وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
موسسه آموزش عالی صنعتی
واژه های کلیدی: فین-ضریب هدایتی وابسته به دما-روش تبدیل دیفرانسیل-روش آدومیان-روش حداقل مربعات
فهرست
۱ فصل اول ۳
۱-۱ مقدمه ۴
۱-۲ انواع فین ۴
۱-۳ کاربرد فین ها ۵
۱-۴ پیشینه موضوع ۷
۲ فصل دوم ۱۰
۲-۱ روش گالرکین : ۱۱
۲-۱-۱ تعریف: ۱۱
۲-۱-۲ کارهای انجام شده با روش گالرکین: ۱۲
۲-۲ روش کالوکیشن: ۱۲
۲-۲-۱ تعریف: ۱۲
۲-۲-۲ کارهای انجام شده: ۱۳
۲-۳ روش حداقل مربعات: ۱۳
۲-۳-۱ تعریف: ۱۳
۲-۳-۲ کار انجام شده: ۱۴
۲-۴ روش تبدیل دیفرانسیل: ۱۵
۲-۴-۱ تعریف: ۱۵
۲-۴-۲ کارهای انجام شده: ۱۷
۲-۵ روش تجزیه آدومیان: ۱۸
۲-۵-۱ تعریف: ۱۸
۲-۵-۲ کارهای انجام شده: ۱۹
۲-۶ بهینه سازی و طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ ۲۰
۳ فصل سوم ۲۱
۳-۱ ضریب هدایت حرارتی وابسته به دما: ۲۲
۳-۱-۱ بی بعد سازی: ۲۳
۳-۱-۲ فین مستطیلی شکل: ۲۴
۳-۱-۳ فین نمایی: ۲۵
۳-۱-۴ فین محدب: ۲۵
۳-۱-۵ شرایط مرزی : ۲۶
۳-۲ ضریب انتقال حرارت وابسته به دما: ۲۷
۳-۳ با تولیدگرمای داخلی: ۲۹
۳-۳-۱ فین با تولید حرارت داخلی وابسته به دما و ضریب هدایت حرارتی ثابت: ۳۰
۳-۳-۲ ضریب حرارتی فین و حرارت تولید شده داخلی را وابسته به دما : ۳۰
۳-۴ فین حلقوی با پروفیل های مختلف: ۳۱
۳-۵ فین متخلخل با سطح مقطع مثلثی : ۳۵
۳-۶ فین شعاعی همراه با انتقال حرارت تابشی: ۳۸
۳-۷ فین مرطوب: ۳۹
۳-۸ فین های طولی در حالت گذرا: ۴۳
۴ فصل چهارم ۴۶
۴-۱ فین با ضریب هدایتی وابسته ۴۷
۴-۱-۱ فین مستطیلی: ۴۷
۴-۱-۲ فین نمایی ۵۱
۴-۱-۳ فین محدب ۵۵
۴-۱-۴ روش تبدیل دیفرانسیل(DTM): ۶۵
۴-۱-۵ فین نمایی: ۶۸
۴-۱-۶ فین محدب: ۷۱
۴-۲ ضریب انتقال حرارت وابسته به دما: ۷۷
۴-۳ فین با تولیدگرمای داخلی: ۸۸
۴-۳-۱ حالت اول ضریب حرارتی ثابت و حرارت تولید شده داخلی وابسته به دما : ۸۸
۴-۳-۲ حالت دوم ضریب حرارتی و حرارت تولید شده داخلی وابسته به دما : ۹۱
۴-۴ فین حلقوی با پروفیل های مختلف: ۹۶
۴-۵ فین متخلخل با سطح مقطع مثلثی : ۱۰۳
۴-۶ فین شعاعی همراه با انتقال حرارت تابشی: ۱۱۰
۴-۷ فین مرطوب: ۱۱۵
۴-۸ فین طولی در حالت گذرا: ۱۲۰
۵ فصل پنجم ۱۲۵
۵-۱ جمع بندی نتایج: ۱۲۶
۵-۲ ارائه پیشنهادات ۱۲۷
۶ مراجع ۱۲۸
فهرست اشکال:
شکل(‏۱۱):فین های سوزنی: الف- استوانه ای ب- سهمی کوژ ج- سهموی کاو د- مثلثی ۵
شکل(‏۱۲):هشت نمونه از لوله های فین دار ۶
شکل(‏۱۳):نمایشی از انواع لوله های فین دار از داخل ۶
شکل(‏۳۱):موازنه انرژی برای سطح گسترش یافته ۲۲
شکل(‏۳۲):فین مستطیلی ۲۴
شکل(‏۳۳):فین با پروفیل نمایی ۲۵
شکل(‏۳۴):فین محدب ۲۵
شکل(‏۳۵):فین یک بعدی ۲۷
شکل(‏۳۶):فین یک بعدی ۲۹
شکل(‏۳۷):انواع پروفیل های فین حلقوی ۳۱
شکل(‏۳۸):فین متخلخل مثلثی ۳۵
شکل(‏۳۹):فین شعاعی ۳۸
شکل(‏۳۱۰):فین مرطوب ۳۹
شکل(‏۴۱):فین مستطیلی ۴۷
شکل(‏۴۲):تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین مستطیلی ۵۰
شکل(‏۴۳):فین نمایی ۵۱
شکل(‏۴۴):تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین نمایی ۵۵
شکل(‏۴۵):فین محدب ۵۵
شکل(‏۴۶):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین محدب ۶۵
شکل(‏۴۷):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین مستطیل ۶۸
شکل(‏۴۸):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین نمایی ۷۱
