HTF1_E2021WB 2021 חורף מועד ב'

שאלה 1

סכימת הבעיה.

נתונים:

סעיף א’

מאחר ומשטח הוא משטח מבודד, נסיק כי , כך שהוא מתפקד כמו גוף שחור, . בנוסף, נתון כי גם משטח הוא גוף שחור:

תרשים נגדים.

סעיף ב’

מטבלה 13.1 ומסימטריה:

נסיק מעיקרון הסכימה:

באותו אופן, או פשוט מסימטריה:

לכן ההתנגדויות:

סעיף ג’

מתרשים הנגדים נוכל לרשום את סך ההתנגדות לקרינה כ:

לכן מעבר החום:

עבור , ההתנגדויות הן:

ולכן ההתנגדות הכוללת:

כך שמעבר החום ליחידת אורך:

עבור , ההתנגדויות הן:

ולכן ההתנגדות הכוללת:

כך שמעבר החום ליחידת אורך:

סעיף ד’

החישובים שביצענו לעיל תקפים רק עבור . בתחום זה, ככל ש- עולה, כך סך ההתנגדות עולה, כך ש- יורד. מעבר ל-, מתקיים , וגם , כך ש- נשמר על אותו הערך שלו ב-.

מעבר החום ליחידת אורך כתלות ב-.

שאלה 2

סכמת הבעיה.

נתונים:

תכונות הטחינה:

סעיף א’

נתון:

לפי משוואה (IH1.12e):

כאשר הוא קצב החום הדרוש כדי לקבל . כדי למצוא את שטף החום הדרוש דרך המעטפת, נחלק בשטח הפנים של המעטפת:

נציב ערכים ונקבל:

סעיף ב’

הטחינה מגיע לטמפרטורה המרבית בדפנות הצינור, בסוף אזור החימום. כדי למצוא את טמפרטורה מרבית זו, נמצא קודם את מקדם מעבר החום בתחום, . לפי משוואה (IH8.6):

לכן הזרימה טורבולנטית. נשים לב גם ש- ולכן הזרימה מפותחת. לכן נוכל להשתמש במשוואה (IH8.60), כאשר נשים לב שהזורם מתחמם:

לפי חוק הקירור של ניוטון בזרימה פנימית:

נציב ערכים ונקבל:

ולכן גם אנו עומדים בדרישה על הטמפרטורה המקסימלית של הטחינה.

סעיף ג’

נמצא את המהירות של הזורם:

נציב ערכים ונקבל:

כדי שהזורם יזרום באזור החיטוי במשך שניות, צריך ש:

לאחר הצבת ערכים:

סעיף ד’

טמפרטורה ממוצעת (אדום), בשפת הצינור (כחול), ובאמצע הצינור (ירוק) לאורכו.

שאלה 3

נתונים:

תכונות הפלדה:

סעיף א’

לא מבין מה הם עשו בפתרון הרשמי. מה שהייתי עושה לעומתם (שזה כמעט אותו הדבר):

1. מוצא את תכונות המים בטמפרטורה הממוצעת .
2. מחשב מספר ריילי לפי:
3. מציב בקורלציה בספר (שנכונה עבור כדור), ומשם מחלץ את לפי: כאשר הוא מוליכות המים בטמפרטורה הממוצעת.

סעיף ב’

מה הייתי עושה:

1. מחשב מקדם מעבר חום אפקטיבי הכולל גם את הקרינה:
2. בודק , ומוצא כי ניתן להניח קיבול מקובץ. נסיק שהפתרון הוא מהצורה:
3. מפתרון זה מחלצים את .

סעיף ג’

מה הייתי עושה:

1. מחוק ראשון: