Isı Transferi #27 | Doğal Taşınım II: Kanatlı Yüzeyler ve Kapalı Boşluklar

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Önceki derste tek, açık yüzeylere baktık. Bugün yüzeyi kanatlarla çoğaltıyoruz ve havayı iki yüzeyin arasına kapatıyoruz. Sınavda soru şöyle gelir: bir alüminyum soğutucu dik duruyor, kanatçıkların yüksekliği 15 cm, taban genişliği 12 cm, yüzeyi 75 °C, ortam havası 20 °C; kanatçıklar arası en iyi aralık ne, soğutucu kaç vat atar? Hepsini adım adım, her işlemi tek tek göstererek hesaplıyoruz. Bu derste: - Tek fikir: kanatçık dizisinde aralık daralırsa sınır tabakaları birleşip akışı boğar, genişlerse yüzey azalır; arada en iyi bir aralık vardır. Bar-Cohen–Rohsenow bağıntısıyla en iyi aralık S = 2.714 L / Ra^(1/4), bu aralıkta h = 1.307 k / S. Kapalı boşlukta ise Rayleigh boşluk genişliğiyle hesaplanır, etkin iletkenlik k·Nu olur; küçük Rayleigh'de Nu = 1, yani saf iletim. - Soru 1 (dik kanatlı soğutucu, tam çözüm): kanatçık yüksekliği 15 cm, taban 12 cm, çıkıntı 4 cm, kalınlık 1 mm, 75 °C / 20 °C. Ra = 1.306·10⁷; en iyi aralık 6.77 mm, 15 kanatçık; h = 5.24 W/m²K; ≈ 52 W. 5 mm ya da 11 mm aralıkta ≈ 42 W. En sık hata Rayleigh'e çıkıntıyı koymak: 39 W çıkar. - Soru 2 (çift camlı pencere, dikey boşluk): 60 cm yükseklik, 1 m genişlik, 2 cm hava boşluğu, camlar 16 °C ve 4 °C. Ra = 1.201·10⁴, yükseklik/genişlik 30 → 0.42 bağıntısı; Nu = 1.579, etkin iletkenlik 0.03851 W/mK; ≈ 13.9 W. Boşluk 1 cm'de hava durgun (Nu = 1), 17.6 W; 3 cm'de 14.1 W; en iyi genişlik ≈ 13 mm. En sık hata Rayleigh'e cam yüksekliğini koymak. - Soru 3 (iç içe silindirler, kısa varyant): iç çap 4 cm, dış çap 8 cm, 55 °C / 25 °C; silindir şekil çarpanı 0.1466, etkin iletkenlik oranı 2.30; metre başına ≈ 16.7 W. Bölümler: 0:00 Sınav sorusu 0:57 Kaynak kitap ve kapsam: iki uzunluk 1:39 Kanatçık dizisi ve en iyi aralık 2:34 Kapalı boşluk: etkin iletkenlik ve saf iletim 3:24 Dikey, eğik, silindir ve küre bağıntıları 4:10 Çift camlı pencere: boşluk genişliği, ışınım, argon 4:51 Tuzaklar: kelvin ve yanlış uzunluk 5:20 Soru 1: dik kanatlı alüminyum soğutucu 6:03 Adım 1: film sıcaklığı, özellikler ve Rayleigh 7:21 Adım 2–3: en iyi aralık, kanatçık sayısı ve katsayı 8:31 Adım 4: ısı, sağlama ve en sık hata 9:46 Soru 2: çift camlı pencere 10:25 Soru 2: özellikler ve Rayleigh 11:39 Soru 2: bağıntı seçimi, Nusselt ve ısı 12:57 Soru 2: boşluk genişliği ve en sık hata 14:05 Soru 3: iç içe silindirler 14:37 Soru 3: özellikler ve Rayleigh 15:38 Soru 3: etkin iletkenlik, ısı ve sağlama 16:48 Özet 17:18 Kural ve sonraki ders Gelecek derste: birleşik doğal ve zorlanmış taşınım: ikisi ne zaman birlikte hesaba katılır. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 9 (§9-4, §9-5) doğal taşınım: kanatlı yüzeyler ve en iyi kanatçık aralığı (Bar-Cohen–Rohsenow), kapalı boşluklarda doğal taşınım ve etkin ısıl iletkenlik, dikey, yatay ve eğik dikdörtgen boşluklar, eş merkezli silindir ve küre, çift camlı pencere (konu sırası, problem tipleri ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin yirmi yedinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.