شکل(‏۴۹):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین محدب ۷۴
شکل(‏۴۱۰):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین مستطیل ۷۵
شکل(‏۴۱۱):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین نمایی ۷۵
شکل(‏۴۱۲):نمودار تغییرات دما بر حسب طول با توجه به تغییرات برای فین محدب ۷۶
شکل(‏۴۱۳):مقایسه حل عددی و تبدیل دیفرانسیل توزیع دما برای حالت ۷۹
شکل(‏۴۱۴):مقایسه حل عددی و تبدیل دیفرانسیل توزیع دما برای حالت ۸۰
شکل(‏۴۱۵):تاثیر روی توزیع دما در حالت ۸۰
شکل(‏۴۱۶):تاثیر روی توزیع دما در حالت ۸۱
شکل(‏۴۱۷):تاثیر روی توزیع دما حالت ۸۲
شکل(‏۴۱۸):تاثیرروی توزیع دما حالت ۸۲
شکل(‏۴۱۹):نمودار باقیمانده ها برای بازده ۸۴
شکل(‏۴۲۰): تاثیر پارامتر بر بازده ۸۴
شکل(‏۴۲۱): تاثیر پارامتر بر بازده ۸۵
شکل(‏۴۲۲):تاثیر وروی بازده در حالت ۸۶
شکل(‏۴۲۳):تاثیر وروی بازده در حالت ۸۶
شکل(‏۴۲۴):توزیع دمای فین با تولید گرمای داخلی وابسته به دما و ضریب هدایت حرارتی ثابت برای ۹۰
شکل(‏۴۲۵): توزیع دمای فین با تولید گرمای داخلی وابسته به دما و ضریب هدایت حرارتی ثابت برای ۹۱
شکل(‏۴۲۶): توزیع دمای فین با تولید گرمای داخلی و ضریب هدایت حرارتی وابسته به دما ۹۵
شکل(‏۴۲۷): توزیع دمای فین با تولید گرمای داخلی و ضریب هدایت حرارتی وابسته به دما ۹۵
شکل(‏۴۲۸): اثر شکل های مختلف برای فین متخلخل از جنس آلومنیوم(Al) بر روی توزیع دما ۹۸
شکل(‏۴۲۹): اثر شکل های مختلف برای فین متخلخل از جنس سیلیکون کاربید(SIC)بر روی توزیع دما ۹۹
شکل(‏۴۳۰): اثر شکل های مختلف برای فین متخلخل از جنس مس(Cu) بر روی توزیع دما ۱۰۰
شکل(‏۴۳۱):اثر مواد متخلل برای فین حلقوی با پروفیل نمایی روی توزیع دما ۱۰۰
شکل(‏۴۳۲):اثر مواد متخلل برای فین حلقوی با پروفیل محدب روی توزیع دما ۱۰۱
شکل(‏۴۳۳):اثر مواد متخلل برای فین حلقوی مستطیلی شکل روی توزیع دما ۱۰۱
شکل(‏۴۳۴):نمودار توزیع دما با روش تبدیل دیفرانسیل برای مقادیر مختلف پارامتر در مقایسه با حل عددی ۱۰۶
شکل(‏۴۳۵):اثر نمودار توزیع دما با روش تبدیل دیفرانسیل برای مقادیر مختلف پارامتر تابشی- هدایتی ۱۰۶
شکل(‏۴۳۶):اثر نمودار توزیع دما با روش تبدیل دیفرانسیل برای مقادیر مختلف پارامتر تابشی در مقایسه با حل عددی ۱۰۷
شکل(‏۴۳۷):اثر نمودار توزیع دما با روش تبدیل دیفرانسیل برای مقادیر مختلف پارامترهدایتی در مقایسه با حل عددی ۱۰۸
شکل(‏۴۳۸):اثر نمودار توزیع دما با روش تبدیل دیفرانسیل برای مقادیر مختلف پارامترتخلخل در مقایسه با حل عددی ۱۰۹
شکل(‏۴۳۹)نمودار بازده فین با روش تبدیل دیفرانسیل ۱۰۹
شکل(‏۴۴۰):نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۱
شکل(‏۴۴۱)نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۲
شکل(‏۴۴۲)نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۲
شکل(‏۴۴۳):نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۳
شکل(‏۴۴۴):نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۴
شکل(‏۴۴۵):نمودار توزیع دما برای حالت ۱۱۴
شکل(‏۴۴۶): نمودار توزیع دما در فین مرطوب برای رطوبت نسبی مختلف و ۱۱۸
شکل(‏۴۴۷):نمودار توزیع دما در فین مرطوب برای رطوبت نسبی مختلف و ۱۱۹
شکل(‏۴۴۸): نمودار بازده فین و مقایسه آن با حل عددی ۱۱۹
شکل(‏۴۴۹): نمودار توزیع دما در فین مستطیلی در حالت ۱۲۲
