Ядролық реакторлардағы жылутасымалдағыштар және жылу тасымалдаудың негіздері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министірлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университеті

СӨЖ

Пән: Ядролық реакторларды құрастыру

Тақырыбы: Жылутасымалдағыш

Семей 2017

Кіріспе

Әртүрлі температурадағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне өтуі жылу алмасу процесі деп аталады. Жылу алмасу процестерінің қозғаушы күші-ыстық және суық денелердің температураларының айырмасы болып табылады. Бұл қозғаушы күштің әсерінен термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу ыстық денеден суық денеге өздігінен өтеді. Денелер арасындағы жылу алмасу еркіні электрондар, атомдар және молекулалардың өзара энергия алмасуы арқасында болады. Жылу алмасуда қатнасатын денелерді жылу тасымалдағыштар деп атайды.

Жылу процестеріне төмендегілер жатады: ысыту, суыту, конденсациялау және буландыру. Көптеген масса алмасу /мысалы, айдау, кептіру және т. б / процестердің өтуінде бұл процестердің манызы үлкен.

Жылу таратудың негізгі үш түрлі тәсілі бар: жылу өткізгіштік, жылулы сәуле шығару және конвекция.

Жылу тасымалдағыш , жылу тасығыш - жылу алмасу процесін іске асыру үшін қолданылатын, қозғалыста болатын сұйық немесе газ тәрізді орта. Жылу тасымалдағыш ретінде су, су буы, газдар, сұйық металдар, хладондар қолданылады. Жылу тасымалдағыштар жылу беру процесінде өздерінің агрегаттық күйін өзгертуі (қайнайтын сұйықтықтар, конденсацияланатын бу) немесе өзгертпей сақтауы (қайнамайтын сұйықтықтар, конденсацияланбайтын газдар) мүмкін. Бірінші жағдайда жылу тасымалдағыш температурасы өзгермейді, ал екіншісінде өзгереді (төмендейді немесе жоғарылайды) . Ядролық реактордағы жылу тасымалдағыш - ядролар бөліну реакциясы нәтижесінде бөлінетін жылуды активті зонадан шығаратын сұйық немесе газ тәріздес заттар. Жылулық реакторларда кең тараған жылу тасымалдағыш: кәдімгі су мен ауыр су, су буы, газдар (сутек, көміртек диоксиді), органик. сұйықтықтар. Шапшаң реакторларда жылу тасымалдағыш ретінде сұйық металдар мен газдар пайдаланылады. Жылу тасымалдаудың негізгі үш түрі бар: жылу өткізгіштік, конвекция және сәулелену.

Жылу өткізгіштік - денелер бір біріне немесе дененің бір бөлігінен басқасына жылу энергиясының тікелей тасымалдануы. Жылу өткізгіштік таза түрдегі монолитті қатты денелердің ішіндегі немесе газ, сұйық қозғалмайтын жұқа қабаттарда жылу тасымалы кезінде байқалады.

Конвекция - зат (көлеммен) бөлшектерінің ауысу есебінен пайда болған жылу энергиясының тасымалы. Конвекция тек қозғалмалы - сұйықтық немесе газдық ортада айқын орын алады. Конвекция әрқашан да сұйықтың немесе газдың жіңішке қабаттарындағы жылу тасымалымен жүреді.

Сәулелену - жылу энергияларының электр магниттік толқын түріндегі таралуынан болады. Бұл үрдіс жылу сәулелері үшін мөлдір орталарда және жылу алмасуға қатысып жатқан денелердің энергиясының ауысуымен жүреді, сәулеленген дененің жылу энергиясының бір бөлігі электр магнитте, ал кері ауысу жұтатын дене бетінде болады.

Вакуумдағы жылу тасымалы тек сәулеленумен жүреді. Жылу таралу үрдістерінде бір уақытта екі немесе үш жылу тасымалдағыш түрі қатысады.

Жылу тасымалдау үрдісі кеңістіктегі температура, уақыт өзгерісіне байланысты жүреді. Дәл осы уақыттағы температураның мағынасы температура өрісі деп аталады.

Жалпы жағдайда температура өрісі мынадай математикалық өрнекке ие болады:

(1)

Егерде дененің нүктесіндегі температура уақыт бойынша өзгермесе, температура өрісі стационарлы деп аталады.

Жылу тасымалының жылу өткізгіштік стационарлы үрдісі келесі жағдайға ие: мысалы, футерленген - пештің қабырғалары ұзақ үздіксіз жұмыс істегенде байқалады. Стационарлық емес үрдістер денені қыздыру мен суытуға тән.

Температуралық өрістің негізгі сипаттаушысы температура градиенті - вектор, температурадан норма бойынша изотермиялық жазықтыққа қатынасына тең шама:

(1. 1)

мұндағы - бірлік вектор, нормаль бойынша изотермиялық жазықтыққа бағытталған.

Жылу өткізгіштікпен жылу тасымалдау . Көптеген материалдар үшін өткізгіштік коэффицентінің температураға тәуелділігі келесі түде көрсетіледі:

; (1. 2)

мұндағы -дегі жылу өткізгіштік коэффициенті, - жылу өткізгіштік коэффициентінің температуралық коэффициенті.

Таза металлдар үшін температура артқанда жылу өткізгіштік коэффициент азаяды (дәл меншікті электр өкізгіштік сияқты), ал балқымалар мен құрылыс, өртке қарсы және жылу оқшауланған материалдарында азаяды.

Стационарлы режимдегі жылу өткізгіштік . Жобаланып жатқан пеш қабырғалары арқылы жоғалатын жылуды есептеу үшін қабырға шегі мен сәулелену жылу алмасуы және қабырға арқылы жылу тасымалдануының жылу өткізгіштігін ескеретін формулалар қолданылады (1-сурет) .