تاسیسات ساختمان 120 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 120

انتقال حرارت هدایتی از یک جدار ساده:

جداره‌های ساختمان برحسب اینکه دمای داخل آن کمتر یا بیشتر از دمای خارج باشد، همواره مقداری حرارت را به صورت هدایت به ساختمان وارد یا از آن خارج می‌کنند. مقدار این انتقال حرارت برای یک جدار ساده از فرمول زیر به دست می‌آید:

که در آن:

شدت جریان گرمایی در واحد زمان [Btu/hr] = H

ضریب هدایت حرارتی جدار [Btu. In/ft2 . hr. F] = K

مساحت جدار [ft2] = A

دمای سمت گرمتر [F] = t1

دمای سمت سردتر[F] = t2

ضخامت جدار [in] = X

اکنون به فرمول فوق توجه کنید، شباهت تامی بین آن و فرمول شدت جریان الکتریکی مشاهده می‌شود، بنابراین مقاومت حرارتی واحد سطح جدار را می‌توانیم به صورت زیر تعریف کنیم:

انتقال حرارت از جدار مرکب:

جداره‌های ساختمان اغلب از لایه‌های مختلف با مواد مختلف تشکیل می‌شوند، بطوریکه دیگر جدارة ساده تلقی نگردیده بعنوان جدارة مرکب شناخته می‌شوند. مقاومت حرارتی جدار مرکب برابر خواهد بود با حاصل جمع مقاومت لایه‌های تشکیل دهندة آن:

مقاومت حرارتی جدار مرکب

در جریان حرارتی بین هوای خارج و هوای داخل ساختمان همواره لایة بسیار نازکی از هوا در طرفین جدار ساختمان وجود دارد که به سطح چسبیده و همچون یک مقاومت حرارتی در برابر جریان حرارت عمل می‌نماید. ضریب هدایت حرارتی واحد سطح این لایة بسیار نازک را به f و مقاومت آن را که به مقاومت فیلم هوا مرسوم است به نشان می‌دهند و مقدار آن بستگی به سرعت جریان هوا دارد.

1- دمای طرح خارج ـ دمای طرح خارج عبارتست از میانگین حداقل دمای هوای خارج در زمستان یا حداکثر دمای هوای خارج در تابستان که توسط سازمان هواشناسی طی چند سال ثبت گردیده است.

2- دمای طرح داخل ـ شرایط طرح داخل از نظر دما و رطوبت نسبی، در ساختمانهای مسکونی و تجاری بر پایة شرایط آسایش انسان و در ساختمانهای صنعتی و کارخانجات معمولاً براساس مقتضیات محصول تولیدی آنها بگونه‌ای تعیین می‌گردد که به کیفیت محصول لطمه‌ای وارد نیاید. در تعیین شرایط طرح داخل در ساختمانهای مسکونی و تجاری، علاوه بر توجه به احساس راحتی ساکنین باید دقت نمود که تغییر شرایط طرح در بخش‌های مختلف ساختمان نسبت به یکدیگر یا نسبت به هوای خارج بصورت ملایم و تدریجی صورت گیرد تا بر روی سلامتی انسان اثرات زیانبخش نداشته باشد. از طرفی چنانکه قبلاً ذکر شد، رطوبت نسبی نیز در چگونگی کیفیت هوا و احساس راحتی ساکنین نقش مهمی دارد. با افزایش دمای خشک برای آنکه در احساس راحتی ساکنین تغییری ایجاد نشود، باید رطوبت نسبی را کاهش داد و بالعکس، بعبارت دیگر، در دو محیط با دو دمای خشک متفاوت می‌توان یک احساس را در انسان ایجاد نمود مشروط بر آنکه رطوبت نسبی نیز به نسبت عکس دمای خشک تغییر کند.

