Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 1 BMEGEENATMH Hőközlés – Alapfogalmak - hővezetés, - hőátadás, - hősugárzás.

Az előadások a következő témára: "Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 1 BMEGEENATMH Hőközlés – Alapfogalmak - hővezetés, - hőátadás, - hősugárzás."— Előadás másolata:

1 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 1 BMEGEENATMH Hőközlés – Alapfogalmak - hővezetés, - hőátadás, - hősugárzás Hőellenállás Bordák, rudak hővezetése Időben változó hővezetés

2 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 2 ALAPFOGALMAK

3 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 3 ALAPFOGALMAK - HŐTERJEDÉSI MÓDOK

4 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 4 HŐVEZETÉS Hővezetés különböző közegekben Matematikai leírás: Fourier- egyenlet Hővezetési tényező (anyagjellemző): λ

5 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 5 HŐVEZETŐKÉPESSÉG GRAFÉN (12 x réz) ~ 2000-4000 (szoba T) MRS Bull. 37, 1273 (2012) Thermal properties of graphene: Fundamentals and applications Eric Pop, Vikas Varshney, Ajit K. Roy https://www.youtube.com/watch ?v=R5dwdZCKBZM TCPG-lemez : ~1700 TCPG film: 1900 ~400 ~2400 ~1,5

6 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 6 HŐÁTADÁS Hőátadás közeg és felület között Matematikai leírás: Newton- egyenlet Hőátadási tényező (anyag- és folyamatjellemző): α

7 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 7 HŐSUGÁRZÁS Hősugárzás felületek között Matematikai leírás: – Planck- és Stefan-Boltzmann- egyenlet Közvetítő közeg nem szükséges hullámhossz

8 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 8 FÖLD ENERGIAMÉRLEGE https://www.youtube.com/watch?v=HPcAWNlVl-8 174PW 89 PW 111 PW 40 PW 12 PW 10PW 28 PW 5 PW 7 PW 35 PW 10 PW Érdekeség: -Világ ΣE igénye 200 000 TWh/év -0,2kW/nm napE (beérkező 20%-a) -2000h/év napos (70%-os) -500 000nkm felületű napelem kell (~Spanyolország) + PV hatásfok? Bejövő napE: 1360W/nm (merőleges) 340W/nm (átlagos) -29% visszavert -23% atmoszféra -48% felszín

9 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 9 HŐSUGÁRZÁS Planck- és Stefan-Boltzmann-egyenlet

10 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 10 HŐSUGÁRZÁS https://www.youtube.com/watch?v=HPcAWNlVl-8 https://www.youtube.com/watch?v=aAQYpra4aUs https://www.youtube.com/watch?v=545rqaOJQD8 Miért zöld? Klorofill!

11 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 11 HŐSUGÁRZÁS ÉRDEKESSÉGEK Fényforrások spektrumai – LED: kék – CFL: zöld – Izzólámpa: piros – Nap: sárga https://www.youtube.com/watch?v=HPcAWNlVl-8 Sun 5600K Rigel – 11000K Betelgeuse 3500K

12 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 12 HŐSUGÁRZÁS - TERMOKAMERA MIRE JÓ? https://www.youtube.com/watch?v=zrwPizLwUUM

13 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 13 HŐSUGÁRZÁS - TERMOKAMERA MIRE JÓ? https://www.youtube.com/watch?v=oUohIZEyq0w

14 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 14 HŐSUGÁRZÁS- TERMOKAMERA MIRE JÓ? DE TÉNYLEG!

15 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 15 HŐSUGÁRZÁS EGY TEST SUGÁRZÁSA Test és sugárzás kölcsönhatása: α, ρ, τ – Abszolút fekete test (α=1 és ftln λ-tól) – Abszolút fehér test (ρ=1 és ftln λ-tól) – Átlátszó test (τ=1 és ftln λ-tól) – Szürke test (α, ρ, τ <1 és ftln λ-tól) – Színes test (α, ρ, τ <1 és függ λ-tól) Felület minősége – Matt – Fényes TÁBLA!

16 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 16 HŐSUGÁRZÁS RÉSZÖSSZEFOGLALÁS

17 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 17 HŐSUGÁRZÁS TESTEK EGYMÁSRA SUGÁRZÁSA Egyszerű geometriák esetei – kisméretű test nagyméretű burkolófelületen belül – összemérhető felületű egymást burkoló testek – nagyméretű, párhuzamos, izotermikus sík lapok Összetett geometriák esetei SEGÉDLET! TÁBLA!

18 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 18 HŐELLENÁLLÁS

19 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 19 HŐELLENÁLLÁS Analóg a villamos ellenállással:

20 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 20 KONTAKT HŐELLENÁLLÁS Nem tökéletesen érintkező felületek

21 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 21 HŐELLENÁLLÁS-HÁLÓZAT Összetett hővezetéses rendszerek leképezése

22 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 22 HŐELLENÁLLÁS ÖSSZETETT FOLYAMATRA HŐÁTADÁS – SÍKFALBAN HŐVEZETÉS - HŐÁTADÁS

23 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 23 HŐELLENÁLLÁS-HÁLÓZAT HENGER Hengeres geometria leképezése hőellenállásokkal

24 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 24 HŐELLENÁLLÁS-HÁLÓZAT GÖMB Gömbhéj geometria leképezése hőellenállásokkal R tot = + + Hideg közeg Meleg közeg t(r)

25 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 25 HŐSZIGETELÉS KRITIKUS MÉRETE Gömbhéj Csőfal R tot = + + + + Hideg közeg

26 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 26 BORDÁK ÉS RUDAK HŐVEZETÉSE

27 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 27 BORDÁK ÉS RUDAK HŐVEZETÉSE A borda alkalmazásának előnyei bordázatlan felületbordázott felület

28 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 28 A TERMÉSZET PÉLDÁI Stegosaurus

29 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 29 A TERMÉSZET PÉLDÁI Bordás krokodil

30 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 30 A TERMÉSZET PÉLDÁI Afrikai elefánt https://www.youtube.com/watch?v=TgZh75vBXB4 Indiai elefánt

31 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 31 HÁZTARTÁSI PÉLDA Füles csésze és kiskanál Lemezbordás radiátor http://physics.stackexchange.com/questions/5265/cooling-a-cup-of-coffee-with- help-of-a-spoon https://www.youtube.com/watch?v=m1YosLq-CaA

32 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 32 MŰSZAKI GYAKORLAT apróbordás autóhűtő (hőcserélő) hagyományos hőcsöves https://www.youtube.com/watch?v=2vk5B6Gga10

33 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 33 HŐCSŐ MŰKÖDÉSE 1. Munkaközeg elpárolog miközben hőt vesz fel 2. Gőz átáramlik az üreg alacsonyabb hőmérsékletű vége felé 3. Gőz kondenzálódás közben hőt ad le, és a folyadékot felszívja a „kanóc” 4. Munkaközeg visszaáramlik a magasabb hőmérsékletű vég felé ház „kanóc”gőz üreg Magas hőmérséklet Alacsony hőmérséklet Környezeti hőmérséklet

34 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 34 BORDÁK ÉS RUDAK HŐVEZETÉSE Borda kialakítások és alkalmazások

35 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 35 BORDÁK ÉS RUDAK HŐVEZETÉSE Borda alaptípusok

36 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 36 A BORDA HŐFOKELOSZLÁSÁNAK DIFFERENCIÁLEGYENLETE ahol Δt a borda túlhőmérséklete Paláston leadott hőáram: Általános megoldás: Bordaparméter:

37 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 37 BORDÁK ÉS RUDAK HŐVEZETÉSE A borda hőfokeloszlásának peremfeltételei

38 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 38 AZ ÁLLANDÓ KERESZTMETSZETŰ RÚD- ÉS LEMEZBORDÁK HŐFOKELOSZLÁSA ÉS HŐÁRAMA SEGÉDLET

39 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 39 A BORDA HATÁSFOKA Általános esetben a borda hatásfoka : „B” peremfelttétel esetén a borda hatásfoka :

40 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 40 IDŐBEN VÁLTOZÓ HŐVEZETÉS https://www.youtube.com/watch?v=Q8TPTVM4HPQ

41 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 41 HŐVEZETÉS ÁLTALÁNOS DIFFERENCIÁLEGYENLETE EGYSZERŰSÍTÉSEK: Newtoni közeg Anyagjellemzők függetlenek a hőmérséklettől Disszipáció elhanyagolva Térfogatváltozásból származó munka elhanyagolva MARAD : https://www.youtube.com/watch?v=Vr34kDsnS_o https://www.youtube.com/watch?v=_wfjj_BscIE

42 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 42 IDŐBEN VÁLTOZÓ HŐVEZETÉS Peremfeltételek FELMELEGEDŐ FAL Szimmetria tengely (Kombinált peremfeltétel) http://www.y outube.com/watch?v=5fyOJtBRSlg LEHÜLŐ FAL T 0 ( τ =0) T w =áll T 0 ( τ =0) τ α α α α τ Ti(τ=∞)Ti(τ=∞) Ti(τ=∞)Ti(τ=∞) τ Ti(τ=∞)Ti(τ=∞) Tw(τ)Tw(τ) R http://www.youtube.com/watc h?v=4T7iDrvgEk4 http://www.youtube.com/ watch?v=HKafyT2KwUk (Neumann) (Dirichlet) (Robin)

43 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 43 HASONLÓSÁG FELTÉTELEI a leíró differenciálegyenletek dimenziótlan alakja azonos geometriai körülmények hasonlóak, egyszerű geometriai transzformációval azonossá tehetők a geometriák kezdeti feltételek dimenziótlan alakja azonos peremfeltételek dimenziótlan alakja azonos Hasonlóságot biztosító mennyiségek: dimenziótlanítás

44 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 44 SÍKFAL DIMENZIÓTLAN JELLEMZŐKKEL

45 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 45 HŐMÉRSÉKLETELOSZLÁS KÜLÖNBÖZŐ PEREMFELTÉTELEK MELLETT Biot szám 1. fajú: Bi → ∞ (speciális eset) 2. fajú: nincs külön szám 3. fajú: 0 < Bi < ∞ α kicsi és λ nagy: Bi → 0; pontszerű testként modellezhető

46 Kovács Viktória Barbara | Hőközlés| © 2015 Hőtan BMEGEENATMH| K150 | 2015-16-1.| 46 IDŐBEN VÁLTOZÓ HŐVEZETÉS Dimenziótlan megoldás  Heisler diagram (sík fal, közép)