کتاب انتقال حرارت و جرم - سنجل | ملک زاده

کتاب انتقال حرارت و جرم تالیف یونس ای. سنجل و افشین جی. قجر، با ترجمه ی دکتر غلامرضا ملک زاده و مهندس محمدحسین کاشانی حصار توسط انتشارات نما به چاپ رسیده است.

انتقال حرارت، در زمانی که بین دو نقطه اختلاف دما وجود داشته باشد، صورت می گیرد. انتقال حرارت و جرم، یکی از علوم پایه است که با بررسی نرخ انتقال حرارت در طی فرایند های انتقال انرژی سروکار دارد و کاربرد های متعدد در عرصه های مختلف از جمله سیستم های زیستی، علوم هوا و فضا، تولید و توزیع انرژی، صنایع تولیدی، ابزار های الکترونیکی و صنایع فرآوری دارد و همواره مورد توجه دانشمندان و مهندسان بوده است. کتاب "انتقال حرارت و جرم"  یکی از بهترین کتاب های دانشگاهی در رابطه با علوم انتقال حرارت و جرم است که در دانشگاه های معتبر جهان تدریس می شود و شامل چهارده فصل می باشد که عبارتند از:

1. مقدمه و مفاهیم اساسی: همیشه گرما را به عنوان چیزی که در ما احساس گرمی ایجاد می کند شناخته ایم و ماهیت گرما یکی از اولین چیز هایی است که توسط بشر درک شده است. اما فقط در اواسط قرن نوزدهم بود که از طریق بسط تئوری جنبشی که در مورد مولکول های در حال حرکت و بنابراین دارای انرژی جنبشی بود به ماهیت فیزیکی حرارت پی برده ایم
2. معادله هدایت حرارت: انتقال حرارت دارای جهت و نیز مقدار است. نرخ هدایت حرارت در یک جهت معلوم، متناسب با شیب درجه حرارت است؛ این شیب برابر با نرخ تغییر دما نسبت به ساخت در جهت انتقال حرارت می باشد
3. هدایت حرارت پایدار: در تحلیل انتقال حرارت ما اغلب علاقه مند به دانستن حرارت از میان یک محیط و دما های سطوح آن در شرایط پایدار هستیم. چنین مسائلی می توانند به سادگی و بدون استفاده از هر گونه معادلات دیفرانسیل و با معرفی مفهوم مقاومت حرارتی در روش مشابه مسائل مدارات الکتریکی حل شوند
4. هدایت حرارت گذرا: در تحلیل مسائل انتقال حرارت مشاهده می شود که بعضی از اجسام رفتاری مانند توده دارند که در آن ها دمای داخل جسم لزوما در هر لحظه طی فرایند انتقال حرارت یکنواخت می ماند. دمای این اجسام می تواند فقط به عنوان تابعی از زمان در نظر گرفته شود
5. روش های عددی در هدایت حرارت: مسائل مهندسی اغلب نیازمند مطالعات پارامتری گسترده ای هستند تا اثر برخی متغیر ها بر پاسخ ها درک شود و بتوان مجموعه صحیحی از متغیر ها و پاسخ سوالات را به دست آورد. این یک فرایند تکراری است و اگر به صورت دستی انجام شود بسیار وقت گیر خواهد بود؛ رایانه ها و روش های عددی برای چنین محاسباتی بسیار مناسب هستند و بازده وسیعی از مسائل مرتبط را با اندکی تغییر در کد های ورودی می توان حل کرد
6. اصول انتقال گرما: انتقال حرارت در یک جسم جامد همواره با هدایت صورت می گیرد چرا که مولکول های یک جسم جامد نسبتا در موقعیتی ثابت باقی می مانند. انتقال حرارت در یک مایع یا گاز می تواند از طریق هدایت یا جابه جایی به دلیل وجود حرکت سیال و به واسطه هدایت به دلیل عدم وجود آن رخ می دهد
7. جابه جایی اجباری خارجی: جریان بر روی استوانه ها و کره ها متضمن جدایش جریان است که بررسی تحلیل آن دشوار می باشد. بنابراین چنین جریان هایی باید به صورت تجربی یا عددی مطالعه و بررسی شوند
8. جابه جایی اجباری داخلی: جریان درون لوله با توجه به شرایط جریان می تواند آرام یا درهم باشد. جریان سیال در سرعت های کم، آرام خواهد بود ولی با افزایش به بالاتر از یک مقدار بحرانی، به جریان درهم تبدیل می شود
9. جابه جایی طبیعی: سرعت های سیال به دلیل جابه جایی طبیعی پایین است که معمولا کمتر از 1 m/s می باشد. بنابراین ضرایب انتقال حرارت در جابه جایی طبیعی معمولا بسیار کمتر از آن چه هستند که در جابه جایی اجباری مشاهده می شود
10. جوشش و چگالش: اگر چه جوشش و چگالش دارای ویژگی هایی مشخص هستند ولی نوعی از انتقال حرارت جابه جایی به شمار می آیند زیرا انتقال حرارت در آن ها شامل حرکت است

فصل های بعد نیز عبارتند از: 11. مبدل های حرارتی 12. مبانی تشعشع حرارتی 13. انتقال حرارت تشعشعی 14. انتقال جرم

در این کتاب تلاش شده است تا ضمن توسعه درکی درست از انتقال حرارت با تاکید بر ویژگی های فیزیکی و واقعی، مثال هایی از دنیای واقعی مهندسی ارائه کند که انتقال دهنده احساسی از علوم انتقال در عمل باشد. برای درک مطالب نیز علاوه بر مسائل به شیوه ای تحلیلی، خلاصه مطالب هر فصل همراه با منابع مطالعاتی بیشتر در پایان هر فصل گنجانده شده است که دارای ویژگی هایی می باشد که این کتاب را تا حدودی متمایز از کتاب های مشابه می نماید.

فهرست

1. مقدمه و مفاهیم اساسی ترمودینامیک و انتقال حرارت انتقال حرارت مهندسی حرارت و سایر اشکال انرژی قانون اول ترمودینامیک مکانیزم های انتقال حرارت هدایت جابه جایی تشعشع مکانیزم های انتقال حرارت همزمان روش حل مسئله.
2. معادله هدایت حرارت معادله هدایت حرارت یک بعدی معادله عمومی هدایت حرارت شرایط مرزی و اولیه حل مسائل هدایت حرارت یک بعدی پایدار تولید حرارت در یک جسم قابلیت هدایت حرارت متغیر.
3. هدایت حرارت پایدار هدایت حرارت پایدار در یک دیوار مسطح مقاومت حرارتی تماس شبکه های مقاومت حرارتی تعمیم یافته انتقال حرارت در استوانه ها و کره ها شعاع بحرانی عایق انتقال حرارت از سطوح پره دار معادله پره انتقال حرارت در پیکربندی های معمول.
4. هدایت حرارت گذرا تحلیل سیستم انباشته انتقال حرارت هدایت گذرا در دیوار های مسطح بزرگ، استوانه های بلند و کره ها با اثرات مکانی هدایت حرارت گذرا در اجسام نیمه محدود هدایت حرارت گذرا در سیستم های چندبعدی.
5. روش های عددی در هدایت حرارت چرا روش های عددی فرمول بندی تفاضل محدود معادلات دیفرانسیل هدایت حرارت پایدار یک بعدی هدایت حرارت پایدار دوبعدی هدایت حرارت گذرا.
6. اصول انتقال گرما سازوکار فیزیکی جابه جایی طبقه بندی جریان های سیال لایه مرزی سرعت لایه مرزی حرارتی جریان های آرام و درهم استنتاج معادلات دیفرانسیل جابه جایی پاسخ معادلات جابه جایی برای صفحه صاف معادلات بدون بعد جابه جایی و تشابه تشابه میان انتقال حرارت و اندازه حرکت.
7. جابه جایی اجباری خارجی نیروی کشش و انتقال حرارت در جریان خارجی جریان موازی روی سطوح مسطح جریان روی استوانه ها و کره ها جریان از روی مجموعه لوله ها.
8. جابه جایی اجباری داخلی سرعت و دمای متوسط ناحیه ورودی تحلیل حرارتی عمومی جریان آرام در لوله ها جریان درهم در لوله.
9. جابه جایی طبیعی سازوکار فیزیکی جابه جایی طبیعی معادله حرکت و عدد گراشوف جابه جایی طبیعی روی سطوح جابه جایی طبیعی از سطوح پره دار جابه جایی طبیعی در فضا های بسته انتقال حرارت ترکیبی جابه جایی طبیعی و اجباری.
10. جوشش و چگالش انتقال حرارت جوشش جوشش استخری جوشش جریانی انتقال حرارت چگالش چگالش لایه نازک چگالش لایه ای درون لوله های افقی چگالش قطره ای.
11. مبدل های حرارتی انواع مبدل های حرارتی ضریب انتقال حرارت کل تحلیل مبدل های حرارتی روش اختلاف دمای متوسط لگاریتمی انتخاب مبدل های حرارتی.
12. مبانی تشعشع حرارتی تشعشع حرارتی تشعشع جسم سیاه شدت تشعشع خواص تشعشعی جو زمین و تشعشع خورشیدی.
13. انتقال حرارت تشعشعی ضریب دید روابط ضریب دید انتقال حرارت تشعشعی سپر های تشعشعی و اثرات تشعشعی تبادل تشعشعی بین گاز های انتشار دهنده و جذب کننده.
14. انتقال جرم تشابه میان انتقال حرارت و جرم نفوذ جرم شرایط مرزی نفوذ جرم پایدار از طریق یک دیوار نفوذ بخار آب در ساختمان ها نفوذ جرم گذرا نفوذ در یک ماده در حال حرکت جابه جایی جرم انتقال حرارت و جرم همزمان.