Küçük Bilgiler

 KÜÇÜK BİLGİLER

Isı Taşınım Katsayısı   (  α ,  w/m2 K )

Aralarındaki sıcaklık farkının 1 C olması durumunda birim alandaki ( 1 m2 alanında) bir malzeme yüzeyinden değdiği havaya veya havadan malzeme yüzeyine birim zamanda

( 1 Saat ) gecen ısı miktarıdır.

 

Isı Taşınım Direnci   ( 1/ α , m2 K/W )

 

Isı taşınım katsayısının aritmetik tersidir.

Isı İletim Katsayısı    ( λ , w/mK )

 

Homojen bir malzemenin kararlı hal şartları altında , iki yüzey sıcaklıkları arasındaki fark 1 C olduğu zaman birim zamanda ( 1 Saat ) birim alan ( 1 m2 ) ve bu alana dik yöndeki birim kalınlıktan gecen ( 1 m ) ısı miktarıdır.

 

Toplam Isı Geçiş Katsayısı  ( U , w/m2 K )

 

 

Toplam ısı geçiş katsayısı bina kabuğunun gerek opak gerekse saydam bileşenlerine ilişkin bir termofiziksel özelliktir.

 

Birden fazla katmandan oluşan bir bileşen için toplam ısı geçiş katsayısı aşağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanır.

 

U =                                  1                                 .                

 1      +   d 1    +    d 2  +—— +  d n   +  1

α  İ         λ 1          λ 2                  λ n      α d

 

U: bileşeninin ısı geçiş katsayısı w/m2 K

 

α i , α d : iç ve dış yüzey ısı taşınım katsayıları , w/m2 K

 

d 1 , d 2 … d n : bileşeni oluşturan katmanların kalınlıkları , m

 

λ 1, λ 2… λ n    : bileşeni oluşturan katmanların ısı iletim katsayıları w/mK

 

 

U ( w/m2K ) Toplam ısı geçiş katsayısı kullanarak  ısı geçişi   = UA ( Ti – Td ) olarak ifade edilir.

 

Burada A alanı Ti ve Td  sırası ile iç ve dış sıcaklıkları ifade etmektedir.

Isı Geçiş Dirençleri    ( m2 K/w )

 

Genellikle kalorifer tesisatında ısı kaybı ve ısı yalıtım hesaplarında ısı geçiş dirençlerinin kullanılması bazı kolaylıklar sağlar.

1 : Toplam ısı geçiş direnci , toplam ısı geçiş katsayısının tersi olup , 1/u olarak

 

n

1     =    1    +    Σ    d i    +    1        şeklinde ifade edilir.  

U         α i        i=1  λ i         α d

2 : İletimle toplam ısı geçiş direnci , farklı katmanlardan oluşan bileşenlerde ( veya katmanlı Levhalarda ) sadece iletimle olan ısıl dirençtir. 1/Λ olarak

n

1     =     Σ  d i / λ i    şeklinde ifade edilir.

Λ          i=1

Toplam ısı geçiş katsayısı ile iletimle toplam ısı geçiş katsayısı arasında

 

1    =    1    +    1   +   1       ilişkisi vardır.

U        α i         Λ      α d

Isı Geçişi Üç Şekilde Gerçekleşir.

Isı iletimi ( Kondüksiyon )  Katı maddelerde

 

Isı Taşınımı ( Konveksiyon ) Gaz ve sıvı maddelerde

 

Isı Işınımı   ( Radyosyon )

 

Isı geçişinin bu üç farklı şekli üç özel kanunla açıklanır.

 

Fourier Kanunu

 

Isı iletimi , atomik  seviyedeki parçacık gurupları veya parçacıklar arasındaki kinetik enerjinin sürekli geçişinin olduğu bir ısı geçiş mekanizmasıdır. Bu işlem gazlarda moleküllerin elastik çarpması sonucunda olurken sıvılarda ve elektriği iletmeyen katı  cisimlerde atomik boyuna titreşimi sonucunda olduğu kabul edilmektedir.Aynı elektrik iletiminde olduğu gibi metallerdeki ısı iletimi de serbest  elektronların hareketi ile gerçekleşir.

Termodinamiğin ikinci kanununun bir sonucu olarak ısı geçişi sıcaklığın azaldığı yönde gerçekleşir.

 

Isı iletimi       q = – λ A  d T   şeklinde ifade edilen fourier denklemi ile verilir.

d x

 

Bu denklemde

q  = Gecen ısı miktarı ( w )

 

λ =  Isı iletim katsayısı ( w/mK )

 

A=  Isı geçişine dik alan ( m2 )

 

dT/dx = Sıcaklık  gradyanı ( K/m )     olarak ifade edilmektedir.

 

Yukarıdaki denklemde x doğrultusundaki   q ısı geçişinin dT/dx sıcaklık gradyanı ve akışa dik A alanı ile doğru orantılı olduğunu vermektedir. Bu denklemdeki λ orantı katsayısı ısı iletim katsayısı olarak görülmekte eksi işareti ise sıcaklığın azaldığı yönde ısı geçişinin pozitif olmasını gerçekleştirmek için konulmaktadır.

Newton’un Soğuma Kanunu

İletimle ısı geçişi katı çisimler içinde mikroskobik titreşimler ile oluşurken taşınımla ısı geçişi gaz veya sıvı akışkanlar içindeki moleküllerin makroskopik hareketleri ile oluşur.

To sıcaklığındaki bir katı cidar ile T ∞ sıcaklığındaki bir akışkan arasındaki ısı taşınımı

 

.       q = α A ( To – T ∞ )  şeklinde ifade edilen Newton’un soğuma denklemi ile verilmektedir. Bu eşitlikte

 

.     q = Gecen ısı miktarı  ( w )

 

.     α = Isı taşınım katsayısı ( w/m2K )

 

.     A = Isı geçişine dik alan ( m2 )

 

.     To = Cidar sıcaklığı ( K )

 

.     T∞= Akışkan Sıcaklığı ( K )   olarak ifade edilmektedir.

 

Stefan – Boltzmann Kanunu

 

İletim ve taşınım ile ısı geçişlerinin olabilmesi için bir maddeye gerek duyulurken ısı geçişinin üçüncü şekli olan ışınım ile ısı geçişinde arada bir maddeye gerek yoktur. Bu tip ısı geçişinde bir kaynaktaki iç enerjinin oluşturduğu elektromanyetik enerji ulaştığı alıcıda tekrar iç enerjiye dönüşür. İletim ve taşınım ile ısı geçişi sıcaklık ile doğru orantılı iken ışınım ile ısı geçişi mutlak sıcaklığın dördüncü kuvveti ile orantılıdır. İdeal siyah bir yüzeyin yaydığı ışınım enerjisi

 

.           q = AE s   = бAT4  şeklinde ifade edilen Stefan – Boltzmann  kanunu ile verilmektedir.Bu eşitlikte

 

 

.     q = Gecen ısı miktarı  ( w )

 

.     Es =  бAT4 siyah cisim ışınım aksı ( w/m2)

 

.     б = 5,67.10 -8 w/m2.K4 Stefan-Boltzmann katsayısı

 

.     A = Isı ışınımı olan alan ( m2)

 

.     T  = Isı ışınımı yapan yüzey sıcaklığı ( K )

 

Olarak ifade edilmektedir