آشنایی با مبانی انتقال حرارت و ترمودینامیک: از هدایت تا تشعشع

این دوره جامع به شما کمک می‌کند تا با مبانی انتقال حرارت و ترمودینامیک آشنا شوید. ما به طور عمیق به مفاهیم و اصول حاکم بر انتقال انرژی حرارتی از جمله هدایت، همرفت و تشعشع می‌پردازیم.

اهداف کلیدی دوره:

• انجام موازنه انرژی عمومی و موازنه انرژی سطحی.
• درک مکانیسم‌های اساسی انتقال حرارت: هدایت، همرفت و تشعشع.
• به دست آوردن معادله دیفرانسیل هدایت حرارتی در سیستم‌های مختصات مختلف و ساده‌سازی آن برای حالت پایدار یک‌بعدی.
• شناسایی شرایط حرارتی سطوح و بیان ریاضی آن‌ها به عنوان شرایط مرزی و اولیه.
• حل مسائل هدایت حرارتی یک‌بعدی و به دست آوردن توزیع دما و شار حرارتی درون یک محیط.
• درک مفهوم مقاومت حرارتی و محدودیت‌های آن، و توسعه شبکه‌های مقاومت حرارتی برای مسائل عملی هدایت حرارتی.
• حل مسائل هدایت حالت پایدار در هندسه‌های چندلایه مستطیلی، استوانه‌ای یا کروی.
• توسعه درک شهودی از مقاومت حرارتی تماسی و شرایطی که در آن می‌تواند قابل توجه باشد.
• شناسایی کاربردهایی که در آن‌ها عایق‌بندی ممکن است انتقال حرارت را افزایش دهد.
• تحلیل سطوح پره‌دار (فین‌ها) و ارزیابی کارایی آن‌ها در افزایش انتقال حرارت.
• ارزیابی زمان‌هایی که تغییرات مکانی دما قابل چشم‌پوشی است و دما تقریباً به طور یکنواخت با زمان تغییر می‌کند، که تحلیل سیستم توده‌ای (lumped system analysis) را قابل استفاده می‌کند.

هدف ما تجهیز شما به پایه‌ای قوی در مد‌های انتقال حرارت و روابط مورد استفاده برای محاسبه نرخ انتقال حرارت است. ما با پاسخ به سوالات کلیدی مانند انتقال حرارت چیست؟ و انرژی چگونه از طریق حرارت منتقل می‌شود؟ شروع می‌کنیم. این سوالات زمینه را برای بررسی عمیق اصول اساسی فرآیندهای انتقال حرارت فراهم می‌کنند.

ما بررسی می‌کنیم که چگونه معادله حرارت، که بر اساس قانون فوریه و شرط بقای انرژی استوار است، می‌تواند برای به دست آوردن توزیع دما در یک محیط برای شرایط حالت پایدار و گذرا استفاده شود. علاوه بر این، نشان می‌دهیم که چگونه می‌توان از مدارهای حرارتی برای مدل‌سازی جریان حرارتی حالت پایدار در هندسه‌های رایج مانند دیواره‌های تخت، استوانه‌ها، کره‌ها و سطوح گسترده (فین‌ها) استفاده کرد.

علاوه بر این، روش ظرفیت توده‌ای (lumped capacitance method) را مورد بحث قرار می‌دهیم که زمانی مناسب است که بتوان از یک دمای واحد برای توصیف پاسخ زمانی محیط به تغییرات مرزی استفاده کرد، و از آن برای حل مسائل هدایت گذرا استفاده می‌کنیم.

در پایان این دوره، درک جامعی از مد‌های انتقال حرارت، اصول حاکم بر آن‌ها و نحوه کاربردشان برای حل مسائل در مهندسی سیستم‌های حرارتی خواهید داشت.

پیش‌نیازها:

• دوره مبانی مکانیک سیالات (Fundamentals of Fluid Mechanics course).
• دوره مبانی ترمودینامیک مهندسی (Fundamentals of Engineering Thermodynamics course).

اگر علاقه‌مند به گسترش دانش خود در زمینه انتقال حرارت و ترمودینامیک هستید، این دوره برای شما ایده‌آل است. امروز به ما بپیوندید و اولین قدم را برای تبدیل شدن به یک متخصص در این حوزه بردارید.