Trasmissione del calore Flashcards
Calore
Forma di energia associata al movimento delle molecole
Si manifesta come aumento di temperatura o passaggio di fase
Tipi di trasmissione del calore e descrizione
Conduzione: calore passa attraverso sostanza solida o liquido fermo
Convezione: calore trasportato con un fluido in movimento
Irraggiamento: trasmissione del calore con onde elettromagnetiche, senza un mezzo
Conduzione: potenza termica
Legge di Newton per la conduzione:
Q’ = - λ A dT/dx
Segno negativo: calore trasferito in direzione della diminuzione di temperatura
Conducibilità termica
λ [W/m*K]
dipende dal materiale
Convezione: potenza termica
Q’ = h A ΔT
Coefficiente convettivo
h [W/m^2*K]
Irraggiamento: potenza termica
Q’ proporzionale a (T1^4 - T2^4)
Semplificazioni eq. di Fourier
- Regime stazionario
- Senza generazione
- Conduzione monodimensionale
- Parete piana : eq. di Newton
- Parete cilindrica
- Con generazione
- Parete piana monodimensionale
- No regime stazionario T(t)
- Proprietà omogenee (Bi < 0,1) : capacità concentrate
- Proprietà non omogenee (Bi > 0,1) caso monodimensionale T(x,t)
- Fo > = 0,2 : parete spessa
- Fo < 0,2 : parete semi infinita
Resistenza termica conduttiva parete piana
R = l / λA
resistenza termica conduttiva cilindro
R = log(re/ri) / 2 pi L λ
Resistenza termica pareti piane in serie
Rtot = ΔTtot / Q’
Distribuzione temperatura parte piana con generazione interna
Parabola:
T(x) = -g’/2λ x^2 + Bx + C
Condizione adiabatica in x=0:
B=0
ΔTconv = g’L/h
ΔTcond = g’/2λ L^2
Profilo temperatura alette
ΔT(x) = C1*e^-mx + C2*e^mx m = rad(hp/λA)
Aletta infinita:
C2 = 0
C1 = ΔT0
Aletta finita con condizione adiabatica in punta (x=L):
…
Profilo temperatura alette
ΔT(x) = C1*e^-mx + C2*e^mx m = rad(hp/λA)
Aletta infinita:
C2 = 0
C1 = ΔT0
Aletta finita con condizione adiabatica in punta (x=L):
C1 = ΔT0/1+e^-2mL
C2 = ΔT0/1+e^2mL
Alette: efficienza
Rendimento:
Rapporto tra calore scambiato e calore massimo scambiabile nel caso di aletta isoterma
Per aletta infinita è 0
Alette: efficacia
Rapporto tra calore scambiato dall’aletta e calore scambiato dalla base se non ci fosse l’aletta
Raggio critico
Minima resistenza, massima dissipazione di calore
Numero di Biot: significato
Rapporto tra variazione di temperatura per conduzione e variazione per convezione
Se Bi < < 1 vuol dire che gli effetti di conduzione all’interno del solido sono trascurabili, la convezione è prevalente, la temperatura all’interno sarà uniforme, quindi si può usare il metodo a parametri concentrati
Numero di Nusselt: significato
Misura del coefficiente di convezione.
Valuta gradiente di temperatura in superficie.
Rapporto tra flusso di calore scambiato per convezione e flusso di calore scambiato per conduzione
Numero di Reynolds
Rapporto tra forze di inerzia (provocano mescolamento) e forze viscose (mantengono stato laminare).
Caratterizza il flusso in convezione forzata
Numero di Prandtl
Rapporto tra viscosità cinematica e diffusività termica. È una proprietà del fluido.
Rapporto tra diffusione di quantità di moto nello strato limite di velocità e diffusione di energia nello strato limite di temperatura.
Rappresenta dimensione dello strato limite di velocità rispetto a quello di temperatura
Numero di Grashof
Rapporto tra prodotto di forze di galleggiamento e forze di inerzia e forze viscose.
Caratterizza la convezione naturale
Numero di Rayleigh
Prodotto del numero di Grashof e di Prandtl, visto che questo prodotto è usato spesso nelle correlazioni per la convezione naturale
Tipologie di convezione
Naturale
Forzata
