طريقة سيرل

تعريف المعامل ومعناه

يصف معامل الانتقال الحراري كفاءة غاز أو سائل نقل طاقة عبر سطحه وبالتالي تصريف الطاقة من على سطحه . وهذا يعتمد على الحرارة النوعية وكثافة و معامل التوصيل الحراري للوسط الذ1ي تنتقل إليه الحرارة وكذلك للجسم العاطي للحرارة . ويجري حساب معاملات انتقال الحرارة عن طريق تعيين فرق درجة الحرارة بين الجسمين المتلامسين.
لا يعتبر معامل انتقال الحرارة خاصية نوعية لمادة مثل توصيل حراري ، وإنما يعتمد عل الوسط المحيط وسرعة سريانه v وكذلك يعتمد على نوع السريان فقد يكون رقائقيا أو دواميا ويعتمد بالإضافة إلى ذلك على شكلية السطح . تستخدم معاملات انتقال الحرارة في هندسة البناء كقيم ثوابت ، حيث يعمل الحائط العازل كمقاومة لنفاذ الحرارة من الداخل إلى الخارج أو بالعكس.
[عدل]حساب انتقال الحرارة

المعادلة تنص على:
http://upload.wikimedia.org/math/6/8...2cee05cb1f.pngحيث:
Q: كمية الحرارة المنتقلةα: معامل انتقال الحرارة (يرمز لها بالإنجليزية hc)A: مساحة التلامسT₁,وT₂: درجتي حرارة الوسطينΔt: الفترة الزمنية (ونحصل على أبعاد معامل انتقال الحرارة بوحدات SI نظام الوحدات الدولي كالآتي: http://upload.wikimedia.org/math/1/0...43914a8051.png
ويمكن لانتقال الحرارة ΔQ أن يكون كمية موجبة أو سالبة بحسب اتجاه انتقال الحرارة .
كما يمكن تعيين مقاومة التلامس الحراري كقيمة مطلقة عند تلامس جسمين كخاصة نوعية للمادة بصرف النظر عن مساحة التلامس على الصورة
http://upload.wikimedia.org/math/d/c...48fd2f82dc.png وتكون وحدتها كلفن/واط K/W .
[عدل]حسابات ترموديناميكية

[عدل]معامل انتقال الحرارة المحلي

تحسب معاملات انتقال الحرارة المحلية أو الموضعية كمحاكاة حسابية بالحاسوب مع اخذ بعض النظريات في الاعتبار . فعلى سطح حائل ملامس لتيار سائل يكون سريان السائل طبقيا ويكون انتقال الحرارة أيضا عن طريق التوصيل . ونحصل على معامل انتقال الحرارة المحلى عن طريق التوصيل الحراري للسائل http://upload.wikimedia.org/math/e/0...851322a6b5.png عند متوسط درجة الحرارة http://upload.wikimedia.org/math/7/0...be45278e14.png وسمك http://upload.wikimedia.org/math/2/2...483065cfc7.png الطبقة الفاصلة:
http://upload.wikimedia.org/math/5/8...5b5a47dd12.pngوتكون كثافة الدفق الحراري عبر سطح التلامس مساوية ل:
http://upload.wikimedia.org/math/b/5...7eb564b39e.pngحيث:
http://upload.wikimedia.org/math/f/a...22aad13029.png ستكون معتمدة على الموقع,http://upload.wikimedia.org/math/1/a...79259fe538.png درجة حرارة السائل في المنطقة المختلطة (الدوامية)http://upload.wikimedia.org/math/9/2...d857f4ae68.png درجة حرارة سطح الحائل الموضعية .في حالة الغازات تكون http://upload.wikimedia.org/math/e/1...22cb660c79.png مساوية لسمك http://upload.wikimedia.org/math/f/1...196058bfa2.png سطح تلامس التدفق (هيدروديناميك)
وتكون حالة سطح التلامس دالة لعدد برانتل وبالتالي تكون خاصة نوعية لسائل معين . وبالتقريب يمكن استخدام المعادلة (في حدود خطأ 3%) :
http://upload.wikimedia.org/math/2/8...5bb1748032.png[عدل]متوسط معامل الانتقال الحراري

تستخدم في الحسابات التفنية غالبا متوسط معامل الانتقال الحراري وتكون خاصة لشكلية بنائية معينة وتعريفها يراعي اختلاف درجة حرارة السائل المستخدم ومتوسط درجة حرارة الحائل .
ويكون متوسط معامل انتقال الحرارة متناسبا طرديا مع عدد نوسيلت http://upload.wikimedia.org/math/d/9...4810845d62.png. وتنطبق المعادلة :
http://upload.wikimedia.org/math/e/d...8e3e9ef55f.pngحيثhttp://upload.wikimedia.org/math/d/2...ca81ba2587.png: طول مميز ( مثل قطر نفاثة)http://upload.wikimedia.org/math/e/0...851322a6b5.png: توصيل حراري للسائلhttp://upload.wikimedia.org/math/f/4...38f88b7ee7.png: عدد رينولدزhttp://upload.wikimedia.org/math/b/b...4c8e48f8a7.png: عدد برانتلوبالنسبة إلى عدد نوسيلت فهو دالة لعدد رينولدز ودالة لعدد برانتل عند اتباع هندسة معينة وتعريفهما كالآتي:
http://upload.wikimedia.org/math/3/b...e258fff08d.png; http://upload.wikimedia.org/math/9/f...a6b47c072a.pngحيث:
http://upload.wikimedia.org/math/9/e...4664205d2a.png هي سرعة مميزة لسرعة تدفق السائل ( مثل متوسط سرعة خروج السائل من النفاثة )،http://upload.wikimedia.org/math/7/1...72386bb2b9.png اللزوجة,http://upload.wikimedia.org/math/e/c...97d1d31c6e.png الحرارة النوعية عند ثبات الضغطhttp://upload.wikimedia.org/math/f/7...df8fe65ed1.png الكثافة عند متوسط درجة الحرارة الحسابية للسائل .ويجب عند حساب معامل الانتقال الحراري بواسطة عدد نوسيلت الأخذ في الاعتبار الطول المميز و سرعة التدفق.
[عدل]الحمل الحراري الحر

إذا كان التدفق ناتجا عن الحمل الحراري الطبيعي فيعتمد عدد نوسيلت ومعامل النتقال الحراري على "عدد جراسهوف" .
ولكي نحسب معامل الانتقال الحراري بطريقة تقريبية مرضية يكن استخدام العاملة التقريبية الآتية أيضا.
إذا كانت http://upload.wikimedia.org/math/9/e...4664205d2a.png سرعة تدفق الهواء بالمتر/الثانية ، فيساوي معامل النتقال الحراري :http://upload.wikimedia.org/math/9/8...ea5df992b0.png
وعنما يكون الماء هو الوسط المتدفق ، نستخدم المعادلة :
http://upload.wikimedia.org/math/2/9...ef5f30f3f8.png[عدل]انتقال الحرارة بالإشعاع

يشكل حساب معامل انتقال الحرارة بالإشعاع مسألة أصعب عنحسبها بالنسبة للحمل. فبالنسبة لمعامل انتقال الحرارة بواسطة الإشعاع نعتمد عادة على جسم أسود ، حيث أن الجسم الأسود هو احسن جسم يشع الموجات الضوئية الحرارية في جميع تردداتها ، وينطبق على الجسم الأسود:

درجة الحرارة °C −10 0 10 20 30

http://upload.wikimedia.org/math/b/c...47da46757e.png [ W/m²K]^[2] 4,1 4,6 5,1 5,7 6,3

http://upload.wikimedia.org/math/3/6...5a025840f0.png 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16

[عدل]وكيبيديا

درجة الحرارة °C	−10	0	10	20	30
http://upload.wikimedia.org/math/b/c...47da46757e.png [ W/m²K]^[2]	4,1	4,6	5,1	5,7	6,3
http://upload.wikimedia.org/math/3/6...5a025840f0.png	0,24	0,22	0,20	0,18	0,16