پروسة تولید و انتقال حرارت در یک سیستم حرارت مرکزی بدین صورتم است که گرمای لازم جهت جبران تلفات حرارتی ساختمان توسط یک دیگ در داخل اتاقی بنام موتورخانه، بر روی آب یا بخار سوار شده توسط لوله‌های ناقل به مبدل‌های گرمایی مستقر در اتاق‌ها از قبیل رادیاتور یا کنوکتور منتقل می‌گردد. مادة ناقل حرارت پس از انجام تبادل حرارتی در اتاق مجدداً به دیگ برگشت داده می‌شود تا چرخة فوق بار دیگر تکرار می‌گردد. تمام مراحل این عملیات را می‌‌توان با وسایلی از قبیل ترموستات و غیره بطور مؤثری کنترل نمود.

سیستم‌های حرارت مرکزی را از جنبه‌های گوناگونی می‌توان طبقه‌بندی نمود که در مباحث آینده با هر یک از آنها آشنا خواهیم شد:

1- از نظر مادة ناقل حرارت ـ آبگرم، آب داغ، بخار، هوای گرم.

2- از نظر چگونگی توزیع گرما در اتاقها ـ با جابجایی طبیعی هوا (رادیاتور ـ کنوکتور)، با جابجایی اجباری هوا (فن کویل)، تشعشعی.

3- از نظر چگونگی گردش آب در سیستم ـ با گردش طبیعی، با گردش اجباری (توسط پمپ).

نفوذ طبیعی هوا عموماً تحت تأثیر یکی از عوامل زیر صورت می‌گیرد:

الف ــ سرعت باد ـ سرعت باد باعث ایجاد فشار در سمت مشرف به باد و همچنین خلاء ملایمی در سمت داخل ساختمان شده سبب نفوذ هوای خارج از درز درها، پنجره‌ها و غیره به داخل می‌گردد.

ب ــ خاصیت دودکشی ـ اختلاف دمای فضاهای داخل و خارج ساختمان و نتیجتاً اختلاف چگالی هوا داخل و خارج باعث صعود هوای گرم از طریق راه‌پله‌ها و آسانسورها و سایر قسمت‌هایی که می‌توانند حالت دودکش داشته باشند شده نفوذ هوای خارج را به داخل ساختمان موجب می‌شود. در زمستان نفوذ هوا از پایین ساختمان و رانش هوا از بالای ساختمان و در تابستان برعکس خواهد بود.

مقدار هوای نفوذی بستگی دارد به میزان کیپ بودن درها و پنجره‌ها، ارتفاع ساختمان، کیفیت روکار ساختمان، جهت و سرعت وزش باد و یا مقدار هوایی که برای تهویه یا تعویض در نظر گرفته می‌شود. تهویة هوا به منظور تأمین اکسیژن مصرف شده توسط ساکنین و یا خروج دود و گرد و غبار ناشی از بعضی وسایل در مکانهایی مثل کارخانجات، امری ضروری است. این مهم ممکن است به طور طبیعی با بازکردن درها و پنجره‌ها و یا به صورت اجباری توسط بادزن صورت گیرد. با ورود هوای خارج مقداری از حرارت داخل ساختمان بصورت گرمای نهان در اثر اختلاف رطوبت نسبی داخل و خارج و مقداری نیز به صور ت گرمای محسوس ناشی از اختلاف دماهای خشک داخل و خارج، تلف می‌گردد.

ضرایب اضافی در محاسبات تلفات حرارتی :

در محاسبات ذکر شده، شرایط برای همة جداره‌ها یا اتاقها قطع نظر از موقعیت آنها نسبت به جهات جغرافیایی، یکسان فرض شده است، حال آنکه در واقع چنین نیست. مثلاً جدارة جنوبی اتاق به دلیل اینکه بیشتر در معرض تابش آفتاب قراردارد گرمتر از جداره‌های شمالی، شرقی و غربی می‌باشد و تلفات حرارتی کمتری خواهد داشت. همچنین اتاق‌های طبقات بالارت بدلیل افزونی سرعت هوا در آن طبقات، دارای تلفات حرارتی بیشتری نسبت به اتاقهای پایین می‌باشند. بری ملحوظ داشتن این شرایط، ضرایب اضافی در محاسبات وارد می‌شودند که مقادیر آنها برای جهت و ارتفاع در جدوال **** ارائه گردیده است. مضاف بر آنها، همواره بین 5 تا 10 درصد ضریب اطمینان جهت جبران اشتباهات محاسباتب، برای هر اتاق در نظر گرفته می‌شود. از طرفی، برخی از ساختمانها مانند مدارس یا مساجد، فقط در ساعات مشخصی از شبانه روز و یا روزهای خاصی از هفته رگم می‌شوند، بدیهی است که پس از خاموشی سیستم، مدتی طول خواهد کشید تا ساختمان از حالت سرد به شرایط مطلوب برسد. برای سرعت بخشیدن به عمل گرمایش ساختمان، باید تلفات حرارتی آنرا به میزان قابل ملاحظه‌ای بیشتر در نظر گرفت تا به همان مسبت ظرفیت دستگاههای مولد گرما افزون گردد.

