Persamaan Perubahan untuk Sistem Nonisotermal
The Equations of Change for Nonisothermal Systems
Dalam Bab 10, kami memperkenalkan metode neraca energi shell untuk menyelesaikan masalah aliran panas yang relatif sederhana dan dalam keadaan tetap. Kami memperoleh profil suhu, serta beberapa sifat turunan seperti suhu rata-rata dan fluks energi. Dalam bab ini, kami memperumumkan neraca energi shell dan memperoleh persamaan energi, sebuah persamaan diferensial parsial yang menggambarkan transportasi energi dalam fluida atau padatan homogen.
Bab ini juga terkait erat dengan Bab 3, di mana kami memperkenalkan persamaan kontinuitas (konservasi massa) dan persamaan gerakan (konservasi momentum). Penambahan persamaan energi (konservasi energi) memungkinkan kami memperluas kemampuan pemecahan masalah untuk mencakup sistem nonisotermal.
Kami mulai di §11.1 dengan menurunkan persamaan perubahan untuk energi total. Seperti di Bab 10, kami menggunakan vektor fluks energi gabungan e dalam menerapkan hukum konservasi energi. Di §11.2, kami mengurangi persamaan energi mekanik (diberikan di §3.3) dari persamaan energi total untuk mendapatkan persamaan perubahan untuk energi dalam. Dari yang terakhir, kami dapat memperoleh persamaan perubahan untuk suhu, dan jenis persamaan energi inilah yang paling umum digunakan.
Meskipun perhatian utama kami dalam bab ini adalah pada berbagai persamaan energi yang baru saja disebutkan, kami juga menemukan berguna untuk membahas di §11.3 persamaan gerakan aproksimasi yang nyaman untuk menyelesaikan masalah yang melibatkan konveksi bebas.
Di §11.4, kami merangkum persamaan perubahan yang dijumpai hingga saat ini. Kemudian, kami melanjutkan untuk mengilustrasikan penggunaan persamaan ini dalam serangkaian contoh, di mana kami mulai dengan persamaan umum dan mengabaikan istilah yang tidak diperlukan. Dengan cara ini, kami memiliki prosedur standar untuk menyusun dan menyelesaikan masalah.
Akhirnya, di §11.5, kami memperluas diskusi analisis dimensi yang ada di §3.7 dan menunjukkan bagaimana kelompok tak berdimensi tambahan muncul dalam masalah perpindahan panas.
Sub-bab – Sub-bab yang di bahas, yaitu sebagai berikut;
Bab 11.1 Persamaan Energi
Bab 11.2 Bentuk Khusus dari Persamaan Energi
Bab 11.3 Persamaan Gerakan Boussinesq untuk Konveksi Terpaksa dan Bebas
Bab 11.4 Penggunaan Persamaan Perubahan untuk Menyelesaikan Masalah Dalam Keadaan Tetap
Bab 11.5 Analisis Dimensi Persamaan Perubahan untuk Sistem Nonisotermal