کتاب انتقال حرارت 1 - محمد خشنودی

کتاب انتقال حرارت (جلد 1: اصول و کاربرد) به تألیف محمد خشنودی و حسین نوعی در نشر دانشگاه فردوسی مشهد به چاپ رسیده است.

انتقال حرارت در اصطلاح علمی به معنی انتقال حرارت از جسم گرم تر به جسم سردتر می باشد. به عبارتی، حرارت از جسمی با دمای بالاتر به جسمی با دمای پایین تر منتقل می شود. در ظاهر تعریف، مبحثی ساده به نظر می رسد ولی پیچیدگی های خود را نیز دارا می باشد؛ چرا که اغلب کتب درسی دانشگاهی مطالب حرارت را به صورت تئوری بیان می کنند و یادگیری این چنینی به هیچ وجه قابل قبول نیست ودرواقع  درس انتقال حرارت را باید با حل مسئله و تمرینات متعدد فرا گرفت.

کتاب "انتقال حرارت (اصول و کاربرد)" در دو جلد مجزا به چاپ رسیده است که یک منبع درسی مناسب جهت تدریس "انتقال حرارت 1 و 2" برای دانشجویان رشته های مهندسی شیمی و مهندسی مکانیک در دوره های کارشناسی و کارشناسی ارشد می باشد و هم چنین متخصصین صنایع نیز می توانند از آن بهره ببرند. این اثر، متشکل از نه فصل می باشد و با ارائه ی تمرینات و مثال های کاربردی و طبقه بندی شده به همراه فلوچارت ها و الگوریتم های ساده سازی شده، یادگیری مخاطب را به حداکثر می رساند: 1‐ مقدمه و تعاریف 2‐ معادلات اساسی هدایت 3‐ هدایت پایدار و یک بعدی 4‐ هدایت پایدار، دو و سه بعدی 5‐ هدایت ناپایدار 6‐ انتقال حرارت به روش جا به جایی 7‐ جا به جایی اجباری از روی اجسام 8‐ جا به جایی اجباری درون لوله ها و مجرا ها 9‐ جا به جایی آزاد یا طبیعی

فصول اول و دوم به تعریف انرژی حرارتی و انتقال حرارت، ضریب نفوذ حرارتی، جا به جایی های آزاد، طبیعی و اجباری، تابش، قانون فوریه در مورد هدایت حرارتی، قانون فیک در مورد انتقال جرم، قانون نیوتون در مورد گرانروی سیالات، قوانین کلی انتقال و ... می پردازند. فصول سوم و چهارم مخاطب را با هدایت در دیواره های ساده و مرکب، هدایت در سیستم استوانه ای، نمودار محاسبات پره، کاربرد اصل انطباق، حل عددی هدایت حرارتی دو بعدی، تشابه الکتریکی، ضریب شکل هدایتی و ... آشنا می کند. فصول پنجم و ششم هدایت ناپایدار یک بعدی در دیواره، سیستم استوانه ای، سیستم کروی، دمای ثابت در سطح، ضریب انتقال حرارت جا به جایی، تجزیه و تحلیل ابعادی، اعداد بدون بُعد (رینولدز، گراشف، پرانتل، اشمیت، لویس، ناسلت، شروود، اِکِرت و ...)، معادلات حرکت و انرژی و ... را مورد بحث و بررسی قرار می دهند‌. فصول هفتم و هشتم  به بررسی فلزات مایع و سیالات معمولی در جریان آرام، تشابه رینولدز ‐ کلبرن، جا به جایی اجباری روی کره، جریان عمود بر دسته لوله ها، اثر اعداد پرانتل و رینولدز در انتقال حرارت، روابط تجربی جا به جایی اجباری درون لوله ها و ... می پردازند. و نهایتاً فصل نهم روابط تجربی جا به جایی آزاد (روی سطح عمودی، افقی، شیب دار، استوانه ای بلند، کره ها و اجسام و ...) را بیان می کند.

برشی از متن کتاب

فصل اول‐ مقدمه و تعاریف بنا بر جدید ترین نظریات درباره ی شناخت ماده و خواص آن، انرژی حرارتی یا گرمای اجسام ناشی از جنبش و حرکت ذرات جسم می باشد. این حرکت در مورد جامدات به صورت ارتعاش اتم ها یا مولکول های درون شبکه ی جسم می باشد. در مورد گاز ها حرکت ذرات گاز است که محتوای انرژی حرارتی یا انرژی داخلی آن را تعیین می‌ کند. هر چه این حرکات سریع تر باشد جسم گرم تر بوده و به عبارت دیگر دمای آن بالا تر است، به عکس هر چه جنبش ذرات جسم آهسته تر شود جسم به سردی می گراید. چنان چه قطعه ی فلزی را به آرامی گرم کنیم آن چه درون آن می‌ گذرد این است که دامنه ی نوسان اتم های فلز در داخل شبکه ی آن بیش تر شده یعنی دمای آن بالا تر می ‌رود. اتم ها در داخل شبکه ای منظم در فاصله ی معینی از یک دیگر و متناسب با دمای جسم با دامنه ی معینی در نوسان هستند. چنان چه به جسم آن قدر حرارت بدهیم که ارتعاش اتم ها تا آن حد شدید شود که بتواند پیوند های درون شبکه و میان اتم ها را بگسلاند، اتم ها از درون شبکه آزاد شده و بر روی یک دیگر می‌ لغزند. این حالت، ذوب یا تغییر فاز از جامد به مایع می باشد. با افزایش بیش تر حرارت، حرکت و لغزش ذرات شدید تر شده و دمای مایع بالا می ‌رود. در صورتی که دادن حرارت به جسم ادامه یابد در دمای معینی پیوند های میان ذرات فاز مایع نیز از هم شده گسسته شده و ذرات به کلی از هم جدا و رها می شوند. این حالت جوشش یا تبخیر و یا تغییر فاز از مایع به بخار می باشد. با گرمادهی بیش تر در فاز گازی حرکت انتقالی مولکول ها سریع تر می شود و متناسب با دما افزایش می یابد. بنا بر اصل دوم ترمودینامیک چنان چه قسمتی از یک سیستم نسبت به قسمت های دیگر آن اختلاف دما داشته باشد، انرژی حرارتی از نقاط گرم به سمت نقاط سرد جریان می یابد.

فهرست

فصل اول‐ مقدمه و تعاریف فصل دوم‐ معادلات اساسی هدایت فصل سوم‐ هدایت پایدار و یک بعدی فصل چهارم‐ هدایت پایدار، دو و سه بعدی فصل پنجم‐ هدایت ناپایدار فصل ششم‐ انتقال حرارت به روش جا به جایی فصل هفتم‐ جا به جایی اجباری از روی اجسام فصل هشتم‐ جا به جایی اجباری درون لوله ها و مجرا ها فصل نهم‐ جا به جایی آزاد یا طبیعی

• اصول و کاربرد
• تألیف: محمد خشنودی- حسین نوعی
• انتشارات: دانشگاه فردوسی مشهد