УМКД

Жылу процесстері

«ЖЫЛУМАССААЛМАСУ»
ПӘННІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
5В071700-Жылуэнергетика мамандығы үшін

ОҚУ ӘДІСТЕМЕЛІК материалДАР

Семей
2014

Мазмұны

1 Глоссарий 3
2 Дәрістер 5
Дәріс 1 5
Дәріс 2 11
Дәріс 3 12
Дәріс 4 16
Дәріс 5 19
Дәріс 6 21
Дәріс 7 23
Дәріс 8 24
Дәріс 9 26
Дәріс 10 27
Дәріс 11 29
Дәріс 12 32
Дәріс 13 33
Дәріс 14 35
Дәріс 15 38
3 ПРАКТИКАЛЫҚ сабақтар 39
Практикалық сабақ 1 39
Практикалық сабақ 2 40
Практикалық сабақ 3 41
Практикалық сабақ 4 42
Практикалық сабақ 5 43
Практикалық сабақ 6 43
Практикалық сабақ 7 44
Практикалық сабақ 8 45
Практикалық сабақ 9 46
Практикалық сабақ 10 47
Практикалық сабақ 11 47
4 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ 48

1 Глоссарий

Айналадағы орта – бұл жылудинамикалық жүйеге кірмейтін заттар.
Идеал газ – молекуларының арасында ілініс материалдық нүктелерді
елестетін шартты және Гей Люссак заңдарына бағынады.
Ішкі энергия - тура жүрісті, айналмалы және тербелісті қозғалыстардың
энергия жиынтығын қамтитын молекулалар мен атомдардың бейберекеттік
қозғалысынан туындайтын энергия жұмыс – кішкентай бөлшектердің қарастырылып
отырған физикалық процесте энергияның бір түрден екінші түрге айналуын
сипаттайтын физикалық шама. Жылудинамикада жүйенің сыртқы параметрлері
өзгергенде жылудинамикалық жүйенің сыртқы денелерге беретін энергиясы.
Өлшем бірлігі Дж.
Жылутасымалдағыш – жылу алмасу процесін іске асыру үшін пайдаланылатын
сұйық немесе газ тектес зат. Мысалы, су, су буы, газдар сұйық металдар,
органикалық және басқа қосылыстар.
Теплофикация - жылыту – жылу электрорталықтары шығаратын жылу мен
электр энергиясын пайдаланып, қалалар мен өнеркәсіп орындарын бір
орталықтан жылытуды қамтасыз ету.
Күй теңдеулері тепе-теңдіктегі жылудинамикалық жүйе күйіне арналған
параметрлер арасындағы функцианалды байланыс.
Шық нүктесі – құрамындағы құрғатылған буды қаныққан буға жеткізүге
қажетті дымқыл ауаны суытуға қажетті температура.
Ауаның абсолютті ылғалдылығы – 1 м3 дымқыл ауадағы су буының массасы.
Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы – дымқыл ауаның абсолютті
ылғалдылығының берілген қысымен температурадағы ауаның максимал мүмкін су
буымен қанығуына қатынасы.
Жанышталу – будын немесе газдың журетін жолын әдейі кедергілеп,
көбінесе арнаның немесе құбырдың бір жерін тарылтып, қысымын азайту.
Техникада (гидродинамикада) жаныштау ісі сұйық немесе газ тәрізді
заттардың қысымын және шығынын тәртіптеуге қолданылады. Бұл үшін олардың
өтетін жолдарына түрлі кедергілер (жапқыш, қақпақ т.б.) қояды.
Джоуль-Томсон әсерлігі – адиабаттық жаныштау нәтежесінде газ
температурсын өзгерту.
Инверсия температурасы – адиабаттық жаныштау кезінде газдың
температурасы өзгермейді, газдың осы күйіне сәйкес температура.
Ауа сыққыш – 0,2 мПа жоғары артық қысымда ауаны немесе газды сығуға
арналған машина.
Регенерация – жүйеден кетіп жатқан газ тәрізді жану өнімінің жылуын
жануға келіп түскен газ тәрізді отындарды жылытуға пайдаланылатын ауа
немесе газдар қоспасы.
Ренкин циклы – қарапайым бу күштік қоңдырғының жұмысшы дене күйінің