بار حرارتی اتاق (QR) :

حاصل جمع تلفات حرارتی جداره‌ها و هوای نفوذی، بار حرارتی اتاق را که مبنای انتخاب مبدل حرارتی اتاق از قبیل رادیاتور یا فن کویل و غیره خواهد بود، بدست می‌دهد که با احتساب ضریب اطمینانی که برای جبران اشتباه در محاسبه در نظر می‌گیریم خواهیم داشت:

ضریب اطمینان × (QR=(Q1+Q2

بار حرارتی کل اتاق QR : [Btu/hr]

بار حرارتی جداره‌ها Q1 : [Btu/hr]

بار حرارتی هوای نفوذی Q2 : [Btu/hr]

دمای آبگرم مصرفی:

دمای آبگرم برحسب مورد مصرف آن، متفاوت است. مثلاً دمای آبگرم برای مصارف معمولی مثل شیر دستشویی یا ظرفشویی یا رخت‌شویی با آبگرمی که دمای بیشتری دارد کار می‌کنند. در بعضی صنایع لازم است بالاترین دمای ممکن در فشار اتمسفر را برای آبگرم مصرفی در نظر گرفت. البته با بالا رفتن دمای

تحقیق؛ انتقال حرارت گذرا

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

عنوان :

مقدمه

انتقال حرارت گذرا از گاز به دیواره های محفظة احتراق و دیوارهای دریچه تأثیر قابل ملاحظه ای روی تعویض گاز و عملکرد موتور IC می گذارد . به علاوه ، درستی اطلاعات انتقال حرارت در این قسمتها ، برای اعمال شرایط مرزی به منظور آنالیز ساختاری امری ضروری است.

در تئوری ، بازده حجمی که در طول شبیه سازی فرایند تعویض گاز محاسبه می شود براساس برنامه های یک بعدی اغلب کار مشکلی می باشد . شکل 1 مثالی از وابستگی بازدة حجمی به شرایط انتقال حرارت در طول مرحلة تعویض گاز می باشد . شکل نشان دهندة تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی هم و تأثیر انتقال حرارت در محفظه احتراق در طول مرحله ورود گاز می باشد . بر اساس معادلات انتقال حرارت با توجه به روابط Woschni و Zapf ، انتقال حرارت با ضرایب 7/0 تا 8/1 در محفظه احتراق و دریچه ورودی کاهش یا افزایش پیدا کرده است . محاسبات بر روی یک موتور تک سیلندر آزمایشی ( DI دیزل ، قطر mm 124 ، طول کورس mm 165 ) در دور موتورrpm 1080 و بار %50 انجام شده است .

شکل 1

اگر چه تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی برای این نوع موتور در شرایط اشاره شده در بالا ، پایین است ، بازده حجمی به مقدار زیادی به انتقال حرارت در محفظه احتراق وابسته است . ( بیشتر %3 در افزایش 80 درصدی انتقال حرارت ) این مسأله در مورد تشکیل NOX نیز صادق است . ( افزایش %11 ) به سبب سطح دمای تغییر یافته در محفظه احتراق . محاسبة NOX خروجی به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر انتقال حرارت آنی در طول مرحله فشار زیاد می باشد . شکل 2 تأثیر این امر را با مقایسه مقادیرNOX در زاویة میل لنگ های مختلف و با دو پیشروی متفاوت انتقال حرارت ، در دور 1470 rpm و بار کامل را نشان می دهد . از یک سمت محاسبات انتقال حرارت از معادلات Woshchni انجام شده و در سمت دیگر محاسبات براساس شبیه سازی CFD سه بعدی انجام شده است . محاسبة نرخ تشکیل NOX بر طبق مکانیزم توسعه یافتة Zeldovich در دو منطقه دمایی ( سوخته و غیر سوخته ) ، برنامة شبیه سازی عملکرد موتور در دو منطقه دمایی انجام می شود . بنابراین نرخ آزاد سازی حرارت ثابت نگه داشته شده . مقایسه مقادیر پیوستة NOX نشان دهندة کاهش % 14 درصدی براساس نتایج CFD می باشد . بنابراین تطابق بیشتری با نتایج اندازه گیری داشته .

شکل 2 ( a و b )

اصول پایه در روش دمای سطح :

حوزة دما در دیوارة محفظه احتراق می تواند توسط معادلات دیفرانسیلی فوریه در مورد هدایت حرارت بیان شود . با فرض یک جریان حرارت یک بعدی در دیواره های محفظه احتراق ، فقط گرادیان دمایی در جهت x ، عمود بر سطح دیواره وجود دارد . معادله کلی به صورت معادله زیر در می آید که t زمان و ‏Tw دمای دیواره است :

1)

در این رابطه ضریب نفوذ حرارتی دیواره می باشد . که از سه پارامتر تشکیل شده است .

ضریب هدایت حرارتی =

ظرفیت حرارتی = C چگالی =

انتقال حرارت گذرا از گرادیان دما و ضریب هدایت حرارتی مشخص می شود .

2)

معادلة بالا می توانند برای عملکرد سیکل با بسط دادن آن به صورت سری حل شوند . با فرض اینکه دیواره به صورت یک صفحه نامحدود است . حل مناسب به صورت زیر می باشد :

3 )

و

4)

بتن و حرارت 22 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 22

خلاصه مقاله

بتن و حرارت

مسائل حرارتی بتن

هنگام بتن ریزی در هوای گرم مسائل بخصوصی مطرح است. این مسائل اغلب ناشی از دمای بالای بتن است و در اکثر حالات از افزایش میزان تبخیر آب بتن در یک مخلوط تازه ناشی می شود. در بتن ریزی های حجیم به علت افزایش حرارت در نتیجه عمل هیدراتاسیون و افت آن ، اغلب ترک هایی در بتن مشاهده می گردد و این به علت قیودی است که در تغییرات حجم بتن وجود دارد. در این حالت باید قدم های مناسبی در جهت مخلوط کردن ، ریختن و عمل آوردن بتن برداشته شود.

مسائل بتن در هوای گرم

دمای بالای محیط ، در بتن تازه ، سبب هیدراتاسیون سریع بتن تازه و سرعت گیرش و مقاومت نهایی پایین تر بتن سخت شده، به علت عدم تشکیل یکنواخت ژل، می گردد. بعلاوه اگر حرارت بالای محیط همراه رطوبت نسبی پایین باشد، تبخیر شدید و سریع آب مخلوط صورت گرفته و کارایی کاهش یافته و درنتیجه جمع شدگی خمیری افزایش و ترک های سطحی پدید می آید. علاوه بر این حرارت بالای بتن تازه در بتن ریزی های حجیم سبب ایجاد تفاضل حرارتی بزرگتری بین قسمت های مختلف گشته و در سرد شدن بعدی به وجود آمدن تنش های کششی به ایجاد ترک های حرارتی در بتن منتهی می شود. مشکل دیگر مسئله ی مواد حباب هوازا است که در هوای گرم راندمان آن پایین می افتد و البته این مسئله با افزایش میزان مصرف آن تا حدی جبران می شود.

مسئله دیگر این است که اگر بتن نسبتا سرد تحت اثر دمای بالای محیط اجازه ی انبساط پیدا کند، حباب های هوا نیز منبسط شده و مقاومت بتن کاهش می یابد. این مسئله به عنوان مثال در قطعات افقی و نه در قطعات قائم، در قالب های فولادی که انبساط در آنها جلوگیری می شود، اتفاق می افتد.

عمل آوردن بتن در دمای بالا و در هوای خشک مسائل اضافی دیگری به همراه دارد زیرا آب طی عمل آوردن سریع تر تبخیر یافته و در نتیجه هیدراتاسیون را کندتر می کند. این عمل سبب عدم افزایش کافی مقاومت بتن شده و انقباض ناشی از خشک شدن را سرعت بخشیده و تنش های کششی در بتن ایجاد می کند که سبب ایجاد ترک در بتن سخت شده می شود. بنابراین در این موارد جلوگیری از تبخیر آب از سطح بتن امری لازم است.

بتن ریزی در هوای گرم

روش های متعددی جهت حل مسائل بتن در هوای گرم که در قسمت قبل بیان گردید وجود دارد. در اولین قدم دمای بتن در کارگاه یا به هنگام تحویل بایستی پایین و در حدود 16 درجه سانتیگراد(60 درجه فارنهایت) و حداکثر 32 درجه سانتیگراد(90 درجه فارنهایت) نگه داشته شود. دمای مخلوط بتن تازه با داشتن دمای اجزای تشکیل دهنده ی آن از فرمول زیر محاسبه می گردد:

در این فرمول T دما، W جرم اجزای تشکیل دهنده در واحد حجم بتن (kg/m³ یا lb/yd³) و ضریب های a و c و w و wa به سنگدانه ی خشک، سیمان، آب اضافه شده و آب جذب شده توسط سنگ دانه ها مربوط می باشند. مقدار ضریب 22/0 نسبت تقریبی حرارت ویژه ی مصالح خشک به آب است که در دو سیستم واحد SI و سیستم آمریکایی کاربرد دارد.

البته حرارت و دمای واقعی بتن کمی بیش از مقدار محاسبه شده از فرمول فوق می باشد و این به علت کار مکانیکی انجام شده هنگام مخلوط کردن بتن و افزایش حرارت هیدراتاسیون اولیه سیمان است. معهذا مقادیر محاسبه شده از فرمول به اندازه ی کافی دقیق می باشد. از آنجا که معمولا کنترل هایی روی دمای اجزای تشکیل دهنده ی بتن اعمال می شود، لذا لازم است اثر نسبی تغییرات درجه حرارت مصالح روی بتن بررسی شود. به عنوان مثال برای نسبت آب به سیمان 5/0 و نسبت سنگدانه به سیمان 6/5 کاهش دمای بتن تازه به میزان یک درجه سانتیگراد(یا یکی درجه فارنهایت) با پایین آوردن دمای سیمان به میزان 9 درجه سانتیگراد(9 درجه فارنهایت)، یا آب به میزان 6/3 درجه سانتیگراد یا سنگدانه ها به میزان 6/1 درجه سانتیگراد میسر می گردد. بنابراین می توان مشاهده کرد که به علت مقدار کم سیمان در مخلوط، افت دمای بیشتری برای آن نسبت به مصالح دیگر لازم است و در نتیجه خنک کردن آب ساده تر از سیمان و سنگدانه است.

همچنین برای خنک کردن می توان یخ را به عنوان قسمتی از آب اختلاط مصرف نمود. راندمان این کار به علت جذب حرارت مصالح دیگر جهت تامین گرمای نهان ذوب یخ، بیشتر است. در این حالت دمای بتن تازه از فرمول زیر بدست می آید:

عبارات فوق همان است که در فرمول قبل بیان شد به جز اینکه کل جرم آب اضافه شده به مخلوط مجموع آب در دمای به علاوه ی جرم یخ و L نشان دهنده ی نسبت دمای نهان ذوب یخ به حرارت ویژه ی آب و برابر 80 درجه ی سانتیگراد (144 درجه ی فارنهایت) می باشد. بایستی به هنگام مصرف یخ دقت کافی نمود تا کل یخ قبل از کامل شدن مخلوط، آب شده باشد.

اگرچه سرد کردن سنگدانه ها در پایین آوردن دمای بتن تاثیر کمتری دارد، لیکن با دپو کردن سنگدانه ها در سایه و دور از تابش مستقیم آفتاب و آبپاشی با آن می توان حرارت بتن را پایین آورد. از روش های دیگر می توان پوشانیدن لوله های آب، رنگ کردن تمام لوله ها و مخزن های آب به رنگ سفید، آبپاشی کردن قالب ها قبل از بتن ریزی، و انجام بتن ریزی در شب را نام برد. در ارتباط با انتخاب مخلوط مناسب به منظور کاهش تاثیر هوای خیلی گرم، مقدار سیمان باید تا حد امکان جهت تقلیل حرارت هیداراتاسیون، کم انتخاب شود. در خصوص حل مشکل کارایی بتن، نوع و دانه بندی مصالح سنگی باید طوری باشد که جذب آب زیاد نداشته و مخلوط چسبنده بوده و موادی نظیر سولفات ها در سنگدانه ها که خطر گیرش کاذب و سریع را در بتن بالا می برد به حداقل برسد.

به منظور کاهش «خطر کم شدن کارایی بتن و افزایش زمان گیرش» می توان از مواد افزودنی دیرگیر کننده استفاده نمود. در بتن ریزی های متوالی این ماده از تشکیل اتصالات سرد بین قسمت ها جلوگیری می کند. در بعضی از کاربرد های خاص می توان درصد استفاده از ماده ی افزودنی را با نظر متخصص مربوطه بالا برد. پس از بتن ریزی باید از تبخیر آب بتن جلوگیری نمود. از میزان تبخیر بیش از 5/0 کیلو گرم بر متر مربع در ساعت از سطح بتن در معرض محیط باید اجتناب کرد، تا به عمل آوردن قابل قبول و جلوگیری از ترک های پلاستیک فراهم گردد. میزان تبخیر بستگی به دمای هوا، دمای بتن، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد دارد.

بتن باید از اشعه ی خورشید محافظت شود. زیرا در غیر اینصورت اگر شب سردی فرا برسد، در اثر ممانعت از انقباض ناشی از سرد شدن ترک های حرارتی ایجاد خواهد شد. گسترش ترک ها مستقیما به اختلاف دمای بین بتن و محیط اطراف وابسته است. در هوای خشک خیس کردن بتن، و فراهم نمودن شرایط تبخیر به خنک شدن مناسب و عمل آوردن موثر می گردد. روش های دیگر عمل آوری، تاثیر کمتر ی دارند. در صورتی که صفحه و غشا و پوشش پلاستیکی به کار رود، بهتر است به رنگ سفید باشند تا اشعه ی آفتاب را منعکس نمایند. سطوح بزرگ بتنی در معرض محیط، نظیر بزرگراه ها و باند فرودگاه ها در برابر مسائل حرارتی بیشتر آسیب پذیرند و ریختن و عمل آوردن بتن، در این حالات باید دقیقا برنامه ریزی و اجرا گردد.

سطوح بتنی افقی و گسترده مانند دال های روسازی بزرگراه ها ، مشکلات و مسائل جدید تری را ایجاد می نمایند. زیرا در چنین مواردی برای جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از خشک شدن، باید از کاهش آب بر اثر خروج آن از جسم بتن، جلوگیری به عمل آمده، و اقدامات لازم حتی قبل از گیرش کامل بتن آغاز گردد. چون در این شرایط، بتن از نظر مکانیکی ضعیف است، بدیهی است که باید از پوشاندن سطح آن با روش های معمول خودداری کرد، و از روش های مناسب تری مانند پاشیدن مواد عایق روی بتن استفاده نمود.

بتن در برابر حمله ی آب دریا

نفوذ پذیری بتن (permeability) در محیط دریا

یکی از پارامترهای بسیار مهم و در واقع تعیین کننده ی میزان خسارت پذیری بتن، در برابر عوامل خارجی همچون

دستگاه برش حرارتی

این پاورپوینت شامل آموزش کامل ساخت دستگاه برش حرارتی می باشد وشامل 24 اسلاید هست که درآن از تصاویر متحرک استفاده شده و توضیحات کاملی را در این خصوص ارایه داده است.

تحقیق در مورد انتقال حرارت گذار 17 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .DOC ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 17 صفحه

 قسمتی از متن .DOC : 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد مشهد

عنوان :

استاد ارجمند :

سرکار خانم مهندس زمانی

تهیه کننده :

وحیده ابراهیم زاده

زمستان 85

مقدمه

انتقال حرارت گذرا از گاز به دیواره های محفظة احتراق و دیوارهای دریچه تأثیر قابل ملاحظه ای روی تعویض گاز و عملکرد موتور IC می گذارد . به علاوه ، درستی اطلاعات انتقال حرارت در این قسمتها ، برای اعمال شرایط مرزی به منظور آنالیز ساختاری امری ضروری است.

در تئوری ، بازده حجمی که در طول شبیه سازی فرایند تعویض گاز محاسبه می شود براساس برنامه های یک بعدی اغلب کار مشکلی می باشد . شکل 1 مثالی از وابستگی بازدة حجمی به شرایط انتقال حرارت در طول مرحلة تعویض گاز می باشد . شکل نشان دهندة تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی هم و تأثیر انتقال حرارت در محفظه احتراق در طول مرحله ورود گاز می باشد . بر اساس معادلات انتقال حرارت با توجه به روابط Woschni و Zapf ، انتقال حرارت با ضرایب 7/0 تا 8/1 در محفظه احتراق و دریچه ورودی کاهش یا افزایش پیدا کرده است . محاسبات بر روی یک موتور تک سیلندر آزمایشی ( DI دیزل ، قطر mm 124 ، طول کورس mm 165 ) در دور موتورrpm 1080 و بار %50 انجام شده است .

شکل 1

اگر چه تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی برای این نوع موتور در شرایط اشاره شده در بالا ، پایین است ، بازده حجمی به مقدار زیادی به انتقال حرارت در محفظه احتراق وابسته است . ( بیشتر %3 در افزایش 80 درصدی انتقال حرارت ) این مسأله در مورد تشکیل NOX نیز صادق است . ( افزایش %11 ) به سبب سطح دمای تغییر یافته در محفظه احتراق . محاسبة NOX خروجی به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر انتقال حرارت آنی در طول مرحله فشار زیاد می باشد . شکل 2 تأثیر این امر را با مقایسه مقادیرNOX در زاویة میل لنگ های مختلف و با دو پیشروی متفاوت انتقال حرارت ، در دور 1470 rpm و بار کامل را نشان می دهد . از یک سمت محاسبات انتقال حرارت از معادلات Woshchni انجام شده و در سمت دیگر محاسبات براساس شبیه سازی CFD سه بعدی انجام شده است . محاسبة نرخ تشکیل NOX بر طبق مکانیزم توسعه یافتة Zeldovich در دو منطقه دمایی ( سوخته و غیر سوخته ) ، برنامة شبیه سازی عملکرد موتور در دو منطقه دمایی انجام می شود . بنابراین نرخ آزاد سازی حرارت ثابت نگه داشته شده . مقایسه مقادیر پیوستة NOX نشان دهندة کاهش % 14 درصدی براساس نتایج CFD می باشد . بنابراین تطابق بیشتری با نتایج اندازه گیری داشته .

شکل 2 ( a و b )

اصول پایه در روش دمای سطح :

حوزة دما در دیوارة محفظه احتراق می تواند توسط معادلات دیفرانسیلی فوریه در مورد هدایت حرارت بیان شود . با فرض یک جریان حرارت یک بعدی در دیواره های محفظه احتراق ، فقط گرادیان دمایی در جهت x ، عمود بر سطح دیواره وجود دارد . معادله کلی به صورت معادله زیر در می آید که t زمان و ‏Tw دمای دیواره است :

1)

در این رابطه ضریب نفوذ حرارتی دیواره می باشد . که از سه پارامتر تشکیل شده است .

ضریب هدایت حرارتی =

ظرفیت حرارتی = C چگالی =

انتقال حرارت گذرا از گرادیان دما و ضریب هدایت حرارتی مشخص می شود .

2)

معادلة بالا می توانند برای عملکرد سیکل با بسط دادن آن به صورت سری حل شوند . با فرض اینکه دیواره به صورت یک صفحه نامحدود است . حل مناسب به صورت زیر می باشد :

3 )

و

4)