Açık bir kabın termal iletkenliğini nasıl belirleyebilirim?

Çayın neden farklı kaplarda farklı oranlarda soğuduğunu araştırmak için bir bardağın ısı iletim katsayısını bilmek istiyorum. Kupanın çoğunlukla plastik ve kağıt olduğunu biliyorum. Isı iletimini nasıl belirlerim? Bilinen bir değer kullanıyor muyum?

Çayınızın neden farklı zamanlarda soğuduğunu bilmekle ilgileniyorsanız, soruyu zaten kendiniz yanıtladınız. Saklamak için kullandığınız farklı öğelerin farklı termal iletkenliklerinden kaynaklanmaktadır.

$ \ dot {Q} = A U \ Delta T \ etiketi {1} $

bilmek istediğiniz ısı akısıdır. Bu, çevreye aktarılan ısı ile kabınızın türüne bağlılık arasında bir ilişki sağlar. Bu yüzden $ U $ termal geçirgenliğini bilmeniz gerekir.

Farklı öğeler için belirli değerleri hesaplamakla ilgileniyorsanız, aşağıdaki yaklaşımlar yapmalıdır:

1. Gerekli tüm ısı transfer katsayılarının bir listesini toplayın $ \ alpha_ {ij} $ ve ısıl iletkenlik katsayıları $ \ lambda_i $ Bence bunları kendiniz hesaplamanıza / ölçmenize gerek yok, bu yüzden farklı katsayı tabloları içeren kitaplar var.
2. Konteyneriniz için basit ama doğru bir model oluşturun. Bir bardak örneğin içi boş bir silindir olarak kabul edilebilir. Bir taslak yap!
3. Isı geçirgenliğini $ U $ olarak hesaplayın. Fincanın farklı bölgelerinin farklı ısı transferine ve ısı iletkenlik katsayılarına sahip olduğuna dikkat edin. Örneğin, bir kahve fincanının plastik bir kapakla kaplı kısmı ve fincanın alt kısmı kapakla temas etmeyen kısımdır. Paralel ve seri formülleri ile ekleyin (2). Ekteki görüntü bir örnek verir.
4. Genel ısı akışını hesaplayın. Daha yüksek bir ısı akışı daha hızlı bir soğutma süresi anlamına gelir.

$$ U = \ frac {1} {R_ {genel}} $$

$$ \ begin {array} {c} \\ R_ {overall} = \ sum_ {i = 1} ^ n R_i & amp; \ text {seri içinde} \ tag {2} \\ \ dfrac {1} {R_ {Toplam}} = = sum_ {i = 1} ^ n \ dfrac {1} {R_i} & amp; \ text {paralel olarak} \ Ucu {dizi} $$

$ R_i $, ısı transferi ve iletkenlik direncidir.

$ R _ {\ lambda} = \ frac {l} {\ lambda A} $

$ R _ {\ alpha} = \ frac {1} {\ alpha A} $

$ l \ equiv \ text {uzunluk} $

$ A \ equiv \ text {kesit alanı} $