لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"
فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات:96
تاریخچه
امروزه تامین گرمایش و سرمایش، لزوم تهویه، مهیا نمودن آب بهداشتی و دفع فاضلاب، ایجاد تمهیداتی بمنظور استفاده از وسایل الکتریکی، روشنایی محیط و قابلیت مقابله با خطرات احتمالی نظیر آتش سوزی جزء اساسی ترین حقوق طبیعی هر انسانی در گستره دانش و صنعت ساختمان سازی محسوب میگردد. از طرف دیگر ارزشمند تر شدن منابع انرژی در دترس، رشد صنعت ساختمان سازی، افزایش هزینه های ساخت و ساز و برجسته تر شدن نقش و اهمیت ایجاد شرایط آسایش، وظیفه و اهمیت تاسیسات ساختمانی را از نقطه نظر تعریف سیستمهای نوین با راندمان بالا، هزینه ساخت و انرژی کم، سنگین مینماید. تدوین استانداردها و ضوابط تاسیساتی، رشد صنعت تاسیسات از جنبه تحقیقاتی، ایجاد یک بازوی مشاوره ای برای تولید کنندگان و بوجود آمدن نقطه اتکاء و اعتماد مصرف کنندگان کالاهای تاسیساتی، از بزرگترین دغدغه های دست اندرکاران این صنعت محسوب میگردد. بخش تاسیسات امیدوار است با ادامه این حرکتها گامهای مهمی در جهت ارتقاء علمی و تجربی جامعه مهندسی کشور برداشته شود.
روشهای انتقال حرارت
انتقال گرما
علم انتقال گرما به تحلیل آهنگ انتقال گرما در سیستم می‌پردازد. انتقال انرژی از طریق شارش گرما را نمی‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد ولی این انتقال چون به یک کمیت قابل اندازه‌گیری به نام دما ارتباط دارد، دارای مفهوم فیزیکی است.
شرط انتقال حرارت
شرط انتقال حرارت خود به خودی، اختلاف دما است. اگر دو سیستم در حال ارتباط با یکدیگر هم‌دما نباشند، گرما از ناحیهٔ پر دما (گرم) به ناحیهٔ کم دما (سرد) چریان مییابد. و این جریان تا زمانی ادامه مییابد که دو سیستم هم‌دما شوند.
چون گرما به دلیل وجود گرادیان دمایی شارش مییابد، دانستن توزیع دما ضروری است.
دلیل ترمودینامیکی انتقال حرارت
انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد به دلیل افزایش انتروپی سیستم، خود به خودی است
کاربرد
مسئلهٔ توزیع دما و شارش گرما در بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسی مطرح است. مثلا در طراحی دیگ‌های بخار، چگالنده‌ها (کندانسورها) و رادیاتورها تحلیل انتقال گرما برای محاسبهٔ اندازهٔ آنها لازم است.
روشهای انتقال گرما
رسانش
- رسانایی الکتریکی یک خاصیت فیزیک مواد
- رسانش یکی از روشهای انتقال حرارت
همرفت
همرفت یا کنوکسیون یکی از روشهای انتقال گرما است. همرفت نه تنها در داخل یک سیال، بلکه بین دو جسم که یکی از آنها سیال باشد نیز اتفاق می‌افتد. فرآیند رسانش بین یک سطح جامد و یک سیال در حال حرکت، همرفت نامیده میشود. حرکت سیال می‌تواند طبیعی یا با اعمال نیروی خارجی باشد.
همرفت طبیعی
هنگامی که مایعات گرم می‌شوند، چگالی اکثر آنها کاهش مییابد. بنابراین در اثر گرانش مایعاتی که در نزدیکی سطح جامد قرار دارند، گرمتر شده و بالا میروند و مایعات سردتر جای آنها را می‌گیرند. این نوع همرفت را همرفت طبیعی می‌نامند.
همرفت اجباری (همرفت واداشته)
هنگامی که سیالی تحت یک گرادیان فشاری قرار گیرد، طبق قانون مکانیک شاره‌ها وادار به حرکت میشود. همرفت ناشی از این حرکت را همرفت اجباری می‌نامند.
