دانلود گزارش کار آزمایشگاه آزمایشگاه انتقال حرارت هدایت شعاعی

\n

گزارش کار آزمایشگاه انتقال حرارت

\n

\n

در برخورد با واژه رسانش، باید فورا مفاهیم فعالیت اتمی و ملکولی را مورد توجه قرار دهیم. زیرا فرآیندها در این سطوح، انتقال حرارت را تداوم می بخشد. رسانش، انتقال انرژی از ذرات پر انرژی به ذرات کم انرژی ماده بر اثر برهمکنش است. پس انتقال حرارت به روش هدایت، فرآیندی است که در آن تبادل انرژی از قسمتی با دمای بالاتر به قسمتی با دمای پایین تر توسط حرکت ملکول ها، انجام می پذیرد.

\n

در تحلیل رسانش یک بعدی، فرض بر این است که گرما فقط در یک جهت منتقل می گردد و از انتقال حرارت در سایر راستاها صرف نظر می شود.در این آزمایش با توجه به اینکه ضخامت دیسک در مقایسه با قطر آن ناچیز است، انتقال حرارت را یک بعدی (در راستای شعاعی) در نظر می گیریم.

\n

هدف از انجام ازمایش، محاسبه ضریب هدایت برنج، رسم پروفیل درجه حرارت و محاسبه شدت انتقال حرارت به صورت شعاعی از یک دیواره استوانه ای بررسی می گردد.

\n

ضریب هدایت، یک خاصیت مهم حرارتی جسم است و به نوع جسم و شرایط آن بستگی دارد. هرچه این مقدار بیشتر باشد، جسم هادی تر و هرچه کمتر باشد، جسم عایق تر و نارساناتر است.

\n

در این گزارش، ابتدا قانون فوریه و معادله پخش گرما را در مختصات استوانه ای بیان می کنیم. با حل معادله، آهنگ انتقال انرژی در مختصات استوانه ای حاصل می شود.

\n

به منظور محاسبه ضریب هدایت به روش تجربی، کنترل توان دستگاه را روی مقادیر مختلف تنظیم کرده و دمای سنسورهای متصل به دیسک را می خوانیم. با رسم نمودار دمای سنسورها برحسب فاصله آن ها از مرکز، می توان ضریب هدایت را بدست آورد.

\n

\n

 عنوان های این مقاله عبارتند از : 

\n \n

1- مقدمه 4

\n

2- بررسی نظری پدیده های آزمایش ( تئوری ) 4

\n

2- 1- قانون فوریه در مختصات کارتزین 4

\n

2- 2- قانون فوریه در مختصات استوانه ای 5

\n

2- 3- معادله پخش گرما ( انتقال حرارت هدایتی )                                                                                         5

\n

2- 4- معادله پخش گرما در مختصات استوانه ای 7

\n

2- 5- شدت حرارت هدایتی در سیلندر توخالی 8

\n

2- 6- مقاومت حرارتی معدل سیلندر توخالی 9

\n

2- 7- توزیع دما در سیلندر توخالی 9

\n

3- شرح روش آزمایش 10

\n

4- شرح دستگاه آزمایش 10

\n

5- وسایل اندازه گیری و دقت آن ها 12

\n

6- نتایج آزمایش 12

\n

7- ترسیم نمودارها 13

\n

7- 1- نمودار درجه حرارت سنسورها برحسب فاصله از مرکز 13

\n

8- پاسخ به سوالات 15

\n

9- محاسبه عدم قطعیت ضریب هدایت 19

\n

10- بحث بر روی نتایج و مقایسه با تئوری 20

\n

11- آنالیز خطای نتایج آزمایش 21

\n

12- پیشنهادات اصلاحی برای کاهش خطای آزمایش 21

\n

13 - موارد استعمال در صنعت 21

\n

14- مراجع 21

\n \n\n \n\n

---

\n\n

 قسمت ها و تکه های اتفاقی از فایل 

\n \n

1- مقدمه

\n

     علم مطالعه گرما و انتقال آن، انتقال حرارت نامیده می شود. اساس انتقال حرارت براساس اختلاف درجه حرارت است. انتقال حرارت به 3 روش اساسی صورت می گیرد : هدایت، جابجایی و تشعشع.

\n

     هدایت، انتقال انرژی از ذرات با انرژی بالاتر به ذرات با انرژی کمتر در اثر برخورد فیزیکی ذرات است. هدایت می تواند درون جسم جامد، مایع و یا گاز به وقوع بپیوندد. انتقال حرارت هدایتی جامدات فلزی، بیشتر از جامدات غیرفلزی، جامدات غیر فلزی بیشتر از مایعات و مایعات بیشتر از گازهاست. در گازها و مایعات هدایت در نتیجه برخورد و نفوذ مولکول ها و ذرات در حین حرکت اتفاقی می باشد. در جامدات، هدایت حاصل ترکیبی از ارتعاش مولکول ها در شبکه کریستالی و حرکت الکترون ها می باشد.

\n

     نرخ انتقال حرارت در درون یک ماده وابسته به هندسه جسم، ضخامت، جنس ماده و ااختلاف دمای درون ماده است.

\n

     برای بیان قابلیت جسم برای انتقال حرارت می توان ضریبی به نام ضریب هدایت تعریف کرد که از خصوصیات فیزیکی ماده است. این ضریب تابعی است از ساختار ملکولی و نحوه قرار گیری ملکول ها در کنار یکدیگر.

\n

     جریان شعاعی حرارت به طریق هدایتی در یک دیسک توخالی، یکی از مسائل قابل توجه هدایت یک بعدی است.

\n

\n

2- بررسی نظری پدیده های آزمایش ( تئوری )

\n

2- 1- قانون فوریه در مختصات کارتزین

\n

 : ضریب رسانندگی گرمایی (  ) که یکی از خاصیت های مهم ماده است.

\n

 : شار گرما (  )

\n

     علامت منفی به این دلیل است که انتقال گرما همواره در جهت کاهش دما رخ می دهد.

\n

     جهت شار گرما  بر سطح مقطع  عمود است. به بیان کلی تر، جهت

\n

1- مقدمه

\n

     علم مطالعه گرما و انتقال آن، انتقال حرارت نامیده می شود. اساس انتقال حرارت براساس اختلاف درجه حرارت است. انتقال حرارت به 3 روش اساسی صورت می گیرد : هدایت، جابجایی و تشعشع.

\n

     هدایت، انتقال انرژی از ذرات با انرژی بالاتر به ذرات با انرژی کمتر در اثر برخورد فیزیکی ذرات است. هدایت می تواند درون جسم جامد، مایع و یا گاز به وقوع بپیوندد. انتقال حرارت هدایتی جامدات فلزی، بیشتر از جامدات غیرفلزی، جامدات غیر فلزی بیشتر از مایعات و مایعات بیشتر از گازهاست. در گازها و مایعات هدایت در نتیجه برخورد و نفوذ مولکول ها و ذرات در حین حرکت اتفاقی می باشد. در جامدات، هدایت حاصل ترکیبی از ارتعاش مولکول ها در شبکه کریستالی و حرکت الکترون ها می باشد.

\n

     نرخ انتقال حرارت در درون یک ماده وابسته به هندسه جسم، ضخامت، جنس ماده و ااختلاف دمای درون ماده است.

\n

     برای بیان قابلیت جسم برای انتقال حرارت می توان ضریبی به نام ضریب هدایت تعریف کرد که از خصوصیات فیزیکی ماده است. این ضریب تابعی است از ساختار ملکولی و نحوه قرار گیری ملکول ها در کنار یکدیگر.

\n

     جریان شعاعی حرارت به طریق هدایتی در یک دیسک توخالی، یکی از مسائل قابل توجه هدایت یک بعدی است.

\n

\n

2- بررسی نظری پدیده های آزمایش ( تئوری )

\n

2- 1- قانون فوریه در مختصات کارتزین

\n

 : ضریب رسانندگی گرمایی (  ) که یکی از خاصیت های مهم ماده است.

\n

 : شار گرما (  )

\n

     علامت منفی به این دلیل است که انتقال گرما همواره در جهت کاهش دما رخ می دهد.

\n

     جهت شار گرما  بر سطح مقطع  عمود است. به بیان کلی تر، جهت جریان گرما، همیشه بر سطح دما ثابت که سطح هم دما خوانده می شود، عمود است.

\n

با توجه به اینکه شار گرما، یک کمیت برداری است، معادله نرخ رسانایی گرمایی را می توان به صورت کلی تر زیر نوشت :

\n

که در آن  عملگر سه بعدی و  میدان دمای اسکالر است.

\n

قانون فوریه را به صورت زیر نیز می نویسند :

\n

 : شار گرما در جهت

\n

قانون فوریه بیان می کند که ماده ای که رسانایی گرمایی در آن رخ می دهد، همگن است.

\n

قانون فوریه تعمیمی از شواهد تجربی است.

\n

\n

2- 2- قانون فوریه در مختصات استوانه ای

\n

 شرح دستگاه آزمایش

\n

     دستگاه انتقال حرارت به شیوه هدایت، برای بررسی قوانین اصلی و مقدماتی انتقال حرارت از طریق هدایت، طراحی گردیده است. به کمک این دستگاه، عوامل شدت جریان حرارتی، گرادیان درجه حرارت، مساحت و رابطه بین آن ها مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد.

\n

دستگاه از اجزاء زیر تشکیل شده است :

\n

\n
1. \n

   دو واحد گرم شونده الکتریکی که بر روی یک صفحه نگهدارنده دستگاه، نصب شده اند.

   \n
\n
2. \n

   یک دیسک به شعاع 55 میلی متر که توسط تفلون، عایق بندی شده است، برای مطالعه و بررسی پروفیل شعاعی ( المنت داخل دیسک، دمای آن را اندازه می گیرد.)، دور دیسک مبدل آب برای خنک شدن آن وجود دارد.

   \n
\n
3. \n

   کنسول دستگاه برای کنترل توان و درجه حرارت

   \n
\n
4. \n

   قسمت تست کننده با هادی ها و عایق های قابل تعویض شامل مدول شعاعی

   \n
\n

\n

     به طور کلی در این دستگاه، اصول بنیادی هدایت بدون توجه به انتقال حرارت از طریق جابجایی و تشعشع، بررسی می گردد.

\n

     در این دستگاه، با تغییر شدت جریان الکتریکی عبوری از هیتر، می توان توان آن را تغییر داد.

\n

     سطح خارجی دیسک،توسط جریان مداوم سیال، خنک شده و دمای آن ثابت نگه داشته می شود. این امر باعث می شود دیاگرام دما زودتر به تعادل برسد.

\n

گرما، همیشه بر سطح دما ثابت که سطح هم دما خوانده می شود، عمود است.

\n

با توجه به اینکه شار گرما، یک کمیت برداری است، معادله نرخ رسانایی گرمایی را می توان به صورت کلی تر زیر نوشت :

\n

که در آن  عملگر سه بعدی و  میدان دمای اسکالر است.

\n

قانون فوریه را به صورت زیر نیز می نویسند :

\n

 : شار گرما در جهت

\n

قانون فوریه بیان می کند که ماده ای که رسانایی گرمایی در آن رخ می دهد، همگن است.

\n

قانون فوریه تعمیمی از شواهد تجربی است.

\n

\n

2- 2- قانون فوریه در مختصات استوانه ای

\n

 شرح دستگاه آزمایش

\n

     دستگاه انتقال حرارت به شیوه هدایت، برای بررسی قوانین اصلی و مقدماتی انتقال حرارت از طریق هدایت، طراحی گردیده است. به کمک این دستگاه، عوامل شدت جریان حرارتی، گرادیان درجه حرارت، مساحت و رابطه بین آن ها مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد.

\n

دستگاه از اجزاء زیر تشکیل شده است :

\n

\n
1. \n

   دو واحد گرم شونده الکتریکی که بر روی یک صفحه نگهدارنده دستگاه، نصب شده اند.

   \n
\n
2. \n

   یک دیسک به شعاع 55 میلی متر که توسط تفلون، عایق بندی شده است، برای مطالعه و بررسی پروفیل شعاعی ( المنت داخل دیسک، دمای آن را اندازه می گیرد.)، دور دیسک مبدل آب برای خنک شدن آن وجود دارد.

   \n
\n
3. \n

   کنسول دستگاه برای کنترل توان و درجه حرارت

   \n
\n
4. \n

   قسمت تست کننده با هادی ها و عایق های قابل تعویض شامل مدول شعاعی

   \n
\n

\n

     به طور کلی در این دستگاه، اصول بنیادی هدایت بدون توجه به انتقال حرارت از طریق جابجایی و تشعشع، بررسی می گردد.

\n

     در این دستگاه، با تغییر شدت جریان الکتریکی عبوری از هیتر، می توان توان آن را تغییر داد.

\n

     سطح خارجی دیسک،توسط جریان مداوم سیال، خنک شده و دمای آن ثابت نگه داشته می شود. این امر باعث می شود دیاگرام دما زودتر به تعادل برسد.

\n

\n

۳۰ تا ۷۰ درصد پروژه / پاورپوینت / پاور پوینت / سمینار / طرح های کار افرینی / طرح توجیهی /  پایان نامه/  مقاله ( کتاب ) های اماده   به صورت رایگان میباشد

\n