Liitos. R liitos-kotelo. Tkotelo. R kotelo-neste. Neste. R neste-ympäristö. ympäristö

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Liitos. R liitos-kotelo. Tkotelo. R kotelo-neste. Neste. R neste-ympäristö. ympäristö"

Transkriptio

1 66 7. Nestejäähdytys Nesteiden lämmönjohtavuus on yleensä huomattavasti suurempi kuin kaasuilla, joten myös niiden lämmönsiirtokertoimet sekä lämmönsiirtotehokkuus ovat kaasujen vastaavia arvoja suurempia. Nestejäähdytykseen liittyy kuitenkin omat ongelmansa ja riskinsä, kuten vuodot, korroosio, laitteiston suuri paino ja jäähdytysnesteen kondensoituminen. Sen vuoksi nestejäähdytystä käytetään vain suuritehoisissa laitteissa, joissa ilmajäähdytys ei enää riitä. Nestejäähdytys voidaan jakaa suoraan ja epäsuoraan nestejäähdytykseen. Suorassa nestejäähdytyksessä jäähdytettävät komponentit ovat suorassa kosketuksessa jäähdytysnesteen kanssa. Epäsuorassa nestejäähdytyksessä jäähdytettävät komponentit eivät ole suorassa kosketuksessa jäähdytysnesteen kanssa, vaan niiden välissä on erillinen lämmönsiirtopinta, jonka läpi lämpö siirtyy johtumalla. Nestejäähdytys jaetaan myös avoimen ja suljetun kierron järjestelmiin. Avoimen kierron nestejäähdytyksessä jäähdytysneste poistetaan järjestelmästä viemäriin tms. Suljetussa kierrossa lämmennyt jäähdytysneste jäähdytetään lämmönsiirtimessä ja kierrätetään takaisin systeemiin. Suljettu kierto on lämpötilansäädön kannalta avointa kiertoa tarkempi. Suorassa nestejäähdytyksessä elektroniikkakomponentit on yleensä upotettu jäähdytysnesteeseen. Lämmönsiirto komponentista jäähdytysnesteeseen tapahtuu luonnollisella tai pakotetulla konvektiolla, joskus jopa kiehumislämmönsiirtona riippuen tietysti jäähdytettävien komponenttien lämpötilasta ja jäähdytysnesteen ominaisuuksista. Elektroniikkalaitteiden jäähdyttäminen upottamalla ne kokonaisuudessaan jäähdytysnesteeseen aiheuttaa yleensä jäähdytysnesteen kiehumisen ja siten lämmönsiirtokertoimet ovat hyvin korkeita. Upotusjäähdytystä käsitellään tarkemmin tämän kirjan loppupuolella. On kuitenkin muistettava, että upotusjäähdytyksessä ja suorassa nestejäähdytyksessä voidaan käyttää ainoastaan dielektrisiä nesteitä. Tämä poistaa veden potentiaalisten upotusjäähdytyksessä käytettävien nesteiden listalta. Fluorokarbidinesteet, kuten FC75 puolestaan soveltuvat ominaisuuksiltaan hyvin suoraan nestejäähdytykseen ja ne ovatkin kaikkein yleisimmin käytettyjä elektroniikkalaitteiden jäähdytysnesteitä. Elektroniikkalaitteiden epäsuora nestejäähdytys toimii aivan samalla tavalla kuin esim. auton moottorin jäähdytysjärjestelmä, missä veden ja glykolin muodostama jäähdytysneste sitoo itseensä lämpöä virratessaan moottorin sylintereiden jäähdytyskanavissa. Vesipumppu kierrättää lämmenneen jäähdytysnesteen lämmönsiirtimenä toimivaan jäähdyttimeen, jonka kennostoissa jäähdytysnesteen lämpö siirretään pakotetulla konvektiolla ilmaan. Tämän jälkeen jäähtynyt neste kierrätetään takaisin moottoriin. Elektroniikkalaitteissa lämpö syntyy komponenteissa, jotka on kiinnitetty hyvin lämpöä johtaviin metallilevyihin (kupari, alumiini). Nämä metallilevyt jäähdytetään kierrättämällä jäähdytysneste niihin kiinnitettyihin putkiin tai jäähdytyslevyissä valmiina oleviin jäähdytyskanaviin. Lämmennyt jäähdytysneste jäähdytetään yleensä ilmajäähdytteisessä lämmönsiirtimessä, josta jäähtynyt neste kierrätetään pumpun avulla takaisin systeemiin. Jäähdytysjärjestelmään on vielä lisätty paisuntasäiliö, jonka avulla jäähdytysnesteen lämpötilanvaihteluista johtuvat paisunta ja kokoonpuristuminen saadaan hallittua. Paisuntasäiliö toimii myös nestevarastona. Tarvittaessa jäähdytysaineena voidaan käyttää kylmäainetta, jolloin jäähdytyslevyn lämpötila voidaan pitää 0 C:een alapuolella ja siten rajoittaa komponentin liitoksen lämpötilaa entisestään. Elektroniikkakomponenttien jäähdytyksessä käytettäviltä nesteiltä vaaditaan korkeata lämmönjohtavuutta, suurta ominaislämpökapasiteettia, pientä viskositeettia, korkeata

2 67 pintajännitystä, korkeata läpilyöntilujuutta, kemiallista inaktiivisuutta, kemiallista stabiiliutta, myrkyttömyyttä, matalaa jäätymispistettä, korkeata kiehumispistettä ja halpaa hintaa. Näiden ominaisuuksien painotus eri sovelluksissa vaihtelee kuitenkin varsin laajalla skaalalla. Nestejäähdytystä voidaan käyttää komponenttiryhmien, jossa useita suuren häviötehon omaavia komponentteja on asennettu samalle jäähdytyslevylle, jäähdytykseen. Siten yksittäisen komponentin kotelon ja jäähdytysnesteen välinen lämpöresistanssi saadaan minimoitua, koska komponentit on sijoitettu suoraan jäähdytyskanavan päälle. Kotelon ja jäähdytysnesteen välinen lämpöresistanssi riippuu komponenttien etäisyydestä toisiinsa nähden, komponenttien ja jäähdytyslevyn välisen liitoksen termisistä ominaisuuksista, jäähdytyslevyn paksuudesta ja jäähdytysnesteen tilavuusvirrasta. Tyypillinen nestejäähdytystä kuvaava lämpöresistanssiverkko on esitettynä kuvassa 7.1. Liitos Kotelo Neste R liitos-kotelo R kotelo-neste Ympäristö R neste-ympäristö Kuva 7.1. Nestejäähdytteisen elektroniikkakomponentin lämpöresistanssiverkko. Komponenttien liitoksen maksimilämpötila on tavallisesti rajoitettu arvoon T = 125 C. Liitoksen ja kotelon välinen lämpöresistanssi on yleensä ilmoitettuna valmistajien datakirjoissa, mutta kotelon ja jäähdytysnesteen välinen lämpöresistanssi on määritettävä kokeellisesti mittaamalla kotelon ja jäähdytysnesteen lämpötilat ja jakamalla niiden erotus komponentin häviöteholla. Jäähdytysnesteen ja ilman lämpöresistanssi lämmönvaihtimessa voidaan määrittää vastaavalla tavalla eli R R kotelo neste Tkotelo Tneste (kotelossa) neste =, (7.1) q Tneste (lämmönsiirrin) Tympäristö ympäristö =. (7.2) q Tarvittava jäähdytysnesteen massavirta halutulla jäähdytysnesteen lämpötilan nousulla voidaan määrittää yhtälön (6.5) avulla. Erityistä huomiota on kiinnitettävä komponenttien ja vesijäähdytteisen jäähdytyselementin väliseen liitokseen, jotta sen aiheuttama lämpöresistanssi saadaan minimoitua. Siten komponenttien ja jäähdytyselementin väliin laitetaan silikonirasvaa tai berylliumoksidia ja komponentit kiinnitetään jäähdytyslevyyn tiukasti ruuviliitosten avulla.

3 Upotusjäähdytys Suuritehoiset elektroniikkakomponentit voidaan jäähdyttää tehokkaasti upottamalla ne dielektriseen nesteeseen hyödyntäen samalla kiehumisilmiön suurta lämmönsiirtokerrointa. Upotusjäähdytystä on käytetty elektroniikkakomponenttien jäähdytykseen 1940-luvulta lähtien, mutta sen käyttö oli pitkään rajoittunut ainoastaan erittäin suuria häviötehoja kehittävien laitteiden, kuten tutkien, jäähdytykseen. Elektroniikkakomponenttien koon pienentymisestä ja niiden pakkaustiheyden kasvusta aiheutuvat suuret lämpövuot ovat lisänneet upotusjäähdytykseen sovelluksiin liittyvää tutkimustoimintaa. Upotusjäähdytys on kuitenkin vielä varsin eksoottinen jäähdytysmenetelmä. Termodynamiikasta muistamme, että vakiopaineessa oleva neste kiehuu isotermisesti tietyssä kyllästyslämpötilassa. Kiehumisen aikana suuri lämpömäärä absorboituu tasalämpöiseen nesteeseen. Siten upotusjäähdytys tarjoaa vakiolämpötilassa olevan kylvyn nesteeseen upotetulle komponentille eliminoiden kuumien pisteiden syntymisen komponentin pinnalle. Kuvassa 7.2 esitettävässä yksinkertaisessa upotusjäähdytyslaitteistossa jäähdytysnestettä johdetaan jatkuvasti jäähdytysaltaaseen ulkoisesta nestesäiliöstä. Jäähdytysaltaassa syntyvä höyry voi vapaasti poistua altaasta ympäristöön paineenalennusventtiilin kautta. Samalla paineenalennusventtiili ylläpitää altaassa haluttua painetta ja siten myös lämpötilaa. Mikäli allastila olisi suorassa kosketuksessa ympäristön kanssa, niin altaan lämpötila määräytyisi ympäristön painetta vastaavan jäähdytysnesteen kiehumislämpötilan mukaisesti. Paineenalennusventtiili Nestesäiliö Varoventtiili Höyry Dielektrinen neste Jäähdytettävät komponentit Kuva 7.2. Yksinkertainen avoimen kierron upotusjäähdytysjärjestelmä. Avoimen kierron upotusjäähdytysjärjestelmä on rakenteeltaan yksinkertainen, mutta siihen liittyy useita epäkäytännöllisiä piirteitä. Johtuen ulkoisesta nestesäiliöstä se on raskas ja paljon tilaa vievä. Lisäksi poistohöyryn kautta lähtevää neste on korvattava lisäämällä nestettä jatkuvasti nestesäiliöön. Höyryn siirtyminen ympäristöön onkin suurin yksittäinen avoimen kierron upotusjäähdytystä rajoittava tekijä. Sitä käytetäänkin vain laitteissa, joiden käyttöaika on suhteellisen pieni.

4 69 Huomattavasti kehittyneempi upotusjäähdytysjärjestelmä toimii suljetulla kierrolla, missä höyry lauhdutetaan ja palautetaan takaisin jäähdytysjärjestelmään. Kuvassa 7.3 on esitettyinä kahden erilaisen suljettuun kiertoon perustuvan jäähdytysjärjestelmän kaaviokuvat. Tuuletin Höyry Ilmajäähdytteinen lauhdutin Rivat Jäähdytysaine ulos Jäähdytysaine sisään Dielektrinen neste Kuva 7.3. Suljettuun kiertoon perustuvia upotusjäähdytysjärjestelmiä. Vasemmalla olevassa laitteistossa höyry jäähdytetään ilmajäähdytteisellä lauhduttimella ja oikealla esitettävässä laitteistossa on sisäinen vesikierrolla toimiva rivoitettu lauhdutin. Suljettuun kiertoon perustuvan upotusjäähdytyslaitteiston toiminta on hyvin herkkä höyryn mahdollisesti sisältämille kondensoitumattomille kaasuille kuten ilmalle. Mikäli ilman osuus höyryn massassa kasvaa puoli prosenttiyksikköä, pienenee lauhdutuksen lämmönsiirtokerroin viidennekseen, joten upotuskuumennuksessa käytettävän jäähdytysnesteen on oltava mahdollisimman kaasutonta. Lisäksi ylimääräisen ilman pääsy systeemiin tulee estää huolellisesti. Lauhdutusprosessin ja kondensoitumattomien kaasujen aiheuttamat ongelmat voidaan välttää upottamalla lauhdutin (tai tässä tapauksessa paremminkin putkilämmönvaihdin) jäähdytysnesteeseen, kuvan 7.4 mukaisesti. Putkissa virtaava jäähdytysaine, esim. vesi, absorboi lämpöä dielektrisen nesteen pinnasta alijäähdyttäen sen. Jäähdytysaltaan alaosassa jäähdytettävien komponenttien kanssa kosketuksessa oleva dielektrinen neste kuumenee tai jopa höyrystyy, jolloin höyrykuplat lähtevät nousemaan ylöspäin. Höyrykuplat kuitenkin puhkeavat niiden joutuessa kontaktiin jäähdytysaltaan yläosassa olevan viileämmän nesteen kanssa. Järjestelmä kykenee siten siirtämään suuria lämpömääriä komponenttien pinnasta isotermisesti kiehutusprosessin avulla, mutta sen kokonaislämmönsiirtokapasiteettia rajoittaa lauhduttimen lämmönsiirtokyky. Ottaen huomioon, että pakotetun konvektion lämmönsiirtokerroin on huomattavasti lauhdutuksen lämmönsiirtokerrointa pienempi, tämä upotusjäähdytysjäähdytyssovellus ei sovellu suuritehoisten elektroniikkalaitteiden jäähdytykseen. Hieman kehittyneemmässä upotusjäähdytysjärjestelmässä lämpö siirretään dielektrisestä nesteestä jäähdytysaltaan ulkoseinän kautta ilmaan. Ilmajäähdytys on tavallisesti toteutettu pakotetulla konvektiolla kuvan 7.5 mukaisesti siten, että jäähdytysaltaan rivoitetun ulkoseinän kautta johdetaan tuulettimelta tuleva jäähdytysilma. Tämä upotusjäähdytysjärjestelmä on kaikkein käyttövarmin, sillä siinä ei ole jäähdytysaltaaseen upotettuja erillisiä lämmönsiirtimiä ja jäähdytysaltaassa olevat komponentit ovat siten kokonaisuudessaan upotettuina pelkkään jäähdytysnesteeseen. Tämän järjestelmän käyttö on kuitenkin rajoitettu maltillisille tehoille ja sen lämmönsiirtokapasiteetin määräytyy ulkoisen pakotettuun konvektioon perustuvan jäähdytysjärjestelmän tehokkuuden perusteella.

5 70 Paisuntasäiliö Dielektrinen neste Kuva 7.4. Upotusjäähdytysjärjestelmä, missä putkilämmönvaihdin (lauhdutin) on upotettu dielektriseen nesteeseen. Paisuntasäiliö Jäähdytysilma ulos Rivat Dielektrinen neste Puhallin Jäähdytysilma sisään Kuva 7.5. Upotusjäähdytysjärjestelmä, missä lämpö siirretään dielektrisestä nesteestä rivoitetun kotelon ulkokuoren kautta jäähdytysilmaan. Kuvassa 7.6 on esitettyinä elektroniikkalaitteiden jäähdytykseen soveltuvien dielektristen fluidien lämmönsiirtokertoimen arvoja vapaalla- ja pakotetulla konvektiolla sekä kiehumislämmönsiirrolla. Huomaa, että erittäin korkeisiin lämmönsiirtokertoimen arvoihin päästään fluorokarbidien kuten FC78 ja FC86 kiehumislämmönsiirrossa. Fluorokarbidien kiehumispiste vaihtelee välillä 30 C C ja niiden jäätymispiste on alle 50 C. Ne eivät pala ja ovat kemiallisesti epäaktiivisia.

6 71 Ilma (paine 1-3 atm) Fluorihöyry Silikoniöljy Muuntajaöljy Fluorinesteet Ilma (paine 1-3 atm) Fluorihöyry Muuntajaöljy Fluorinesteet Kiehuvat fluorinesteet Vapaa konvektio Pakotettu konvektio [W/m 2 C] Kuva 7.6. Eräiden dielektristen fluidien lämmönsiirtokertoimia. Kuvassa 7.7 on esitettynä kokeellisesti saatuja tuloksia lämmönsiirtopinta-alaltaan cm 2 olevan elektroniikkakomponentin upotusjäähdytyksestä. Jäähdytysnesteenä on FC86, joka on mittausten ajan pidetty lämmönsiirtimen avulla lämpötilassa 5 C. Alueella A-B lämpö siirtyy komponentista nesteeseen vapaalla konvektiolla ja kuplanmuodostus ja siten kiehuminen alkaa alueella B-C. Huomaa, että kiehumisen alettua komponentin lämpötila putoaa rajusti, johtuen lämmönsiirtokertoimen kasvusta kiehumisen myötä. Täydellinen kiehuminen tapahtuu alueella C-D, jolloin erittäin suuria lämpövoita voidaan jäähdyttää erittäin pienellä lämpötilaerolla. Komponentin teho [W] T neste = 5 C 20 Lämpövuo [W/m 2 ] D C B A T komponentti - T neste [ C] Kuva 7.7. Lämmönsiirto fluorokarbidiin FC86 upotetusta komponentista jäähdytysnesteeseen.

7 Lämpöputket Lämpöputki on rakenteeltaan yksinkertainen laite, jonka avulla voidaan siirtää suuria lämpömääriä verraten pitkiä matkoja vakiolämpötilassa ilman erillistä tehonsyöttöä. Lämpöputki on periaatteessa ohut suljettu putki, jossa sisäosan muodostavat putken sisäpinnassa oleva sydänrakenne ja pieni määrä kyllästyneessä tilassa olevaa nestettä (esim. vesi). Lämpöputken poikkileikkaus on esitettynä kuvassa 7.8. Lämpöputki muodostuu kolmesta eri osasta. Putken toisessa päässä olevassa höyrystimessä lämpö absorboituu nesteeseen, joka höyrystyy. Höyry lauhtuu takaisin nesteeksi poistaen samalla lämpöä putken lauhdutinosassa. Höyrystimen ja lauhduttimen välistä aluetta kutsutaan adiabaattiseksi osaksi, missä höyry- ja nestefaasit virtaavat vastakkaisiin suuntiin sydänrakenteessa ja putken rungossa ilman, että merkittävää lämmönsiirtoa nesteen ja ympäristön kesken tapahtuu. Sydän Nestevirtaus Lämpö sisään Höyryvirtaus Lämpö ulos Höyrystin Adiabaattinen osa Lauhdutin Kuva 7.8. Lämpöputken poikkileikkaus. Käytettävä neste ja lämpöputken toimintapaine määräytyvät lämpöputken toimintalämpötilan perusteella. Esimerkiksi vedelle kolmoispiste (kaikki faasit läsnä) on lämpötilassa T = 0.01 C ja kriittinen piste (lämpötila, jonka jälkeen kaasua ei enää saada nesteytettyä millään paineella) lämpötilassa T = C eli vesi voi muuttua nesteestä höyryksi ja päinvastoin ainoastaan tällä lämpötila-alueella eikä se siten sovellu sovelluksiin, jotka ovat tämän lämpötila-alueen yläpuolella. Tämän lisäksi veden faasimuutos tapahtuu tietyssä lämpötilassa ainoastaan silloin, kun sen paine vastaa lämpötilan mukaista kylläistä painetta. Esimerkiksi mikäli vesitäytteinen lämpöputki on suunniteltu toimintalämpötilaan 70 C, on putken sisäpaine pidettävä arvossa 31.2 kpa, joka vastaa veden kiehumispainetta toimintalämpötilassa. Huomaa, että putken toimintapaine on huomattavasti normaaliilmanpainetta 101 kpa alhaisempi ja siten lämpöputki toimii tässä tapauksessa tyhjönä. Mikäli putken sisäpaine olisi normaali-ilmanpaine, veden lämpötila ainoastaan nousisi toimintalämpötilaan eikä höyrystymistä tapahtuisi. Veden lisäksi lämpöputkissa voidaan käyttää useita muitakin nesteitä. Nesteen valinta riippuukin lämpöputken käyttösovelluksesta. Taulukossa 7.1 on esitettyinä tavallisimmissa lämpöputkisovelluksissa käytettävät nesteet ja niiden käyttölämpötila-alueet. Huomaa, että kokonaistoimintalämpötila-alue kattaa lämpötilat melkein absoluuttisesta nollatilasta jopa yli 1600 C saakka. Äärimmäiset lämpötilarajat nesteille ovat kolmoispiste- ja kriittinen lämpötila. Käytännössä lämpötilarajat ovat huomattavasti kapeammat, jotta vältytään erittäin korkeilta paineilta ja kriittisen pisteen läheisyydessä olevilta matalilta höyrystymislämmöiltä. Lämpöputkissa käytettäviltä nesteiltä vaaditaan suurta pintajännitystä, jotta kapillaari-ilmiö on

8 73 mahdollinen, yhteensopivuutta sydänmateriaalin kanssa, hyvää saatavuutta, kemiallista stabiiliutta, myrkyttömyyttä ja halpaa hintaa. Taulukko 7.1. Lämpöputkissa käytettävien nesteiden lämpötila-alueet. Fluidi Lämpötila-alue [ C] Helium Vety Neon Typpi Metaani Ammoniakki Vesi Elohopea Cesium Natrium Litium Lämpöputken toiminta Lämpöputken toiminta perustuu seuraaviin fysikaalisiin ilmiöihin: Vakiopaineella toimittaessa neste höyrystyy ja höyry lauhtuu lämpötilassa, jota kutsutaan kyllästyslämpötilaksi. Siten paineenmuutos lämpöputkessa muuttaa sitä lämpötilaa, jossa faasimuutos tapahtuu. Vakiopaineella tai vakiolämpötilassa lämpömäärä, jolla massayksikkö nestettä höyrystyy on yhtä suuri kuin sen lauhtuessa luovuttama lämpömäärä. Kapillaari-ilmiön vaikutuksesta lämpöputken sydämeen kehittyvä kapillaaripaine liikuttaa nestettä jopa gravitaatiokenttää vastaan. Kanavassa oleva neste virtaa alempaa painetta kohden. Aluksi lämpöputken sydämessä on kylläistä nestettä ja putken keskiosassa on höyryä. Kun lämpöputken höyrystinosa joutuu kosketukseen kuuman pinnan kanssa tai se viedään kuumaan ympäristöön, lämpö johtuu putkeen ja putkessa oleva kylläinen vesi höyrystyy lämmönsiirron seurauksena. Höyryn paine kasvaa ja syntyvä paine-ero ajaa höyryä kohti lauhdutinta. Lauhdutin on höyrystintä alemmassa lämpötilassa, joten höyry lauhtuu nesteeksi vapauttaen siihen sitoutuneen lämpömäärän lauhdutinta ympäröivään aineeseen. Kapillaariilmiön vaikutuksesta neste virtaa lauhduttimesta sydämen kautta takaisin höyrystimeen. Lämpö sidotaan lämpöputkeen sen toisessa päässä ja luovutetaan putken toisessa päässä nesteen toimiessa lämmönsiirtoaineena. Kiehumisen ja lauhtumisen lämmönsiirtokertoimet ovat erittäin suuret, joten on luonnollista olettaa lämpöputken lämmönsiirtotehokkuuden olevan huippuluokkaa. Lämpöputken efektiivinen lämmönjohtavuus onkin monta sataa kertaa kuparia tai hopeaa suurempi. Yksinkertaisen lämpöputken, missä lämmönsiirtonesteenä on vesi, efektiivinen lämmönjohtavuus on luokkaa W/m C, eikä efektiivisen lämmönjohtavuuden arvo W/m C ole harvinainen. Esimerkiksi 15 cm pitkä ja halkaisijaltaan 0.6 cm olevalla vesitäytteisellä lämpöputkella voidaan siirtää jopa 300 W lämpöteho. Lämpöputken höyrystin ja lauhdutinpäiden välillä on yleensä pieni paine-ero ja siten myös pieni lämpötilaero, joka on yleensä välillä 1 5 C.

9 Lämpöputken rakenne Lämpöputken sydän toimii nesteen virtauskanavana lauhduttimesta takaisin höyrystimeen, joten sen suunnittelu ja rakenne on koko lämpöputken valmistuksen kannalta kriittisin paikka. Sydän on usein tehty huokoisesta keraamista tai se on ruostumattomasta langasta punottu verkko. Sydän voidaan myös valmistaa samaan aikaan ulkoputken kanssa pursottamalla putkeen aksiaalisia tiehyitä, mutta tämä prosessi on valmistuksen kannalta erittäin vaikea. Sydämen toimintatehokkuus riippuu sen rakenteesta ja sydämen ominaisuuksia voidaankin muuttaa vaihtelemalla sydämen kokoa ja aukkojen lukumäärää tilavuusyksikköä kohden tai muuttamalla käytävien jatkuvuutta. Nesteen virtaus sydämessä riippuu kapillaari-ilmiön, joka aiheuttaa nesteen virtauksen mahdollistavan imuvoiman, ja sydämen virtausvastuksen välisestä dynaamisesta tasapainosta. Pieniaukkoinen sydän vahvistaa kapillaari-ilmiön vaikutusta, sillä kapillaaripaine on kääntäen verrannollinen sydämen verkon efektiiviseen säteeseen, mutta toisaalta aukkojen koon ja siten myös aukkojen efektiivisen säteen pienentäminen kasvattaa virtausta vastustavaa kitkaa. Siten verkon kokoa tulee pienentää ainoastaan siihen asti, kun kapillaarivoima on kitkavoimaa suurempi. On myös muistettava, että optimaalinen aukon koko on erilainen eri nesteille ja lämpöputken toiminta-asennoille. Kapillaari-ilmiön ansiosta lämpöputki toimii mielivaltaisessa asennossa gravitaatiokentässä. Lämpöputken toiminta on kuitenkin tehokkaimmillaan silloin, kun gravitaatiovoimat ja kapillaarivoimat vaikuttavat samaan suuntaan (lämpöputken höyrystinpää alhaalla) ja sen toiminta on heikointa gravitaatiovoimien ja kapillaarivoimien ollessa vastakkaiset (lauhdutin alhaalla). Gravitaatiovoimat eivät vaikuta lämpöputkeen sen ollessa vaakatasossa, mutta lämpöputken lämmönsiirtokyky kaksinkertaistuu, mikäli lämpöputki asetetaan pystysuoraan sen höyrystinosa alaspäin. Määritellään seuraavaksi lämpöputken kapillaariraja, joka on maksimaalinen lämmönsiirtoteho kallistuskulman ψ omaavalle lämpöputkelle. Kapillaariraja ylittyy, kun gravitaation, nesteen ja höyryn paineiden summa ylittää lämpöputken sydämen kapillaaripaineen. Kapillaarirajalle saadaan yhtälö ( ψ ) ρ fσifg Aw K = 2 ρf gleffsin q max, (7.3) µ f Leff rp σ missä ρ f on nesteen tiheys, σ on pintajännitys, i fg on ominaisentalpia, µ f on dynaaminen viskositeetti, A w on sydämen poikkipinta-ala, K on sydämen permeabiilisyys (m 2 ), L eff on lämpöputken efektiivinen pituus, r p on efektiivinen sydämen huokosaukon säde, g on putoamiskiihtyvyys ja ψ on kallistuskulma. Suurin osa lämpöputkista on muodoltaan sylinterimäisiä, mutta myös monimutkaisempia geometrioita, kuten 90 kulmia tai spiraaleja, on olemassa. Lämpöputket voivat olla myös litteitä paksuudeltaan 0.3 cm olevia putkia, jotka soveltuvat hyvin suuritehoisten (yli 50 W) piirikorttien jäähdytykseen. Taulukossa 7.2 on esitettynä erikokoisten lämpöputkien lämmönsiirtotehoja.

10 75 Taulukko 7.2. Eri kokoisten lämpöputkien tyypillisiä lämpötehoja. Ulkohalkaisija [cm] Pituus [cm] Lämpöteho [W] Lämpöputkien suurin ongelma on niiden ajan myötä tapahtuva suorituskyvyn lasku. Jotkut lämpöputket ovat rikkoontuneet parin kuukauden käytön jälkeen. Vaurioitumisen pääsyy on usein ollut lämpöputken käyttöpaineeseen vaikuttava likaantuminen, joka tapahtuu lämpöputken päiden sulkemisen yhteydessä. Valmistuksen aikana tapahtuva likaantuminen voidaan minimoida sulkemalla lämpöputken päät puhdastilassa elektronisuihkuhitsauksella. Sydämen likaantuminen ennen sen asennusta putkeen on myös yleinen putken vaurioitumista aiheuttava tekijä Lämpöputken lämpöresistanssi Lämpöputken höyrystimen ja lauhduttimen välinen lämpötilaero on äärimmäisen tärkeä tekijä, sillä se vaikuttaa suoraan jäähdytettävän järjestelmän toimintalämpötilaan. Lämpöputkelle voidaan määritellä kuvan 7.9 mukaisesti kokonaislämpöresistanssi, joka muodostuu seitsemästä lämpöresistanssista, joista viisi on lämpöputken sisäisiä lämpöresistansseja ja kaksi lämpöresistanssia kuvaavat lämpöputken ulkopuolisia liityntäpintoja. Höyrystin L e Adiabaattinen osa L a Lauhdutin L c R a = 0 r 3 r 2 r 1 R w,e R p,e R w,c R p,e Sydän R ext,e R ext,c Kotelo Lämmönlähde Jäähdytyselementti Kuva 7.9. Lämpöputken lämpöresistanssien kytkentä. Neljä lämpöputken lämpöresistansseista on säteen suuntaisia kotelon ja sydämen lämpöresistansseja. Adiabaattisen osan lämpöresistanssi voidaan olettaa nollaksi, koska adiabaattisen osan höyrynpainehäviö on mitättömän pieni. Kotelolla ja sydämellä on myös

11 76 aksiaalisia lämpöresistanssikomponentteja, mutta nekin voidaan jättää ottamatta huomioon lämpöputken kokonaislämpöresistanssin määrityksessä. Lämpöputken kokonaislämpöresistanssiksi R th, total saadaan R = R + R + R + R + R + R, (7.4) th, total ext,e p,e w,e w,c p,c ext,c missä R ext,e on höyrystimen ja lämmönlähteen välinen ulkoinen lämpöresistanssi, R p,e on lämpöputken kotelon lämpöresistanssi höyrystinpäässä, R w,e on sydämen lämpöresistanssi höyrystinpäässä, R w,c on sydämen lämpöresistanssi lauhdutinpäässä, R p,c on putken kotelon lämpöreistanssi lauhdutinpäässä ja R ext,c on lauhduttimen ja jäähdytyselementin välinen ulkoinen lämpöresistanssi. Lämpöputken sisäiset lämpöresistanssit ovat ln ( r / r ) 3 2 R p,e =, (7.5a) 2πLe λp ln ( r / r ) 2 1 R w,e =, (7.5b) 2πLe λeff ln ( r / r ) 2 1 R w,c =, (7.5c) 2πLc λeff ln ( r / r ) 3 2 R p,c =, (7.5d) 2πLc λp missä λ p on lämpöputken seinämän lämmönjohtavuus ja λ eff on sydämen ja nesteen muodostaman kombinaation efektiivinen lämmönjohtavuus. R ext,e ja R ext,c on määritettävä mittaamalla.

12 77 8. Muut jäähdytystekniikat 8.1 Peltier-elementit Lämpösähköteknologian (TE-technology) pääperiaate on ns. Peltier-ilmiö, joka keksittiin 1800-luvun alkupuolella. Peltier-ilmiö syntyy kun sähkövirta kulkee kahden erityyppisen metallijohtimen muodostaman liitospinnan läpi. Virran suunnasta riippuu absorboiko vai vapauttaako liitos lämpöä. Peltier-ilmiö synnytetään käyttämällä puolijohteita kuten bismuntti ja telluridi, koska niiden avulla Peltier-elementit voidaan optimoida käyttökohteen mukaisiksi ja koska puolijohteita käyttämällä suunnittelija voi valita käytettävät varauksenkuljettajat. Peltier-elementti on yksinkertaisimmillaan puolijohdepelletti, joka on juotettu kummastakin päästään liitoksen toisena osana toimivaan sähköä johtavaan materiaaliin, joka on yleensä kupari. On tärkeätä havaita, että lämpöä siirretään varauksenkantajien kulkusuuntaan eli varauksenkuljettajat toimivat lämmön siirtäjinä. Mikäli elementissä käytettävä puolijohde on N-tyyppinen ja elementti on kytketty DC-jännitelähteeseen, niin elektronit liikkuvat negatiivisesta navasta kohti positiivista napaa, jolloin Peltier-elementin pohja absorboi kuvan 8.1 mukaisesti lämpöä itseensä ja sen kansi puolestaan luovuttaa lämpöä ympäristöönsä. P- tyypin puolijohdetta käytettäessä varauksenkantajina ovat aukot, jotka liikkuvat positiivisesta navasta negatiiviseen, jolloin lämmön absorboituminen ja luovutus tapahtuu N-tyypin puolijohteeseen nähden päinvastaisessa suunnassa. Kupari Luovutettu lämpö Kupari Absorboitunut lämpö Aukkojen suunta N-tyypin puolijohde + - DC-lähde P-tyypin puolijohde + - DC-lähde Absorboitunut lämpö N-tyypin puolijohde Elektronivirran suunta Luovutettu lämpö P-tyypin puolijohde Kuva 8.1. Varauksenkuljettajien ja lämpövirtojen suunnat erityyppisillä Peltier-elementeillä. Yksittäisellä puolijohdepelletillä siirrettävä lämpömäärä on varsin pieni, joten käytännön sovelluksissa pellettejä on elementtiä kohden useampia. Yksittäinen puolijohdepelletti kykenee johtamaan 5 A virran jännitteen ollessa ainoastaan 60 mv, joten pellettien rinnankytkentä on käytännössä poissuljettu vaihtoehto johtuen juuri pellettien matalasta jännitekestoisuudesta. Kaikkein yleisimmässä kaupallisessa sovelluksessa pelletit on kytketty sarjaan siten, että N- ja P-tyypin puolijohteet muodostavat kuvan 8.2 mukaisesti pareja, jossa eri tyypin puolijohteet on kytketty toisiinsa kupariliuskan avulla. Varsinainen Peltier-liitos muodostuu siten puolijohteen ja kuparin välille. Parit kytketään sarjaan siten, että ne kaikki absorboivat lämpöä samasta suunnasta ja vastaavasti luovuttavat absorboimansa lämmön samaan suuntaan eli termisesti parit on kytketty rinnan. Tällä tavalla saadaan valmistettua

13 78 riittävän lämmönsiirtokyvyn omaavia Peltier-elementtejä, jotka soveltuvat suoraan kytkettäviksi voltin DC-jännitteeseen. Kaikkein yleisin tällä tavalla valmistettu Peltier-elementti sisältää 254 puolijohdepellettiä ja sen nimellisjännite ja virta ovat 16 V ja 5 A. Luovutettu lämpö N P N P N P - + Absorboitunut lämpö Kuva 8.2. Peltier-elementti, jossa N- ja P-tyypin puolijohteet on kytketty sarjaan kupariliuskojen avulla. Koska Peltier-elementti koostuu suuresta joukosta pieniä puolijohdepellettejä, on pelletit elementin mekaanisen kestävyyden takaamiseksi suljettu kahden keraamilevyn väliin, joiden pintaan on kiinnitetty eri tyyppiset pelletit sähköisesti yhdistäviä johdinliuskoja. Elementit ovat muodoltaan neliöitä ja niiden paksuus on yleensä muutamia millejä. Keraamilevyjen ulkopinta toimii elementin ja ympäristön välisenä termisenä rajapintana. Tarkastellaan kuvan 8.3 esittämää ehkäpä kaikkein yleisintä TE-sovellusta, jossa elektroniikkalaitteen kotelon sisäpuolella olevaa ilmaa jäähdytetään Peltier-elementin avulla. Tavoitteena on siirtää kotelon sisällä oleva lämpö kotelon ulkopuoliseen jäähdytyselementtiin, josta lämpö siirtyy konvektion avulla ilmaan. Kooltaan pienempi jäähdytyselementti, joka jäähdytetään kotelossa olevan ilman lämpötilan alapuolelle, on sijoitettu laitteen kotelon sisään. Peltier-elementti on sijoitettuna jäähdytyselementtien väliin, jolloin tasavirran kulkiessa elementin läpi, se imee lämpöä kotelon sisältä ja luovuttaa lämmön kotelon ulkopuoliseen jäähdytyselementtiin. Useissa sovelluksissa käytetään puhallinta sekä kotelon sisässä että kotelon ulkopuolella kasvattamaan lämmönsiirtotehoa. On vielä muistettava, että kotelon ulkopuolisen jäähdytyselementin kautta poistetaan kotelon sisältä pumpattavan lämpötehon lisäksi myös Peltier-elementin itsensä synnyttämä häviöteho. Peltier-elementtien jäähdytystehokkuus on varsin alhainen ja valmiit ratkaisut ovat hinnaltaan kalliitta.

14 79 Laitteen kotelossa oleva jäähdytyslevy Peltier-elementti Kotelon ulkopuolinen jäähdytyselementti Kuva 8.3. Periaatekuva Peltier-elementin käytöstä laitteen jäähdytykseen. Kuvassa elementti absorboi lämpöä laitteen kotelossa olevasta jäähdytyslevystä ja luovuttaa lämmön kotelon ulkopuoliseen jäähdytyslevyyn. 8.2 Vortex-putki Vortex-putken kehitti ranskalainen fyysikko G. J. Rangue 1930-luvun alussa ja sen toimintaperiaate on esitettynä kuvassa 8.4. Vortex-putkessa olevaan sylinterimäiseen pyörregeneraattoriin, jonka halkaisija on itse Vortex-putken halkaisijaa suurempi, johdetaan paineilmaa. Ilma virtaa edelleen pyörregeneraattorista putkeen suuttimen kautta, jolloin ilman virtaus muuttuu pyörteiseksi. Ilman pyörimisnopeus saavuttaa jopa rpm nopeuden, kun se pakotetaan virtaamaan putken pidemmän (kuumaan) osan sisäpintaa pitkin. Putken kuuman osan päässä on säädettävä neulaventtiili, jonka avulla putkesta poistettavaa kuumaa ilmaa voidaan säätää. Loput ilmasta pakotetaan virtaamaan takaisin tulovirtauksen sisäpuolella, paluuvirtauksen nopeuden ollessa huomattavasti tulovirtausta pienempi. Samalla lämpöä siirtyy paluuvirtauksesta tulovirtaukseen. Jäähtynyt ilma virtaa pyörregeneraattorin läpi sen kylmässä osassa olevaan poistoilmaputkeen, josta se johdetaan jäähdytettävään kohteeseen. Vortex-putken pääperiaate on siten jakaa pyörteinen ilmavirtaus kuumaan ja kylmään virtaukseen. Kuva 8.4. Vortex-putken toimintaperiaate. Lähde: ARTX Ltd:n WWW-sivut Vortex-putki tarvitsee aina paineilmaa toimiakseen, joten se on varsin kallis jäähdytyslaite. Vortex-putkien pääasiallinen käyttö onkin suurten elektroniikkajärjestelmien kaappien jäähdytys.

15 Mikroelektroniikkaan liittyviä erikoistapauksia Tähän saakka komponentissa tai laitteessa syntynyt lämpö on mielletty haitaksi, joka pitää poistaa. Mikroelektroniikkaa käsiteltäessä on kuitenkin tapauksia, joissa tilanne on juuri päinvastainen. Esimerkiksi matkapuhelin tuottaa merkittävän määrän häviötehoa, mutta syntyvä lämpö ei ole pelkästään haitaksi, vaan sitä voidaan myös hyödyntää johtamalla osa syntyvästä lämpötehosta osiin, joiden ominaisuudet huononevat rajusti kylmässä käyttöympäristössä. Tällaisia osia ovat mm. akut ja nestekidenäytöt. Lämpö johdetaan lämmönlähteestä sitä tarvitseviin komponentteihin käyttämällä tähän tarkoitukseen suuniteltuja elastisia, helposti työstettäviä ja hyvän lämmönjohtavuuden omaavia materiaaleja.

Transistori. Vesi sisään. Jäähdytyslevy. Vesi ulos

Transistori. Vesi sisään. Jäähdytyslevy. Vesi ulos Nesteiden lämmönjohtavuus on yleensä huomattavasti suurempi kuin kaasuilla, joten myös niiden lämmönsiirtokertoimet sekä lämmönsiirtotehokkuus ovat kaasujen vastaavia arvoja suurempia Pakotettu konvektio:

Lisätiedot

Ruiskuvalumuotin jäähdytys, simulointiesimerkki

Ruiskuvalumuotin jäähdytys, simulointiesimerkki Ruiskuvalumuotin jäähdytys, simuloiesimerkki School of Technology and Management, Polytechnic Institute of Leiria Käännös: Tuula Höök - Tampereen Teknillinen Yliopisto Mallinnustyökalut Jäähdytysjärjestelmän

Lisätiedot

3. Elektroniikkalaitteiden koostumus

3. Elektroniikkalaitteiden koostumus 34 3. Elektroniikkalaitteiden koostumus Kahden erityyppisen puolijohdemateriaalin välistä kapeaa vyöhykettä kutsutaan liitokseksi. Esimerkiksi transistorissa on kaksi tällaista liitosta, kun taasen diodissa

Lisätiedot

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi. Lämpöoppi Termodynaaminen systeemi Tilanmuuttujat (suureet) Lämpötila T (K) Absoluuttinen asteikko eli Kelvinasteikko! Paine p (Pa, bar) Tilavuus V (l, m 3, ) Ainemäärä n (mol) Eristetty systeemi Ei ole

Lisätiedot

6. Ilmajäähdytys vapaalla konvektiolla ja säteilemällä

6. Ilmajäähdytys vapaalla konvektiolla ja säteilemällä 50 6. Ilmajäähdytys vapaalla konvektiolla ja säteilemällä Pienitehoisten laitteiden jäähdytys on helpointa toteuttaa vapaan konvektio- ja säteilylämmönsiirron avulla. Vapaan konvektion käyttö on suotavaa,

Lisätiedot

Juotetut levylämmönsiirtimet

Juotetut levylämmönsiirtimet Juotetut levylämmönsiirtimet Juotettu levylämmönsiirrin, tehokas ja kompakti Toimintaperiaate Levylämmönsiirrin sisältää profiloituja, ruostumattomasta teräksestä valmistettuja lämmönsiirtolevyjä, jotka

Lisätiedot

ja sähkövirta I lämpövirtaa q, jolloin lämpövastukselle saadaan yhtälö

ja sähkövirta I lämpövirtaa q, jolloin lämpövastukselle saadaan yhtälö Säteily Konvektio Johtuminen iitosjohto astu Kansi Kotelo Pinni Kaikki lämmönsiirtomuodot käytössä. Eri mekanismien voimakkuus riippuu kuitenkin käyttölämpötilasta ja kotelosta. astun ja kehyksen liitos

Lisätiedot

Termodynamiikka. Fysiikka III 2007. Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki

Termodynamiikka. Fysiikka III 2007. Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki Termodynamiikka Fysiikka III 2007 Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki Tilanyhtälö paine vakio tilavuus vakio Ideaalikaasun N p= kt pinta V Yleinen aineen p= f V T pinta (, ) Isotermit ja isobaarit Vakiolämpötilakäyrät

Lisätiedot

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3 76628A Termofysiikka Harjoitus no. 1, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Muunnokset Fahrenheit- (T F ), Celsius- (T C ) ja Kelvin-asteikkojen (T K ) välillä: T F = 2 + 9 5 T C T C = 5 9 (T F 2) T K = 27,15

Lisätiedot

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt Physica 9 1. painos 1(7) : 12.1 a) Lämpö on siirtyvää energiaa, joka siirtyy kappaleesta (systeemistä) toiseen lämpötilaeron vuoksi. b) Lämpöenergia on kappaleeseen (systeemiin) sitoutunutta energiaa.

Lisätiedot

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla Fy3: Sähkö 1. Tasavirta Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla Sähkövirta I Sähkövirran suunta on valittu jännitelähteen plusnavasta miinusnapaan (elektronit

Lisätiedot

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q Coulombin laki Kahden pistemäisen varatun hiukkasen välinen sähköinen voima F on suoraan verrannollinen varausten Q 1 ja Q 2 tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden r neliöön F = k Q 1Q 2 r 2, k =

Lisätiedot

Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori

Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori Tekijä: Markku Savolainen STIRLING-moottori Perustietoa Perustietoa Palaminen tapahtuu sylinterin ulkopuolella Moottorin toiminta perustuu työkaasun kuumentamiseen ja jäähdyttämiseen Työkaasun laajeneminen

Lisätiedot

DEE Tuulivoiman perusteet

DEE Tuulivoiman perusteet DEE-53020 Tuulivoiman perusteet Aihepiiri 2 Tuuli luonnonilmiönä: Ilmavirtoihin vaikuttavien voimien yhteisvaikutuksista syntyvät tuulet Globaalit ilmavirtaukset 1 VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT

Lisätiedot

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET SMG-4500 Tuulivoima Toisen luennon aihepiirit Tuuli luonnonilmiönä: Ilmavirtoihin vaikuttavien voimien yhteisvaikutuksista syntyvät tuulet Globaalit ilmavirtaukset 1 VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT

Lisätiedot

Lämmityksen lämpökerroin: Jäähdytin ja lämmitin ovat itse asiassa sama laite, mutta niiden hyötytuote on eri, jäähdytyksessä QL ja lämmityksessä QH

Lämmityksen lämpökerroin: Jäähdytin ja lämmitin ovat itse asiassa sama laite, mutta niiden hyötytuote on eri, jäähdytyksessä QL ja lämmityksessä QH Muita lämpökoneita Nämäkin vaativat työtä toimiakseen sillä termodynamiikan toinen pääsääntö Lämpökoneita ovat lämpövoimakoneiden lisäksi laitteet, jotka tekevät on Clausiuksen mukaan: Mikään laite ei

Lisätiedot

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi Läpöoppia Haarto & Karhunen Läpötila Läpötila suuren atoi- tai olekyylijoukon oinaisuus Liittyy kiinteillä aineilla aineen atoeiden läpöliikkeeseen (värähtelyyn) ja nesteillä ja kaasuilla liikkeisiin Atoien

Lisätiedot

33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet

33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet 33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto 33.1 Hihnakuljettimet Hihnakuljettimet ovat yleisimpiä valimohiekkojen siirtoon käytettävissä kuljetintyypeistä.

Lisätiedot

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta.

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta. Aurinkolämpö Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta. Keräimien sijoittaminen ja asennus Kaikista aurinkoisin

Lisätiedot

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA Thermodynamics: An Engineering Approach, 7 th Edition Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required

Lisätiedot

Kryogeniikka ja lämmönsiirto. DEE-54030 Kryogeniikka Risto Mikkonen

Kryogeniikka ja lämmönsiirto. DEE-54030 Kryogeniikka Risto Mikkonen DEE-54030 Kyogeniikka Kyogeniikka ja lämmönsiito 1 DEE-54030 Kyogeniikka Risto Mikkonen 5.5.015 Lämmönsiion mekanismit '' q x ( ) x q '' h( s ) q '' 4 4 ( s su ) DEE-54030 Kyogeniikka Risto Mikkonen 5.5.015

Lisätiedot

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Sähkö 25 Esineet saavat sähkövarauksen hankauksessa kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Hankauksessa esineet voivat varautua sähköisesti. Varaukset syntyvät, koska hankauksessa kappaleesta siirtyy

Lisätiedot

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen KEMA221 2009 PUHTAAN AINEEN FAASIMUUTOKSET ATKINS LUKU 4 1 PUHTAAN AINEEN FAASIMUUTOKSET Esimerkkejä faasimuutoksista? Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen Faasi = aineen

Lisätiedot

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä: FY6 SÄHKÖ Tavoitteet Kurssin tavoitteena on, että opiskelija ymmärtää sähköön liittyviä peruskäsitteitä, tutustuu mittaustekniikkaan osaa tehdä sähköopin perusmittauksia sekä rakentaa ja tutkia yksinkertaisia

Lisätiedot

Muita lämpökoneita. matalammasta lämpötilasta korkeampaan. Jäähdytyksen tehokerroin: Lämmityksen lämpökerroin:

Muita lämpökoneita. matalammasta lämpötilasta korkeampaan. Jäähdytyksen tehokerroin: Lämmityksen lämpökerroin: Muita lämpökoneita Nämäkin vaativat ovat työtälämpövoimakoneiden toimiakseen sillä termodynamiikan pääsääntö Lämpökoneita lisäksi laitteet,toinen jotka tekevät on Clausiuksen mukaan: laiteilmalämpöpumppu

Lisätiedot

YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA

YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA Eksergia.fi Olennainen tieto energiatehokkaasta rakentamisesta Päivitetty 12.1.2015 SISÄLTÖ Yleistä lämpöpumpuista Lämpöpumppujen toimintaperiaate Lämpökerroin ja vuosilämpökerroin

Lisätiedot

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ Työssä perehdytään johteissa ja tässä tapauksessa erityisesti puolijohteissa esiintyvään Hallin ilmiöön, sekä määritetään sitä karakterisoivat Hallin vakio, varaustiheys

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 10 Noste Nesteeseen upotettuun kappaleeseen vaikuttaa nesteen pintaa kohti suuntautuva nettovoima, noste F B Kappaleen alapinnan kohdalla nestemolekyylien

Lisätiedot

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista.

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista. Taloudellista ja vihreää energiaa Scancool-teollisuuslämpöpumput Teollisuuslämpöpumpulla 80 % säästöt energiakustannuksista! Scancoolin teollisuuslämpöpumppu ottaa tehokkaasti talteen teollisissa prosesseissa

Lisätiedot

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa 8. NESTEEN VIRTAUS 8.1 Bernoullin laki Tässä laboratoriotyössä tutkitaan nesteen virtausta ja virtauksiin liittyviä energiahäviöitä. Yleisessä tapauksessa nesteiden virtauksen käsittely on matemaattisesti

Lisätiedot

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I Pynnönen 1/3 SÄHKÖTEKNIIKKA Kurssi: Harjoitustyö : Tehon mittaaminen Pvm : Opiskelija: Tark. Arvio: Tavoite: Välineet: Harjoitustyön tehtyäsi osaat mitata ja arvioida vastukseen jäävän tehohäviön sähköisessä

Lisätiedot

Pyörivän sähkökoneen jäähdytys

Pyörivän sähkökoneen jäähdytys Pyörivän sähkökoneen jäähdytys Sallittu lämpenemä määrää koneen tehon (nimellispiste) ämmön- ja aineensiirto sähkökoneessa on huomattavasti monimutkaisempi ja vaikeammin hallittava tehtävä koneen magneettipiirin

Lisätiedot

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan

Lisätiedot

Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon

Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon Jesse Viitanen Esko Lätti 11I100A 16.4.2013 2 SISÄLLYS 1TEHTÄVÄN MÄÄRITTELY... 3 2TEORIA... 3 2.1Jäähdytysteho... 3 2.2Pinnoite... 4 2.3Jäähdytin... 5 3MITTAUSMENETELMÄT...

Lisätiedot

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! Luento 14.9.2015 / T. Paloposki / v. 03 Tämän päivän ohjelma: Aineen tilan kuvaaminen pt-piirroksella ja muilla piirroksilla, faasimuutokset Käsitteitä

Lisätiedot

Fy06 Koe 20.5.2015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Fy06 Koe 20.5.2015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7 Fy06 Koe 0.5.015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7 alitse kolme tehtävää. 6p/tehtävä. 1. Mitä mieltä olet seuraavista väitteistä. Perustele lyhyesti ovatko väitteet totta vai tarua. a. irtapiirin hehkulamput

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 8 Vaimennettu värähtely Elävässä elämässä heilureiden ja muiden värähtelijöiden liike sammuu ennemmin tai myöhemmin. Vastusvoimien takia värähtelijän

Lisätiedot

Lämpöputkilämmönsiirtimet HPHE

Lämpöputkilämmönsiirtimet HPHE Lämpöputkilämmönsiirtimet HPHE LÄMMÖNTALTEENOTTO Lämmöntalteenotto kuumista usein likaisista ja pölyisistä kaasuista tarjoaa erinomaisen mahdollisuuden energiansäästöön ja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen

Lisätiedot

OUM6410C4037 3-pisteohjattu venttiilimoottori 24 VAC

OUM6410C4037 3-pisteohjattu venttiilimoottori 24 VAC OUM6410C4037 3-pisteohjattu venttiilimoottori 24 VAC TUOTETIEDOT YLEISTÄ OUM6410C venttiilimoottori soveltuu hitaiden säätöprosessien ohjaamiseen, esim. lämmityspiirien säätöön. Venttiilimoottori ei tarvitse

Lisätiedot

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0, 76638A Termofysiikka Harjoitus no. 9, ratkaisut syyslukukausi 014) 1. Vesimäärä, jonka massa m 00 g on ylikuumentunut mikroaaltouunissa lämpötilaan T 1 110 383,15 K paineessa P 1 atm 10135 Pa. Veden ominaislämpökapasiteetti

Lisätiedot

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu. Tehtävä 1 Tarkastellaan paineen ajamaa Poisseuille-virtausta kahden yhdensuuntaisen levyn välissä Levyjen välinen etäisyys on 2h Nopeusjakauma raossa on tällöin u(y) = 1 dp ( y 2 h 2), missä y = 0 on raon

Lisätiedot

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ] 766328A Termofysiikka Harjoitus no. 7, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Sylinteri on ympäristössä, jonka paine on P 0 ja lämpötila T 0. Sylinterin sisällä on n moolia ideaalikaasua ja sen tilavuutta kasvatetaan

Lisätiedot

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai :00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai :00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai 26.5.2017 8:00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet. Pelkät kaavat ja ratkaisu eivät riitä täysiin pisteisiin.

Lisätiedot

Luvun 12 laskuesimerkit

Luvun 12 laskuesimerkit Luvun 12 laskuesimerkit Esimerkki 12.1 Mikä on huoneen sisältämän ilman paino, kun sen lattian mitat ovat 4.0m 5.0 m ja korkeus 3.0 m? Minkälaisen voiman ilma kohdistaa lattiaan? Oletetaan, että ilmanpaine

Lisätiedot

T H V 2. Kuva 1: Stirling kiertoprosessi. Ideaalisen Stirlingin koneen sykli koostuu neljästä osaprosessista (kts. kuva 1):

T H V 2. Kuva 1: Stirling kiertoprosessi. Ideaalisen Stirlingin koneen sykli koostuu neljästä osaprosessista (kts. kuva 1): 1 c 3 p 2 T H d b T L 4 1 a V Kuva 1: Stirling kiertoprosessi. Stirlingin kone Ideaalisen Stirlingin koneen sykli koostuu neljästä osaprosessista kts. kuva 1: 1. Työaineen ideaalikaasu isoterminen puristus

Lisätiedot

Täydellinen valvonta. Jäähdytysjärjestelmän on siten kyettävä kommunikoimaan erilaisten ohjausjärjestelmien kanssa.

Täydellinen valvonta. Jäähdytysjärjestelmän on siten kyettävä kommunikoimaan erilaisten ohjausjärjestelmien kanssa. Täydellinen valvonta ATK-konesalit ovat monimutkaisia ympäristöjä: Tarjoamalla täydellisiä integroiduista elementeistä koostuvia ratkaisuja taataan yhteensopivuus ja strateginen säätöjärjestelmän integrointi.

Lisätiedot

EINO TALSI RIPAPUTKIPATTERIT TYYLIKÄSTÄ LÄMMÖNTUOTTOA

EINO TALSI RIPAPUTKIPATTERIT TYYLIKÄSTÄ LÄMMÖNTUOTTOA EINO TALSI RIPAPUTKIPATTERIT TYYLIKÄSTÄ LÄMMÖNTUOTTOA JOUSTAVAA SUUNNITTELUA MUKAUTUU ERI TILOIHIN Eino Talsi Oy on osa Ekocoil-konsernia. Se on useiden vuosikymmenien ajan erikoistunut ripaputkituotteiden

Lisätiedot

Lämpöpumpputekniikkaa Tallinna 18.2. 2010

Lämpöpumpputekniikkaa Tallinna 18.2. 2010 Lämpöpumpputekniikkaa Tallinna 18.2. 2010 Ari Aula Chiller Oy Lämpöpumpun rakenne ja toimintaperiaate Komponentit Hyötysuhde Kytkentöjä Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu Integroidut lämpöpumppujärjestelmät

Lisätiedot

782630S Pintakemia I, 3 op

782630S Pintakemia I, 3 op 782630S Pintakemia I, 3 op Ulla Lassi Puh. 0400-294090 Sposti: ulla.lassi@oulu.fi Tavattavissa: KE335 (ma ja ke ennen luentoja; Kokkolassa huone 444 ti, to ja pe) Prof. Ulla Lassi Opintojakson toteutus

Lisätiedot

Omavoimaiset säätimet on suunniteltu integroitaviksi suoraan lämmönsiirtimeen. Niiden avulla lämmönsiirrin säätää käyttöveden lämmitystä.

Omavoimaiset säätimet on suunniteltu integroitaviksi suoraan lämmönsiirtimeen. Niiden avulla lämmönsiirrin säätää käyttöveden lämmitystä. Tekninen esite Lämmönsiirtimen omavoimaiset säätimet (PN16) PM2+P Suhteellinen virtaussäädin, jossa sisäänrakennettu p -säädin (NS) PTC2+P Virtauksen mukaan toimiva lämpötilansäädin, jossa sisäänrakennettu

Lisätiedot

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V. TYÖ 37. OHMIN LAKI Tehtävä Tutkitaan metallijohtimen päiden välille kytketyn jännitteen ja johtimessa kulkevan sähkövirran välistä riippuvuutta. Todennetaan kokeellisesti Ohmin laki. Välineet Tasajännitelähde

Lisätiedot

Demo 5, maanantaina 5.10.2009 RATKAISUT

Demo 5, maanantaina 5.10.2009 RATKAISUT Demo 5, maanantaina 5.0.2009 RATKAISUT. Lääketieteellisen tiedekunnan pääsykokeissa on usein kaikenlaisia laitteita. Seuraavassa yksi hyvä kandidaatti eli Venturi-mittari, jolla voi määrittää virtauksen

Lisätiedot

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai klo 12:00-16:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai klo 12:00-16:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai 1.9.2017 klo 12:00-16:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet. Pelkät kaavat ja ratkaisu eivät riitä täysiin pisteisiin.

Lisätiedot

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen 2 ratkaisuiksi

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen 2 ratkaisuiksi DEE-4000 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen ratkaisuiksi Yleistä asiaa lämmönjohtumisen yleiseen osittaisdifferentiaaliyhtälöön liittyen Lämmönjohtumisen yleinen osittaisdifferentiaaliyhtälön

Lisätiedot

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Elektroniikka Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Kurssin sisältö Sähköopin perusteet Elektroniikan perusteet Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö Elektroniikka musiikkiteknologiassa Suoritustapa

Lisätiedot

Molaariset ominaislämpökapasiteetit

Molaariset ominaislämpökapasiteetit Molaariset ominaislämpökapasiteetit Yleensä, kun systeemiin tuodaan lämpöä, sen lämpötila nousee. (Ei kuitenkaan aina, kannattaa muistaa, että työllä voi olla osuutta asiaan.) Lämmön ja lämpötilan muutoksen

Lisätiedot

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa? Kysymys 1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa? 2. EXTRA-PÄHKINÄ (menee yli aiheen): Heität vettä kiukaalle. Miksi vesihöyry nousee voimakkaasti kiukaasta ylöspäin?

Lisätiedot

KULJETUSSUUREET Kuljetussuureilla tai -ominaisuuksilla tarkoitetaan kaasumaisen, nestemäisen tai kiinteän väliaineen kykyä siirtää ainetta, energiaa, tai jotain muuta fysikaalista ominaisuutta paikasta

Lisätiedot

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) 1) MEKANIIKKA Vuorovaikutus vuorovaikutuksessa kaksi kappaletta vaikuttaa toisiinsa ja vaikutukset havaitaan molemmissa kappaleissa samanaikaisesti lajit: kosketus-/etä-

Lisätiedot

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla. Komponentit: pumppu moottori sylinteri Hydrostaattinen tehonsiirto Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla. Pumput Teho: mekaaninen

Lisätiedot

Suprajohteet. 19. syyskuuta Syventävien opintojen seminaari Suprajohteet. Juho Arjoranta

Suprajohteet. 19. syyskuuta Syventävien opintojen seminaari Suprajohteet. Juho Arjoranta Suprajohteet Syventävien opintojen seminaari juho.arjoranta@helsinki. 19. syyskuuta 2013 Sisällysluettelo 1 2 3 4 5 1911 H. K. Onnes havaitsi suprajohtavuuden Kuva: Elohopean resistiivisyys sen kriittisen

Lisätiedot

HYDRAULIIKAN PERUSTEET JA PUMPUN SUORITUSKYKY PUMPUN SUORITUSKYVYN HEIKKENEMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT

HYDRAULIIKAN PERUSTEET JA PUMPUN SUORITUSKYKY PUMPUN SUORITUSKYVYN HEIKKENEMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT HYDRAULIIKAN PERUSTEET JA PUMPUN SUORITUSKYKY PUMPUN SUORITUSKYVYN HEIKKENEMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Hyötysuhteen heikkenemiseen vaikuttavat tekijät Pumpun hyötysuhde voi heiketä näistä syistä: Kavitaatio

Lisätiedot

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä

PUOLIJOHTEISTA. Yleistä 39 PUOLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa

Lisätiedot

Virtaukset & Reaktorit

Virtaukset & Reaktorit Virtaukset & Reaktorit Teollisuuden lämmönsiirtimet 1 Kertaus, lämmönsiirron perusteet Lämpöä siirtyy kolmella mekanismilla: 1) Johtuminen 2) Säteily 3) Konvektio 2 Kertaus, lämmönsiirron perusteet Lämmön

Lisätiedot

Lämpötilan säätö. S Elektroniset mittaukset Mikko Puranen Luennon sisältö

Lämpötilan säätö. S Elektroniset mittaukset Mikko Puranen Luennon sisältö Lämpötilan säätö S-108.2010 Elektroniset mittaukset Mikko Puranen 20.2.2006 Luennon sisältö 1. Termodynaaminen malli 2. Jäähdytyksen suunnittelu 3. Peltier-elementit 4. Lämpötilasäätäjät PID-säädin Termodynaaminen

Lisätiedot

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 31.5.2006, malliratkaisut ja arvostelu.

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 31.5.2006, malliratkaisut ja arvostelu. 1 Linja-autoon on suunniteltu vauhtipyörä, johon osa linja-auton liike-energiasta siirtyy jarrutuksen aikana Tätä energiaa käytetään hyväksi kun linja-autoa taas kiihdytetään Linja-auto, jonka nopeus on

Lisätiedot

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio Sähkömagnetismi 2 Aiheena tänään Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio Käämiin vaikuttava momentti Magneettikentässä olevaan

Lisätiedot

PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE

PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE Kappaleen painopiste on piste, jonka kautta kappaleeseen kohdistuvan painovoiman vaikutussuora aina kulkee, olipa kappale missä asennossa tahansa. Jos ajatellaan kappaleen

Lisätiedot

Luvun 5 laskuesimerkit

Luvun 5 laskuesimerkit Luvun 5 laskuesimerkit Esimerkki 5.1 Moottori roikkuu oheisen kuvan mukaisessa ripustuksessa. a) Mitkä ovat kahleiden jännitykset? b) Mikä kahleista uhkaa katketa ensimmäisenä? Piirretäänpä parit vapaakappalekuvat.

Lisätiedot

Lämpöopin pääsäännöt

Lämpöopin pääsäännöt Lämpöopin pääsäännöt 0. Eristetyssä systeemissä lämpötilaerot tasoittuvat. Systeemin sisäenergia U kasvaa systeemin tuodun lämmön ja systeemiin tehdyn työn W verran: ΔU = + W 2. Eristetyn systeemin entropia

Lisätiedot

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste Luku 13 Kertausta Hydrostaattinen paine Noste Uutta Jatkuvuusyhtälö Bernoullin laki Virtauksen mallintaminen Esitiedot Voiman ja energian käsitteet Liike-energia ja potentiaalienergia Itseopiskeluun jää

Lisätiedot

Kertaus 3 Putkisto ja häviöt, pyörivät koneet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Kertaus 3 Putkisto ja häviöt, pyörivät koneet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet Kertaus 3 Putkisto ja häviöt, pyörivät koneet KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet Käsitteelliset tehtävät Käsitteelliset tehtävät Ulkopuoliset virtaukset Miten Reynoldsin luku vaikuttaa rajakerrokseen?

Lisätiedot

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittausprojekti Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen

Lisätiedot

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste Luku 13 Kertausta Hydrostaattinen paine Noste Uutta Jatkuvuusyhtälö Bernoullin laki Virtauksen mallintaminen Esitiedot Voiman ja energian käsitteet Liike-energia ja potentiaalienergia Itseopiskeluun jää

Lisätiedot

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit. Tehtävä 1 Oletetaan, että ruiskutussuuttimen nestepisaroiden halkaisija d riippuu suuttimen halkaisijasta D, suihkun nopeudesta V sekä nesteen tiheydestä ρ, viskositeetista µ ja pintajännityksestä σ. (a)

Lisätiedot

TN T 3 / / SÄH Ä KÖAS A IOI O TA T Vi taniemen koulu

TN T 3 / / SÄH Ä KÖAS A IOI O TA T Vi taniemen koulu TN 3 / SÄHKÖASIOITA Viitaniemen koulu SÄHKÖSTÄ YLEISESTI SÄHKÖ YMPÄRISTÖSSÄ = monen erilaisen ilmiön yhteinen nimi = nykyihminen tulee harvoin toimeen ilman sähköä SÄHKÖN MUODOT SÄHKÖN MUODOT pistorasioista

Lisätiedot

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p). 3. Peruslait 3. PERUSLAIT Hydrauliikan peruslait voidaan jakaa hydrostaattiseen ja hydrodynaamiseen osaan. Hydrostatiikka käsittelee levossa olevia nesteitä ja hydrodynamiikka virtaavia nesteitä. Hydrauliikassa

Lisätiedot

Työ 3: Veden höyrystymislämmön määritys

Työ 3: Veden höyrystymislämmön määritys Työ 3: Veden höyrystymislämmön määritys Työryhmä: Tehty (pvm): Hyväksytty (pvm): Hyväksyjä: 1. Tavoitteet Työssä vettä höyrystetään uppokuumentimella ja mitataan jäljellä olevan veden painoa sekä höyrystymiseen

Lisätiedot

Recair Booster Cooler. Uuden sukupolven cooler-konesarja

Recair Booster Cooler. Uuden sukupolven cooler-konesarja Recair Booster Cooler Uuden sukupolven cooler-konesarja Mikä on Cooler? Lämmön talteenottolaite, joka sisältää jäähdytykseen tarvittavat kylmä- ja ohjauslaitteet LAUHDUTINPATTERI HÖYRYSTINPATTERI 2 Miten

Lisätiedot

Tehokas ledivalaisin 30 valkoisella ledillä. Käyttöjännite 12 20V. Nimellisvirta on noin 0.10A - 0.35A Suunnittelija Mikko Esala.

Tehokas ledivalaisin 30 valkoisella ledillä. Käyttöjännite 12 20V. Nimellisvirta on noin 0.10A - 0.35A Suunnittelija Mikko Esala. Tehokas ledivalaisin 30 valkoisella ledillä. Käyttöjännite 20V. Nimellisvirta on noin 0.10A - 0.35A Suunnittelija Mikko Esala. Valaisimen ledit on kytketty kolmen ledin sarjoihin. Näitä ledisarjoja taas

Lisätiedot

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET SMG-4500 Tuulivoima Ensimmäisen luennon aihepiirit Tuuli luonnonilmiönä: Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat 1 TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET Tuuli on ilman liikettä suhteessa maapallon pyörimisliikkeeseen.

Lisätiedot

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen osat Lämpötilan

Lisätiedot

7. Resistanssi ja Ohmin laki

7. Resistanssi ja Ohmin laki Nimi: LK: SÄHKÖ-OPPI Tarmo Partanen Teoria (Muista hyödyntää sanastoa) 1. Millä nimellä kuvataan sähköisen komponentin (laitteen, johtimen) sähkön kulkua vastustavaa ominaisuutta? 2. Miten resistanssi

Lisätiedot

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: 1 SP 17-7 Tuote No.: 12A197 Porakaivoon asennettava uppopumppu soveltuu puhtaan veden pumppaukseen. Pumppu voidaan asentaa pysty- tai vaakasuuntaisesti. Kaikki teräskomponentit on valmistettu ruostumattomasta

Lisätiedot

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: 1 SP 17-7 Tuote No.: 12A197 Porakaivoon asennettava uppopumppu soveltuu puhtaan veden pumppaukseen. Pumppu voidaan asentaa pysty- tai vaakasuuntaisesti. Kaikki teräskomponentit on valmistettu ruostumattomasta

Lisätiedot

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma Sekä A- että B-osiosta tulee saada vähintään 10 pistettä. Mikäli A-osion pistemäärä on vähemmän kuin 10 pistettä,

Lisätiedot

Luento 10. Virtaventtiilit Vastusventtiilit Virransäätöventtiilit Virranjakoventtiilit. BK60A0100 Hydraulitekniikka

Luento 10. Virtaventtiilit Vastusventtiilit Virransäätöventtiilit Virranjakoventtiilit. BK60A0100 Hydraulitekniikka Luento 10 Virtaventtiilit Vastusventtiilit Virransäätöventtiilit Virranjakoventtiilit BK60A0100 Hydraulitekniikka 1 Yleistä Toimilaitteen liikenopeus määräytyy sen syrjäytystilavuuden ja sille tuotavan

Lisätiedot

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on 766328A ermofysiikka Harjoitus no. 3, ratkaisut (syyslukukausi 201) 1. (a) ilavuus V (, P ) riippuu lämpötilasta ja paineesta P. Sen differentiaali on ( ) ( ) V V dv (, P ) dp + d. P Käyttämällä annettua

Lisätiedot

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys: Positio Laske Kuvaus 1 SP Tuote No.: 12A01907

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys: Positio Laske Kuvaus 1 SP Tuote No.: 12A01907 Positio Laske Kuvaus 1 SP 17-7 Tuote No.: 12A197 Porakaivoon asennettava uppopumppu soveltuu puhtaan veden pumppaukseen. Pumppu voidaan asentaa pysty- tai vaakasuuntaisesti. Kaikki teräskomponentit on

Lisätiedot

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys: Positio Laske Kuvaus 1 SP 2A-23. Tuote No.: 09001K23

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin: Päiväys: Positio Laske Kuvaus 1 SP 2A-23. Tuote No.: 09001K23 Positio Laske Kuvaus 1 SP 2A-23 Tuote No.: 91K23 Huom.! Tuotteen kuva voi poiketa todellisesta tuotteesta Porakaivoon asennettava uppopumppu soveltuu puhtaan veden pumppaukseen. Pumppu voidaan asentaa

Lisätiedot

EWA Solar aurinkokeräin

EWA Solar aurinkokeräin EWA Solar aurinkokeräin Sisällys: 1. Keräimen periaate 2. Keräimen rakenne 3. Keräimen toiminta 4. Keräimen yhdistäminen EWA:an 5. Ohjeita keräimen rakentamiseksi 6. Varoitus 7. Ominaisuuksia luettelona

Lisätiedot

14. Putkivirtausten ratkaiseminen. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

14. Putkivirtausten ratkaiseminen. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet 14. Putkivirtausten ratkaiseminen KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet Päivän anti Miten erilaisia putkistovirtausongelmia ratkaistaan? Motivointi: putkijärjestelmien mitoittaminen sekä painehäviöiden

Lisätiedot

3. Bernoullin yhtälön käyttö. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

3. Bernoullin yhtälön käyttö. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet 3. Bernoullin yhtälön käyttö KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet Päivän anti Mitä Bernoullin yhtälö tarkoittaa ja miten sitä voidaan käyttää virtausongelmien ratkaisemiseen? Motivointi: virtausnopeuden

Lisätiedot

ENERGIATEHOKAS KARJATALOUS

ENERGIATEHOKAS KARJATALOUS ENERGIATEHOKAS KARJATALOUS PELLON GROUP OY / Tapio Kosola ENERGIAN TALTEENOTTO KOTIELÄINTILALLA Luonnossa ja ympäristössämme on runsaasti lämpöenergiaa varastoituneena. Lisäksi maatilan prosesseissa syntyvää

Lisätiedot

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto Kojemeteorologia Sami Haapanala syksy 03 Fysiikan laitos, Ilmakehätieteien osasto Tuulen nopeuen ja suunnan mittaaminen Tuuli on vektorisuure, jolla on siis nopeus ja suunta Yleensä tuulella tarkoitetaan

Lisätiedot

Lahti Precision Fluidisointijärjestelmä

Lahti Precision Fluidisointijärjestelmä Lahti Precision Fluidisointijärjestelmä 100 years of experience Lahti Precision -fluidisointijärjestelmä estää siilojen purkautumishäiriöt Patentoitu fluidisointijärjestelmä jauheiden ja muiden hienojakoisten

Lisätiedot

Liite F: laskuesimerkkejä

Liite F: laskuesimerkkejä Liite F: laskuesimerkkejä 1 Lämpövirta astiasta Astiasta ympäristöön siirtyvää lämpövirtaa ei voida arvioida vain astian seinämien lämmönjohtavuuksilla sillä ilma seinämä ja maali seinämä -rajapinnoilla

Lisätiedot

Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI

Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI Thermodynamics: An Engineering Approach, 7 th Edition Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission

Lisätiedot

SVE: Akustisen kääreen sisällä oleva linjaan asennettava hiljainen poistopuhallin

SVE: Akustisen kääreen sisällä oleva linjaan asennettava hiljainen poistopuhallin : Akustisen kääreen sisällä oleva linjaan asennettava hiljainen poistopuhallin /PLUS Puhallin: Ääntä absorboivalla materiaalilla pinnoitettu akustinen kääre. Turbiini suihkuturbiinilavoilla, lukuun ottamatta

Lisätiedot

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen Voima Vuorovaikutusta kahden kappaleen välillä tai kappaleen ja sen ympäristön välillä (Kenttävoimat) Yksikkö: newton, N = kgm/s Vektorisuure Aiheuttaa kappaleelle

Lisätiedot