انتقال حرارت

نان مهم ترین ماده غذایی در رژیم غذایی خانوارهای ایرانی می باشد.هرساله هزاران تن نان به دلیل پخت نامطلـــوب به دور ریخـــته می شــود زیرا در روشهای سنتی پخت به دلیل حرارت دهی غیر یکنواخت قسمت هایی از نان می سوزد و در عین حال قسمت های دیگر ناپخته می ماند. در روش جدید حرارت دهی مایکروویو به دلیل ویژگیهای خاص مکانیزم انتقال حرارت در آن از جمله عدم نیاز به گرادیان دما و پدیده خود- محدود سازی ، امکان حرارت دهی یکنواخت کلیه نقاط نان فراهم می شود. در تحقیق حاضر، تغییرات رطوبت و دمای نان در طول پخت ، زمان لازم برای پخت و میزان انرژی حرارتی مورد نیاز در دو روش سنتی و مایکروویو تعیین و با یکدیگر مقایسه شده است . نتایج بدست آمده نشان می دهد که زمان و انرژی حرارتی لازم برای پخت مایکروویو نان به ترتیب 6/5برابر و 25 درصــد کمتــر از روش سنتی است و به دلیل پخت یکنواخت کلیه نقاط نان ، ضایعات نان نیز در روش حرارت دهی مایکروویو کمتر است .

بام سبز بامی است که با محیط کشت روینده پوشانده میشود. ایجاد سبزینگی در فضای پشت بام بر آب و هوای شهر و منطقه و هوای داخل ساختمان تأثیر مثبت داشته و با ممانعت از تابش اشعههای خورشیدی در خنکسازی فضا نقش دارد. این خنکسازی با کاهش نوسانات گرمایی بر روی سطح خارجی بام و از طریق افزایش ظرفیت گرمایی بام صورت میگیرد که فضای زیر بام را در تابستان خنک نگه داشته و میزان گرمایش را در طی زمستان افزایش میدهد. یکی از راهکارهایی که برای کاهش مصرف انرژی در شهرهای کلان پیشنهاد میشود، احداث باغ بام است. باغ بام یا بام سبز چنانچه صحیح طراحی و اجرا و در آن ملاحظات اقلیمی در نظر گرفته شود علاوه بر مزایای مختلف میتواند تا حد زیادی به کاهش مصرف انرژی کمک کند. در این تحقیق مزایای بام سبز مورد ارزیابی قرار گرفته و برای اثبات این فرضیه که ""بام سبز و چگونگی طراحی آن نقش مؤثری در کاهش انتقال حرارت دارد"" از نرمافزاری تحلیلی به نام انسیس استفاده شده است. سه نمونه بام معمولی، بام سبز معمولی، بام سبز با جزییات اجرایی خاص (لایه فایبرگلاس) آنالیز شده و انتقال حرارت آنها مورد مقایسه تطبیقی قرار گرفت و معلوم شد که بام سبز نسبت به بام معمولی 50 درصد انتقال حرارت کمتری دارد و بام سبز با لایه فایبرگلاس نسبت به بام سبز اجرایی 40 درصد بهینهسازی شده است. سایهاندازی و خنکسازی تبخیری گیاهان و همچنین لایههای سقف به عنوان عایق تأثیر مؤثری در کاهش انتقال حرارت دارند. رویکرد این پژوهش علمی- کاربردی بوده است. روش تحقیق در بخشهای مربوط به مزایای بام سبز، توصیفی و نوع تحقیق، کیفی و در بخشهای مربوط به تحلیل نرمافزاری نوع تحقیق کمی و روش، تحلیلی بوده است.

بام سبز بامی است که با محیط کشت روینده پوشانده می شود. ایجاد سبزینگی در فضای پشت بام بر آب و هوای شهر و منطقه و هوای داخل ساختمان تاثیر مثبت داشته و با ممانعت از تابش اشعه های خورشیدی در خنک سازی فضای پشت با بر آب و هوای شهر و منطقه و هوای داخل ساختمان تاثیر مثبت داشه و با ممانعت از تابش خورشیدی در خنک سازی فضا نقش دارد. این خنک سازی با کاهش نوسانات گرمایی بر روی خارجی بام و از طریق افزایش ظرفیت گرمایی بام صورت می گیرد که فضای زیربام را در تابستان خنک نگه داشته و میزان گرمایش را در طی زمستان افزایش می دهد. یکی از راهکارهایی که برای کاهش مصرف انرژی در شهرهای کلان پیشنهاد می شود، احداث باغ بام است. باغ بام یا بام سبز چنانچه صحیح طراحی و اجرا و در آن ملاحظات اقلیمی در نظر گرفته شود علاوه بر مزایای مختلف می تواند تا حد زیادی به کاهش مصرف انرژی کمک کند. در این تحقیق مزایای بام سبز مورد ارزیابی قرار گرفته و برای اثبات این فرضیه که بام سبز و چگونگی طراحی آن نقش موثری در کاهش انتقال حرارت دارد از نرم افزاری تحلیلی به نام انسیس استفاده شده است سه نمونه بام معمولی، بام سبز معمولی، بام سبز با جزئیات اجرایی خاص(لایه فایبر گلاس) آنالیز شده و انقال حرارت آن ها مورد مقایسه تطبیقی قرار گرفت و معلوم شد که بام سبز نسبت به بام معمولی 50 درصد انتقال حرارت حرارت کمتری دارد و بام سبز با لایه قایبرگلاس نسبت به بام سبز اجرایی 40 درصد بهینه سازی شده است. سایه اندازی و خنک سازی تبخیری گیاهان و همچنین لایه های سقف به عنوان عایق تاثیر موثری در کاهش انتقال حرارت دارند. رویکرد این پژوهش علمی- کاربردی بوده است. روش تحقیق در بخش های مربوط به مزایای بام سبز، توصیفی و نوع تحقیقی، کیفی و در بخش های مربوط به تحلیل نرم افزاری نوع تحقیق کمی و روش، تحلیلی بوده است.

در سال های اخیر مطالعات بر روی رفتار رئولوژیکی و انتقال حرارتی سیالات در ابزارهای صنعتی به شدت رشد کرده و نتایج حاصل، پیشرفت های چشمگیری را در این زمینه ایجاد کرده است. در این مطالعه عددی به بررسی انتقال حرارت و جریان توام سیال آب در یک کانال با وجود انبساط ناگهانی می پردازیم. هندسه مورد مطالعه در این پژوهش یک کانال دوبعدی با انبساط ناگهانی است. دیواره کانال دوبعدی تحت تاثیر شارحرارتی ثابت است. در پژوهش حاضر، بررسی عددی برای سیال با عدد رینولدز و عدد گراشف مختلف در هندسه معرفی شده انجام گرفته است. افزایش عدد رینولدز جریان باعث کاهش دمای سطح و افزایش ضریب انتقال حرارت می گردد. نتایج این تحقیق به صورت نمودارهای عددناسلت، ضریب اصطکاک، افت فشار و کانتورهای سرعت و دمای استاتیکی تشریح می شوند.

خوون چینی، نوعی آجرکاری تزئینی برجسته است که با استفاده از قطعات آجر با ضخامت یکسان و اندازه های مختلف بر سطح نمای ساختمان اجرا می شود. این نوع تزئین های آجری در معماری ابنیه تاریخی استان خوزستان و به ویژه در بافت قدیم دزفول، در سردر ورودی ها و بخش هایی از بدنه های حیاط داخلی خانه های تاریخی به کار رفته اند. سایه ایجاد شده متاثر از برجستگی و فرورفتگی آجرها، به ویژه در تابستان، سطح قابل ملاحظه ای از نما را می پوشاند. در کنار کارکرد زیباشناختی این نقوش، سایه ایجاد شده بر پوسته خارجی بنا می تواند در انتقال حرارت از این سطح به سطح داخلی تاثیرگذار باشد. هدف از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر سایه خوون چینی بر انتقال حرارت در جداره خارجی است. جهت انجام این تحقیق از روش تجربی و مدل سازی در محیط واقعی استفاده شده است. از میان تعداد بسیار نقوش خوون چینی در بافت تاریخی دزفول، یک نقش با سایه اندازی زیاد انتخاب شد. دو اتاقک با ابعاد و جزییات یکسان که وجه جنوبی آنها دیوار آجری، یکی دارای نقش خوون چینی و دیگری دارای همان نقش بدون برجستگی است در شهر آبادان با اقلیم بسیار گرم و نیمه خشک ساخته شدند. با توجه به فراهم بودن شرایط ساخت و انجام آزمایش در آبادان و شباهت اقلیمی با دزفول، این محدوده جهت مدل سازی انتخاب شد. متغیر های دما و رطوبت نسبی محیط، دما و رطوبت نسبی درون اتاقک ها و دمای متوسط سطح داخلی دیوار آجری (جبهه رو به جنوب) اتاقک ها، در شش دوره اندازه گیری، در طول تابستان 1398 ثبت شدند. نتایج نشان دادند که درگرم ترین ساعت های شبانه روز، دمای متوسط سطح داخلی دیوار جنوبی و دمای داخلی اتاقک دارای خوون چینی نسبت به اتاقک بدون تزیینات، به طور میانگین و به ترتیب 1 و 8/0 درجه سلسیوس کاهش یافتند. این تفاوت دما نمایانگر اثر خوون چینی بر کاهش انتقال حرارت از نمای جنوبی در تابستان، در اقلیم مورد مطالعه است.

تاثیر مقاومت حرارتی دیوارهای خارجی ساختمان بر میزان کاهش و بهینه سازی میزان مصرف انرژی مورد نیاز برای گرمایش و سرمایش بناها امروزه بر کسی پوشیده نیست. شناخت و بررسی عملکرد حرارتی سیستم های دیوار خارجی رایج، می تواند در بهبود و افزایش مقاومت حرارتی آنها بسیار موثر باشد. بنابراین سیستم بلوک سفالی حفره دار که در جهان و به خصوص ایران بسیار رایج شده است مورد بررسی حرارتی قرار گرفته است. ابتدا به پژوهش های انجام شده بر روی تاثیر هندسه بلوک های سفالی بر روی میزان انتقال حرارت، اشاره شده است و همچنین میزان تاثیر هر یک از سه حالت انتقال حرارت یعنی هدایت، همرفت و تشعشع بررسی شده. سپس سه نوع از رایج ترین ترین بلوک های سفالی مورد استفاده در این سیستم دیوار خارجی، در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده اند و مشخصات کمی و کیفی حرارتی آنها استخراج و با هم مقایسه شده اند که نتایج، نشانگر تاثیر چشمگیر هندسه ی بلوک ها بر مقاومت حرارتی آنهاست. در انتها نیز با تحلیل نتایج بدست آمده راهکارهایی جهت طراحی بلوک های سفالی بهینه ارائه شده است. افزایش مقاومت انتقال حرارت آجر با طولانی ترین کردن راه پیموده شده توسط حرارت از سطح گرم به سطح سرد آجر از طریق بدنه بلوک سفالی یکی از موثرترین راهکارهاست.

در چند دهه ی گذشته و مقارن با شروع بحران انرژی در جهان، تلاش ها در جهت کاهش مصرف انرژی در حوزه ی ساخت وساز، منجر به عایق کاری های وسیع پوسته در ساختمان های نوساز و قدیمی شد. عایق کاری به معنای جلوگیری از انتقال حرارت و نیز جلوگیری از نشت و نفوذ هوای سرد، متخصصان صنعت ساختمان را در سراسر جهان با چالش جدیدی در ارتباط با کیفیت هوای درون و چگونگی تأمین هوای تازه مواجه کرده است. این چالش، هنگامی که در کنار گرایش به استفاده از سطوح گسترده ی شیشه ای در ساختمان ها قرار گرفته است، منجر به ابداع نوع جدیدی از پنجره گردیده که تا حدی به مشکلات با شیوه ای نوین پاسخ می دهد. هدف مقاله ی حاضر، معرفی و امکان سنجی استفاده از این پنجره ی جدید به صورت بومی است. برای دست یابی به این هدف، به بررسی ساختاری پنجره با استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری و انجام محاسبات عددی پرداخته شده است تا در پرتوی آن، به بهترین ساختار با عملکردی بهینه در اقلیم شهر تهران دست یابیم. نتایج پژوهش نشان دهنده ی توانایی بالای این پنجره در راستای افزایش بهره وری سطوح شیشه ای (کاهش مصرف انرژی در هر دو بخش انتقال حرارت و تهویه) در مقایسه با پنجره های چند جداره ی معمولی است.

یکی از راهکارهایی که برای کاهش مصرف انرژی در شهرهای کلان پیشنهاد می شود، احداث بام سبز است. این پژوهش با هدف معرفی سامانه بام سبز و نقش آن در کاهش انتقال انرژی حرارتی و پدیده جزیره حرارتی شهری، به بررسی تأثیر حرارتی استفاده از بام سبز در مقایسه با بام معمولی رایج می پردازد. روش تحقیق در بخش های مربوط به مزایای بام سبز، توصیفی و نوع تحقیق، کیفی و در بخشهای مربوط به تحلیل نرم افزاری نوع تحقیق کمی و روشی تحلیلی بوده است وبرای اثبات این فرضیه که «بام سبز و چگونگی طراحی آن نقش مؤثری درکاهش انتقال حرارت دارد» از نرم افزاری شبیه سازی دیزاین بیلدر1 استفاده شده است. یک نمونه بام معمولی با بام سبز باجزییات اجرایی خاصی (پلی استایرن و پلی اتیلن) آنالیز شده و انتقال حرارت آنها در چهار شهر به نمایندگی ازاقلیم های عمده در ایران (تهران، تبریز، بندرعباس و رامسر) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج پژوهش نشان می دهد که بام سبز نسبت به بام معمولی، بیشترین تاثیر را دراقلیم سرد و مرطوب (رامسر) با 22% و کمترین تاثیر را در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) با 14%در کاهش مصرف انرژی دارد. به علاوه میزان کاهش بار سرمایشی در اقلیم گرم و مرطوب (بندرعباس) نسبت به سه اقلیم دیگرایران (تهران، تبریز، رامسر) کمتر و در اقلیم سرد و کوهستانی (تبریز) نسبت به سه اقلیم دیگر (تهران، رامسر، بندرعباس) بیشتر بوده است و همینطور بیشترین میزان کاهش بار گرمایشی در اقلیم سرد و مرطوب (رامسر) وکمترین میزان آن در اقلیم گرم وخشک (تهران) است.

یکی از زیر شاخه های مهنددسی مکانیک و مهندسی شیمی، انتقال حرارت است. کاربرد انتقال گرما به دلیل کاربرد گسترده آن در صنایع مختلف بر مبنای پدیده های فیزیکی بسیار مهمی استوار شده که توسط دانشمندان و محققان از قرن شانزدهم به تدریج شناخته و ارائه شده است. دانش پایه و پدیده های اصلی علم انتقال حرارت در فاصله سالهای 1930 1880 مدون شده و کابردهای عمده آن از سال 1930 تا کنون گسترش یافته است و هر ساله نیز به مراتب بیشتر می شود. در این مقاله تلاش شده است تاریخچه مختصری از روند توسعه دانش انتقال گرما و پدیده های مرتبط با آن از قرن شانزدهم تا ابتدای نیمه دوم قرن بیستم گردآوری و ارائه شود. این اطلاعات عمدتاً از مرجع چهار اقتباس شده، ولی سعی شده است که از سایر منابع موجود به خصوص دانشنامه بریتانیکا نیز استفاده شود. برای هر یک از پدیده های شناسایی شده مرجع جدیدی اضافه شده است تا خوانندگان در صورت علاقه بتوانند پدیده مربوط را به طور مفصل در مرجع مربوط پیدا و مطالعه کنند. در انتها به نتایج و فعالیت های حاضر در زمینه انتقال حرارت اشاره شده است تا علاقه مندان با منابع جدید نیز آشنایی پیدا کنند.