Жылу алмасу

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ

ИГНиГД институты
НИ кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Жылу алмасу

№
Жұмысты орындау сапасы
Баға диапазоны
Орындалған
%
1
Орындалған жоқ
0%

2
Орындалды
0-50%

3
Материалдық өзіндік жүйелендіру
0-10%

4
Талап етілген көлемде және көрсетілген мерзімде орындау
0-5%

5
Қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдалану
0-5%

6
Орындаған тапсырманың ерекшелігі
0-10%

7
Реферат қорғау
0-20%

Қорытынды:
0-100%

Оқытушы: Абдели Д.Ж.
Студент: Жайшылық М.М.
Мамандығы: 5В070800

Алматы 2020 ж
КІРІСПЕ

Әртүрлі температурасы бар екі дене жанасқан кезде, құрылымдық бөлшектердің (молекулалар, атомдар, бос электрондар) қозғалыс энергияларымен алмасу пайда болады, сол үшін температурасы төмен дененің бөлшектерінің қозғалу қарқындылығы өседі, ал температурасы жоғары дененің бөлшектерінің қозғалу қарқындылығы азаяды. Нәтижесінде жанасқан денелердің біреуі қызады, ал екіншісі суиды. Көбірек қызған дененің бөлшектерімен суық дененің бөлшектеріне беретін энергия ағыны жылу ағыны деп аталады. Сонымен жылу алмасудың пайда болуының жалғыз шарты-қарастырылып отырған денелердің арасында температуралар айырмашылығының болуы, осымен бірге жылу ағыны кіші температуралар жағына бағытталады.
Жылу алмасудың техникадағы да, табиғаттағы да маңызы - денелердің физика-химиялық қасиеттері негізінде температураға, яғни жылулық күйіне байланысты. Жылулық күй жылу алмасудың шарттарымен анықталады, сол үшін олар заттың агрегаттық күйінің өзгеру процесстеріне, химиялық реакциялардың өтуіне (жеке алғанда жану процессіне), денелердің механикалық, электризоляциялық, магниттік және басқа қасиеттеріне шешуші ықпал тигізеді.
Жылу беру немесе жылу алмасу дегеніміз кеңістіктегі жылудың таралуының өздігінен өтетін қайтымсыз процесстері туралы оқу. Жылудың таралу процессі деп қарастырылып отырған жүйенің жеке элементтері мен аумақтарының арасындағы ішкі энергиямен алмасу алынады. Жылу алмасу негізгі үш тәсіл арқылы іске асырылады: жылу өткізгіштік, конвекция және жылулық сәулелену арқылы.
Жылу өткізгіштік дегеніміз қарастырылып отырған кеңістіктегі температураның өзгергіштігімен шартталған, денелердегі (немесе олардың арасындағы) жылудың молекулярлық тасымалдануы.
Булы қазандарда жылудың оттық газдан қайнатпалық құбырдың сыртқы беттеріне тасымалдану процесі барысында жылу айырбастың үш түрінің барлығы бір уақытта қатысады - жылу өткізгіштік , конвекция және жылулық сәулелену. Қайнатпалық құбырдың сыртқы беттерінен ішкі беттеріне күйе қабаты, металл қабырғасы және тосап қабаты арқылы жылу жылуөткізгіштік жолымен беріледі. Құбырлардың ішкі беттерінен суға жылу жылуөткізгіштік және конвекция арқылы беріледі, демек, жылудың өтуі кезеңдерінде жылу айырбастың элементарлық түрлері ең әртүрлі үйлестірулерде кездеседі. Есеп-қисаптарда осындай күрделі процестерді кейде біртұтас деп санау мақсатқа лайықты болады. Дәл осылай, ыстық сұйықтықтан салқынға оларды бөлуші қабырға арқылы жылудың берілуі жылу жеткізу процесі деп аталады.
1. Жылу алмасу түрлері

Әртүрлі температудағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне өтуі жылу алмасу процесі деп аталады.
Жылу алмасу түрлері: жылуөткізгіштік, конвекция, сәуле шығару.

1.1 Жылуөткізгіштік.
Бір-біріне тиісіп тұратын өте кіші бөлшектердің тәртіпсіз қозғалысының нәтижесінде жылу өту процессі - жылу өткізгіштік деп аталады. Бұл қозғалыс газдар және тамшымалы сұйықтарда молекулалардың қозғалысы қатты денелерде кристалдық тордағы атомдардың тербелісі немеесе металдардағы еркін электрондар диффузиясы болуы мүмкі. Қатты денелердің жылу таратуының негізгі түрі жылу өткізгіштік болып табылады.

1 - сурет. Жылуөткізгіштік

1.1.1 Жылуөткізгіштіктің негізгі заңдары.
Жылулықтың таралу процессін жалпы алғанда және жылу өткізгіштік сондай-ақ, дененің температурасының таралуымен тығыз байланысты. Сондықтан, алдымен температуралық өріс және температура градиенті ұғымдарымен байланыстығын анықтау керек. Температуралық өріс деп, сол моменттегі қаралып отырған дененің барлық нүктелеріндегі температураларының лездегі, сол момент уақыттағы, шамаларының жиынтығын айтады. Егер, дененің қандай болмасын, температурасының уақыт аралығында өзгермеуі және сондықтан, ол, тек ғана, кеңістіктегі координат нүктелерінің (x,y,z) функциясы болуы, онда, мұндай температуралық өрісті тұрақталған немесе тұрақты деп атайды. Егер температура уақытқа байланысты болса, яғни t = f(x, у, z, Ί), онда, температуралық өріс тұрақталмаған немесе тұрақсыз деп аталады. Температуралық өрістің, қарапайым категориясы болып, бір өлшемді тұрақталған өрісі болып есептеледі, ол, бір координатты өске бағытталған, температураның өзгеруін сипаттайды.
Өрістегі барлық нүктелердің, бірдей температуралықтарын қосып сыза, изотермиялық бетті табамыз. Бұл беттер, бір бірімен қиылыспайды; олар, өзімен тұйықталмайды, немесе дене шекарасында бітеді. Жылулықтың денеде таралып өтуі, тек ғана, бір изотермиялық беттен екінші жағына температураның төмендеуі бағытында болады. Денедегі, жылулықтың таралу жолы, изотермиялық бетке нормалы бағытпен сәйкес келеді.
Δn нөлге үмтылғандағы, изотермиялардың аралық қашықтығының, Δt температура шегінде өзгеру қатынасын температуралық градиенті деп атайды:
grad t = lim (ΔtΔn)Δa--0=dtḋn (1)

Оның, оң бағытта қолдануы температураның ұлғаю бағыты болып есептеледі. Жылулық мөлшері қатынасының, тең шамадағы бет арқылы өтетін уақыттағысы, бұл жылу мөлшерінің - осы бет арқылы өтуін, жылулық ағыны деп атайды.

Ф = dQd'Ί , Вт (2)

Егер ағын тұрақты болса: Ф = QТ Жылулық ағынының беттік тығыздығымен - жылулық ағынының, ауа бетінің қатынасына тең, шама арқылы, осы ағын ағып өтеді, (Втм2).

q = dФdҒ немесе q = ФҒ (3)

Жылу жүргізгіштің (Фурье) негізгі заңына сәйкес, жылулық ағынының тығыздығы, градиент температурасына пропорционалды болады:

-λ grad t = -λḋt ḋn (4)

Осы формуланың, оң жақ бөлігіндегі теріс таңбаның көрсетуі, таралу бағытындағы, дененің жылулық температурасы азаяды және шама grad t, теріс таңбалы шамада болады. Сонымен, жылу жүргізгішпен берілген жылулық мөлшерін, мына формуламен табады:

dQ = -λ(tn) dF d'Ί (5)

Бұл байланыстылықты 1822жылы Ж. Фурье анықтаған және оны Фурье заңы деп атайды: жылулық мөлшерін, жылу жүргізгіштік жолымен берілуі, температураның төмендеуіне, пропорционалды уақытына және қима ауданына, жылулықтың таралу бағытына перпендикулярлы болады. Қарапайым жағдайда, қашан жылулық жазық қабырғамен және бір бағытта (х өсі бойымен) таралса, онда Фурье заңы былай жазылады:

qx = -λḋtḋn = -λḋtḋx (6)

λ = - qgrad t (7)

Теңдеудегі (-λ grad t = -λḋt ḋn) көбейткіш х, пропорционалдылығының жылужүргізгіштігі деп атайды. Ол, физикалық көрсеткіш болып, дененің жылулық өткізгіштік қабілеті немесе үдемелі қарқындылығын сипаттайды, заттардың жылу жүргізгіштік процессі және температуралық градиенті кезіндегі, жылу жүргізгіштік әрекетінің жылулық ағыны, тығыздығының санына тең, ол бірге тең. Сонымен, X - өлшем бірлігі Вт(мК).
Заттардың жылу жүргізгіштігі әр түрлі және өте көп санды факторларға байланысты. Газдар үшін, елеулі болып, температурасы мен қысымдары жатады. Мысалы, газ үшін, температураның көбеюінен, жылу жүргізгіштігі артады, ал өте қыздырылған бу үшін, сол сияқты артады, қысымы да, дәл солай артады; сұйықтар үшін, температураның артуынан біраз азаяды. Бұған, су қосылмайды, оның шамамен 120°С температура кезінде, жылу жүргізгіштігі максимумда болады, ал одан ары температурасын көбейткен сайын, судың X кемиді. Көп металлдар үшін, температура ұлғайған сайын, X кемиді. құрылыс материалдары үшін, кеуектілігі мен ылғалдығы ерекше шамасында болады. Кеуектілігі көбейген сайын, X азаяды, себебі материалдардың кеуегі газбен толып, аз жылу өткізгішті болады.
Жылуөткізгіштік стационарлы және стационарлы емес болып екіге бөлінеді.

1.1.2 Стационарлы кезіндегі жылуөткізгіштік
Қарапайым және көп тараған тапсырма ретінде жылу тығыздығыны ағынын анықтау болып табылады. Қабырға беттеріндегі температуралар және қабырғаның қалыңдығы болатын жазық қабырғада өтетін жылу ағынының тығыздығы , Втм2, мына төмендегі формуламен анықталады.

(8)

немесе жылулық ағынының қуаты үшін:

(9)

Бұл формула жылулық есептеулерде өте кең таралған. Бұл формула тегіс жазық қабырғалар үшін ғана пайдаланылмайды, сонымен қатар, күрделі қабырғалар қабаты үшін де қолданылады.
Тегіс жазық көпқабатты қабырғалар үшін мына формуламен қолданады:

(10)

Цилиндрлық қабырғалар құбырлар арқылы берілетін, жылу тасмалдағыштар құбырлар арқылы жиі қозғалады және құбырдың цилиндрлік қабырғасы арқылы берілетін жылу ағынын есептеу қажет болады.
Бірқабатты цилиндрлық қабырғалар арқылы өтетін жылу ағыны , Вт мына формуламен анықталады:

(11)

Көп қабатты цилиндрлік қабырға үшін:

(12)

Шар тәріздес қабырғалар үшін , Вт мына формула арқылы анықталады:

(13)
1.2 Конвекция
Сұйықтың барлық массасының қозғалысы қаншалықты қарқынды араласса, конвекция арқылы жылуалмасу соншалықты қарқынды өтеді. Сонымен, конвекция сұйық қозғалысының гидродинамикалық шартына көп байланысты болады. Ағынның ядросына жылуалмасуы жылуөткізгіштік және конвекция мен өткізіледі. Жылудың мұндай бірлесіп алмасуын конвекциялы жылуалмасу деп атайды.
Ортаның турбулентті қозғалысында ағын ядросындағы жылуалмасуы механизмі турбуленттік толқысулық салдарынан болатын араласудың қарқындылығымен сипатталады. Турбулентті толқысулық ядродағы температулардың мәнінің кейбір орташа t - ге дейін теңесуін қамтамасыз етеді. Сондықтан, ядродағы жылуалмасу ең ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.