Obsah
- Definice tepelné difuzivity
- Jednotka tepelné difuzivity
- Vzorec tepelné difuzivity
- Tepelná difuzivita vody
- Tepelná difuzivita vzduchu
- Tepelná difúze
- Tepelná difuzivita hliníku
- Flash metoda Tepelná difuzivita
- Jak měřit tepelnou difuzivitu
- Tepelná vodivost a tepelná difuzivita
- Techniky měření tepelné difuzivity
- Tepelná difuzivita asfaltu
- Tepelná difuzivita gumy
- Hodnoty tepelné difuzivity
- Symbol tepelné difuzivity
- Nejvyšší tepelná difuzivita je
- Tepelná difuzivita písku
- Přenos tepla s tepelnou difuzivitou
- Tepelné difuzivity pro plyny jsou obecně
- Koeficient tepelné difúze
- Význam tepelné difúze
- Skleněná tepelná difuzivita
- nerezová ocel Tepelná difuzivita
- Poměr tepelné difúze
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 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
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.
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.
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
Jsem Deepak Kumar Jani a studuji doktorát v oboru mechanické a obnovitelné energie. Mám pět let pedagogické a dvouletou výzkumnou praxi. Zajímám se o tepelnou techniku, automobilovou techniku, Strojní měření, Inženýrské kreslení, Mechaniku tekutin atd. Přihlásil jsem patent na „Hybridizace zelené energie pro výrobu elektřiny“. Publikoval jsem 17 výzkumných prací a dvě knihy.
Jsem rád, že jsem součástí Lambdageeks a rád bych čtenářům představil některé své odborné znalosti zjednodušujícím způsobem.
Kromě akademiků a výzkumů mám rád putování přírodou, zachycování přírody a vytváření povědomí o přírodě mezi lidmi.
Podívejte se také na můj kanál You-tube ohledně „Pozvání z přírody“