پرسش انتقال گرما

فرض کنید تابستون است.دستتون خیلی گرم و داغ شده است.اگر چند قطره آب جوش روی کف دستتان بپاشید(مثلا 10 قطره) و فوت کنید زودتر خنک میشود یا بدون انجام کار خاصی فقط کف دستتان را فوت کنید تا خنک شود؟چرا؟

(در هر دو حالت موازی با کف دست فوت میکنید نه عمود بر آن)

کد سؤال 701 مکانیک سیالات

ممنون از وبلاگ زیبا و مفیدتون

راستش من سوالمو قبلا تو نظرات پرسیدم ولی دیدم گفتین از طریق ایمل سوا ل کنم دوباره براتون می فرستم

من راجع به رفتار سیال در شیپوره ها  دارم تحقیق میکنم و مطلب در این مورد می خوام و بعدش اینکه  می خواستم بدونم آیا سیالی مثل روغن هیدرولیک ممکنه در یک شیپوره  سرعتش  به سرعت صوت برسه و  عدد ماخ برابر 1 بشه  یا خیر؟ و کلا آیا  سیالات تراکم نا پذیر   سرعتشون در جریانها به سرعت صوت می رسه یا خیر؟

ممنون

منتظر اعلام نظر و راهنماییتون هستم

اگر کسی جواب سؤال رو میدونه با ذکر کد 701 اعلام کنه.

ارسال جایزه مسابقه سیالات

با ارسال ایمیل و پایان یافتن مهلت تحویل ایمیل ها جایزه به آدرس ایمیل دوستان فرستاده شد.لطفا ایمیل خود را چک کنید.

شایان ذکر است که پرسش های سه گزینه ای فصل هشتم مکانیک سیالات آقای مانسون که مربوط به جریان های داخلی است
و به مسابقه مربوط بود به عنوان جایزه ارسال شد.

پیروز باشید.

لینک پرسش و پاسخ آن

تعیین تغییرات دبی در مسابقه سیالات

بسیاری از دوستان وقتی ازشون سؤال(اینجا کلیک کنید) میشد میگفتن خب دبی ثابته پس سطح مقطع که کم میشه سرعت افزایش پیدا میکنه.خب این استدلال غلطه.دلیلش با بررسی معادله انرژی مشخص میشه که چرا؛کافیه معادله انرژی رو بنویسیم و سپس به جای V_out  از V_in استفاده و جاگذاری کنیم؛داریم:

  H - (f L/D) (V²_in)/2g - K_L (V²_in)/2g = (V²_in)/2g 

اکنون وقتی دست هم حضور دارد م.انرژی را مینویسیم(فرض میشود دست به اندازه 75% سطح مقطع خروجی لوله را مسدود کرده است): 

H - (f L/D) (V²_in)/2g - K_L (V²_in)/2g - K'_L(V²_in)/2g = 16 (v²_in)/2g 

H=(1+K_L+f L/D)V²_in/2g  

H=(16+K_L+f L/D+K'_L)V²_in//2g   

پس سرعت درونی آب کم میشه و بنابرین دبی در حالتیکه دست رو جلوی شیلنگ میگیریم کم میشه.

پس داستان اینه که سیسیتم آب شهری طوریه که همیشه اداره آب سعی میکنه سطح ارتفاع آب در منبع آب شهر رو در یک ارتفاع H ثابت نیگر داره تا همشهریا با مشکل کمبود فشار مواجه نشن.

وقتی دستمونو میگیریم جلو شیلنگ آب در واقع ما داریم دبی رو تغییر میدیم.در واقع سیستم آب شهری و سیال به آخرین نقطه نگاه میکنه که چقدر باید جاری بشه وقتی بهش میگین (با گرفتن دست)اینقدر بیشتر نیا اونم اطاعت میکنه!اما وقتی که دست جلو مجرای خروجی نیست شما بهش میگین که به اندازه سطح مقطع خروجی جاری شو اما وسط راه هم به یه valve حسابی بخور و کلی انرژیت بابت انبساط ناگهانی بعد از برخورد با اون به هدر بره.

نکته دیگه اینکه بعضی دوستان ممکنه به اتلاف انرژی در اثر برخورد با دست مشکوک باشن که باید بگیم همونطورکه قبلا گفتیم اتلاف انرژی در انقباض ناگهانی بسیار کمتر از یک انبساط ناگهانی است و اینکه با گرفتن دست جلو شیلنگ حتی یک انقباض ناگهانی هم بوجود نمیاد چراکه بعدش آب به اتمسفر وارد میشه و آزادانه جاری میشه و از انبساط در یک انقباض ناگهانی خبری نیست(برای بیشتر روشن شدن اینجا کلیک کنید)

پاسخ مسابقه سیالاتی

 برای بررسی خود سوال اینجا کلیک کنید 

فرض میکنیم هم دست ما و هم شیر آب هر دو به میزان 75 درصد(سه چهارم) از مقطع لوله رو مسدود میکنن(البته میشه مساله رو کلی تر و پارامتریک حل کنیم اما واسه اینکه مطلب روشن تر بیان بشه اینکارو نمیکنیم)

 درحالت یک که دست در انتهای شیلنگ نیست معادله انرژی را مینویسیم:  

   H - (f L/D) (V²_in)/2g - K_L (V²_in)/2g = (V²_out)/2g 

اکنون وقتی دست هم حضور دارد م.انرژی را مینویسیم: 

H - (f L/D) (V²_in)/2g - K_L (V²_in)/2g - K'_L(V²_in)/2g = V²_out/2g 

در معادله اول V_in برابر با V_out می باشد 

ولی در معادله دوم "یک چهارم" برابر V_out می باشد. 

با جاگذاری موارد بالا در معادلات اولی و دومی و فاکتورگیری از V^2_out/2g داریم: 

H=(1+K_L+f L/D)V^2_out/2g  

H=(1+(1/16)K_L+(1/16)f L/D+(1/16)K'_L)V^2_out/2g  

در هر دو معادله H ها با هم برابرند پس طرف دوم تساوی ها را برابر هم قرار میدهیم و از آنجا که عبارت درون پرانتز در معادله دوم بسیار کمتر از عبارت درون پرانتز در معادله اول است(راستی چرا؟!خیلی سادست به مفهوم فیزیکی ترم ها دقت کنید.کاهش اتلاف K_L بسیار چشمگیر است

و در نظر داشته باشید که L طول لوله است که از منبع آب تا محل خانه ما میباشد پس کاهش اتلاف ترم (f L/D) بسیار زیاد میشود)پس  V^2_out/2g  در معادله دوم بسیار بیشتر از معادله اول است. 

 پس وقتی دست رو جلوی شیلنگ میگیریم چون اتلاف انرژی کم میشه سرعت خروجی آب از شیلنگ بسیار زیاد میشه. 

  در صورتی که سوال یا ابهامی در این مورد داشتید بپرسید جواب میدم.