HTF1_E2022WA 2022 חורף מועד א'

שאלה 1

סכמת הבעיה.

נתונים:

סעיף א’

לפי חוק הקירור של ניוטון:

נציב נתונים ונקבל:

סעיף ב’

נסמן את התרמוקפל כמשטח . נשים לב שמאחר ושני הלוחות הם גופים שחורים, אין להם התנגדות משטחית לקרינה:

תרשים נגדים בקרינה.

מבחינת מקדמי ראייה, כיוון שהתרמוקפל מאוד קטן יחסית למשטחים, והבעיה סימטרית, נסיק כי:

אנו יודעים את אמיסיביות הגוף השחור של כל המשטחים:

ממאזן על צומת התרמוקפל:

נבודד את :

נציב ערכים ידועים ונקבל:

נוכל כעת להציב את ערך זה בצד ימין או שמאל של כדי למצוא את קצב מעבר החום בקרינה:

סעיף ג’

נבדוק מספר ביו הרלוונטי לשיטת הקיבול המקובץ:

לכן נוכל למדל לפי קיבול חום מקובץ.
לפי משוואה :

הערכים שחישבנו בסעיפים קודמים הם בדיוק קצב החום הנכנס (או יוצא) מהתרמוקפל - . לכן:

נציב ערכים ונקבל:

סעיף ד’

כדי למדוד את טמפרטורת האוויר יותר טוב, אנו צריכים שמעבר החום בקרינה יהיה פחות דומיננטי. לכן, עלינו להקטין את האמיסיביות של התרמוקפל, מה שיעלה את ההתנגדות שלו לקרינה.

שאלה 2

נתונים:

סעיף א’

לפי משוואה :

לפי טבלה A.6, עבור , מתקיים . נציב ונקבל:

סעיף ב’

לפי הגדרת היעילות:

מאחר והמים ברתיחה, נסיק שקיבול החום המינימלי הוא מהגז. לכן:

נציב ערכים ונקבל:

סעיף ג’

בסעיף הקודם כבר הסקנו ש- . לכן, מטבלה 11.4:

נקבל:

סעיף ד’

לפי משוואה :

נציב ערכים ונקבל:

שאלה 3

סכמת הגג והקולט, מהצד.

נתונים:

סעיף א’

נתון כי המשטחים בבעיה חשופים לאוויר נייח. לכן, נסיק שמדובר בהסעה טבעית. לפי משוואה , האורך האופייני למשטח אופקי, בהנחה ואורך המשטח הוא :

נתון כי המשטח ארוך מאוד, כך ש- , ולכן:

מספר ריילי, לפי הגדרה:

לכן נשתמש במשוואה :

ולבסוף, מקדם ההסעה:

סעיף ב’

מחוק הקירור של ניוטון וחוק סטפן-בולצמן:

סעיף ג’

נתונים:

לפי משטח חצי מבודד, נוכל להניח שעבור הקולט, , כך ש- :

תרשים הנגדים.

סעיף ד’

קצת גאומטרייה:

סכמת הבעיה.

נשים לב כי:

לפי טבלה 13.1, מקדם הראייה של צלע במשולש סגור:

בנוסף, מסימטריה ניתן לראות ש- (או פשוט לחשב כמו עבור ).
לכן, מכלל הסכימה:

וגם:

מיחס ההדדיות:

מסכימה (אם נחזור למדל את הסביבה כמשטח :

סעיף ה’

מהתרשים נגדים לעיל, ההתנגדות בקרינה:

באותו אופן כמו [[#שאלה 3#סעיף ב’|סעיף ב’]], הפעם עם התנגדות לקרינה: