Dyfuzyjność cieplna: 23 ciekawe fakty do poznania

by

Treść

Definicja dyfuzyjności cieplnej

Dyfuzyjność cieplna jest definiowana jako stosunek przewodzonego ciepła do ciepła zmagazynowanego w materiale na jednostkę objętości.

Jednostka dyfuzyjności cieplnej

Jednostką dyfuzyjności cieplnej jest m2/s

Wzór dyfuzyjności cieplnej

Równanie dyfuzyjności cieplnej podaje wzór:

α = k/ρ

Gdzie,

α jest dyfuzyjnością cieplną,

k to przewodność cieplna (w / mK)

? to gęstość materiału (kg / m3)

Cp to ciepło właściwe (J / kg · k)

Dyfuzyjność cieplna wody

Dyfuzyjność cieplna wody zmienia się wraz z temperaturą i ciśnieniem. Jeśli weźmiemy pod uwagę ciśnienie atmosferyczne, to wartości przewodnictwa cieplnego wraz z temperaturą są podane w poniższej tabeli.

Dyfuzyjność cieplna
Dyfuzyjność cieplna wody i gazu Zestaw narzędzi inżynierii kredytowej

Dyfuzyjność cieplna powietrza

Termiczny dyfuzyjność powietrza z temperaturą zmiana jest pokazana w powyższej tabeli. Ogólnie rzecz biorąc, w praktyce dyfuzyjność cieplna gazu jest większa niż ciecz. będziemy studiować więcej w następnym temacie.

Dyfuzja termiczna

Dyfuzja termiczna substancji to względny ruch cząsteczek spowodowany gradientem temperatury.

Dyfuzyjność cieplna aluminium

Współczynnik dyfuzyjności cieplnej aluminium wynosi 9.7 * 10-5 m2/s

Metoda błysku Dyfuzyjność cieplna

Do określenia dyfuzyjności cieplnej materiału stosowana jest metoda flash. Przez próbkę przepuszczany jest krótkotrwały impuls energii promieniowania. Źródłem energii promienistej jest laser lub lampa błyskowa. Kawałek pochłonie wyemitowaną energię. Proces powtarza się dla próbki. W wyniku tego emitowanego promieniowania następuje wzrost temperatury próbki materiału. Czujnik temperatury na podczerwień rejestruje ten wzrost temperatury.

Obliczany jest czas trwania mierzonego sygnału. Dyfuzyjność cieplną można obliczyć z następującego równania.

α = 0.1388/l2(t2)

=

Gdzie L jest grubością próbki,

t / 2 to połowa czasu,

możemy wyznaczyć dyfuzyjność cieplną, ciepło właściwe i gęstość metodą flash.

Schemat ideowy metody flash jest pokazany na poniższym rysunku

Schemat metody błysku laserowego
Błyskowa metoda dyfuzyjności cieplnej Kredyt Linseis

Jak mierzyć dyfuzyjność cieplną

Dyfuzyjność cieplną można zmierzyć metodą błysku, jak omówiono powyżej. W tej metodzie krótki impuls energii jest wypromieniowywany z jednego końca, a wzrost temperatury jest obliczany na drugim końcu.

Przewodność cieplna i dyfuzyjność cieplna

Aby rozróżnić przewodność cieplną i dyfuzyjność cieplną, należy wziąć pod uwagę dwa materiały o tej samej przewodności cieplnej, ale o różnej dyfuzyjności cieplnej. Oba pozwolą na taki sam przepływ ciepła w stanie ustalonym. Na początku procesu wymiany ciepła materiał o wyższej dyfuzyjności cieplnej najpierw osiągnie stan ustalony w porównaniu z innym materiałem, ponieważ zachowuje mniej energii cieplnej. Energia cieplna przenika szybko przez ten materiał, ale po osiągnięciu stanu ustalonego prędkość przepływu ciepła będzie taka sama. Należy również pamiętać, że materiał mający mniejszą dyfuzyjność cieplną potrzebuje więcej czasu, aby osiągnąć stan ustalony.

Techniki pomiaru dyfuzyjności cieplnej

Istnieją głównie trzy rodzaje technik pomiaru dyfuzyjności cieplnej.

  • Metoda Flash
  • Interferometria fal termicznych
  • Metoda termograficzna

Dyfuzyjność cieplna asfaltu

Dyfuzyjność cieplna asfaltu (Ah-70) wynosi 0.123 mm2/ s,

Asfalt (Ah-90) 0.128 mm2/s

Dyfuzyjność cieplna gumy

Dyfuzyjność cieplna materiału gumowego mieści się w zakresie 0.089-0.13 mm2/s

Wartości dyfuzyjności cieplnej

Wartości dyfuzyjności cieplnej dla różnych materiałów podano w poniższej tabeli. Wartości są zmianami wraz z właściwościami, takimi jak temperatura. Wartości te są podane dla standardowej temperatury i ciśnienia.

Zdobyć
Dyfuzyjność cieplna różnych materiałów Wikipedia kredytowa

Symbol dyfuzyjności cieplnej

Symbolem dyfuzyjności cieplnej jest α

Najwyższa dyfuzyjność cieplna wynosi

Najwyższa dyfuzyjność cieplna czystego srebra 165.63 mm2 / z

Dyfuzyjność cieplna piasku

Dyfuzyjność cieplna suchego piasku wahała się od 0.6 * 10-7 do 7.0 * 10-7 m2/ S

Przenikanie ciepła przez dyfuzyjność cieplną

Istnieją trzy tryby przewodzenia ciepła, konwekcji i promieniowania. Przewodzenie ciepła zależy od dwóch głównych właściwości. Jednym z nich jest przewodność cieplna i dyfuzyjność cieplna. Przewodność cieplna jest dobrze znaną właściwością, ale dyfuzyjność cieplna nie jest dobrze znana. Określa szybkość przenikania ciepła przez dane medium.

Szybkość wymiany ciepła jest szybsza, im wyższa jest dyfuzyjność cieplna. Dyfuzyjność cieplna to równoważenie nośnika wymiany ciepła i magazynowania ciepła.

Dyfuzyjności cieplne gazów są generalnie

Dyfuzyjność cieplna substancji gazowej jest większa niż substancji ciekłej

Współczynnik dyfuzji termicznej

Jest to jeden z parametrów fizycznych opisujący zależność przepływu masy mieszanki przez dyfuzję. Innymi słowy, współczynnik dyfuzji termicznej to stosunek gradientu temperatury do temperatury bezwzględnej.

Znaczenie dyfuzji termicznej

Dyfuzja termiczna substancji to względny ruch cząsteczek spowodowany gradientem temperatury.

Szkło Dyfuzyjność cieplna

Dyfuzyjność cieplna szkła wynosi 0.34 * 10-6 m2/ sw normalnych warunkach atmosferycznych.

Dyfuzyjność cieplna ze stali nierdzewnej

Dyfuzyjność cieplna stali nierdzewnej w temperaturze 100 ° C wynosi 4.55 * 10-6 m2/s

Współczynnik dyfuzji termicznej

Współczynnik dyfuzji termicznej to stosunek współczynnika dyfuzji termicznej do współczynnika koncentracji.

Najczęściej zadawane pytania

Dyfuzyjność cieplna gazu a ciecz

Dyfuzyjność cieplna substancji gazowej jest większa niż substancji ciekłej

Który materiał ma najwyższą dyfuzyjność cieplną

Najbardziej zwiększona dyfuzyjność cieplna występuje w przypadku czystego srebra 165.63 mm2 / z

Zastosowanie dyfuzyjności cieplnej

Przewodzenie ciepła w każdym aparacie wymaga badania dyfuzyjności cieplnej. Branże wykorzystują analizę dyfuzyjności cieplnej do optymalizacji szybkości wymiany ciepła.

Jeśli weźmiemy konkretny przykład, to izolacja jest jednym z przykładów. W izolacji dyfuzyjność cieplna materiału jest minimalna, aby mógł wytrzymać maksymalny przepływ ciepła.

Używamy komputerów, laptopów i innych elektronicznych gadżetów. Czy wiesz, jaka jest metoda pozyskiwania ciepła z urządzeń? Tak, to radiatory.

Radiator wymaga większej dyfuzyjności cieplnej, aby szybciej przekazywać ciepło z dowolnych gadżetów.

Zwiększenie wymiany ciepła w dowolnej elektronice pogarsza jej wydajność. W takim przypadku należy zastosować materiał o wyższym współczynniku dyfuzyjności cieplnej, aby poprawić jego właściwości.

Dyfuzyjność cieplna betonu

Współczynnik przenikania ciepła betonu wynosi 0.75 * 10 -6 m2/s

Jakie jest fizyczne znaczenie dyfuzyjności cieplnej?

Dyfuzyjność cieplną można zdefiniować jako stosunek przewodnictwa cieplnego substancji do zdolności magazynowania ciepła przez substancję.

Współczynnik określa, że ​​wytworzone ciepło jest rozpraszane z określoną szybkością. Wyższa wartość współczynnika dyfuzyjności cieplnej wskazuje, że czas potrzebny na dyfuzję ciepła jest krótszy. Badanie równania dyfuzyjności cieplnej może być możliwe dzięki większej wartości przewodności cieplnej lub niższej wartości pojemności cieplnej.

Image5

Dyfuzyjność cieplna jest pomocna w przypadku bardziej nieustalonych transferów ciepła. W stanie ustalonym przewodnictwo cieplne jest wystarczające do zbadania.

Dlaczego dyfuzyjność cieplna gazu jest większa niż cieczy, mimo że przewodność cieplna cieczy jest większa niż gazów?

Dyfuzyjność cieplna oznacza zdolność materiału do przenoszenia ciepła i magazynowania ciepła w stanie nieustalonym. Szybszy transfer ciepła może być możliwy, jeśli dyfuzyjność cieplna jest wyższa. Niższa dyfuzyjność cieplna materiału oznacza magazynowanie w nim ciepła.

Gaz ma niską objętościową pojemność cieplną ze względu na małą gęstość. Ze względu na niską objętościową pojemność cieplną wartość współczynnika dyfuzyjności cieplnej jest wysoka.

Ciecz ma dużą pojemność cieplną w porównaniu z gazem; stąd dyfuzyjność cieplna w cieczy jest niższa.

Jaka jest kolejność dyfuzyjności cieplnej dla ciała stałego, cieczy i gazu?

Kolejność dyfuzyjności cieplnej w ciele stałym, cieczy i gazie, jak pokazano poniżej,

Gaz> Ciecz> Ciało stałe

Jaka jest różnica między dyfuzją pędu a dyfuzją termiczną?

Dyfuzja pędu

Można uznać lepkość kinematyczną płynu, czyli zdolność płynu do przepływu pędu. Dyfuzja pędu następuje w wyniku naprężenia ścinającego w płynie. Naprężenie ścinające powoduje losowy i dowolny kierunek ruchu cząsteczek.

Dyfuzja termiczna

Można go zdefiniować jako przewodność cieplną podzieloną przez pomnożenie gęstości i pojemności cieplnej właściwej (przy stałym ciśnieniu). Mierzy współczynnik przenikania ciepła dla danego materiału od strony gorącej do chłodnej. Jest to przewidywanie analogiczne do tego, czy dany materiał jest „chłodny w dotyku”.

Jaki jest związek liczby Prandtla z lepkością kinematyczną i dyfuzyjnością cieplną?

Połączenia Liczba Prandtla jest bezwymiarowy. Można ją podać jako stosunek dyfuzyjności pędu (jest to lepkość kinematyczna, jak wyjaśniono powyżej) do dyfuzyjności cieplnej.

Można to sformułować w równaniu,

pr = v/α

Pr = liczba Prandtla

V = dyfuzyjność pędu (m2/ s)

α = dyfuzyjność cieplna (m2/ s)

MCQ

Dyfuzyjność cieplna to _________

(a) Parametr bezwymiarowy (b) Funkcja ciepła (c) Własność fizyczna materiału

(d) Wszystkie powyższe

Dyfuzyjność cieplna materiału wynosi __________________?

a) wprost proporcjonalne do przewodności cieplnej (k)

(b) odwrotnie proporcjonalnie do gęstości materiału

c) odwrotnie proporcjonalne do ciepła właściwego

(D) wszystkie powyższe

(e) żadne z powyższych

Znajdź błędne stwierdzenie: Ciepło właściwe materiału ______________.

(a) Stała dla materiału (b) Pojemność cieplna na jednostkę masy

(C) Własność zewnętrzna                      (d) ma jednostki jak J / kg-K.

Co to jest jednostka dyfuzyjności cieplnej?

a) m / godz

(B) m² / godz

(c) m / hk

(d) m² / godz

Dyfuzyjność cieplna ciała stałego jest mniejsza niż cieczy.

(A) Prawdziwy

(b) Fałsz

Dyfuzyjność cieplna jest wyższa w …….

(gumka

(B) Prowadzić

(c) Żelazo

(d) Beton

Dyfuzyjność cieplna jest niższa w ……

(A) Kauczuk

(b) Ołów

(c) Aluminium

(d) Żelazo

Znajdź więcej artykułów na pokrewny temat kliknij tutaj

     

Zostaw komentarz