صفحه 1 از 1

دیسک چرخان زودتر خنک میشود یا ثابت؟

ارسال شده: دوشنبه ۱۴۰۰/۳/۳ - ۰۸:۴۸
توسط rohamjpl
چگونه اختلاف دما بر سرعت انتقال حرارت تأثیر می گذارد؟
سرعت (در W) که در آن گرما از جسم گرمتر به جسم سردتر منتقل می شود با اختلاف دما بین اجسام افزایش می یابد. پاسخ کوتاه: هرچه اختلاف دما بیشتر باشد ، سرعت انتقال گرما نیز بیشتر است.آیا انتقال حرارت نیاز به اختلاف دما دارد؟
گرما همیشه از جسم در دمای بالاتر به جسم با دمای پایین منتقل می شود. برای یک گاز ، انتقال حرارت مربوط به تغییر دما است. دما ، فشار و حجم گاز وضعیت گاز را تعیین می کند. گرم شدن یک گاز باعث تغییر وضعیت گاز می شود.تفاوت بین انتقال حرارت و مبدل حرارتی چیست؟
انتقال گرما بین یک سیال و یک دیواره جامد را می توان با معادلات هدایت نشان داد. ... در یک مبدل حرارتی ، گرما بین مایعات گرم و سرد از طریق یک دیواره جامد منتقل می شود. مایعات ممکن است جریانهای فرایندی یا منابع مستقل گرما مانند مایعات یا منابع تبرید باشند.تفاوت بین 3 نوع انتقال انرژی گرمایی چیست؟
انتقال انرژی گرمایی شامل انتقال انرژی داخلی است. سه نوع انتقال انرژی گرمایی هدایت ، همرفت و تابش است. رسانایی شامل تماس مستقیم اتم ها ، همرفت شامل حرکت ذرات گرم و تابش شامل حرکت امواج الکترومغناطیسی است.انتقال حرارت از طریق اجسام ساکن چیست؟
هدایت انتقال گرما از طریق مواد ساکن در اثر تماس فیزیکی است. (موضوع در مقیاس ماکروسکوپی ثابت است - ما می دانیم که حرکت حرارتی اتم ها و مولکول ها در هر دمای بالاتر از z مطلق وجود داردانتقال گرما همرفتی در جریانهای چرخشی از اهمیت فنی و علمی زیادی برخوردار است. در این فصل دو نوع پیکربندی ، یعنی چرخش چرخش در سیستم های دیسک مایع و روتور استاتور در نظر گرفته شده است. در بسیاری از موارد ، نه تنها سانتریفوژ بلکه سهم نیروی کوریولیس نیز نقش مهمی دارد و جریان لایه مرزی اساساً سه بعدی است. در این حالت ، نمی توان جریان چرخشی و انتقال گرما را با یک تغییر ساده در قاب مرجع توصیف کرد و پدیده های بسیار پیچیده و غیر منتظره ای را یافت. یک مشکل اساسی این واقعیت است که تعداد پارامترهای ورودی معمولاً در مورد سیستم های چرخشی که تحت جریان اجباری خارجی قرار می گیرند ، زیاد است. سپس ، نه تنها عدد چرخشی رینولدز و عدد پراندل برای انتقال گرمای حاصله مهم هستند بلکه عدد ترجمه ای رینولدز و متغیرهای ورودی بیشتر مانند زاویه بروز یا عوامل پذیرش جزئی نیز مهم هستند. در این فصل ، روشهای عددی تجربی ، نظری و اخیر بررسی می شود. بحث زیر محدود به سیال نیوتنی فشرده نشدنی است. نتایج منتخب پروژه های تحقیقاتی فعلی نیز مورد بحث قرار گرفته است. پدیده های ناشی از همرفت طبیعی یا انتقال گرما در سیال چرخشی که از پایین گرم می شود را می توان در فصل "همرفت طبیعی در جریان های چرخان" یافت.
جریان سیال و انتقال گرمای همرفتی بین دو دیسک هم محوری که به طور مستقل در حال چرخش هستند ، برخورد می شود. سه حالت چرخشی ، یعنی چرخش همزمان ، روتور-استاتور و ضد چرخش ، در نظر گرفته شده است. نظریه چرخش مایعات غیر همدما با وجود چرخش دیسک و اثرات حرارتی بیان شده است. اثرات شناوری چرخشی بر توسعه ساختار جریان برجسته شده است. نتایج حاصل از تجسم جریان و اندازه گیری های انتقال گرما برای کشف مکانیسم های جریان حرارتی درگیر در جریان های دو دیسک در شرایط مختلف چرخشی و هندسی بحث شده است. موضوعات بالقوه ای که برای تحقیقات آینده باز هستند نیز پیشنهاد می شود مثال فن سی پی یو الگوی فشار متفاوت خواهد بود.
هنگام دمیدن ، فشار بر روی سطح هیت سینک (موازی با تیغه ها) بیشتر خواهد شد ، که به معنای هدایت گرمایی بالاتر روی سطح است.
هنگامی که از طریق باله ها مکیده می شود ، فشار بر روی سطح باله ها به صورت متعامد به شار هوا بیشتر خواهد شد.
بنابراین من فکر می کنم جهت صحیح جریان هوا به نسبت ابعاد هیت سینک و وزن دهی آنها با الگوی پخش حرارتی بستگی دارد. از نظر تجربی می توان گفت وقتی دامنه آن بسیار بیشتر از عمق آن باشد ، قطعاً عبور از آن بهتر است.
فشار هوا را به عنوان ولتاژ و سرعت هوا را به صورت جریان ، موانع متعامد جریان را به عنوان مقاومت در نظر بگیرید ، و در نتیجه گرما را به عنوان قدرت در آورید. یا فکر کنید فشاری که جرم با واحد گرما در اثر تعامل دارد ، که با سرعت جریان هوا تازه می شود.مکیدن برای پایین آوردن دما بهتر از دمیدن است. جریان ورقه ای کارآمدترین وسیله برای همرفت و هدایت گرما است. کفن پره های فن باعث افزایش کارایی و کارایی فن می شود.گرما توسط هدایت ، تابش و همرفت منتقل می شود. برای خنک کردن یک IC ، از هر سه حالت استفاده می شود - هدایت از قالب به هیت سینک ، تابش از هیت سینک به محیط اطراف ، همرفت با حرکت هوا. قوانین بویل و چارلز $PV = kT$ را به ما می دهند ، جایی که P = فشار ، V = حجم ، k یک ثابت و T دمای مطلق است. حال اگر بخواهیم تغییر دما را با گذشت زمان پیگیری کنیم ، می توانیم این معادله را از هم تفکیک کنیم. این می دهد:
$V \frac{dP}{dt} + P \frac{dV}{dt} = k \frac{dT}{dt} + T \frac{dk}{dt}$
اگر می خواهید هوا را از طریق یک حجم ثابت ، V ، مثلاً یک کیس کامپیوتر یا منبع تغذیه آن منتقل کنید ،$\frac{dV}{dt} = 0$؛ و البته $\frac{dk}{dt} = 0$. بنابراین ، معادله ساده می شود به:
$V \frac{dP}{dt} = k \frac{dT}{dt}$
به عبارت دیگر ، اگر فشار را با گذشت زمان افزایش دهید ، دما افزایش می یابد و بالعکس. برای کمک به شما در درک این اصل ، این دو مثال را در نظر بگیرید:
وقتی با استفاده از پمپ دستی لاستیک ها را روی دوچرخه سواری خود بالا می برید ، انتهای پمپ نزدیک به دهانه خروجی کاملا گرم می شود. این اثر گرمایی با اصطلاح P.dV / dt تغییر می کند که صفر نیست.
دمای دیسک
یک دیسک دایره ای مسطح را در نظر بگیرید که فقط با همرفت در حال خنک شدن است (تابش را نادیده بگیرید). پیکربندی در زیر با نمادهایی برای هندسه (w و R) ، دمای $$ ، هدایت حرارتی k ، چگالی$ ρ$ ، ظرفیت گرمایی خاص $\tilde{C}_p$ و ضریب همرفت $h_a$نشان داده شده است. مشکل یافتن دما در دیسک به عنوان تابعی از زمان T (t) است.
تصویر جریان گرما برای مشکل دیسک
مهمترین عددی که ابتدا باید تعیین شود ، عدد$Bi = h_a (V/A) / k$ است. برای دیسک ،$V/A = w\pi R^2 / (2\pi R^2 + 2\pi R w)$. برای یک دیسک نازک$R >> w$ ، این به $w/2$ نزدیک می شود. هنگامی که $Bi < 0.1$ باشد ، دیسک می تواند به عنوان یک سیستم توده ای اداره شود. اساساً گرما از طریق بیرون کشیدن گرما از دیسک از طریق دیسک انجام می شود. از مشخصات دما در داخل دیسک می توان غافل شد. تجزیه و تحلیل حاصل برای T (t) با مثال در این لینک آورده شده است. هنگامی که Bi> 1 ، تجزیه و تحلیل باید مشخصات دما در داخل دیسک باشد. تجزیه و تحلیل منجر به حل T (t ، z) توسط نمودارهای هایزلر می شود. یک روش سریع و کثیف در این مورد این است که دما را در نقطه مرکزی جسم یا روی سطح آن انتخاب کنید تا به عنوان تابعی از زمان دنبال شود. با استفاده از این روش ، نتایج $T(t,z=0)$ یا $T (t ، z = w)$ تقریباً همان نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل یکپارچه است. دما در هر حالت با نمایی زیاد تغییر می کند.
همبستگی ضریب همرفت
ضرایب همرفت با سرعت جریان گاز ارتباط دارند. نقطه شروع درک این نکته است که برای یافتن عدد$Nu = h_a (V/A)/k$ از همبستگی استفاده می شود. ضریب همرفت از Nu محاسبه می شود. همبستگی در همرفت اجباری به تعداد رینولدز و عدد پراندل بستگی دارد. برای دیدن نمونه ها در هندسه های مختلف ، همان پیوندی را که برای $Nu$ داده شده است ، مشاهده کنید. سرعت جریان گاز بر روی دیسک به عنوان سرعت در$Re = \rho_g v_g L_c/\mu_g$ به نظر می رسد. برای سیستم موجود با جریان جرمی ، سرعت گاز می تواند در انتهای لوله به صورت$v_g = \dot{m} /(\rho_g \pi R_T^2)$ محاسبه شود. بنابراین سایر موارد برابر هستند ، بنابراین سرعت متناسب با سرعت جریان جرم است. به عنوان نکته جانبی ، Lc مشخصه طول جریان روی دیسک است. برای عبور از روی دیسک به صورت جانبی ، Lc≈2R در انتهای مخالف دیسک قرار دهید. برای جریان عمود از خط وسط ، Lc = R در لبه ها.
نرخ خنک کننده
در هر زمان ، سرعت خنک کننده صفحه $\dot{q} \approx 2 h_a A (T - T_a)$ است (از دست دادن لبه دیسک را نادیده بگیرید). با کاهش Ta ، سرعت خنک سازی به صورت خطی افزایش می یابد. برای اولین بار در جریان آرام ، Nu∝Re. بنابراین ، برای اولین بار در جریان آرام روی دیسک ، سرعت خنک سازی به ریشه مربع جریان جرم بستگی دارد. همبستگی ها برای جریان آشفته پیچیده هستند. ضریب همرفت هنوز هم با سرعت جریان جرم افزایش می یابد ، اما همبستگی هرگز مستقیماً خطی نیست.
خلاصه
کاهش دما Ta باعث افزایش خنک کننده به صورت خطی می شود. افزایش جریان جرم در متر مکعب باعث افزایش سرعت خنک سازی می شود اما به طور موثرتری (کمتر از افزایش خطی) است.
.خلاصه نازل‌های پیش-چرخش (pre-swirl) برای تحویل هوای خنک کننده به پره های توربین دوار در سیستم های سرمایش موتورهای توربین گاز، استفاده می‌شوند.در نظر بگیرید که هوای خنک کننده به صورت دوار، بین دو دیسک کمک کننده به دوران، به سمت بیرون جریان دارد تا یک گرداب آزاد در هسته لزج بین لایه‌های مرزی روی دیسک‌ها ایجاد کند. یک تحلیل ترمودینامیکی انجام شد تا افزایش دمای هوای خنک کننده را به بخش کار آدیاباتیک مرتبط کند (که این امر دمای هوا را کاهش می‌دهد) و نیز بین این افزایش دما و انتقال حرارت بین دیسک ها و هوا، ارتباط برقرار کند (که این امر دمای هوا را افزایش می‌دهد). جهت تعیین عبارتی برای دمای دیسک آدیاباتیک و جهت جمع‌بندی درباره ضریب گشتاور و عدد نوسلت متوسط، از تشابه رینولدز استفاده شد. یک پارامتر مهم، βp است، که نسبت سرعت مماسی هوای پیش از چرخش به سرعت دیسک دوار می‌باشد. تشابه رینولدز نشان می‌دهد زمانی که βp= βp,crit باشد، ضریب گشتاور صفر است و نیز وقتی که βp= βp,opt باشد، عدد نوسلت متوسط می‌نیمم است. که βp,crit یک نسبت بحرانی پیش از چرخش و βp,opt یک نسبت بهینه پیش از چرخش است. محاسبات انجام شده با فرض جریان بیضویِ متقارن محوریِ حالت دائمی که با یک مدل اغتشاشی k-ε عدد رینولدز کم، ترکیب شد، در تطابق مناسبی با توزیع فشار، دمای دیسک آدیاباتیک و اعداد نوسلت محلی، پیش‌بینی شده با مدل‌های تئوری هستند. مقدار تخمینی برای βp,crit در تطابق با مقادیر تئوری است و این محاسبات همچنین، وقوع یک عدد نوسلت متوسط می‌نیمم را تایید می‌کنند. برای βp< βp,opt دمای هوای خنک کنندۀ تخمینی، با افزایش βp کاهش می‌یابد؛ برای βp> βp,opt، افزایش یا کاهش این دما، به اندازه نسبی کار آدیاباتیک و انتقال حرارت از دیسک، وابسته است. رهام حسامی امیدوارم کمک کرده باشم roham hesami, i hope i helped