تشعشع
به انتشار امواج الکترومغناطیسی از اجسام، تشعشع (تابش) گفته میشود که یکی از روشهای انتقال انرژی (انتقال حرارت) یا انتقال اطلاعات (امواج رادیویی) است. بسته به طول موج امواج، می‌توان آنها را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
جستارهای وابسته
جریان سیال درلوله ها
سیالات موادی هستند که شکل ظرفی را که درون آنها قرار دارند، به خود می‌گیرند و لذا برای انتقال آنها، به محیطی واسطه نیاز داریم. بشر از دیرگاه برای انتقال سیال بصورت پیوسته از لوله استفاده می‌نمود. لوله ها در طولها، اشکال و اندازه‌های مختلف بکار میروند . آیا تا به حال به شکل لوله ها توجه کرده‌اید ؟ زیاد شدن طول لوله یا قطر لوله ها چه اثری بر روی انتقال سیال و میزان مصرف انرژی خواهد گذاشت؟ چرا لوله ها را به صورت مستقیم استفاده می‌کنند؟ اگر لوله ها را خم کنند یا حتی بپیچانندچه تغییری در جریان مشاهده می‌کنیم؟
گاهی از اوقات لوله حاوی سیال را گرم و یا سرد می‌کنند و با این عمل ، از لوله یک مبادله گر حرارتی میسازند. با توجه به این موضوع به سوالات بالا چنین پاسخ می‌دهیم.
لوله در اینجا مجرایی است که سیال در داخل آن جریان مییابد و همزمان گرم یا سرد نیز میشود. هنگامی که سیال لزجی وارد مجرایی میشود ، لایه مرزی، در طول دیواره تشکیل خواهد شد. لایه مرزی بتدریج در کل سطح مقطع مجرا توسعه مییابد و از آن به بعد به جریان، کاملا توسعه یافته (فراگیر ) گفته میشود. معمولا اگر طول لوله بلندتر از 10 برابر قطر لوله باشد آنگاه جریان توسعه یافته شده است.
اگر دیواره مجرا گرم یا سرد شود، لایه مرزی گرمایی نیز در طول دیواره مجرا توسعه خواهد یافت.
اگر گرمایش یا سرمایش، از ورودی مجرا شروع شود ، هم نمودار توزیع سرعت و هم نمودار توزیع دما بصورت همزمان توسعه می‌یابند. مسأله انتقال گرما در این شرایط ، به مسأله طول ورودی هیدرو دینامیکی و گرمایی تبدیل میشود که در بر گیرنده چهاذ حالت مختلف است و به اینکه هر کدام از دو لایه مرزی سرعت و دما در چه وضعیتی بسر می‌برند(( کاملا توسعه یافته و یا در حال توسعه)) بستگی دارد.
در ناحیه کاملا توسعه یافته در داخل لوله ، عملا لایه مرزی وجود ندارد چون دو ناحیه مختلف، که یکی با سرعت جریان آزاد و دیگری تحت تاثیر دیواره باشد ، وجود نخواهد داشت و در سرتاسر لوله ، تمام نواحی تحت تاثیر دیواره قرار دارند. از آنجا لایه مرزی، مقاومتی در برابر انتقال حرارت است، لذا بیشترین میزان ضریب انتقال حرارت جابجایی در ابتدای لوله، یعنی در جایی که ضخامت لایه مرزی صفر است، مشاهده میشود. مقدار این ضریب به تدریج همزمان با افزایش ضخامت لایه مرزی و در نتیجه افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت، کاهش مییابد تا به مقدار آن در ناحیه کاملا توسعه یافته برسد که تقریبا مقداری ثابت است.
حال اثر تغییر شکلی خاص در لوله را روی ویژگی‌های سرعت و انتقال حرارت بررسی می‌کنیم.
کویلهای حلزونی و مارپیچ ، لوله‌های خمیده ای هستند که بعنوان مبادله گرهای گرمای لوله خمیده در کاربردهای مختلف ایتفاده می‌شوند.
بیایید کویلهای مارپیچ یا حلزونی را تحلیل کنیم. سیالی را در درون این لوله ها در نظر می‌گیریم. آنچه در ابتدا نظرمان را به خود جلب می‌کند اینست که چون لوله ها بصورت مارپیچ (دایروی) پیچیده شده‌اند، لذا در اثر حرکت دورانی و محوری، نیرویی به آنها وارد میشود و این خود باعث میشود تا شتاب سیال صفر نشود، حال سؤالی که اینجا مطرح میشود اینست که با وجود این نیرو، آیا جریان داخل مارپیچ، کاملا توسعه یافته است یا جریانی در حال توسعه است و پروفایل سرعت تغییر می‌کند. آیا دلیل بیشتر بودن h (ضریب انتقال حرارت جابجایی) در ناحیه، نیبت به لوله مستقیم نیز،این است(می‌دانیم که h در ناحیه کاملا توسعه یافته کوچکتر از h در ناحیه در حال توسعه است)؟ یا هیچکدام از اینها صحیح نیست و دلیل بزرگتر بودن ضریب انتقال حرارت جابجایی در این ناحیه چیز دیگری است؟
مقاله درباره محاسبه گرمایش درساختمان