Isı Transferi #07 | Isıl Direnç ve Çok Katmanlı Duvar: Direnç Ağı, Yalıtım ve U Değeri

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste ısı iletim denklemini sınır koşullarıyla çözdük ve Bölüm 2'yi tamamladık. Bu dersle Bölüm 3'e, kararlı ısı iletimine geçiyoruz ve mühendisliğin en kullanışlı araçlarından biriyle başlıyoruz: ısıl direnç. Açılışta 3D animasyonda bir kış gecesi yan yana iki duvar var: ikisi de 19 cm tuğla, ama birinin dış yüzüne 5 cm yalıtım levhası konmuş. Termal kesitte yalıtımsız duvarın iç yüzü yaklaşık 14 °C, yalıtımlı duvarınki 19 °C'nin üstünde. Sadece 5 cm'lik bir levha ısı kaybını kaç kat azaltır? Cevabı ısıl dirençle, çok katmanlı duvarı bir elektrik devresi gibi çözerek buluyoruz. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Isıl direnç: Fourier yasasını ısı transfer hızı = sıcaklık farkı / direnç biçiminde yazmak; iletim direnci kalınlık bölü ısıl iletkenlik çarpı alan; Ohm yasasıyla benzerlik. İkinci dersteki tuğla duvar: 0.2 / 7.2 ≈ 0.02778 °C/W, 15 / 0.02778 = 540 W - Yüzeydeki direnç: taşınım direnci 1 / (h A); iç yüzey h = 8 (yaklaşık 5'i ışınım, 3'ü doğal taşınım; paralel çalışırlar, katsayılar toplanır), 1 / 80 = 0.0125 °C/W; dış yüzey h = 25, 1 / 250 = 0.004 °C/W - Direnç ağı: aynı ısı iç taşınım, tuğla ve dış taşınım dirençlerinden sırayla geçer; seri dirençler toplanır - Yalıtımsız duvar (10 m², 19 cm tuğla, içeride 21 °C, dışarıda −4 °C): toplam direnç ≈ 0.04289 °C/W, ısı kaybı ≈ 582.9 W; iç yüz 21 − 7.29 ≈ 13.7 °C (soğuk duvar) - 5 cm yalıtım (k = 0.035): direnci 0.05 / 0.35 ≈ 0.1429 °C/W, tek başına öteki dirençlerin toplamının 3 katından fazla; toplam ≈ 0.1857 °C/W, ısı kaybı ≈ 134.6 W; yaklaşık 4.3 kat azalma - Sıcaklık nerede düşüyor: her katmanda düşüş = ısı transfer hızı × o katmanın direnci; 1.68 + 3.55 + 19.23 + 0.54 = 25 °C; düşüşün yaklaşık yüzde 77'si yalıtımda, iç yüz 19.3 °C - Toplam ısı transfer katsayısı U = 1 / (R A): yalıtımsız ≈ 2.33, yalıtımlı ≈ 0.54 W/(m²·°C); ısı kaybı = U × A × ΔT - Üç klasik tuzak: dirençte alanı unutmak, seri dirençleri ters toplamak, iç yüzey sıcaklığını oda sıcaklığı sanmak Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün: Bölüm 3 0:28 Kış gecesi: iki duvar 1:03 Isıl direnç: Ohm yasası gibi 2:09 Yüzeydeki direnç: taşınım ve ışınım 3:00 Direnç ağı: seri bağlı katmanlar 3:30 Yalıtımsız duvar 4:44 5 cm yalıtım ekleyelim 5:45 Sıcaklık nerede düşüyor? 6:49 Toplam ısı transfer katsayısı U 7:27 Üç tuzak 8:02 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste iki yüzeyin temas ettiği yerdeki gizli direnci ve paralel katmanları, yani genelleştirilmiş direnç ağlarını işliyoruz. Kaynak kitap: Yunus A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 3-1 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, İnşaat, Kimya, Enerji ve Mimarlık öğrencileri için Isı Transferi serisinin yedinci dersi.