өзгерісін сипаттайтын идеал тұйық процесс.
Тоңазыту циклы - аз қыздырылған денеденкөп қыздырылған денеге жылу
тасымалына арналған кері шеңберлік процесс.
Жылуалмасу – кеңістікте температурасы біркелкі емес жылу тасымалы бар
өзінен өзі еркін жүретін қайтымсыз процесс.
Жылуөткізгіштік – температуралары әртүрлі бір дененің
микробөлшектерінің өзара әрекетте суімен жүретін жылу алмасу.
Конвекция – бұл кеңістіктегі газ немесе сұйық көлемінің араласуы мен
тасымалданатын жылу.
Конвекті жылу алмасу – бұл қатты жылу беті мен сұйықтар мен газ дардың
арасындағы жылуөткізгіштік бен конвекция жолымен бірмезгілде жылу
алмасатын процесс.
Жылулық сәуле шығару – заттыңішкі энергиясы арқасында бөленетін сәуле
жиілігінің әсіреқызыл аралығында бөліп шығаратын электромагниттік сәуле
шығаруы.
Жылу тасымалы – бұл бір сұйық ортадан екінші сұйық ортаға жылу оларды
бөліп тұрған қатты қабырға арқылы берілетін процесс.
Температуралық өріс – қарастырылатын кеңістіктің барлық нүктелеріндегі
температуралар мәнінің жиынтығы. Температуралық өріс скалярлық шама, себебі
температураның өзі скалярлық шама.
Температура градиенті – мәні изотермиялық бетке тік бағытталған
температура туындысына тең вектор.
Жылу ағыны – еркін беттен уақыт бірлігінде берілетін жылу мөлшері.
Физикалық ұқсастық – физикалық процестер арасындағы, кескінделетін
ұқсастық, олардың өлшемсіз математикалық сипатымен үйлесімді.
Ұқсастық критерийлері – қарастырылатын физикалық құбылыстарды
аңықтайтын өлшемді шамалардан құралатын өлшемсіз сандар.
Ұқсастықтың критериалдық (шектік) теңдеуі – құбылысты сипаттайтын
ұқсастық критерийлерінің арасындағы функционалды тәуелділік.
Жылуалмастырғыштар – бір ортадан екінші ортаға жылу тасымалдауға
арналған құрылғы.
Отын – энергетикалық, өндірістік және жылу құралдарында жылу алуға
қолданылатын жанғыш зат.
Жану жылулығы деп 1кг отынның толық жануы кезінде бөлінетін жылу
мөлшерін айтады.
Жылулық – жылу алмасу процесінің энергетикалық сипаттамасы.
Калориметрлік бомба- отынның жану жылулығын анықтайтын құрал.
Жану жылулық – қатты, сұйық және газ тәрізді отын толық жанып біткенде
алынатын жылу мөлшері. Төмен, жоғары және көлемдік жану жылулық болады.
Жанарғы(горелка)-сұйық және газтәрізді отындарды оттыққа үрлеп беру
құралы.
Шартты отын – жану жылулығы 29300 кДж/ кг тең отын.
Буқазандығы қондырғысы – бу қазандығы мен қосымша құрылғылар жиынтығы.
Жылу қазандығы – орталықтан жылыту жүйесін жүйелерін ыстық сумен
немесе бумен жабдықдайтын бу қазаны.
Оттық – бу қазандығының немесе пешінің отын жағылатын бөлігі. Қатты
отынға арналған оттық қабаттама және камералы оттықтар болып бөлінеді.
Сұйық (қарамай( және газ тәрізді отын камералы оттықта жағылады.
Жылу қозғалтқышы – жылу энергиясын механикалық жұсықа айналдыратын
қозғалтқыш. Ол химиялық немесе ядролық отын түріндегі табиғи энергетика
ресурстарын (қорларын) пайдаланады. Олар поршенді, роторлы және реактивті
қозғалтқыштар болып бөлінеді.
Жылуды оқшаулындыру – жылу аппараттары мен су құбырларын айналаға
тарап кететін жылу шығынын азайту мақсатында жылу өткізбейтін материалдарме
қаптау (немесе орау).

2 Дәрістер

Дәріс 1

(1 сағат, 1 апта)

Тақырып. Кіріспе

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Кіріспе. Жылу процестері
2 Жылу өткізгіштік. Фурье заңы
3 Жылуөткізгіштік коэффициентінің физикалық мәні
4 Конвекция. Ньютон заңы
5 Жылу беру коэффициенті
6 Жылудың бір қабатты және көпқабатты жазық қабырғалар арқылы берілуі
7 Жылудың бір қабатты және көпқабатты цилиндр қабырғалары арқылы
берілуі
8 Жылудың шар тәріздес қабырғалар арқылы берілуі

Жылу процесстері
Әртүрлі температудағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне
өтуі жылуалмасу процессі деп аталады.
Жылу алмасу процесстерінің қозғаушы күші - ыстық және суық денелердің
температуларының айырмасы болып табылады. Бұл қозғаушы күштің әсерінен
термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу ыстық денеден суық денеге
өздігінен өтеді. Денелер арсындағы жылу алмасу еркін электрондар , атомдар
және молекулалардың өзара энергия алмасуы арқасында болады. Жылу алмасуда
қатынасатын денелерді жылу тасымалдағыштар деп атайды.
Жылуөту – жылу тарату процесстері жөніндегі ғылым. Жылу процесстеріне
төмендегілер жатады: ысыту, суыту, конденсациялау және буландыру. Көптеген
масса алмасу (Мысалы, айдау, суыту, кептіру т.б) және химиялық
процесстердің өтуінде бұл процесстердің маңызы үлкен.
Жылу таратудың негізгі үш түрлі тәсілі бар: жылуөткізгіштік, жылулы
сәуле шығару, конвекция.
Бірлік уақытында тасымалданатын жылуды жылулық ағын деп атайды. Оны
[pic]белгілеп, Дж/с(Вт)–пен өлшейді.
Дененің беттік бірлігіне кететін жылулық ағын ағынның беттік жылулық
тығыздығы [pic] деп аталады. Өлшем бірлігі [pic] Вт/м2. Ағынның беттік
жылулық тығыздығы мына формуламен анықталады:

|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - жылуалмасудың беті, м2.
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.
Конвекция. Газ немесе сұйықтардың макро көлемдерінің қозғалысы және
олардың араластыру нәтижесінде жылудың таралуы – конвекция деп аталады.
Конвекция екі түрлі болады: еркін немесе табиғи; еріксіз.
Газ немесе сұйық көлемінің әртүрлі нүктелеріндегі температуралар
аыйрмашылығы салдарынан осы нүктелердегі тығыздықтар айырмасының
нәтижесінде болатын жылу алмасуды еркін немесе табиғи конвекция деп атайды.
Газ немесе сұйық көлемінің әртүрлі еріксіз қозғалысы (мысалы, насосо,
компрессор жәрдемімен немесе араластырғышпен араластырғанда) салдарынан
жылу алмасуды еріксіз конвекция деп атайды.
Жылулы сәуле шығару. Жылу энергиясының электромагнитті толқындар
жәрдемімен таралуы – жылулы сәуле шығару деп аталады. Бұл кезде жылу
энергиясы кеңістікпен өтіп сосын сәулелі энергияға басқа денемен сіңіріліп
қайтадан жылу энергиясына айналады. Іс жүзінде жылу алмасу бөлек алынған 1
ғана тәсілмен емес, бірнеше тәсілдермен өтеді. Мысалы,қатты қабырға мен газ
арасындағы жылу алмасу конвекция, жылуөткізгіштік және жылулы сәуле шығару
тәсілдерімен өтеді. Жылудың қатты қабырғадан оны ағыстап өтетін газға
(сұйыққа) немесе кері бағытта алмасуын – жылу беру деп атайды.
Ыстық газдан (сұйықтан) суық газға (сұйыққа) оларды бөліп тұрған қатты
қабырға немесе бет арқылы жылу өту күрделілеу болады. Бұл процесті жылу өту
деп атайды. Үздіксіз әрекетті аппараттарда әртүрлі нүктелердегі
температура уақыт бойынша өзгермейді, мұндай аппараттардағы процес
қалыптасқан (стационарлы) болады. Мерзімді әрекетті аппараттарда
температура уақыт бойынша өзгереді. (Мысалы, ысытқанда немесе суытқанда),
яғни жылу алмасу процесі қалыптаспаған (стационарлы емес)болады.
Фурье заңы. Фурье заңы жылу өткізгіштіктің негізгі заңы болып
табылады. Бұл заң бойынша : жылу ағынына перпендикуляр бет арқылы уақытта
өтетін жылу мөлшері, температураның градиентке, бетке және уақытқа тура
пропорционал:

