مباحث انتقال حرارت در خنک سازی

[ravegoat]

قبل از شروع بحث یه قرارداد با هم کنیم:

روی هر کمیت اگر بالانویس نقطه دیدید بدونید که داریم تغییرات اون کمیت رو برحسب زمان محاسبه می کنیم. مثلا" اگه گفته شد q یعنی مقدار انتقال حرارت (واحدش ژوله) ولی اگه بالاش یه نقطه گذاشتیم یعنی مقدار انتقال حرارت در یک ثانیه (واحدش واته).

انتقال حرارت رسانش
اگر یه صفحه به مساحت A و ضخامت L داشته باشیم که دمای یه طرفش که سرد تره T₁ و دمای اون طرفش که گرم تره T₂ باشه، مقدار گرمایی که از طریق رسانش در واحد زمان (نرخ انتقال گرما) از بخش طرف گرم به طرف سرد منتقل میشه از رابطه ی زیر (معروف به رابطه ی فوریه) به دست میاد:

q^._cond. = kA(T₂ - T₁)/L

تو رابطه ی بالا یه موجودی به نام k وجود داره که بهش میگن رسانندگی گرمایی و به جنس صفحه بستگی داره. یادتونه قبلا" گفتیم اتم های بعضی مواد توی رسانس گرما سریع تر به هم خبر میدن و برخی دیگه آهسته تر. k یه معیاری هستش که سرعت این خبر دادن رو مشخص می کنه. رسانندگی گرمایی مواد رسانای گرما عددی بزرگ (مثلا" برای مس 400 وات بر متر.درجه ی سانتی گراده) و رسانندگی گرمایی مواد عایق گرما عددی کوچک (مثلا" برای خاک 0.2 وات بر متر.درجه ی سانتی گراده) هستش. حالا بیاییم رسانش یک صفحه ی مسی و یک صفحه ی آلومینیومی رو در شرایط یکسان با هم مقایسه کنیم:

Condu.jpg

می بینیم که در شرایط کاملا مشابه صفحه ی مسی می تونه دو برابر صفحه ی آلومینیومی گرما رو منتقل کنه.

انتقال حرارت جا به جایی
فرض کنیم یک سطح گرم به مساحت A و دمای T₂ داریم. از یک روی این سطح یک سیال سرد مثل هوا با دمای T₁ عبور می کنه. آقای نیوتون گفته مقدار گرمایی که این سطح در واحد زمان به هوا منتقل می کنه برابره با:

q^._conv. = hA(T₂ - T₁)

و دوباره یک موجود جدید با نماد h که بهش میگن ضریب انتقال حرارت جا به جایی یا ضریب کنوکسیون. h خیلی چیزا رو توی خودش پنهان کرده. می دونیم اگه هوا با سرعت بیش تری تر روی سطح بوزه، گرمای بیش تری هم منتقل میشه. اگه به جای هوا از آب استفاده کنیم باز هم انتقال گرما بیش تر میشه. حتی شکل هندسی سطح هم می تونه مهم باشه. حضرت h تمام این موارد رو یکجا توی خودش داره. پس قبل از اینکه از رابطه ی نیوتون استفاده کنیم باید تکلیف ضریب کنوکسیون رو معلوم کنیم. متاسفانه تعیین h اصلا کار ساده ای نیست و در ادامه مجبوریم از روابط آزمایشگاهی استفاده کنیم.

انتقال حرارت تشعشعی
گفتیم که همه ی اجسام انتقال حرارت تشعشعی دارن ولی در دما های معمولی این مقدار انتقال حرارت ناچیزه. ولی خورشید که دمای بالایی داره مقدار قابل توجهی گرما رو از راه تابش به ما منتقل می کنه. اجسام تیره قابلیت جذب تابش بالاتری رو دارن. پس اگه یه کیس کامپیوتری با رنگ سیاه داشته باشیم و و اون رو جایی قرار بدیم که در معرض نور خورشید باشه، یه بار حرارتی اضافی رو علاوه بر بار حرارتی قطعات داخل کیس داریم رو سیستم اعمال می کنیم که اصلا" مقدار کمی نیست!

به امید خدا در ادامه کمی عمیق تر و کاربردی تر این بازی ریاضی رو دنبال می کنیم؛ آرمین برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید