Το υγρό διαθέτει υψηλή θερμική ικανότητα σε σύγκριση με το αέριο. Ως εκ τούτου, η θερμική διάχυση είναι χαμηλότερη στο υγρό.

Ποια είναι η σειρά της θερμικής διάχυσης για στερεά, υγρά και αέρια;

Η σειρά της θερμικής διάχυσης σε στερεό, υγρό και αέριο όπως φαίνεται παρακάτω,

Αέριο> Υγρό> Στερεό

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ διάχυσης ορμής και θερμικής διάχυσης;

Ορμή διάχυσης

Μπορεί να θεωρηθεί το κινηματικό ιξώδες του υγρού, δηλαδή η ικανότητα του υγρού να ρέει την ορμή. Η διάχυση της ορμής συμβαίνει λόγω της διατμητικής τάσης σε ένα υγρό. Η διατμητική τάση προκαλεί μια τυχαία και οποιαδήποτε κατεύθυνση κίνηση των μορίων.

Θερμική διάχυση

Μπορεί να οριστεί ως θερμική αγωγιμότητα διαιρούμενη με τον πολλαπλασιασμό της πυκνότητας και της ειδικής θερμικής ικανότητας (όταν η πίεση είναι σταθερή). Μετρά τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας για ένα δεδομένο υλικό από την καυτή πλευρά στην ψυχρή πλευρά. Είναι προγνωστικό ανάλογο με το αν ένα δεδομένο υλικό είναι «δροσερό στην αφή».

Πώς σχετίζεται ο αριθμός Prandtl με το κινηματικό ιξώδες και τη θερμική διάχυση;

Ο αριθμός Prandtl είναι χωρίς διάσταση. Μπορεί να δοθεί ως ο λόγος της διάχυσης της ορμής (είναι το κινηματικό ιξώδες όπως εξηγείται παραπάνω) προς τη θερμική διάχυση.

Μπορεί να διατυπωθεί σε εξίσωση ως,

Pr = \ frac {v} \ άλφα {}

Pr = αριθμός Prandtl

V = διάχυση ορμής (m2/ δ)

α = Θερμική διάχυση (m2/ δ)

MCQs

Η θερμική διάχυση είναι το _________

(α) Παράμετρος χωρίς διάσταση (β) Λειτουργία θερμότητας (γ) Φυσική ιδιότητα του υλικού

(δ) Όλα τα παραπάνω

Η θερμική διάχυση ενός υλικού είναι __________________;

α) άμεσα ανάλογη με τη θερμική αγωγιμότητα (k)

(β) αντιστρόφως ανάλογη με την πυκνότητα ενός υλικού

(γ) αντιστρόφως ανάλογη με ειδική θερμότητα

(Δ) Ολα τα παραπανω

(ε) κανένα από τα παραπάνω

Βρείτε τη λανθασμένη δήλωση: Συγκεκριμένη θερμότητα ενός υλικού ______________.

(α) Σταθερά για ένα υλικό (β) Θερμική ικανότητα ανά μονάδα μάζας

(Γ) Εξωγενή ιδιοκτησία                      (δ) Έχει μονάδες ως J / kg-K.

Τι είναι μια μονάδα θερμικής διάχυσης;

(α) m / h

(Β) m² / ώρα

(γ) m / hk

(δ) m² / hk

Η θερμική διάχυση του στερεού είναι μικρότερη από το υγρό.

(Α) Αληθής

(β) Λάθος

Η θερμική διάχυση είναι υψηλότερη σε …….

(α) Καουτσούκ

(Β) Μόλυβδος

(γ) Σίδηρος

(δ) Σκυρόδεμα

Η θερμική διάχυση είναι χαμηλότερη σε ……

(Α) Καουτσούκ

(β) Μόλυβδος

(γ) Αλουμίνιο

(δ) Σίδηρος

Βρείτε περισσότερα άρθρα σε σχετικό θέμα Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τον Deepakkumar Jani

Είμαι ο Deepak Kumar Jani, ακολουθώντας διδακτορικό στη Μηχανική - Ανανεώσιμη ενέργεια. Έχω πέντε χρόνια διδασκαλίας και διετή ερευνητική εμπειρία. Το αντικείμενο που ενδιαφέρομαι είναι η θερμική μηχανική, η αυτοκινητοβιομηχανία, η Μηχανολογική μέτρηση, το Σχέδιο Μηχανικής, η Μηχανική Ρευστών κ.λπ. Έχω υποβάλει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την «Υβριδοποίηση πράσινης ενέργειας για παραγωγή ενέργειας». Έχω δημοσιεύσει 17 ερευνητικά έγγραφα και δύο βιβλία.
Χαίρομαι που είμαι μέλος του Lambdageeks και θα ήθελα να παρουσιάσω κάποια από τα στοιχεία μου με απλοϊκό τρόπο στους αναγνώστες.
Εκτός από τους ακαδημαϊκούς και την έρευνα, μου αρέσει η περιπλάνηση στη φύση, η σύλληψη της φύσης και η ευαισθητοποίηση για τη φύση μεταξύ των ανθρώπων.
Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/jani-deepak-b0558748/.
Ανατρέξτε επίσης στο κανάλι You-tube σχετικά με την «Πρόσκληση από τη Φύση»

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks