وبلاگ

:
انتقال حرارت یکی از راه های رایج انتقال انرژی بین دو جسم می باشد است. اهمیت این مبحث تا جایی است که در بسیاری از پدیده های طبیعی یا صنعتی به طور اختصاصی مورد مطالعه قرار می گیرد. حرارت همواره از محیط با دمای بیشتر به محیط با دمای کمتر انتقال می یابد. رسانش (هدایت)، جابجایی و تشعشع (تابش) سه مکانیزم انتقال حرارت هستند. رسانش و جابجایی به ترتیب مکانیزم های انتقال حرارت در جامدات و سیالات می باشند. تشعشع برای انتشار به محیط مادی نیاز ندارد و در هر سه فاز جامد مایع و گاز وجود دارد.
در اغلب موارد انتقال حرارت کلی ترکیبی از دو یا سه مکانیزم فوق می باشد که صرفنظر کردن از یک مکانیزم موجب بروز خطاهای نسبتا قابل توجه در محاسبات می گردد. به طور مثال در نظر گرفتن همزمان جابجایی و تشعشع برای مسائل کوره ها، موتورهای احتراق داخلی، نازل های موشک و پدیده های جوی ضروری است.

با توجه به کاربرد گسترده علم انتقال حرارت در صنایع مختلف و میزان انرژی مورد استفاده در جریان فرایند انتقال حرارت اهمیت و لزوم محاسبه دقیق میزان انرژی گرمایی مبادله شده نمایان می گردد. بررسی جریان های عبوری از داخل کانال ها یکی از موارد مهم و پرکاربرد 

انتقال حرارت می باشد. در این میان کانال های عمودی به دلیل تاثیرات نیروی شناوری بیشتر مورد توجه می باشند. جریان عبوری از این کانال ها در اغلب موارد گاز می باشد. البته بسته به کاربرد کانال جریان های دو فازی گاز – جامد و گاز – مایع نیز ممکن است به وجود آیند. مبدل های حرارتی، تاسیسات خنک سازی راکتورهای هسته ای، تجهیزات مربوط به فرایندهای شیمیایی و جمع کننده های انرژی در نیروگاه های خورشیدی از جمله مواردی هستند که کانال های عمودی در آنها مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین به منظور خنک سازی سیستم های الکترونیکی مانند ترانزیستورها، کامپیوترها و ترانسفورماتورها از کانالی های عمودی استفاده می شود. بدین منظور قطعات و مدارهای الکترونیکی را بر روی صفحات مخصوص نصب نموده و سپس صفحات را به صورت عمودی در کنار هم قرار می دهند. با توجه به حساسیت قطعات و نیز گرمای تولید شده توسط آنها از بین صفحات سیال خنک عبور می دهند.

کانال های قائم در محیط های متخلخل نیز به کار می روند که به عنوان مثال می توان به کاربرد آنها در علوم هیدرولوژی، مسائل مربوط به مدلسازی مخازن سوخت، فرایندهای تولید فلزات و مخازن جمع آوری زباله های هسته ای اشاره نمود.
در حالت کلی در جریان بررسی انتقال حرارت برای جریان های عبوری از داخل کانال های عمودی چنانچه سهم تشعشع دیواره ها و یا سیال عامل در انتقال حرارت کلی ناچیز در نظر گرفته شود، انتقال حرارت تنها از جنبه جابجایی بررسی می گردد، اما در صورتی که اختلاف دمای سیال با دیواره قابل توجه باشد و دمای دیواره یا سیال نسبتا زیاد باشد صرفنظر کردن از تشعشع خطای بزرگی را در انتقال حرارت کلی به دنبال دارد و لذا برای این موارد انتقال حرارت ترکیبی جابجایی – تشعشع در نظر گرفته می شود.
با ارائه توضیحات فوق شناسایی مکانیزم تشعشع در گازها و تعیین شدت جریان تشعشعی از یک گاز به سطوح مجاور و بالعکس، از مباحث دارای اهمیت می باشد و لذا انتقال انرژی تشعشعی در محیط هایی که قابلیت صدور جذب و تفرق دارند در سالیان گذشته مورد توجه قرار گرفته است.
از طرف دیگر با توجه به رژیم جریان (جریان آرام یا مغشوش) جابجایی نیز امکان دارد به حالت های مختلف با توجه به رژیم جریان اتفاق بیافتد که مباحث مربوط به این مبحث به طور کامل در فصل آتی تشریح می گردد.
در ادامه تاریخچه مطالعات صورت گرفته توسط محققین و پژوهشگران مختلف در ارتباط با انتقال حرارت درون کانال های عمودی به طور اجمالی بیان می گردد.