هر سوال همراه با یک پاسخ تشریحی کامل و تقویت‌شده است.
یک میله سوخت هسته‌ای جامد (استوانه‌ای طولانی با شعاع R) را در نظر بگیرید که دارای تولید حرارت داخلی یکنواخت با نرخ q̇ است. این میله توسط سیالی در دمای T∞ خنک می‌شود و ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی h…
از روش ظرفیت فشرده برای مدل‌سازی سرد شدن یک کره مسی جامد با قطر D، که در ابتدا درجه حرارت یکنواختی دارد و ناگهان در یک سیال خنک‌کننده غوطه‌ور می‌شود، استفاده می‌شود. اگر اکنون کره مسی با کره‌ای از…
یک پره مثلثی بلند و یک پره مستطیلی بلند از یک جنس مشابه ساخته شده‌اند و طول و مساحت سطح پایه و دمای پایه یکسانی دارند. این دو پره در یک محیط با انتقال حرارت جابه‌جایی یکسان قرار گرفته‌اند. کدام مورد…
کدام گزینه درست است؟
کدام مورد درخصوص انتقال حرارت جابه‌جایی در جریان متقاطع حول یک استوانه با دمای یکنواخت درست است؟ (در شکل، جریان آزاد با سرعت یکنواخت V از سمت چپ به استوانه می‌رسد، لایه‌مرزی در زاویهٔ θ_sep نسبت به…
یک کره خاکستری کوچک ( ε_1 و d_1 ) در مرکز یک محفظه کروی بزرگتر ( ε_2 و d_2 ) قرار داده شده است. اگر دمای سطح کره کوچک T_1 و دمای سطح داخلی محفظه T_2 باشد، کدام گزینه نرخ خالص انتقال حرارت از کره کوچک…
میله رسانای بلندی به قطر D ، دارای مقاومت الکتریکی طول واحد R است. در لحظه t=0 ، جریان الکتریکی I در میله برقرار می‌شود. دمای هوای اطراف T_∞ و ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی h است. اگر میله تنها با هوای…
مطابق شکل زیر، حرارت از سیال گرم به سیال سرد، از طریق یک دیواره دولایه منتقل می‌شود. دما در وسط دیواره (T_s) ، چند درجه سانتی‌گراد است؟ شکل: دیواره‌ای تخت متشکل از دو لایه سری. «لایه اول» (سمت سیال…
برای افزایش بازده یک فین، بخشی از آن با ماده دیگری با ضریب هدایت حرارتی بسیار بزرگتر (بخش هاشورخورده) جایگزین می‌شود. کدام آرایش در مقدارهای یکسان، بازده بیشتری دارد؟ (ابتدای فین وجه سمت چپ است.)…
کدام گزاره‌ها، درست هستند؟ الف ــ برای جریان آرام و توسعه‌یافته در داخل یک مجرا با هر سطح مقطعی، عدد نوسلت یک عدد ثابت و مستقل از رینولدز و پرانتل است. ب ــ طول ورودی حرارتی، همواره به عدد رینولدز و…
اگر توزیع عدد نوسلت برای جریان آرام در طول یک دیواره با شار گرمایی یکنواخت، از رابطه Nu(x) = A Re_x^n Pr^m محاسبه شود، کدام رابطه برای تعیین عدد نوسلت متوسط ( Nu(L) ) روی این دیواره، درست است؟
۶۵- انتقال حرارت پایا بین دو صفحه بزرگ و موازی با دمای ثابت ۱۰۰K و ۲۰۰K که به فاصله یک سانتی‌متر از یکدیگر قرار گرفته‌اند را درنظر بگیرید. با فرض سیاه بودن دو سطح، نسبت انتقال حرارت بین آنها در…
داخل میلهٔ بلندی با شعاع ۱/۵ سانتی‌متر، حرارت با نرخ یکنواخت ۱۰^۵ W/m^3 تولید می‌شود. سطح این میله در معرض هوای محیط با دمای ۲۵^∘mathrm C و ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی ۱۵ W/(m^2K) قرار دارد. دمای سطح…
دو پرهٔ خیلی بلند با محیط هندسی یکسان را در نظر بگیرید که سطح مقطع یکی از آنها به شکل دایره و مقطع دیگری به شکل مربع است. اگر تمام پارامترهای دیگر مربوط به پره‌ها و خواص ترموفیزیکی یکسان باشند، در یک…
دو گاوصندوق در نظر بگیرید که ضخامت جداره و ضریب هدایت گرمایی صندوق اول دو برابر ضخامت جداره و ضریب هدایت گاوصندوق دوم باشد. (سایر مشخصات بین دو صندوق یکسان است.) در هنگام آتش‌سوزی استفاده از کدام‌یک…
یک نمونهٔ آزمایشگاهی از پرهٔ توربین (Prototype) با مقیاس هندسی ۱ به ۶ ساخته‌شده است و با سیال مشابه گازهای داغ ورودی به توربین مورد آزمایش قرار می‌گیرد. سرعت سیال در آزمایش بر روی نمونه، نصف سرعت…
یک لولهٔ افقی طویل با دمای سطح T_s در معرض هوای ساکن با دمای T_∞ (T_s>T_∞) قرار گرفته است. با فرض آرام بودن جریان اطراف لوله، در کدام نقطه از مقطع لوله بیشترین نرخ انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد بین سطح…
نیم‌استوانه‌ای به قطر ۳ mathrm m مطابق شکل به اندازهٔ ۴ mathrm m از صفحهٔ عمودی به طول ۳ mathrm m فاصله دارد. ضریب شکل نیم‌استوانه به محیط هوا کدام است؟ (عمق استوانه و صفحه زیاد است.) در شکل، سطح…
مطابق شکل زیر جسم جامدی با شرط مرزی محیطی عایق در نظر بگیرید که دارای خواص ترموفیزیکی ثابت است. در شرایط پایا توزیع دمای داخل این جسم کدام مورد می‌تواند باشد؟ در شکل، انتهای چپ در دمای T_۱ و انتهای…
در یک استوانهٔ توپر به شعاع b و طول نامحدود، انرژی گرمایی با آهنگ ثابت q_o تولید می‌شود. دما فقط تابع فاصلهٔ شعاعی r است و سطح استوانه در دمای ثابت T_s نگه داشته می‌شود. نسبت دما در r=b/۳ به دمای…
کره‌ای به قطر ۱۰ سانتی‌متر همزمان با مکعبی به ضلع ۱۰ سانتی‌متر در مخزن آبی که دمای آن پایین‌تر از دمای آن دو است قرار می‌گیرد. جنس کره و مکعب و دمای اولیهٔ آنها یکسان است. با فرض ثابت بودن ضریب…
کدام‌یک از نمودارهای زیر بیانگر تغییرات دما در طول یک دیوارهٔ تخت تحت جریان اجباری آرام است؟ (نیمی از دیواره تحت شار گرمایی ثابت و نیمهٔ دیگر عایق است.) در شکل، جریان U_∞ با دمای T_∞ از چپ به راست…
آب در دمای ۲۷^circC با دبی ۴۵۰ kg/(mathrm h) وارد یک لوله می‌شود. گرمکنی روی لوله بسته‌شده که حرارتی را مطابق q^′((mathrm W)/(mathrm m))=ax به آب وارد می‌کند. ضریب a=۲۰ (mathrm W)/(m^۲) و x(mathrm m)…
یک کورهٔ مثلثی متساوی‌الاضلاع به شکل زیر در نظر بگیرید که یک سطح آن ایزوله‌شده است. در صورتی که دمای سطح یک T_۱=A و دمای سطح دو T_۲=sqrt۲ A باشد، دمای سطح سوم (T_۳) برابر با کدام است؟ شکل، سطح ۱ را…
دیوارهٔ یک کوره را مطابق شکل در نظر بگیرید. اگر حرارت تشعشعی دریافتی از گازهای داغ داخل کوره برابر با Q_in=۱۰۰۰ W/(m^۲) و حرارت صادرشده از دیوارهٔ داخلی کوره به درون کوره برابر با Q_out=۲۰۰ W/(m^۲)…
از شیشه‌ای به ضخامت ۸ mm و ضریب هدایت حرارتی K=۰٫۸ dfrac W m ^circC ، شار حرارتی q_1^′′ عبور می‌کند. اگر به‌جای این شیشه از دو عدد شیشه به ضخامت ۴ mm استفاده شود و بین دو شیشه هوای ساکن قرار گیرد…
دو میلهٔ بسیار بلند (۱) و (۲) بر روی یک سطح گرم به‌صورت عمود بر آن نصب شده‌اند. در اطراف میله‌ها جریان هوا با ضریب جابه‌جایی ثابت و یکسان قرار دارد. اگر دمای میلهٔ (۱) در فاصلهٔ ۱۰ سانتی‌متری از سطح…
کدام‌یک از روابط زیر برای محاسبهٔ عدد نوسلت متوسط (Nu) از روی عدد نوسلت موضعی (Nu_x) جریان خارجی روی یک سطح تخت تحت شار گرمایی یکنواخت درست است؟
آب با سرعت V=۰٫۱ m/s در لوله‌ای با قطر D=۴ cm و طول ۲ m جریان دارد. دمای بالک آب در وسط لوله ۴۰^circC و دمای دیوارهٔ لوله در وسط لوله ۴۵^circC است. اگر شار حرارتی ثابت q^′′ به جدارهٔ لوله داده شود…
یک کره با شعاع ۱۰ سانتی‌متر داخل مکعبی به طول ضلع ۴۰ سانتی‌متر قرار دارد بدون اینکه با آن تماس داشته باشد. اگر کره جسم (۱) و مکعب جسم (۲) باشد، کدام گزینه برای ضریب شکل (وضعی) F_(۲→۱) درست است؟
انتقال حرارت یک‌بعدی پایا از یک میلهٔ فلزی به قطر ۰/۰۴ m ، طول ۰/۲ m و ضریب هدایت ۲۰۰ W/(m· K) را در نظر بگیرید. نیمی از میله عایق‌بندی شده و در آن تولید حرارت ۲×۱۰^۵ W/m^۳ انجام می‌شود. نیمهٔ دیگر…
دیواری به ضخامت ۱ متر را در نظر بگیرید. در یک لحظهٔ زمانی معین تغییرات دما به‌صورت T=۳۰۰-۲x^۳ در داخل دیوار حاکم است. تغییرات دما در وسط دیوار نسبت به زمان در این لحظهٔ زمانی چند mathrm ^(∘)C/s است؟…
اگر تشعشع دریافتی سطح dA_2 از dA_1 در موقعیت R_1 برابر q W/m^۲ باشد، وقتی که سطح dA_2 در موقعیت R_2 قرار می‌گیرد، تشعشع دریافتی آن از dA_1 چند W/m^۲ خواهد بود؟ ( R_2=۲R_1 و ابعاد آنها نسبت به فاصلهٔ…
در داخل یک جسم جامد، در حالت پایدار دمایی، بدون منبع حرارتی و دوبعدی، دمای چهار نقطهٔ اطراف T_۵ داده شده است. ضریب هدایت حرارتی نیمهٔ بالایی نقطهٔ ۵، k_1 و در نیمهٔ پایینی، k_۲ است. اگر k_۲=۲k_1…
سیالی با سرعت u_∞ و دمای ۱۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد از روی یک سطح ثابت با دمای ۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد عبور می‌کند. در انتهای صفحه و به فاصلهٔ ۱ متر از تماس سیال با سطح، گرادیان دما داخل سیال و عمود بر سطح و…
عدد نوسلت برای جریان روی یک صفحهٔ تخت با زیرنویس x با رابطهٔ Nu_x=۰/۰۴Re_x^(۰/۹)Pr^(۱/۳) تخمین زده می‌شود. ضریب اصطکاک محلی کدام است؟
در شکل زیر یک کورهٔ سه‌وجهی تشعشعی ملاحظه می‌شود. عمق در جهت عمود بر صفحه بی‌نهایت فرض می‌شود. در مورد حرارت تشعشعی دریافتی سطح ۲ از سطح ۱، گزینهٔ صحیح کدام است؟nn– سطح ۱ یک منبع حرارتی تشعشعی است.n…