عكس طبقتين: لماذا تتغير حرارة الفاصل ويبقى التدفق ثابتًا؟

عكس طبقتين يغير حرارة الفاصل في نموذج التوصيل المستقر. [2]

الخلاصة السريعة

عكس طبقتي مثالنا يبقي معدل انتقال الحرارة40W، ويغير حرارة الفاصل من20°C إلى80°C. [2]

• طبقتان مستويتان متجانستان على التوالي، بموصليتين ثابتتين، وتماس مثالي. انتقال أحادي البعد ومستقر؛ لا توليد داخلي ولا فقد جانبي. نثبت حرارتي الوجهين، لا الهواء المحيط. [1]
• للطبقة: P=kSΔT/L؛ P معدل الحرارة بالواط، k الموصلية بوحدة W/(m·K)، S المساحة بالمتر²، L السمك بالمتر. فرق الحرارة ΔT بالكلفن يساوي عدديًا فرقه المئوي. [1]
• المقاومة الحرارية R=L/(kS)، بوحدة K/W. المعدل P نفسه في الطبقتين؛ لذا P=(Th−Tc)/(RA+RB). Th الوجه الساخن وTc البارد؛ هبوط كل طبقة PR. [2]
• افتراضيًا S=0.01m²، وL=0.02m لكل طبقة؛ kA=1 وkB=4 بوحدة W/(m·K). إذن RA=2K/W وRB=0.5K/W؛ مع Th=100°C وTc=0°C، نحصل على P=40W. [2]
• من الساخن: ترتيب A ثم B يعطي هبوط80K ثم20K، وحرارة الفاصل Ti=20°C. عكسهما يعطي هبوط20K ثم80K، وTi=80°C. مجموع المقاومتين ثابت؛ حرارة الفاصل ليست المتوسط50°C. [2]
• الرسم يقيس x من الوجه الساخن: 0≤x≤0.04m، والفاصل عند0.02m. الحرارة خطية داخل كل طبقة ومتصلة عند التماس؛ تتغير شدة الميل، لأن الموصلية مختلفة مع ثبات المعدل. [1]

المراجع

1. قانون التوصيل
2. الجدار المركب

طرق انتقال الحرارة

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.