Tepelná difuzivita: 23 zajímavých faktů, které byste měli vědět

Obsah

Definice tepelné difuzivity

Tepelná difuzivita je definována jako poměr vedeného tepla k teplu uloženému v materiálu na jednotku objemu.

Jednotka tepelné difuzivity

Jednotka tepelné difuzivity se udává jako m2/s

Vzorec tepelné difuzivity

Rovnice tepelné difuzivity je dána vztahem,

α = k/ρ

Kde,

α je tepelná difuzivita,

k je tepelná vodivost (w / mK)

? je hustota materiálu (kg / m3)

Cp je měrné teplo (J / kg k)

Tepelná difuzivita vody

Tepelná difuzivita vody se mění s teplotou a tlakem. Pokud vezmeme v úvahu podmínky atmosférického tlaku, pak jsou hodnoty tepelné vodivosti s teplotou uvedeny níže v tabulce.

Tepelná difuzivita
Tepelná difuzivita vody a plynu Sada nástrojů pro úvěrové inženýrství

Tepelná difuzivita vzduchu

Termální difuzivita vzduchu s teplotou změna je uvedena v tabulce výše. Obecně platí, že tepelná difuzivita plynu je v praxi větší než kapalná. budeme studovat je více v příštím tématu.

Tepelná difúze

Tepelná difúze látky je relativní pohyb molekul v důsledku teplotního gradientu.

Tepelná difuzivita hliníku

Tepelná difuzivita hliníkového materiálu je uvedena jako 9.7 * 10-5 m2/s

Flash metoda Tepelná difuzivita

Metoda blesku se používá ke stanovení tepelné difuzivity materiálu. Krátký puls sálavé energie prochází vzorkem. Pro zářivou energii se používá laserový nebo světelný zdroj zábleskové lampy. Kus bude absorbovat emitovanou energii. Proces se u vzorku opakuje. Díky tomuto emitovanému záření dochází ke zvýšení teploty vzorku materiálu. Infračervený teplotní detektor zaznamenává tento nárůst teploty.

Vypočítá se doba trvání měřeného signálu. Tepelná difuzivita bude zjištěna z následující rovnice.

α = 0.1388/l2(t2)

=

Kde L je tloušťka vzorku,

t / 2 je poločas,

můžeme najít tepelnou difuzivitu, specifické teplo a hustotu pomocí metody flash.

Schéma bleskové metody je znázorněno na obrázku níže

Schéma metody laserového blesku
Flash metoda tepelné difuzivity Kreditní linseis

Jak měřit tepelnou difuzivitu

Tepelná difuzivita může být měřena pomocí flash metody, jak je popsáno výše. v této metodě je krátký energetický puls vyzařován na jednom konci a nárůst teploty se počítá na druhém konci.

Tepelná vodivost a tepelná difuzivita

Chcete-li rozlišovat mezi tepelnou vodivostí a tepelnou difuzivitou, zvažte dva materiály se stejnou tepelnou vodivostí, ale s odlišnou tepelnou difuzivitou. Oba umožňují stejnou rychlost tepelného toku v ustáleném stavu. Na začátku procesu přenosu tepla dosáhne materiál s vyšší tepelnou difuzivitou nejprve ustáleného stavu ve srovnání s jiným materiálem, protože si zachovává méně tepelné energie. Tepelná energie tímto materiálem rychle proniká, ale po dosažení ustáleného stavu bude rychlost tepelného toku stejná. Pamatujte také, že materiál s menší tepelnou difuzivitou trvá déle, než dosáhne ustáleného stavu.

Techniky měření tepelné difuzivity

Existují hlavně tři typy technik měření tepelné difuzivity.

  • Flash metoda
  • Interferometrie tepelných vln
  • Termografická metoda

Tepelná difuzivita asfaltu

Tepelná difuzivita asfaltu (Ah-70) je 0.123 mm2/ s,

Asfalt (Ah-90) 0.128 mm2/s

Tepelná difuzivita gumy

Tepelná difuzivita pryžového materiálu je v rozmezí 0.089-0.13 mm2/s

Hodnoty tepelné difuzivity

Hodnoty tepelné difuzivity pro různé materiály jsou uvedeny v tabulce níže. Hodnoty jsou změny s vlastnostmi, jako je teplota. Tyto hodnoty jsou uvedeny pro standardní teplotu a tlak.

zajetí
Tepelná difuzivita různých materiálů Kreditní Wikipedia

Symbol tepelné difuzivity

Symbol tepelné difuzivity je α

Nejvyšší tepelná difuzivita je

Nejvyšší tepelná difuzivita je z čistého stříbra 165.63 mm2 /s

Tepelná difuzivita písku

Tepelná difuzivita suchého písku se pohybovala od 0.6 * 10-7 na 7.0 * 10-7 m2/ S

Přenos tepla s tepelnou difuzivitou

Existují tři režimy vedení tepla, konvekce a záření. Vedení tepla závisí na dvou hlavních vlastnostech. Jedním z nich je tepelná vodivost a tepelná difuzivita. Tepelná vodivost je dobře známá vlastnost, ale tepelná difuzivita není dobře známa. Definuje rychlost přenosu tepla daným médiem.

Rychlost přenosu tepla je rychlejší, tím vyšší je tepelná difuzivita. Tepelná difuzivita je rovnováha mezi médiem přenosu tepla a akumulací tepla.

Tepelné difuzivity pro plyny jsou obecně

Tepelné difuzivity plynných látek se vyskytují více než kapalné látky

Koeficient tepelné difúze

Je to jeden z fyzikálních parametrů, který popisuje závislost hmotnostního difuzního toku směsi. Jinými slovy, koeficient tepelné difúze je poměr teplotního gradientu k absolutní teplotě.

Význam tepelné difúze

Tepelná difúze látky je relativní pohyb molekul v důsledku teplotního gradientu.

Skleněná tepelná difuzivita

Tepelná difuzivita skla je 0.34 * 10-6 m2/ s za normálních atmosférických podmínek.

Nerezová ocel Tepelná difuzivita

Tepelná difuzivita nerezové oceli při 100 ° C je 4.55 * 10-6 m2/s

Poměr tepelné difúze

Poměr tepelné difúze je poměr koeficientu tepelné difúze k koeficientu koncentrace.

Nejčastější dotazy

Tepelná difuzivita plynu vs. kapaliny

Tepelné difuzivity plynných látek se vyskytují více než kapalné látky

Který materiál má nejvyšší tepelnou difuzivitu

Největší tepelná difuzivita je u čistého stříbra 165.63 mm2 /s

Aplikace tepelné difuzivity

Přenos tepla vedením v jakémkoli zařízení vyžaduje studium tepelné difuzivity. Průmyslová odvětví používají k optimalizaci rychlosti přenosu tepla analýzu tepelné difuzivity.

Vezmeme-li konkrétní příklad, pak je izolace jedním příkladem. U izolace je tepelná difuzivita materiálu minimální, aby odolával maximálnímu toku tepla.

Používáme počítače, notebooky a další elektronické přístroje. Víte, jaký je způsob získávání tepla ze zařízení? Ano, jsou to chladiče.

Chladič vyžaduje vyšší tepelnou difuzivitu pro přenos rychlejšího tepla z jakýchkoli gadgetů.

Zvýšení přenosu tepla v jakékoli elektronice zhoršuje její výkon. V takovém případě by se měl ke zlepšení výkonu použít materiál s vyšší tepelnou difuzivitou.

Tepelná difuzivita betonu

Tepelná difuzivita betonu je 0.75 * 10 -6 m2/s

Jaký je fyzikální význam tepelné difuzivity?

Tepelnou difuzivitu lze definovat jako poměr tepelné vodivosti látky k akumulační kapacitě látky.

Poměr definuje, že generované teplo difunduje určitou rychlostí. Vyšší hodnota tepelné difuzivity naznačuje, že doba potřebná pro difúzi tepla je kratší. Studium rovnice tepelné difuzivity je možné pomocí vyšší hodnoty tepelné vodivosti nebo nižší hodnoty tepelné kapacity.

Image5

Tepelná difuzivita je užitečná pro více přechodné přenosy tepla. Při přenosu tepla v ustáleném stavu stačí ke studiu tepelná vodivost.

Proč je tepelná difuzivita plynu větší než kapalina, přestože je tepelná vodivost kapaliny větší než plyny?

Tepelná difuzivita znamená schopnost materiálu přenášet teplo a uchovávat jej v nestacionárním stavu. Rychlejší přenos tepla je možný, pokud je tepelná difuzivita vyšší. Nižší tepelná difuzivita materiálu znamená akumulaci tepla v něm.

Plyn má nízkou objemovou tepelnou kapacitu kvůli nízké hustotě. Kvůli nízké objemové tepelné kapacitě je hodnota tepelné difuzivity vysoká.

Kapalina má ve srovnání s plynem vysokou tepelnou kapacitu; tedy tepelná difuzivita je v kapalině nižší.

Jaké je pořadí tepelné difuzivity pro pevné látky, kapaliny a plyny?

Pořadí tepelné difuzivity v pevné, kapalné a plynné formě, jak je uvedeno níže,

Plyn> Kapalina> Tuhá látka

Jaký je rozdíl mezi difuzí hybnosti a tepelnou difúzí?

Difúze hybnosti

Lze ji považovat za kinematickou viskozitu kapaliny, tj. schopnost kapaliny proudit hybnost. K difúzi hybnosti dochází smykovým napětím v tekutině. Smykové napětí způsobuje náhodný a libovolný směr pohybu molekul.

Tepelná difúze

Lze jej definovat jako tepelnou vodivost dělenou násobením hustoty a měrné tepelné kapacity (když je tlak konstantní). Měří rychlost přenosu tepla pro daný materiál z horké strany na chladnou stranu. Je prediktivní analogicky s tím, zda je daný materiál „příjemný na dotek“.

Jak souvisí Prandtlovo číslo s kinematickou viskozitou a tepelnou difuzivitou?

Projekt Prandtl číslo je bezrozměrná. Může být dán jako poměr difuzivity hybnosti (je to kinematická viskozita, jak je vysvětleno výše) k tepelné difuzivitě.

Může být formulován v rovnici jako,

Pr = v/α

Pr = Prandtlovo číslo

V = difuzivita hybnosti (m2/ s)

α = tepelná difuzivita (m2/ s)

MCQ

Tepelná difuzivita je _________

(a) Bezrozměrný parametr (b) Funkce tepla (c) Fyzikální vlastnosti materiálu

(d) Všechny výše uvedené

Tepelná difuzivita materiálu je __________________?

a) přímo úměrné tepelné vodivosti (k)

b) nepřímo úměrné hustotě materiálu

c) nepřímo úměrné specifickému teplu

(D) všechno výše

e) nic z výše uvedeného

Najděte nesprávné tvrzení: Specifické teplo materiálu ______________.

(a) Konstanta pro materiál (b) Tepelná kapacita na jednotku hmotnosti

(C) Vnější vlastnost                      (d) Má jednotky jako J / kg-K.

Co je jednotka tepelné difuzivity?

a) m / h

(B) m² / h

(c) m / hk

(d) m² / hk

Tepelná difuzivita pevné látky je menší než kapalina.

() Pravdivý

b) Nepravda

Tepelná difuzivita je vyšší v …….

a) Pryž

(B) Vést

c) železo

(d) Beton

Tepelná difuzivita je nižší v ……

() Pryž

(b) Olovo

c) hliník

d) železo

Najděte další články k souvisejícímu tématu klikněte zde

Zanechat komentář