برنامه درسی

لیست برنامه های درسی

پیش نیاز درس

ریاضیات پیشرفته 1و مکانیک سیالات پیشرفته

منابع

Convective Heat  & Mass Transfer 4th Ed._W.M.Kays (2005)

طرح درس

معرفی مراجع درسی،بیان نحوه ارزیابی در طول ترم،بیان جایگاه و اهمیت درس انتقال گرمای همرفتی در مهندسی، بیان سرفصل های درس

هفته اول

معرفی دیدگاه های اویلری و لاگرانژی، تعریف حجم کنترل و سیستم و تفاوت آنها با یکدیگر، توسعه معادله پیوستگی و مومنتم با استفاده از حجم کنترل و سیستم

هفته دوم

 

توسعه معادله انرژی با استفاده از حجم کنترل و سیستم ، بیان معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی در دستگاه های مختصات دکارتی ، استوانه ای و کروی به صورت برداری و عملگرهای برداری

هفته سوم

 

سینماتیک حرکت سیال، تعیین تانسورهای انبساط(انقباض)، کرنش، تغییر شکل و چرخش در دستگاه مختصات دکارتی و بیان آنها در دستگاه های مختصات استوانه ای و کروی، حل چند مساله راجع به سینماتیک حرکت سیال

هفته چهارم

حل مسئله  کوئت و پوازوی با استفاد از معادلات سه گانه پیوستگی، مومنتم و انرژی،  تعریف ضریب بازیافت، تعریف اعداد پرانتل، اکرت و برینکمن و ذکر تفسیر فیزیکی آنها

هفته پنجم

 

تعریف متغیر تشابهی و ذکر تعبیر فیزیکی آن، متغیر تشابهی و استفاده از آن در حل معادلات لایه مرزی جریان روی سطوح تخت و گوه ای، معادلات فالکنر اسکن،

هفته ششم

استفاده از متغیر تشابهی برای تعیین ضخامت لایه مرزی سرعت(معادله بلازیوس) و گرما(پل هاوزن)، تعیین ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت در جریان سیال روی سطوح تخت با دمای ثابت یا شار گرمایی ثابت (همراه با مکش یا دمش از سطح)

هفته هفتم

 

استفاده از متغیر تشابهی برای تعیین ضخامت لایه مرزی سرعت و گرما، تعیین ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت در جریان سیال روی سطوح تخت و سطوح گوه با شرایط دمای متغیر سطح - سرعت متغیر سیال و شار گرمایی متغیر،

هفته هشتم

 

توسعه معادلات انتگرال  پیوستگی، مومنتم و انرژی در جریان سیال روی اجسام حاصل از دوران یک منحنی حول یک محور، تعریف ضخامت جابحایی سرعت ضخامت مومنتم- ضخامت رسانش، تعیین ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت

هفته نهم

حل معادلات انتگرال( فون کارمن)  پیوستگی، مومنتم و انرژی در جریان سیال روی سطح تخت با دمای ثابت یا شار گرمایی ثابت و با پروفیل های مختلف دما و سرعت و تعیین ضریب پسا، ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت

هفته دهم

 

حل معادلات سه گانه پیوستگی، مومنتم و انرژی برای  تعیین ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت در جریان سیال بین دو صفحه تخت ثابت تحت شرایط مرزی مختلف و با نسبت ابعادی مختلف

هفته یازدهم

حل معادلات پیوستگی، مومنتم در حرکت سیال درون مجراها، تعریف توسعه یافتگی هیدرودینامیکی جریان، تعریف سرعت میانگین، تعیین افت فشار و ضریب پسای موضعی و متوسط برای مجراها با سطح مقطع های متفاوت، طول ورودی سرعت ، تعریف قطر هیدرولیکی

هفته دوازدهم

 

بررسی معادله انرژی در حرکت سیال درون مجراها، تعریف توسعه یافتگی گرمایی جریان ، تعریف دمای میانگین(دمای مخلوط فنجانی آدیاباتیک)، تعیین تغییرات دمای میانگین مجرا  و عدد ناسلت با شرط مرزی شار گرمایی ثابت، طول ورودی گرمایی

هفته سیزدهم

تعیین تغییرات دمای میانگین مجرا و عدد ناسلت با شرط مرزی دمای دیواره ثابت، تعیین عدد ناسلت برای مجراها با با سطح مقطع های متفاوت

هفته چهاردهم

 

تعیین عدد ناسلت برای جریان در حال توسعه(مسئله گرتز) با شرایط مختلف در سطح مجرا و توزیع های مختلف سرعت

هفته پانزدهم

بررسی مسئله انتقال گرمای همرفتی وابسته به زمان در لوله ها، انتقال گرمای همرفتی آزاد

هفته شانزدهم

 

هدف از طرح درس

تعیین برنامه درسی منظم جهت برنامه ریزی مناسب

تعداد واحد ۳
روش تدریس

ارایه مطالب به صورت سخنرانی سر کلاس درس

نحوه ارزیابی

تکالیف 15%و میان ترم 40%و پایان ترم 45%

زمان بندی و نحوه ارائه درس

روزهای یکشنبه ساعت 12-10 و روزهای سه شنبه ساعت 16-14

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 12-10و سه شنبه 16-14 دانشکده مهندسی مکانیک - ساختمان 14 - - -
پیش نیاز درس

ریاضیات پیشرفته 1و انتقال حرارت دوره کارشناسی

منابع

Heat Conduction, 3rd Edition, M.N.Ozisik & D.Hahn, John Wiley 2012

طرح درس

معرفی مراجع درسی،بیان نحوه ارزیابی در طول ترم، بیان جایگاه و اهمیت درس انتقال گرما ی رسانشی در مهندسی، بیان سرفصل های درس، تفاوت انتقال گرمای رسانشی با انتقال گرمای همرفتی

هفته اول

 

تعاریف اولیه، توسعه معادله رسانش گرما به صورت دیفراسیلی و انتگرالی، شرایط مرزی و اولیه معادله رسانش گرما

هفته دوم

 

حل معادله رسانش گرمایک بعدی همگن(پایا و گذرا) به روش جداسازی متغیرها در دستگاه مختصات دکارتی

هفته سوم

حل معادله رسانش گرمای دو و سه بعدی همگن(پایا و گذرا) به روش جداسازی متغیرها در دستگاه مختصات دکارتی

هفته چهارم

 

حل معادله رسانش گرمای ناهمگن  (پایا و گذرا) به روش جداسازی متغیرها در دستگاه مختصات دکارتی

هفته پنجم

جداسازی معادله رسانش گرما در دستگاه مختصات استوانه ای (یک، دو و سه بعدی) و تعیین توابع ظاهر شونده در جواب نهایی

هفته ششم

 

بسط یک  تابع بر حسب توابع بسل، ویژگی های توابع بسل، مشتق و انتگرال توابع بسل، حل معادله رسانش گرمای ناهمگن (پایا و گذرا) در دستگاه مختصات استوانه ای

هفته هفتم

حل معادله رسانش گرمای همگن(پایا و گذرا) با روش  جداسازی متغیرها در دستگاه مختصات کروی(یک، دو و سه بعدی)،

هفته هشتم

 

حل معادله رسانش گرمای ناهمگن (پایا و گذرا) در دستگاه مختصات کروی ،  بسط تابع بر حسب چندجمله ای های لژاندر، بسط تابع بر حسب چندجمله ای های وابسته لژاندر،

هفته نهم

حل معادله رسانش گرما در محیط های نیمه محدود با شرایط مرزی مختلف در دستگاه های مختصات دکاری، استوانه ای و کروی

هفته دهم

 

استفاده از انتگرال دوهامل برای حل معادله رسانش گرمای ناهمگن گذرا

هفته یازدهم

 

استفاده از تابع گرین برای حل معادله رسانش گرمای ناهمگن (پایا و گذرا)،

هفته دوازدهم

 

استفاده از تبدیلات انتگرال( لاپلاس و فوریه و هانکل) در حل معادله رسانش گرما

هفته سیزدهم

 

استفاده از روش های تغییراتی درحل معادله رسانش گرما

هفته چهاردهم

رسانش گرما در محیط متخلخل،رسانش گرما همراه با تغییر فاز

هفته پانزدهم

 

استفاده از روش های عددی در حل مسایل رسانش گرما

هفته شانزدهم

هدف از طرح درس

مشخص نمودن مباحث درسی جهت برنامه ریزی صحیح در طول ترم

تعداد واحد ۳
روش تدریس

ارایه مطالب به صورت سخنرانی

نحوه ارزیابی

3 تا میان ترم هرکدام 15% و امتحان نهایی 55%

زمان بندی و نحوه ارائه درس

شنبه 18-16و دوشنبه 9-8

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
شنبه 18-16و دوشنبه 9-8 دانشکده مهندسی مکانیک - ساختمان 14 - - -
پیش نیاز درس

معادلات دیفرانسیل،ریاضی مهندسی، مکانیک سیالات و ترمودینامیک

طرح درس

معرفی مراجع درسی،بیان نحوه ارزیابی در طول ترم،بیان جایگاه و اهمیت درس انتقال گرمادر مهندسی، بیان سرفصل های درس، تفاوت انتقال گرما با ترمودینامیک، معرفی مودهای انتقال گرما ، معادلات بقاء، حل چند مساله نمونه برای معادله بقای انرژی و مودهای مختلف انتقال گرما

هفته اول

توسعه معادله حاکم بر رسانش گرما با استفاده از قانون بقای انرژی و قانون فوریه در حالت کلی و بیان شرایط همراه معادله، بیان معادله رسانش گرما در دستگاه های مختصات دکارتی استوانه ای و کروی،

هفته دوم

ساده سازی معادله رسانش گرما برای حالت پایا و یک بعدی در مختصات دکارتی استوانه ای و کروی، حل معادله رسانش گرما برای حالت پایا و یک بعدی در مختصات دکارتی در حضور و غیاب چاه یا چشمه گرمایی،

هفته سوم

 

معرفی مقاومت گرمایی در استوانه و کره، ضخامت بحرانی عایق در استوانه و کره، ذکر چند مثال،ضریب شکل رسانشی، انتقال گرما از سطوح گسترده، پره ها ، راندمان پره، حل چند مساله نمونه

هفته چهارم

 

بیان معادله رسانش گرما در حالت فشرده و حل آن، بیان معادله رسانش گرمای گذرا در دستگاه های مختصات دکارتی استوانه ای و کروی یک بعدی، حل چند مساله نمونه

هفته پنجم

 

استفاده از نمودارهای هایسلر(یا جدولها) در حل مسایل رسانش گرمای گذرا، مساله رسانش چند بعدی گرما، حل چند مساله نمونه

هفته ششم

حل معادله رسانش گرما در محیط نیمه محدود، تماس دو محیط نیمه محدود با دماهای متفاوت، کر چند مثال

هفته هفتم

 

بیان معادله رسانش گرمای پایا به روش تفاضل محدود و حل عددی آن با استفاده از روش ماتریس وارون یا حذف گوسی یا گوس سیدل، حل چند مساله نمونه

هفته هشتم

 

بیان معادله رسانش گرمای گذرا به روش تفاضل محدود(روش صریح و روش ضمنی)، حل چند مساله نمونه

هفته نهم

 

مقدمه ای بر انتقال گرمای همرفتی، معرفی لایه مرزی گرمایی و هیدرودینامیکی، طبقه بندی مسائل انتقال گرمای همرفتی از دیدگاه های مختلف، توسعه معادلات پیوستگی - مومنتم و انرژی با استفاده از قوانین فیزیکی حاکم بر مسئله

هفته دهم

 

معرفی اعداد بی بعد مهم در انتقال گرمای همرفتی و بیان تعابیر فیزیکی آنها ،  شکل بی بعد معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی

هفته یازدهم

 

تعیین معیار توسعه یافتگی جریان از نقطه نظر هیدرودینامیک وگرما در حالت های مختلف، محاسبه ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت،

هفته دوازدهم

 

انتقال گرمای همرفتی در حرکت سیال از درون مجراها با شرط دما ثابت و شار گرمایی ثابت روی جداره مجرا

هفته سیزدهم

 

محاسبه سرعت و دمای میانگین و ضریب انتقال گرما و عدد ناسلت، اختلاف دمای میانگین لگاریتمی، جریان از روی مجموعه لوله ها و کره ها

هفته چهاردهم

 

انتقال گرمای تابشی، شدت تابشی طیفی جسم سیاه، رابطه پلانک، قانون رایلی-ژان وقانون جابجایی وین، جسم سیاه، جسم خاکستری و قوانین کیرشهف، ضریب دید(شکل)، تابش بین اجسام

هفته پانزدهم

 

معرفی انواع مبادله کن های گرما، مبادله کن های گرما با جریان های همسو و ناهمسو، مبادله کن های گرما با جریان های عرضی چند مسیری، استفاده از روش اختلاف دمای میانگین لگاریتمی در بررسی مبادله کن های گرما، مبادله کن های گرمایی فشرده، NTU استفاده از روش

هفته شانزدهم

تعداد واحد ۳
روش تدریس

ارایه مطالب به صورت سخنرانی

نحوه ارزیابی

تکلیف، میان ترم و امتحان نهایی

زمان بندی و نحوه ارائه درس

روزهای شنبه 16-14و روزهای دوشنبه 10-9 ، ارایه مطالب به صورت سخنرانی

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
شنبه 16-14و دوشنبه 10-9 دانشکده مهندسی مکانیک - ساختمان 14 - - -
فایل پیوست اول Essentials of Energy Technology _ Sources, Transport, Storage, and Conservation_Borst, Walter L._ Fricke, Jochen -Wiley-VCH (2013).pdf
طرح درس

معرفی مراجع درسی،بیان نحوه ارزیابی در طول ترم، بیان جایگاه و اهمیت درس تبدیل و ذخیره سازی انرژی در مهندسی، معرفی سرفصل های درس، معرفی مراجع درسی

هفته اول

حفاظت انرژی با استفاده ار عایق های گرمایی، عایق های مات و شفاف، تعریف مقاومت گرمایی ، مودهای مختلف انتقال گرما( رساش, همرفت و تابش)، ضخامت بحرانی ماده عایق در هندسه های مختلف، روش های اندازه گیری دما

هفته دوم

راندمان انرژی ترمودینامیکی، قانون کارنو، موتور استرلیگ، برگشت ناپذیریها، اگزری، پمپهای گرمایی تراکمی و سیستم های تهویه، مبدل گرمایی جذبی، راندمان انرژی و اگزرژی

هفته سوم

مبدل های انرژی فسیلی،نیروگاه ها، چرخه رانکین، توربین های گاز، نیرو گاه های چرخه ترکیبی، توربین و برج خنک کن، گردزدایی و سولفورزدایی، موتورهای احترلق داخلی، چرخه های اتو، دیزل، مبدل های ترموالکتریکی،

هفته چهارم

نیروگاه های انرژی هسته ای همجوشی،انرژی پیوندی،نیروهای حجمی،سطحی و کولمبی، همجوشی، ضریب صدور نوترون، ضریب افزایش سریع نوترون، احتمال تشدید فرار، کنترل رآکتور، انواع رآکتورهای هسته ای، حفاظت رآکتور، تغلیظ U235

هفته پنجم

نیروگاه های آبی، جریان آب در رودخانه و لوله، جزر و مد، نظریه دینامیکی جزر و مد، نیروگاه های جزر و مدی، مشخصه های امواج اقیانوسی، مبدل انرژی گرمایی اقیانوس، انرژی فشار اسمزی

هفته ششم

نیروگاه های بادی، سرعت و نیروی باد، استفاده از نیروی برآ و پسا، شرایط استفاده از نیروگاه های بادی، جایگزین های مبدل های انرژی باد

هفته هفتم

فوتوولتایی، دیودها و سلول های خورشیدی، فرایند انتقال، اثرات دما، مدار معادل، فرایند جذب و انتقال، سلول های خورشیدی پیشرفته، چشم انداز آتی فوتوولتایی، سلول های خورشیدی تر

هفته هشتم

گرمایش خورشیدی فضا و آب گرم کن خورشیدی، تابش خورشیدی، گردآورنده های خورشیدی  صفحه تخت، افزایش دما در گردآورنده های خورشیدی صفحه تخت، گردآورنده های   گرمایی خلایی، گردآورنده های سهموی، سیستم های گرمایش خورشیدی، سیستم های گرمایش خورشیدی فعال، ترموسیفون

هفته نهم

الکتریسیته و سوخت حاصل از گرمای خورشید، شدت تابش خورشیدی، سیستم های فرسنلی، بشقاب خورشیدی و برج خورشیدی، سوخت های خورشیدی و نیروگاه های خورشیدی

هفته دهم

انرژی زیست توده، رشد زیست توده، استفاده مستقیم از زیست توده جامد، زیست گاز، زیست سوخت، روش های تولید انرژی زیست توده

هفته یازدهم

انرزی زمین گرمایی، منشا انرزی زمین گرمایی، توزیع انرزی زمین گرمایی در سطح کره زمین، تاریخچه استفاده انرزی زمین گرمایی، نیروگاه های زمین گرمایی در ایران و جهان، سنگ های خشک داغ

هفته دوازدهم

ذخیره انرژی، ذخیره انرژی مکانیکی(فنر، فلایویل، هوای فشرده)، ذخیره انرژی الکتریکی، ذخیره انرژی الکتروشیمیایی، ذخیره انرژی شیمیایی، ذخیره انرژی گرمایی، گرمای محسوس، مواد تغییر فاز دهنده، شبیه سازی فرایند تغییر فاز

هفته سیزدهم

انتقال انرژی، انتقال انرژی مکانیکی، انتقال انرژی الکتریکی، خطوط انتقال ACو DC ، انتقال گرما، لوله گرمایی

هفته چهاردهم

پیل های سوختی، ملاحطات کلی، PEMFC& SOFC

هفته پانزدهم

مبدل های ترمویونی، چرخه جذبی، جوش آورهای چگالشی، انرژی هسته ای شکافتی، ملاحطات عمومی

هفته شانزدهم