تحقیق درباره تحلیل انتقال حرارت هدایتی در یک فین با شرایط مرزی مختلف

اختصاصی از اینو دیدی تحقیق درباره تحلیل انتقال حرارت هدایتی در یک فین با شرایط مرزی مختلف دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word  (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات 27 صفحه

1-مقدمه 1

2- معادلات انتقال حرارتی حاکم بر مسئله2

 2-1- روابط انتقال حرارت  2

 2-2- معادلات انتقال حرارت در سلول­های تشکیل دهنده پره­ها 4

2-2-1- انتقال حرارت در سلول پایه پره 4

2-2-2- انتقال حرارت در سلول­های میان سلول پایه و سلول انتهایی پره4

2-2-3- انتقال حرارت در سلول انتهایی پره 5

3- شرایط مرزی و مقادیر اولیه و فرضیات در نظر گرفته شده برای این مسئله خاص6

4- حل سوالات مطرح شده برای این پروژه 6

4-1- مسئله اول 6

4-1-1- سلول پایه پره 7

4-1-2- سلول­های میان سلول پایه و سلول انتهایی پره 7

4-1-3- سلول انتهایی پره 7

4-2- مسئله دوم 10 4-2-1- سلول پایه پره 10

4-2-2-  سلول­های میان سلول پایه و سلول انتهایی پره 11

4-2-3- سلول انتهایی پره  11

4-3- مسئله سوم 14

4-3-1- سلول پایه پره 14

4-3-2- سلول­های میان سلول پایه و سلول انتهایی پره 15

4-3-3- سلول انتهایی پره 15

4-3-4- روش­های حل و رسیدن به همگرایی نتایج 15

5-   نتیجه گیری کلی 19

1-کد نویسی به زبان   20

1  - 1-برنامه کدنویسی در محیط  مربوط به سوال اول  20

1-2-برنامه کدنویسی در محیط محیط  مربوط به سوال دوم 22

1-3- برنامه کدنویسی در محیط  مربوط به سوال سوم با روش نیوتن- رافسون24

1-4- برنامه کدنویسی در محیط  مربوط به سوال سوم با روش صریح  26

2-نمودارها و اشکال مسئله در نرم افزار  28

12- شکل و نمودار دما بر حسب طول مربوط به سوال اول شبیه سازی شده در نرم افزار   28

2-2-شکل و نمودار دما بر حسب طول مربوط به سوال دوم شبیه سازی شده در نرم افزار  29

2-3- شکل و نمودار  مربوط به سوال سوم شبیه سازی شده در نرم افزار  برای فولاد  30

2-3- شکل و نمودار  مربوط به سوال سوم شبیه سازی شده در نرم افزار  برای  چوب 31

3-نمودارها و اشکال مسئله در نرم افزار32

3-1- شکل و نمودار دما بر حسب طول مربوط به سوال اول شبیه سازی شده در نرم افزار  32

3-2- شکل و نمودار دما بر حسب طول مربوط به سوال دوم شبیه سازی شده در نرم افزار  33

• مقدمه

عموماً در مواردی که مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی یک سمت مبدل حرارتی کم باشد، با نصب یک سری صفحات فلزی که آنها را پره و یا فین می نامند، مساحت سطح تبادل حرارات آن سمت را افزایش می دهند. فین عبارت است از پره های بسیار نازک از جنس آلومینیوم، مس، برنج، کاربن استیل، گالوانیزه و یا استینلس استیل که بر روی لوه های انتقال حرارت مونتاژ می گردد. فین باعث ازدیاد سطح تبادل شده و سرعت انتقال را افزایش می دهد .اصولا همه رادیاتورها، مبدلها، کندانسورها و همه تجهیزاتی که با هوا ( خنک و یا گرم می شوند ) به وسیله فین تیوب ساخته شده اند. برای رسیدن به بهترین راندمان انتقال انرژی در طول سالیان متمادی به وسیله مهندسین و طراحان این زمینه کاری و با کسب تجربیات بسیار ، انواع فین ها و در سبک و سیاغ خاص به خود اختراع و تولید شده است . به عنوان مثال درموتورسیکلت ها، از آنجایی که جداره سیلندر موتور توسط هوا خنک می شود، لذا یکسری فین بر روی سطح خارجی جداره سیلندر تعبیه می نمایند تا مساحت سطح تبادل حرارت افزایش یافته وجریان هوا در اطراف سیلندر متلاطم تر صورت گیرد. ولیکن از آنجایی که جداره سیلندر موتور اتومبیل ها توسط آب خنک می شود ضرورتی برای استفاده از فین در این قبیل موارد وجود ندارد. زیرا ضریب انتقال حرارت لایه آب موجود در مجاری خنک کننده موتور، نسبتاً بالا می باشد. به همین صورت در اواپراتور ها نیز، فین ها بعنوان سطوح خارجی ضریب انتقال حرارت اواپراتورهای هوا خنک کننده را افزایش می دهند. دربعضی موارد برای مغشوش تر شدن جریان هوا، فین ها به صورت صفحات غیر مسطح می باشند. بدین ترتیب راندمان این اواپراتورها برای خنک کردن هوا و یا گازهای دیگر افزایش خواهد یافت. در اواپراتورهای لوله ای مقدار زیادی از هوا، از فضاهای باز میان لوله ها عبور کرده و نمی تواند با سطح کویل تماس داشته باشد. با اضافه کردن فین به کویل، صفحات فلزی موجود در فضاهای باز میان لوله ها به عنوان جمع کننده گرما عمل می نمایند. این کویل های مجهز به پره را کویلهای فین دار می نامند.  پره ها گرمای آن قسمتی از هوا را که نمی تواند مستقیماً با سطح اولیه انتقال حرارت (سطوح کویل) درتماس باشد، دفع می نمایند. بدیهی است که اتصال فین به لوله بایستی طوری باشد که یک تماس حرارتی خوب میان آن دو ایجاد گردد. در بعضی حالات فین را مستقیماً به لوله، لحیم و یا جوش می کنند. گاهی این اتصال همانند آنچه که در جداره سیلندر موتور سیکلت ها وجود دارد بصورت یکپارچه می باشد. گاهی فین ها را بر روی لوله قرار می دهند، وسپس لوله را به وسیله فشار و یا روشهای دیگر منبسط می نمایند به طوری که فینها به سطح لوله محکم چسبیده و یک تماس حرارتی خوب ایجاد می نمایند و یا اینکه می توان توسط شعله سوراخ فین را حرارت داد و سپس با اندک فشار آن را بر روی لوله و در جای مورد نظر قرارداد و بعد از آنکه فین بر روی لوله نصب شد، فین محکم به لوله قفل خواهد شد.  اندازه فینها و فاصله بین آنها بستگی به نوع کاربرد کویل اواپراتور خواهد داشت. اندازه فین تقریباً با افزایش اندازه قطر لوله افزایش می یابد.  در بعضی موارد جریان هوا بر روی کویلهای فین دار در اثر تغییر دانسیته هوا روی می دهد. از آنجائیکه دانسیته هوای سرد بیشتر از دانسیته هوای گرم می باشد، لذا هوای سرد همیشه میل به پائین آمدن داشته درحالی که هوای گرم میل به بالا رفتن و به روی هوای سرد قرار گرفتن را خواهد داشت. جریان بوجود آمده در این حالت را جابجایی آزاد می نامند که در اثر تغییر دانسیته سیال رخ می دهد.  دراین موارد بایستی تا حد امکان مقاومت کویلها درمقابل جریان هوا کم باشد. لذا به طور کلی فاصله بین فینها درکویلهای بدون فن بیشتر از کویلهای فن دار خواهد بود. درکویلهای فن دار جریان هوا به صورت اجباری صورت می گیرد. در این پروژه هدف ما تحلیل حرارتی هدایتی از یک فین با مقطع های مختلف و شرایط مرزی متفاوت است. ابتدا یک فین با سطح مقطع مربعی را در نظر می گیریم . از شرایط مرزی آن این است که با محیط اطراف انتقال حرارت جابه جایی دارد و در قسمت دوم همین مسئله را با سطح مقطع متغییر مثلثی حل می کنیم. در قسمت سوم سوال فین با مقطع مربعی را با شرایط مرزی تشعشعی در نظر می گیریم.