شکل(‏۴۵۰): نمودار توزیع دما در فین مستطیلی برای مقادیر مختلف در حالت ۱۲۲
شکل(‏۴۵۱):نمودار توزیع دما در فین مستطیلی برای مقادیر مختلف در حالت ۱۲۳
شکل(‏۴۵۲):نمودار توزیع دما سه بعدی در فین مستطیلی در حالت ۱۲۴
فهرست جداول:
جدول(‏۲۱):تابع تبدیل دیفرانسیل[۲۵] ۱۵
جدول(‏۲۲):تابع تبدیل دیفرانسیل دو بعدی[۲۶] ۱۶
جدول(‏۴۱):بازده فین برای پروفیل های مستطیلی ، نمایی و محدب ۷۶
جدول(‏۴۲):بازده فین با ضریب انتقال حرارت وابسته به دما برای مختلف ۸۳
جدول(‏۴۳):بازده فین با ضریب انتقال حرارت وابسته به دما برای مختلف ۸۳
جدول(‏۴۴):مطلوبیت سنجی فاکتورها و بهینه ترین مقادیر ۸۷
جدول(‏۴۵):بازده فین با تولید گرمای داخلی وابسته به دما و ضریب هدایت حرارتی ثابت ۹۶
جدول(‏۴۶):خواص فیزیکی مواد ۹۷
جدول(‏۴۷):گرمای بی بعد پروفیل های مثلثی ، نمایی و محدب ۱۰۲
فهرست علائم:
a
توان ثابت نمایی
Ac
تابع سطح مقطع بی بعد –
ADM
روش آدومیان
As
تابع سطح جانبی بی بعد –
b
پارامتر نمایانگر شکل فین
Cp
گرمای ویژه
Da
عدد دارسی
DTM
روش تبدیل دیفرانسیل
f(s)
یک تابع تحلیلی خطی معلوم
h
ضریب انتقال حرارت جابجایی-
k
ضریب انتقال حرارت هدایتی در دمای پایه-
L
طولِ فین
L(u)
قسمت خطی معادله دیفرانسیل
L(u0)
قسمت خطی معادله دیفرانسیل در پایه فین
LSM
روش حداقل مربعات
n
توان
N(u)
قسمت غیرخطی معادله دیفرانسیل
q
انتقال حرارت رسانشی-
Q
تابع انتقال حرارت بی بعد فین-
Qa
انتقال حرارت بی بعد در پایه-
Qcond
انتقال حرارت هدایتی-
Qconv
انتقال حرارت جابجایی –
R
شعاع بی بعد
r
شعاع فین-
ra
شعاع انتهای فین –
Ra
عدد رایلی
rb
شعاع پایه فین –
T
تابع توزیع دما-
Ta
دمای محیط –
Tb
دمای پایه فین –
tb
ضخامت پایه-m
Ts
دمای محیط-K
u
معادله دیفرانسیل معمولی یک بعدی
Wi
تابع وزن
X
متغیر مستقل طول بی بعد
حروف یونانی
رسانش بی بعد
شیب تغییر ضریب انتقال حرارت رسانش وابسته به دما
بازده فین
تابع دمای بی بعد
چگالی-
رطوبت ویژه –هوای خشک/بخار
ضخامت بی بعد
۱ فصل اول
معرفی انواع فین و کاربرد آنها
۱-۱ مقدمه
فین ها سطوح گسترش یافته ای هستند که معمولاً به منظور افزایش سطح انتقال حرارت به کار می روند.
واژه سطح گسترش یافته معمولاً برای نمایش حالت خاصی به کار می رود که در آن انتقال گرمای رسانشی در داخل جسم و انتقال گرمای جابجایی (یا تشعشعی) از مرزهای آن روی می دهد.
ترکیب انتقال حرارت رسانشی و جابجایی در بسیاری از موارد روی می دهد. اما بیشترین کاربرد آن درحالتی است که برای تقویت انتقال حرارت بین یک جسم و سیال مجاور آن به کار می رود. معمولاً سه راه برای افزایش انتقال حرارت وجود دارد:
• افزایش سرعت سیال
• کاهش دمای محیط(افزایش اختلاف دمای محیط و جسم)
• افزایش سطحی که از آن حرارت انتقال می یابد.
در توضیح مورد اول باید دقت کرد که افزایش سرعت سیال موجب افزایش ضریب جابجایی می شود، ولی در بعضی موارد هزینه های مربوط به افزایش ضریب جابجایی خود مانعی برای عملی شدن طرح است)این هزینه ها مربوط به دمنده ها و یا پمپ هایی می شوند که با افزایش حرکت سیال، ضریب جابجایی را افزایش می دهند.(
راه دوم جهت افزایش انتقال حرارت مربوط به کاهش دمای محیط است که اغلب غیرعملی بوده و بنابراین بهترین روش همان افزایش مساحت سطحی است که از آن انتقال گرما رخ می دهد. با افزایش مساحت سطحی

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید