Жылумаўызалмасу теориясы

5 Конвективтi жылуалмасу

Конвективтi жылуалмасу немесе жылуберу деп ўатты дене мен сѕйыў орта арасында жылу тасымалдау процесiн айтады. Жылу тасымалдау жылу ґткiзгiштiк пен конвекцияныј бiр мезгiлдегi ірекеттерiмен жїзеге асырылады.

Сѕйыў пен газдаєы жылу ґткiзгiштiк ўѕбылыс жылу ґткiзгiштiк коэффициентi мен температуралыў градиентпен аныўталады. Конвекция жаєдайында жылу тасымалдау процесi ортаныј ґзiн тасымалдаумен тiкелей байланысты. Конекция тек бґлшектерi ојай жылжитын сѕйыў пен газда єана мїмкiн.

Табиєи пайда болуына ўарай ўозєалыстыј екi тїрi болады – еркiн жіне міжбїр болєаннан. Еркiн дегенiмiз - гравитациялыў ґрiстегi сѕйыўтыј жылытылєан жіне салўын бґлшектерi тыєыздыєыныј айырмашылыєы салдарынан болєан ўозєалыс. Еркiн ўозєалыс сол сияўты табиєи конвекция деп аталады. Міжбїр болєан ўозєалыс – бґтен ўоздырєыштардыј ісерiнен болатын ўозєалыс, мысалы, сорєы, желдеткiш т. б. Міжбїр ўозєалыспен бiр мезгiлде еркiн ўозєалыс та дамуы мїмкiн.

Конвективтi жылуалмасу ўарўындылыєы Ньютон-Рихман формуласымен аныўталатын жылу беру коэффициентiмен сипатталады
(5.1)
Жылу беру коэффициентi уаўыт бiрлiгiнде берiлетiн жылу мґлшерi сияўты аныўталады. Заттыј бетi мен сѕйыў арасындаєы температура айырмашылыєы 1 градус жаєдайында бет бiрлiгi

(5.2)

Жылу беру процестерi сѕйыў ўозєалысына тiкелей байланысты. Аєыстыј негiзгiекi режiмi бар: ламинарлыў жіне турбуленттiк. Бiрiншi тїрдегi аєында барлыў бґлшектер ґзара параллель траекториялармен ўозєалады жіне олардыј ўозєалысы кґпке дейiн барлыў аєынныј баєытына сійкес келедi. Сѕйыў канал кескiнiмен аєынша жасап, толыўсымай бiркелкi ўозєалады.

Турбуленттiк жаєдайда - ўозєалыс ўѕйын тірiздi, ретсiз болады. (сурет) Режiмдегi ґзгерiстер тїрлi жаєдайда іртїрлi кездесетiн “ўиын” жылдамдыўта болады. Жалпы алєанда сѕйыўтыј аєу режiмi тек жылдамдыўпен єана емес, ўозєалыс жылдамдыєынан тѕратын мґлшерсiз кешенмен, сѕйыў тѕтўырлыєыныј кинематикалыў коэффициентiмен жіне канал немесе аєыстау дененiј мґлшерiмен аныўталады. Мѕндай кешен Рейкольдс саны деп аталады жіне немесе белгiленедi. Ламинарлыў режiмнен турбуленттiкке Rе саныныј ўиын (критический) мінi жаєдайында ґтiледi. Тубадаєы сѕйыў ўозєалысы болады. Мінi -єа дейiн трубадаєы сѕйыў аєыны ламинарлыў болып ўала бередi, R –нiј мінi одан асўанда аєын турбуленттiкке ауысады.

Ўѕйын мен диффузияныј їздiксiз болуынан сѕйыў ўатты араласады, бѕл ўѕбылыс турбуленттiк орын алмасу деп аталады. Ўѕйын неєѕрлым кґп болса, сѕйыў сол єѕрлым ўарўынды араласады жіне турбуленттiгi жоєары болады. Турбуленттiк табиєи жіне жасанды болады. Алєашўысы табиєи тїрде болады. Екiншiсi аєында белгiлi бiр кедергiлердiј - турбулендiретiн торлар мен ауытўытатын кґздер болуымен жасалады. Турбуленттiктiј кез келген тїрiнде бет жаєыныј жѕўа ўабатында тѕтўыр їйкелудiј пайда болуына байланысты сѕйыў аєысы бісејдеп, жылдамдыєы нґлге жетедi. Бѕл ўабат – тѕтўыр ўабат деп аталады.

Жылу беру процесi їшiн жѕмысшы сѕйыўтыј ўозєалыс режiмiнiј їлкен мајызы бар, ґйткенi ол жылу тасымалыныј механизмiн аныўтайды.

Ламинар режiмде: ўабырєаєа нормаль баєытта жылу тасымалы жылу ґткiзгiштiк арўылы жїзеге асырылады. Турбуленттiк режiмде жылу тасымалыныј бѕл тїрi тек тѕтўыр ўабатта єана саўталады, ал турбуленттiк ядроныј iшiнде сѕйыў бґлшектерiнiј ўарўынды араласуымен тасымалданады. Бѕл жаєдайда газдар мен ідеттегi сѕйыўтар їшiн жылу беру ўарўындылыєы негiзiнен, ядроныј термиялыў кедергiсiмен салыстырєанда басым болатын ўабырєа жанындаєы ўабаттыј термиялыў кедергiсiмен аныўталады.

Температура ґзгерiсiнiј басым кґпшiлiгi жылу ґткiзгiштiк арўылы жылу берiлетiн бет жаєындаєы жѕўа ўабатта болады. Аєынныј ламинар жіне турбуленттiк режiмдерi їшiн бет жаєына жаўын жерде Фурье зајы ўолданылады
(5.3)

6 Жылуалмасудыј дифференциалдыў тејдеуi
Жылу беру жылу жіне гидродинамикалыў ўѕбылыстармен аныўталады, яєни бѕл ўѕбылыстардыј жиынтыєы ўѕрамына жылу ґткiзгiштiк тејдеуi, ўозєалыс тејдуi жіне тѕтастыў тејдеуi енетiн дифференциалдыў тејдеулер жїйесiмен суреттеледi.

1. 
   Жылу ґткiзгiштiк тејдеуi
   
2. 
   
   

а – температура ґткiзгiштiк коэффициентi

Ўозєалыстаєы сѕйыўтыј жылу беру процесiн зерттеу барысында дифференциалдыў тејдеу

Ўатты денеге ўолданылатын (6.2) тејдеуi мынай кґрiнiст болады

1. 
   Ўозєалыс тејдеуi
   

1. 
   Тѕтастыў тејдеуi. Ўозєалыс тејдеуiнде жаја белгiсiз Р - ўысым пайда болєандыўтан, (6.1) мен (6.4) тејдеулердегi белгiсiздер саны тејдеулер санынан артыў, яєни жїйе тѕйыў болмай ўалды. Тѕйыў жїйе болу їшiн бар тејдеулерге таєы бiр тѕтастыў тејдеуiн ўосу керек (ол масса саўтау зајыныј негiзiнде шыєарылады)
   

а) физикалыў ўѕбылыстарєа ўатысты ѕўсастыў тїсiнiгi тек сапалары бiрдей жіне математикалыў тѕрєыдан формасы мен мазмѕны бiрдей тејдеумен жазылатын бiр тектi ўѕбылыстарєа єана ўолданылады.

Егер екi ўѕбылыстыј математикалыў жазылуыныј формалары бiрдей, бiраў мазмѕны басўа болса, онда бѕл ўѕбылыстар ѕўсас (тірiздес) деп аталады.

і) ѕўсас ўѕбылыстар геометриялыў ѕўсас жїйелерде ґтедi.

б) ѕўсас ўѕбылыстарды талдау барысында тек бiртектi шамаларды жіне кејiстiктiј ѕўсас нїктесi мен ѕўсас уаўытта єана ґзара салыстыруєа болады.

Бiртектi шама деп физикалыў мінi мен мґлшерi бiрдей шаманы айтады.

Геометриялыў ѕўсас жїйенiј ѕўсас нїктелерi деп координаталары ўойылєан талаптарєа діл келетiнiн айтады
, , (7.1)

Егер санау басы ортаў болып, ґзара ѕўсастыў тїрлендiрiлуiмен байланысты болса, онда екi уаўыт аралыєы ... ... ѕўсас деп аталады.

в) екi физикалыў ўѕбылыс ѕўсастыєы ўарастырылып отырєан ўѕбылысты сипаттайтын барлыў шамалардыј ѕўсастыєын бiлдiредi. Бѕл кејiстiктiј ѕўсас нїктесiнде ѕўсас уаўытта бiрiншi ўѕбылыстыј кез келген шамасы екiншi ўѕбылыстыј бiртектi шамасына пропорционал болады, яєни

Сонымен, екi ўѕбылыс ѕўсастыєыныј мінi осы ўѕбылыстарды аныўтайтын аттас физикалыў шамалар ґрiсiнiј ѕўсастыєын бiлдiредi. Конвективтiк жылуалмасу процесiнде іртїрлi нїктедегi температураныј, жылдамдыўтыј, ўысымныј міндерi іртїрлi болуы мїмкiн. Осындай екi процесс ѕўсастыєы осы шамалардыј ўаралып отырєан жїйенiј барлыў кґлемiндегi ѕўсастыєын, яєни осы шамалардыј ґрiс ѕўсастыєын кґрсетедi.

Ѕўсас ўѕбылыстардыј іртїрлi шамалары їшiн ѕўсас тѕраўтылыўтарыныј арасында ірўашан белгiлi ўатај ўатынастар болады. Осы ўатынастар ѕўсастыў теориясында мајызды орын алады. Ґйткенi олар ґзара ѕўсас барлыў ўѕбылыстар їшiн бiр сандыў мінi бар ѕўсастыў саны (инвариант) деп аталатын ерекше шамаларды ўалыптастырады. Ѕўсастыў саны мґлшерсiзкешен болады: r – p Rе т. б.

Ѕўсастыў теориясыныј негiзгi ережелерiн їш теорема тїрiнде тѕжырымдауєа болады: 1 - ѕўсастыў теоремасы ѕўсастыў тѕраўтыларыныј арасындаєы байланысты ўалыптастырады жіне ѕўсастыў санын табуєа мїмкiндiк бередi: ґзара ѕўсас процестердiј тѕраўты сандары бiрдей болады.

2 – теорема негiзiнде ўандай да бiр процестi сипаттайтын ауыспалылар арасындаєы тіуелдiлiк ѕўсастыєы ѕўсастыў сандар арасындаєы тіуелдiлiк тїрiнде ѕсынылуы мїмкiн К1, К2, Кn ...
(7.3)
(7.3) тїрiндегi тіуелдiлiк ѕўсастыў тејдеуi деп аталады.

Ѕўсастыў сандарында кез келген бiр тіжiрибенiј нітижесiн кґз алдымызєа елестетiп, ґзара процестердiј барлыў ѕўсастыўтары їшiн ідiл жалпыланєан тіуелдiлiктi табамыз. Ѕўсастыўтыј їшiншi теоремасы былай оўылады: жаєдайларыныј бiрміндiлiгi ѕўсас процестер ѕўсас болады жіне бiрміндiлiк жаєдайына енетiн шамалардан ўѕралєан ѕўсастыў сандарыныј сандыў мінi бiрдей болу керек. Тек бiрміндiлiк жаєдайына енетiн шамалардан ўѕрылєан ѕўсастыў саны аныўтаушы немесе ѕўсастыў критерийi деп аталады.

Тiлiктiј алдыјєы шетiне жаўын жердегi шекаралыў ўабаты жѕўа жіне сѕйыў аєыны ламинар болады. Шекаралыў ўабаттыј бiраз алшаўтау жерiнде хкр ўѕйындар пайда болып, аєын турбуленттiк сипат алады. Ўѕйындар шекаралыў ўабатта сѕйыўтыј ўарўынды араласуын ўамтамасыз етедi, бiраў беттiј їстiне жаўын жерiнде сґне бастайды жіне бѕл жерде тѕтўыр ґте жѕўа ўабатша саўталады. Шекаралыў ўабат ўалыјдыєы тiлiктiј алдыјєы шетiнiј ўашыўтыєына, аєын жылдамдыєына жіне тѕтўырлыўтыј кинематикалыў коэффициентiне байланысты болады. Ламинар шекаралыў ўабатында

Шекаралыў ўабаттаєы сѕйыў аєыныныј турбуленттiк режiмге ґтуi Rе саныныј сындыў мінiмен аныўталады

Аєыс жылдамдыєы кр мінiнен їлкен болєан кезде аєыс режiмi турбуленттiкке ауысады. Іртїрлi сѕйыўтар мен ўѕбырлар їшiн сындыў жылдамдыў іртїрлi болады. Сѕйыўтыј ўѕбырдаєы ўозєалысы кезiнде

Аєынныј дамыєан турбуленттiк режiмi Rе > 1*10⁴ мінiнде ўалыптасады. Rе – нiј 2*10³ –ден 1*10⁴-єа дейiнгi ґзгерiс ауўымы аєынныј ауыспалы режiмiне сійкес келедi. Ламинар изотермиялыў режiмге тін сипат - жылдамдыўтыј ўима бойынша параболалыў таратылуы.

0 - ўѕбыр осiндегi жылдамдыў, - ўашыўтыўтаєы жылдамдыў, r -ўѕбыр радиусы.


Сурет 9.1 – С±йы›тыЈ ›±бырда“ы ламинарлы жЩне турбулентті режимдері кезінде ›има бойынша ›оз“алысыныЈ жылдамды“ын тарату
Ўима бойынша а) ламинар, б) турбуленттiк режiмдерде ўѕбырдаєы сѕйыў ўозєалысыныј таратылу жылдамдыєы. Практикалыў есептеулерде жылдамдыўтыј орта мінi ўолданылады
(9.1)
f - ўѕбырдыј кґлденеј ўимасыныј кґлемi, v – сѕйыўтыј кґлемдiк шыєыны.

Орта жылдамдыўтыј максимальды жылдамдыўўа ўатысы аєыстыј ламинар режiмiнде тѕраўты болады:

Сѕйыў ўозєалысыныј дамыєан турбуленттiк режiмi їшiн ўѕбыр ўимасы бойынша жылдамдыў таратылуы ўиыў парабола тїрiнде болады. орта жылдамдыўтыј максимальды жылдамдыўўа ўатысы Rе саныныј функциясы болып табылады
(9.10)

10 Ўайнау мен шыўтану (конденсация) кезiндегi жылуалмасу
Ўайнау кезiндегi жылуалмасу

Сѕйыў кґлемiнiј iшiндегi бу пайда болу процесi ўайнау деп аталады (сѕйыў ўѕрамында ерiген газ, сол сияўты ѕсаў ґлшенген бґлшектерi болєанда). Ўайнау пайда болу їшiн сѕйыў аса ўатты ўыздырылуы керек, яєни t сѕйыў температурасын берiлген Р ўысым жаєдайында ... ўаныєу температурасына ўатысты кґтеру ўажет. Аса ўыздырылу сѕйыўтыј физикалыў ўасиеттерiне, тазалыєына, ўысымына, сол сияўты шекаралас ўатты зат беттерiнiј ўасиеттерiне байланысты болады. Сѕйыў неєѕрлым таза болса, ўайнау пайда болуєа ўажеттi бастапўы ўыздыру соєѕрлым жоєары болады. Таза сѕйыўтыј ўайнауына ўажеттi бастапўы жоєары ўыздыру сѕйыў iшiндегi будыј бастапўы кiшкене кґпiршiктерi, сѕйыў молекулаларыныј ґзара тартылыс энергиясыныј кґптiгiнен ґздiгiнен пайда болатын ўѕрылымдардыј ўиындауымен тїсiндiрiледi.

Ўѕраманда ерiтiлген газы, сондай-аў ѕсаў ґлшенген бґлшектерi бар сѕйыў ўыздырылєан кезде ўайнау процесi сѕйыў ўаныєу температурасына жеткеннен кейiн iле басталады. Мѕнда ўайнау баяу сипат алады.

Бастапўы ўатты ўыздыру сѕйыўтыј бетпен молекулярлыў iлiнiсуiн тґмендететiн сѕйыў ўыздырылатын ыдыс ўабырєасыныј бет жаєында адсорбталєан газ, микробѕдырлыў, сондай-аў іртїрлi бiртексiздiктер мен ўосылулар болса да тґмендейдi. Осындай бет арўылы жылу жаўындаєанда беттiј жекешеленген нїктелерiнде, бу жасалу орталыўтарында кґпiршiктердiј пайда болєаны байўалады.

Сонымен, бѕл жаєдайда ўайнау процесi сѕйыўтыј бетпен тїйiсетiн жіне онымен бiрдей температурасы бар ўабаттарында басталады. Ўайнау кезiндегi жылу балансыныј тејдеуi мынадай
(10.1)
Q – жылу аєыны, r – сѕйыўтыј фазалыў ауысуыныј жылуы,

G” – сѕйыў ўайнау нітижесiнде уаўыт бiрлiгi iшiндегi бу мґлшерi жіне оныј бос бетiнен бѕрып ікететiн бу мґлшерi.кг/с.

Ўыздырудыј техникалыў бетiндегi бу жасау орталыўтарыныј саны беттiј материалына, ўѕрылымына, микробѕдырлыєына, бет ўѕрамыныј бiртексiздiгiне бетпен адсорбталєан газєа (ауаєа) байланысты болады. Іртїрлi ўатпарлар, тотыєу ўабыршаўары, сол сияўты адгезия жѕмысын тґмендететiн кез келген басўа ўосылулар айтарлыўтай ісер етедi. Адгезия жѕмысы дегенiмiз - кґлем бiрлiгiнде сѕйыўты ўатты беттен айырып алуєа ўажеттi жѕмыс. Бѕл шама сѕйыўтыј бетпен молекулалыў iлiнiсу кґлемiн сипаттайды жіне сулау ўѕбылысымен байланысты. Беттiј берiлген бґлiгiн Сѕйыў неєѕрлым жаўсы суласа, соєѕрлым адгезия жѕмысы жоєары болады.

Бу кґпiршiктерiнiј пайда болу шартына сѕйыў пен бу шекарасыныј бґлiнген жерiндегi беттiк керiлуi їлкен ісер етедi. Ірекетiнен сѕйыўтыј еркiн бетi ўысўаруєа ѕмтылатын кїш беттiк керiлу деп аталады. Бѕл кїш бетке жанама арўылы ірекет етедi. Беттiк керiлу бiрлiгiне сѕйыў бетiндегi кез келген сызыў ѕзындыєыныј бiрлiгiне келетiн кїш алынады. белгiленедi, берiлген заттыј физикалыў сипаттамасы болып табылады. Температура ѕлєайєан сайын шамасы кiшiрейедi жіне сындыў температурада нґлге теј болады. Беттiк керiлудiј тесператураєа байланысты ґзгерiстерi Бачинский формуласымен аныўталады

Беттiк керiлу салдарынан Pn кґпiршiгiнiј iшiндегi бу ўысымы оны ўоршаєан сѕйыў ўысымынан жоєары болады. Олардыј айырмасы Лаплас тејдеуiмен аныўталады

Лаплас тејдеуi механикалыў тепе-тејдiктiј шартын бейнелейдi. Ол басўа ўабыўша сияўты беттiк керiлу кґпiршiгiндегi буды “алып тастайтынын” кґрсетедi жіне R радиусы неєѕрлым кiшi болса, соєѕрлым кїштi болады. Кґпiршiк радиусыныј минималды мінi бу кґпiршiгiнiј сындыў радиусы деп аталады

Ўабыршаўтыў ўайнау кезiндегi жылуалмасу.

Ўабыршаўтыў режiмде ўайнаєан сѕйыў ўыздыру бетiнен бу ўабыршєымен бґлiнген, бет температурасы t_c ўаныєу температурасынан t_s айтарлыўтай жоєары. Жоєары температура кезiнде бет пен бу ўабыршаєы арасына жылу тасымалдау жылуалмасу жіне жылулыў сіулелену есебiнен болады. Ўабыршаўтыў ўайнау кезiндегi конвективтiк жылуалмасу ўарўындылыєы бу ўабыршаєыныј териялыў кедергiсiмен аныўталады. Ўабыршаўтаєы бу ўозєалысыныј сипаты мен оныј ўалыјдыєы ўыздыру бетiнiј мґлшерi мен тїрiне, оныј жїк ґрiсiнде орналасуына, сондай-аў сѕйыў ўозєалысыныј шартына байланысты.

Ўабыршаўтыў ўайнау кезiнде горизонталь ўѕбыр бетiнде будыј еркiн ўозєалысы жаєдайында ўѕбыр периметрiнiј бойымен жоєарєы ўѕрылымєа жылжиды жіне жинау ґлшемiне ўарай їзiлген ... кґпiршiк тїрiнде белгiлi бiр уаўыт аралыєында алыстайды. Бу ўабыршаєыныј ўалыјдыєы миллиметр бґлiгiмен ґлшенедi, ал ондаєы бу ўозєалысы ломинарлыў сипат алады. Жылу берудiј орташа коэффициентi ўѕрайды. Ўабыршаўтыў ўайнау кезiнде горизонталь ўѕбырдаєы їлкен кґлемдегi жылу беру мына формула бойынша есептеледi

Ўабыршаўтаєы бу ўозєалысын аныўтайтын кґтергiш кїш осы жаєдайда сѕйыў пен будыј тыєыздыєыныј айырмасымен аныўталады ... Бѕл жаєдайда жылу беру мына формуламен есептелуi мїмкiн

Бет температурасын белгiлi міннен тґмен азайтўан жаєдайда ўабыршаўтыў ўайнау тоўтатылады. Осы мезеттерде сѕйыў жылу берушi бетке жанаса (сулай) бастайды. Тіжiрибе ўыздыру бетiнiј температурасы x сѕйыўты шектiк ўыздыру температурасымен t_c бiрдей немесе бiршама тґмен болєанда ўабыршаўтыў ўайнау тоўтай бастайтынын кґрсетедi. Сојєысы, одан жоєары температурада сѕйыў фаза термодинамикалы тѕраўсыздыў болатын, сѕйыўтыј максимальды ўыздырылуын аныўтайды; ол ґздiгiнен ыдырайды жіне буланады. Температуралыў арын ўатты ўыздыруєа сійкес температуралыў арынмен бiрдей немесе одан бiраз аз болса, ўабыршаўтыў ўайнау тоўтайды.

Сонымен,
(10.8)
мѕндаєы С коэффициентi ідетте ... шегiнде жатады. Беттiј одан жоєарылау температурасы жаєдайында () сѕйыў ўыздыру бетiмен жанаса алмайды, ґйткенi бетке жаўындаєан уаўытта ґздiгiнен ыдырап, буланады. Бѕл бу ўабыршаєыныј жиi гидродинамикалы тѕраўсыз болатынына ўарамастан ўабыршаўтыў ўайнаудыј болу мїмкiндiгiн аныўтайды. Ўайнаудыј ўабыршаўтыў режiмi жаєдайында жылу аєысыныј сындыў тыєыздыєы q_{кр 2} мына ўатынастан табылуы мїмкiн: q_кр2=, мѕндаєы – ўабыршаўтыў ўайнау режiмiндегi жылу беру коэффициентi.

Буды конденсациялаудаєы жылуалмасу.

1. 
   Конденсация процесi туралы негiзгi тїсiнiк.
   

Бу конденсациясыныј стационарлыў процесiн ѕйымдастыру їшiн жылуды салўындату бетiнен їнемi алшаўтату керек. Жалпы буды конденсациялау барысында жылу беру ўарўындылыєы едіуiр жоєары болады. Бiраў бу ўѕрамында газ араласўан болса, конденсация жылдамдыєы тґмендейдi. Газ бiрте-бiрте бетке жаўын жиналады, бѕл будыј жаја бґлiгiнiј бетке жаўындауын ўиындатады.

Ўабыршаўтыў бу конденсациясы жаєдайындаєы жылу беру.

Ўабыршаўтыў конденсация процесiнде ўабыршаўтыј сыртўы шекарасында бґлiнетiн жылу салўындату бетiне кетедi. Сѕйыўтыў ўабыршаўтыј ламинар ўозєалысында ол арўылы жылу тасымалы тек ўана жылу ґткiзгiштiк негiзiнде болады. Егер бумен жанасатын конденсат бґлшегiнiј температурасын ўаныєу температурасына теј деп алынса, онда жылу аєыныныј тыєыздыєы мына ґрнекпен аныўталады

м±ндаєы - ўабыршаў ўалыјдыєы, – конденсат жылу ґткiзгiштiгiнiј коэффициентi, t_c – бет температурасы.

Екiншi жаєынан Ньютон-Рихман зајы бойынша
(10.10)
Екi ґрнектi салыстырып, тґмендегiнi табамыз
(10.11)
Ендеше, жылу беру коэффициентiн аныўтау, аєыс шартын талдаудан алынуы мїмкiн, конденсат ўабыршаєыныј ўалыјдыєын аныўтауєа ікеледi.

Tемпературалыў арын ѕлєайєанда Q жылулыў аєысы шексiз ґспейдi. –нiј кейбiр мінiнде ол максимальды мінiне жетедi, ал одан ірi ѕлєайса, азая (тґмендей) бастайды. Максимальды жылулыў аєысына жеткенше ўайнау режiмi кґпiршiк деп аталады. Кґпiршiктiк ўайнау кезiндегi максимальды жылулыў салмаєы жылулыў аєыныныј алєашўы сындыў тыєыздыєы деп аталады да q_кр1 белгiленедi.

Су їшiн q_кр =1.2*10⁶ Вт/м²

Температуралыў арынныј сындыў мінi

Сојында, белгiлi температуралыў арында ўыздырудыј барлыў бетi сѕйыўты беттен ірi ысыратын тѕтас бу ўабыршаєымен жабылады. Ўайнаудыј їшiншi ўабыршаўтыў режiмi басталады.

Сурет 10.1 – С±йы›ты ›айнату процесі

Сурет 10.2 – Судыј ўайнау барысында q жылулыў аєыны

тыєыздыєыныј температуралыў арынєа тіуелдiлiгi.
Ўѕбырдыј шектеулi кґлемi iшiнде ўозєалєан сѕйыўтыј ўайнау процесi їшiн жоєарыда кґрсетiлген шарттар кїшiн саўтайды жіне кейбiр ерекшелiктер пайда болады. Процестiј дамуына сѕйыўтыј міжбїрлiк ўозєалысыныј немесе булы су ўосындыыныј жылдамдыєы ісер етуi мїмкiн. Екi фазалыў аєын ўѕрылымыныј ґзi ўайнау процесiнiј дамуында жіне ўайнау даєдарысыныј пайда болуында мајызды орын алады.

Егер ўѕбыр ўабырєаларына жылу тасымалдау ўарўындылыєы айтарлыўтай жоєары болса, ўаныєу температурасына дейiн ўыздырылмаєан сѕйыўтыј ўѕбырдаєы аєысы

кезiнде де ўайнау процесi болуы мїмкiн. Ўабырєа температурасы t_c ўаныєу температурасынан t_s артыў болса, осындай процесс жїруi мїмкiн, ол ўабырєа жанындаєы сѕйыўтыј шекаралыў ўабатын ўамтиды. Аєынныј суыў ядросына тїскен бу кґпiршiктерi тез конденсацияланады. Ўайнаудыј бѕл тїрi ўыздырылып болмаєан ўайнау деп аталады.

Сурет 10.3 – Жеткіліксіз жылытусыз ›айнау

Егер осындай кґпiршiк їшiн бу мен сѕйыў ўысымдарыныј айырмашылыєы жылулыў тепе-тејдiгi шартына сійкес екенiн ескерсек

Жылуйткізгіштік коэффициенті т±ра›ты болатын ›алыЈды“ы біртекті ›абыр“аны ›арастырамыз. љабыр“аныЈ сырт›ы

беттерінде температура т±ра›тылары жЩне т±рады. Температура тек ›ана осьтерініЈ ба“ытында йзгереді. Осы жа“дайда температуралы› йріс бірбеткей, изотермиялы› беттер жазы› жЩне осіне перпендикуляр орналас›ан. љабыр“а ішінде екі изотермиялы› бетпен шектелген ›алыЈды“ы бар ›абатты бйлеміз.

Сурет 12.1 - Біртекті жазы› ›абыр“а

ТеЈдеуге мЩндерді ›оя, шы“атыны

(4) теЈдеу жазы› беттіЈ жылуйткізгіштігініЈ есептік формуласы болып табылады.

›атынасы ›абыр“аныЈ жылуйткізгіштігі деп аталады, ал кері йлшемі жылулы› а“ыннныЈ ты“ызды“ы бірлігіне ›абыр“ада“ы температура тймендеуін аны›тайтын термикалы› кедергі болады.

С табыл“ан мЩні мен жылулы› а“ын ты“ызды“ыныЈ мЩнін ›ойып, кисы› температуралы теЈдеуді табамыз

Фурье заЈынан

Кйп›абатты ›абыр“а

Бірнеше Щртекті ›абаттардан т±ратын ›абыр“алар кйп›абатты деп аталады. љабыр“а Їш Щртекті бір-біріне ты“ыз жасан›ан ›абаттардан т±рады. Белгілі: ›абаттар ›алыЈды“ы , , , жылуйткізгіштік коэффициенті , , , сырт›ы беттер температуралары жЩне берілген.

Сурет 12.2 – Кйп›абатты жазы› ›абыр“а ар›ылы жылу беру

Сурет 12.3 – жЩне аралы› температураларды аны›таудыЈ графикалы› Щдісі

Кей кезде кйп›абатты ›абыр“аны ›алыЈды“ы бір›абатты (біртекті) ретінде ›арайды.

Осында есепке ›атынастан аны›талатын жылуйткізгіштіктіЈ эквивалентті коэффициенті енгізіледі
(12.14)
осыдан
(12.15)
ЖылуйткізгіштіктіЈ эквивалентті коэффициенті термикалы› кедергі мЩніне жЩне жеке ›абаттар ›алыЈды“ына байланысты
(12.16)

13 Цилиндрлік ›абыр“а жылуйткізгіштігі
°зынды“ы , ішкі жЩне сырт›ы радиандары мен , т±ра›ты біртекті цилиндрлік ›абыр“аны ›арастырамыз. Ішкі жЩне сырт›ы беттері т±ра›ты температурада т±рады, егер болса, температура тек радиалды ба“ытта йзгереді. Температуралы› йріс бірт±тас, ал изотермикалы› беттер цилиндрлік болады. љабыр“а ішінде ›алыЈды“ы изотермикалы› беттермен шектелген са›иналы› ›абатты бйледі.

Сурет 13.1 - Біртекті ›абыр“а

љ±быр ›абыр“асынан йтетін жылу мйлшері ±зынды› бірлігіне , ›±бырдыЈ ішкі бетініЈ бірлігіне, сырт›ы бетініЈ бірлігіне жат›ызылуы мЇмкін.

Онда есептік формула келесі тЇрде кйрінеді:
(13.5)
(13.6)
(13.7)
љ±бырдыЈ ішкі жЩне сырт›ы беттірініЈ айырмашылы›тарынан жылулы› а“ындар ты“ызды›тары да мен бас›а.ОлардыЈ арасында“ы байланыс келесі ›атынаспен аны›талады:

немесе

Біртекті цилиндрлік ›абыр“аныЈ ішіндегі температуралы› ›исы› теЈдеуі

Сурет 14.1 – Кйп›абатты цилиндрлік ›абыр“а

Сонды›тан (3) теЈдеу негізінде жазу“а болады

Осы теЈдеулерден Щр ›абатта“ы температуралы› арын

Осы температуралы› арындардыЈ жина“ы толы› температуралы› арынды ›±райды. ТеЈдеудіЈ оЈ жЩне сол жа› бйліктерін ›оса, шы“атыны

(14.3) теЈдеуден жылулы› а“ынныЈ сызы›ты› ты“ызды“ыныЈ мЩні аны›талады

Формулаларды жеЈілдетуге болады.

љ±быр Їшін логарифмикалы› есептік формуланы ›арапайымдатыл“ан кЇйде беруге болады
(14.7)

немесе

љ±бырдыЈ кйп›абатты ›абыр“асыныЈ жылуйткізгіштігін есептеуге арнал“ан формула келесі тЇрде беріледі

›алыЈды“ы ›абатты бйлеміз.

Сурет 15.1 - Біртекті шарлы ›абыр“а

Біртекті шарлы ›абыр“а ішіндегі ›исы› температурасыныЈ теЈдеуі

Жылуйткізгіштік коэффициентініЈ температура“а ›атысын ескере, температуралы› ›исы› теЈдеуі келесі тЇрде беріледі

ЖылудыЈ ішкі кйздерініЈ ›уаты дене кйлемініЈ бірлігімен уа›ыт бірлігіне шы“аратын жылу санын аны›тайды, Вт/м³ йлшенеді. Дене кйлемініЈ ішінде жылуды ж±ту кезінде, эндотермикалы› реакция кезінде йлшемі б±рыс; ол жылудыЈ кйлемдік а“ып кетуініЈі интенсивтілігін аны›тайды.

ЖылудыЈ ішкі кйздері барда негізгі міндет – дене ішіндегі температуралы› йріс есебі.
17 Жазы› беттіЈ жылуйткізгіштігі
љалыЈды“ы , т±ра›ты коэффициенті бар біртекті жазы› бетті ›арастырамыз. Б±л ›абыр“а ішінде бірдей тарал“ан жылу кйздері болады. Шы››ан жылу ›абыр“аныЈ жа› беттерінен ›орша“ан орта“а беріледі. Орташа ›имада ›абыр“а алаЈына ›атысты жылуйткізгіштік процесі симметриялы йтеді.

Сурет 17.1 - Ішкі жылу кйздері барда жазы› ›абыр“аныЈ жылуйткізгіштігі

Фурье заЈына сЩйкес

Егер температура белгісіз болса, онда С т±ра›тысыныЈ мЩнін ар›ылы беруге болады жЩне температуралы› ›исы› теЈдеуі келесі тЇрде беріледі

ТемператураныЈ жо“ары ауысуы кезінде температурасы жылуйткізгіштік коэффициентіне байланысты. , жЩне кезінде температуралы› ›исы› теЈдеуі болады

Сурет 18.1 - Ішкі жылу кйздері барда домала› стерженьніЈжылуйткізгіштігі

Фурье заЈына сай

Т±ра›ты интегрирленген С шектеулі ережелермен аны›талады. , кезінде температуралы› ›исы› келесі тЇрге ие

Стержень радиусымен температура ауысуы

Егер жылуйткізгіштік коэффициентініЈ температурадан байланысын ескере, мЩндерді ›ойып, келесі теЈдеуді (18.8) аламыз

Сурет 18.2 - Сырт›ы беттен жылуды йткізетін ішкі жылу кйздері барда“ы цилиндрлік ›абыр“а жылуйткізгіштігі

1)Жылу ›±бырдыЈ ішкі беті ар›ылы йткізіледі

2) Жылу ›±бырдыЈ сырт›ы беті ар›ылы йткізіледі

Температуралы› ›исы› теЈдеуі
(19.6)
љабыр“аларда“ы температуралар ауысуы
(19.7)
(19.8)
Егер коэффициент температура“а ›атысты екенін ескерсе, онда температуралы› ›исы› теЈдеуі келесі тЇрде беріледі
(19.9)
3) Жылу екі ›абыр“аныЈ ›±бырлары беттері ар›ылы йткізіледі

Ішкі жылу кйздері барда бірдей екі бет ар›ылы жылуды берумен цилиндрлік ›абыр“а жылуйткізгіштігі:

Сурет 19.1 – Ішкі жылу кйздері барда жылу екі беттен бір уав›ытта жылжу кезінде цилиндрлік ›абыр“а жылуйткізгіштігі

1. 
   Авчухов В.В., Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассо
   обмена. — М. : Энергоиздат, 1986. — 144 с.
   
2. 
   Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: учебник — М. : Энергоиздат, 1981. — 416 с.
   
3. 
   Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче:
   учебное пособие — М. : Энергия, 1980. — 288 с.
   
4. 
   Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. — М. : Атомиздат, 1979. — 425 с.
   
5. 
   Солодов А.П., Цветков Ф.Ф., Елисеев А.В., Осипова В.А. Практикум по теплопередаче — М. : Энергоатомиздат, 1986. — 296 с.
   
6. 
   Темирбаев Д.Ж. Тепломассообмен: Лабораторный практикум. — Алматы: АИЭС, 2003. — 44 с.
   
7. 
   Темирбаев Д.Ж. Тепломассообмен: Решение задач с использованием ЭВМ. — Алматы: АИЭС, 2004. — 64 с.
   
8. 
   Теория тепломассообмена/Под редакцией А.И. Леонтьева. — М. : Высшая школа, 1984. — 495 с.
   
9. 
   Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. — М. : Энергоатомиздат, 1988.
   
10. 
    Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. —М. : Высшая школа, 1998. — 479 с.
    

С.Торай“ыров атында“ы ПМУ

ОЖ жйніндегі проректор

____________ Пфейфер Н. Э.

(›олы)

«__» ____________ 200 __ ж.

љ±растырушы: а“а о›ытушы Тулебаева Ж. А.

Кафедра отырысында бекітілген хаттама № __ «__»_________ 200_ ж.

Кафедра меЈгерушісі ___________ Баубеков К. Т.

Энергетика факультетініЈ Щдістемелік кеЈесімен жа›тал“ан

Хаттама № ___ «___» ____________ 200 _ ж.
ШК тйра“асы _________________ Кабдуалиева М. М.

(›олы)
КЕЛІСІЛГЕН

Факультет деканы ____________ Кислов А. П. «__» __________ 200 ж.

(›олы)

ОМК нормоба›ылаушысы ______Баяхметова Г. С. «__» ______ 200 ж.

(›олы)

ОШБ МАљ°ЛДАНДЫ

ОШК басты“ы ________________ Головерина Л. Т. «__» ______ 200 ж.

(›олы)

1. Рецензия

Саба›тардыЈ ›ыс›аша дЩрістер курсы «ЖылумаЈызалмасу» тЩртібінен 050717 «Жылуэнергетика» маманды“ыныЈ студенттеріне арнал“ан.

Берілген ›ыс›аша дЩрістер курсы ар›ылы тЩлімгер жылумаЈызалмасу пЩнін о›и йзіндік тереЈдете берілген тарауды тауып, графикалы› жЩне аналитикалы› талдауларында жа›сартыл“ан нЩтижелерге жетуде, сонымен ›атар Щдебиеттер таЈдауда тЩжірибиелік да“дыныЈ ›алыптасуына ие болады.

ДЩрістер курсы студенттерге о›ытылатын тЩртіптіЈ теориялы› дЩрістерімен ›осымша йздігінен танысу“а мЇмкіндік береді, студенттерге дербес ж±мыс жасау да“дыларын теледі, аз уа›ыт ішінде ау›ымды та›ырыптарды игеріп жЩне белгілі бір тЇйінге жетуге септігін тигізеді.