Μεταφορά Θερμότητας

Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Προπτυχιακά Μαθήματα, 6o Εξάμηνο (3ο Έτος, Εαρινό)
Κατηγορία μαθήματος: Υποχρεωτικά Μαθήματα
Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής
Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_650n
Μονάδες: 6
Μονάδες ECTS: 6
Τύπος Διδασκαλίας: Διαλέξεις (4Ωρ./Εβδ.) Φροντηστήριο (2Ωρ./Εβδ.)
Διαθέσιμότητα μαθήματος σε φοιτητές Erasmus: Όχι
Σύνδεσμος URL Περιεχομένου Μαθήματος: CMNG2203
Λεπτομέρειες Μαθήματος

Στο τέλος του μαθήματος ο/η φοιτητής/φοιτήτρια θα πρέπει:

  1. Να κατανοεί τις βασικές αρχές και τους διαφορετικούς μηχανισμούς μεταφοράς θερμότητας και τη φυσική σημασία και την αξία των σχετικών αδιάστατων αριθμών για την επίλυση προβλημάτων.

  2. Να μπορεί να καταστρώνει μικροσκοπικά και μακροσκοπικά ισοζύγια μεταφοράς θερμότητας σε μόνιμη και χρονικά μεταβαλλόμενη κατάσταση.

Στο τέλος του μαθήματος o/η φοιτητής/φοιτήτρια θα έχει αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

  1. Θα μπορεί να απλοποιεί σύνθετα φαινόμενα μεταφοράς θερμότητας σε απλούστερα, να καταστρώνει και να απλοποιεί ισοζύγια θερμότητας, να προσδιορίζει τις κατάλληλες βοηθητικές συνθήκες και να επιλύει τις τελικές εξισώσεις.

  2. Θα κατανοεί τη διαφορά μεταξύ αγωγής, συναγωγής (βεβιασμένης και ελεύθερης) και ακτινοβολίας. Τις απαιτούμενες σε κάθε μια παραδοχές, απλοποιήσεις και τη διαδικασία επίλυσης των αντίστοιχων προβλημάτων.

Προαπαιτούμενα μαθήματα δεν έχουν θεσμοθετηθεί. Οι φοιτητές/τριες πρέπει όμως να έχουν καλή γνώση Διαφορικού και Ολοκληρωτικού Λογισμού, επίλυσης Διαφορικών Εξισώσεων, Ρευστομηχανικής και Θερμοδυναμικής. Τα αντίστοιχα μαθήματα είναι: CHM_102, CHM_201, CHM_300, CHM_402, CHM_130, CHM_230, CHM_220, CHM_320, CHM_550.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας-παραδείγματα. Νόμος Fourier στην αγωγή, συσχέτιση Newton στην συναγωγή. Γενική διαφ. εξίσωση μεταφοράς θερμότητας. Συνοριακές και αρχικές συνθήκες στην μεταφορά θερμότητας. Αριθμός Biot.

ΣΤΑΘΕΡΗ ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΗ ΑΓΩΓΗ. Παραγωγή θερμότητας στον όγκο & στις διεπιφάνειες υλικών. Άθροιση θερμικών αντιστάσεων σε διάφορες γεωμετρίες. Προσέγγιση πτερυγίου.

ΣΤΑΘΕΡΗ ΑΓΩΓΗ ΣΕ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ. Ακριβείς λύσεις με χωρισμό μεταβλητών. Συντελεστής σχήματος. Λύση με χρήση διαγραμμάτων & πολυωνυμική παρεμβολή.

ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΗ ΑΓΩΓΗ. Λύσεις με μετασχηματισμό ομοιότητας και Laplace. Λύσεις με χωρισμό μεταβλητών. Προσεγγιστικές λύσεις.

ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΠΟΛΥΔΙΑΣΤΑΤΗ ΑΓΩΓΗ. Προσεγγιστική ανάλυση. Λύσεις με χωρισμό μεταβλητών.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΥΝΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Βεβιασμένη και ελεύθερη συναγωγή. Διαστατική ανάλυση και ομοιότητα. Παραδείγματα με απλή αναλυτική λύση. Προσεγγιστικές συσχετίσεις στην συναγωγή θερμότητας. Αναλογίες μεταφοράς θερμότητας, μάζας και γραμμικής ορμής. Oι αριθμοί Nusselt, Graetz, Prandtl και Peclet.

ΒΕΒΙΑΣΜΕΝΗ ΣΥΝΑΓΩΓΗ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΣΑ ΣΕ ΑΓΩΓΟΥΣ. Συναγωγή πάνω από επιφάνεια, το συνοριακό στρώμα θερμότητας. Μήκος εισόδου σε αγωγούς. Αναπτυσσόμενη και ανεπτυγμένη υδραυλικά και θερμικά ροή. Χρήση προσεγγιστικών πολυωνύμων, συσχετίσεων και διαγραμμάτων για την επίλυση προβλημάτων. Συναγωγή σε τυρβώδη ροή.

ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΣΥΝΑΓΩΓΗ. Ελεύθερη συναγωγή γύρω από σώματα. Συνδυασμένη ελεύθερη και βεβιασμένη συναγωγή. Οι αριθμοί Grashof και Rayleigh.

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Νόμος του Planck και των Stefan-Boltzmann. Εκπομπή & απορρόφηση. Μέλαν & φαιό σώμα. Ακτινοβολία μεταξύ φαιών σωμάτων.

Εναλλάκτες θερμότητας, Μεταφορά θερμότητας με αγωγή. Αρχές της ροής θερμότητας στα ρευστά. Τυπικοί εναλλάκτες θερμότητας. Ισοζύγια ενέργειας. Πυκνότητα ροής θερμότητας και συντελεστές μεταφοράς θερμότητας. Μέση θερμοκρασία ρεύματος ρευστού.

Μηχανήματα ανταλλαγής θερμότητας. Εναλλάκτες διπλού αυλού-Παραδείγματα.

Εναλλάκτες κελύφους αυλών μίας και πολλαπλών διαδρομών- Παραδείγματα.

Χρήση ιστοσελίδων και e-class

Οργάνωση Διδασκαλίας

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις

78
Επίλυση ασκήσεων στο σπίτι

52
Μελέτη &ανάλυση βιβλιογραφίας 

39
Εξετάσεις

3
Σύνολο Μαθήματος

172

Συνολικός Φόρτος Εργασίας (ECTS Standards):

172 Ώρες

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση γίνεται με την τελική Γραπτή Εξέταση (100%)

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται ρητά στο eclass του μαθήματος: https://eclass.upatras.gr/courses/CMNG2203/ 

και στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών.

  • “Μεταφορά θερμότητας και Μάζας”, Ασημακόπουλος, Λυγερού, Αραμπατζής. Εκδ. Παπασωτηρίου, 2012
  • “Αρχές μεταφοράς θερμότητας & μάζας”, Κακάτσιος, Εκδ. Συμεών, 2006
  • “Fundamentals of Transport Phenomena”, Fahien R.W., 1983, McGraw Hill