|[pic], |(2) |

немесе жылулық ағынның тығыздығы үшін:
|[pic], |(3) |

мұндағы [pic] - заттың жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(м(К).

Жылуөткізгіштік коэффициенті [pic] Вт/(мк), температура градиенті 1
К /м болғанда, 1 м2 беттен өтетін жылу ағынның қуатын көрсетеді.
Сонымен, [pic] - ның мәні заттың табиғатына, структурасына,
ылғалдылығына, температурасына т.б факторларға байланысты болады.
Газдардың жылуөткізгіштік коэффициенті 0,0062(0,165 Вт/мк аралығында
болады. Температура көбейгенде ( көбейеді. ( тек жоғарғы (2000 атм.) және
өте төменгі (0.03 атм.) қысымдарда өзгереді.
Газдардың жылуөткізгіштік коэффициентін төмендегі формуламен есептеуге
болады:

|[pic], |(4) |

мұндағы, [pic]– газдың динамикалық тұтқырлығы, Пас;
[pic] – газдың тұрақты көлемдегі меншікті
жылусыйымдылығы, Дж/кг К;
В – коэффициент, бір атомды газдар үшін В=2,5; екі
атомды газдар үшін В=1,9; үш атомды газдар үшін В=1,72
Сұйықтардың жылуөткізгіштік коэффициенті 0,1 (0,7 Вт/мк аралығында
болып температура көбейген сайын азаяды. Сұйықтар үшін (-ны төмендегі
формуламен есептеуге болады:

|[pic], |(5) |

мұндағы, [pic] – сұйықтың тұрақты қысымдағы меншікте жылу-сыйымдылығы,
Дж/кг К;
[pic] – сұйықтың тығыздығы, кг/м3;
[pic] – сұйықтың мольдік массасы, кг;
[pic] – коэффициенті.
Жылу өткізгіштік (() материалдардың кезектілігіне және ылғалдылығына
байланысты. Ылғал материалдар үшін ( құрғақ материалдарға қарағанда көп
кезектілік ( ны азайтады, себебі кезек арасындағы ауаның (- сы аз. Ылғал
материалдар үшін ( құрғақ материалдарға қарағанда көп кезектілік ( ны
азайтады, себебі кезек арасындағы ауаның (- сы аз.

Конвекция. Ньютон заңы. 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 алдымен тасымалдағыштың қозғалыс
сипатымен анықталады. Қабырғаға жақындаған сайын жылу берудің қарқындылығы
төмендейді. Қабырға жанында қалыңдығы ( - ға тең жылулы шекаралық қабат
т.б. Бұл қабат гидродинамикалық шекаралық қабатқа ұқсас болады, бірақ
олардың қалыңдығы әртүрлі.
Конвекция жылуалмасу механизмнің өте күрделілігіне байланысты жылу
беруді есептеу қиын. Қабырғадан сұйыққа (немесе сұйықтан қабырғаға)
берілген жылу шамасын дәл есептеу үшін қабырға жанындағы температуралық
градиентті және бет бойынша жылу тасымалдағыштың температуралық өзгеруін
білу керек. Бұларды анықтау өте қиын.
Сондықтан, жылуберудің есептеуін жеңілдету үшін оның негізіне
Ньютонның суыту заңын пайдаланады. Бұл заң бойынша: жылуалмасу бетінен
сұйыққа (немесе керісінше сұйықтан қатты дене бетіне) берілген жылу мөлшері
(dQ) қабырға бетіне (df) қабырға мен сұйықтың температураларының айырмасына
(tқ-tс) және уақытқа (d() тура пропорционал:

|[pic], |(6) |

мұндағы, ( - жылуберу коэффициенті деп аталады. Жылуберу
коэффициентінің мәні қабырға мен қоршаған орта (тамшылы сұйық немесе газ)
арасындағы жылу алмасудың қарқындылығын сипаттайды. Оның ( өлшем бірлігі
Вт/м²к.
Стационарлы кезіндегі жылуөткізгіштік
Қарапайым және көп тараған тапсырма ретінде жылу тығыздығының ағынын
анықтау болып табылады. Қабырға беттеріндегі температуралар [pic] және
[pic] қабырғаның қалыңдығы [pic] болатын жазық қабырғада өтетін жылу
ағынының тығыздығы [pic], Вт/м2, мына төмендегі формуламен анықталады.

|[pic], |(1) |

немесе жылулық ағынының қуаты үшін [pic], Вт:

|[pic]. |(2) |

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:

|[pic]. |(3) |

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 [pic], Вт
мына формуламен анықталады:

|[pic]. |(4) |

Көп қабатты цилиндрлік қабырға үшін:
|[pic]. |(5) |

Шар тәріздес қабырғалар үшін [pic], Вт мына формула арқылы
анықталады:

|[pic]. |(6) |

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылу алмасу процесі дегеніміз не?
2 Жылу алмасу процесінің негізгі қозғаушы күшін қалай табады?
3 Жылу таратудың негізгі тәсілдерін атаңыз
4 Жылуөткізгіштік деп нені айтады
5 Фурье заңының формуласын жазыңыз
6 Жылуөткізгіштік коэффициенті нені сипаттайды?
7 Ньютон формуласын жазыңыз
8 Жылу өткізгіштік үшін бір және көпқабатты жазық қабырғалар арқылы
өтетін жылу ағынының формуласын жаз.
9 Цилиндрлік бір және көпқабатты қабырғалар арқылы өтетін жылу
ағынының формуласын жаз
10 Температуралардың жазық қаырғалар қалыңдығы рақылы өтуі қай заңмен
реттеледі.
11 Қабырғалардың жылу өтімділігі дегеніміз не ?
12 Термиялық кедергі дегеніміз не?
13 Шар тәріздес беттен өтетін жылу ағынының формуласын жазыңыз.

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. – б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.:
Высшая школа, 1980. – б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.:
Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Дәріс 2

(1 сағат, 2 апта)

Тақырып. Жылуөткізгіштіктің математикалық талдауы

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Жылуөткізгіштіктің дифференциалды теңдеуі.
2 Жылуөткізгіштіктің коэффициенті.
4 Жылуберу коэффициенті. Био критерийі.
5 Орта және нақты жылусыйымдылықтардың байланысы. Майер теңдеуі.
6 Ағын үшін термодинамиканың бірінші бастамасы.

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.
Жылуөткізгіштіктің дифференциалды теңдеуі мына формуламен анықталады:

|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] -дененің температураөткізгіштік коэффициенті,м2/с.
Жылу беру коэффициент – қыздырушы ортадан, қыздырыдатын бетке 1 м2
арқылы, берілетін жылулық ағыны, оларды қабырғамен бөлу кезіндегі, 1 С
температуралық тегеурін пайда болады.
Ең қарапайым және кең таралған мақсаты қабырға беттеріндегі
температуралар tқ 1және tқ2 қабырғаның қалыңдығы [pic] болатын жазық
қабырғада өтетін жылу ағынының тығыздығы q анықтау.
Температура тек қабырға қалыңдығы [pic] бойынша (х-осі бойынша)
өзгереді. Бұндай есептер бір өлшемді деп аталады және оларды шешу өте оңай.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылуөткізгіштіктің дифференциалды теңдеуін жазыныз.
2 Жылуөткізгіштік коэффициенті дегеніміз не?
3 Жылу бері коэффицинет дегеніміз не?

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 3

(1 сағат, 3 апта)

Тақырып. Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Тұрақты емес (стационарлы емес) кезіндегі жылуөткізгіштік процесінің
сипатаммасы.
2 Аналитикалық шешімі.
3 Суыту (немесе қыздыру) процесінің реттелетін жылулық режимі.

Тұрақсыз режимдегі жылу процесі тұрақты режимге қарағанда табиғат пен
техникада жиірек кездеседі. Мысалы: машиналар мен приборлардың жұмысқа
қосылуы кезіндегі сууы немесе қыздырылуы, режимнің тоқтатылуы немесе
өзгерілуі; құрылыс элементтерінің температура өзгерісіндегі күйі өнімдер
мен денелерді термиялық өңдеу; регенеративті жылуалмастырғыш аппараттардың
жұмысы т.б.
Барлық тұрақсыз режимдегі жылуөткізгіштік процестер үшке бөлінеді:
- өтпелі-дененің тұрақталған күйіндегі бір нүктедегі температура
екіншісіне дейін өзгереді:
- үздіксіз қыздырылғанда (салқындатылған)-температураның уақыт
ішіндегі немесе кеңістіктегі шексіз өзгеруі;
- ауық-ауық температура кейбір шама айналасында ауытқиды.
Тұрақсыз жылуөткізгіштіктің практикалық есептерінің ішіндегі
негізгілері болып екі топ процестер саналады:
- дене жылулық тепе-теңдікке ұмтылады;
- дененің температурасы ауық-ауық өзгеріп тұрады.
Бірінші процестер тобына берілген температурасы бар ортаға
орналастырылған және өзінің бастапқы температурасы бүкіл көлемі бойынша
тұрақты Т баст денені қыздыру (суыту) процестері жатады.
Екінші процестер тобына үздік-үздік жұмыс істейтін жылытқыштардағы
процестер жатады.
Тұрақсыз жылуөткізгіштіктің есептерінің көптеген бөлігі мынаны
анықтауға арналған:
- процестің басынан бастап белгілі бір уақыт ішінде дененің
белгіленген нүктелеріндегі температураларды анықтауға;
- температурасы берілген нүктеде жүретін процестің ұзақтығын
анықтауға;
- белгіленген нүктедегі берілген уақыт ішіндегі жылу ағынын анықтау;
- берілген уақыт ішіндегі денеге берілген және одан әкетілген жылу
мөлшерінің толық шамасын анықтауға.

Бір өлшемді дененің (шексіз пластина, шексіз цилиндр, шар) барлық
нүктелеріндегі температурасы [pic] бірдей және дене бетіндегі жылу берудің
тұрақты коэффициенті [pic] болған кездегі тұрақсыз температура өрісін
сипаттайтын теңдеу мынадай:

| [pic], |(1) |

мұндағы [pic] және [pic] - кейбір функциялар;
[pic] - характеристикалық теңдеу түбірі.
Характеристикалық теңдеу мына түрде жазылады:

| [pic]. |(2) |

[pic] кезінде (1) теңдеудегі бірінші мүшені ескермеуге де болады.
Пластинаның орта бетінің [pic], цилиндр осі үшін [pic] шардың центріндегі
[pic] уақыт бірлігіндегі алынған орта температура [pic] мына теңдеумен
сипатталады:

| [pic]; |(3) |

Осы денелердің беттеріндегі температуралар:

| [pic]; |(4) |

Бет ауданы бірлігінде [pic] уақыт ішінде суыту (қыздыру) процесінде
берілетін не әкетілетін жылу мөлшері мына формуламен анықталады:

| [pic], |(5) |

мұндағы [pic] және [pic] - пластина үшін;
[pic] және [pic] - цилиндр үшін;
[pic] және [pic] - шар үшін;
[pic] - дененің уақыт моменті ішіндегі көлем бойынша алынған
орта өлшемсіз температура [pic].
Пластина, цилиндр, шар арналған дененің уақыт моменті [pic] ішіндегі
көлемі бойынша алынған дененің орта өлшемсіз температурасы [pic] мына
формулалармен анықталады:

| [pic], |(6) |
|[pic], |(7) |
|[pic]. |(8) |

Егер [pic] болғанда, сонда [pic] мына формулаен анықталады:

|[pic]. |(9) |

Температурасы [pic]тұрақты ортада дене қыздырылған (немесе суытылған)
кезде үш ерекше режим пайда болады:
- реттелмеген ([pic]) - температураның бастапқы таралуы процестің
дамуына ерекше әсер етеді;
- реттелетін ([pic]) - температураның бастапқы әсері жоғалады;
- (стационарлы) тұрақты ([pic]) - барлық нүктелердегі температура
ортаның температурасына [pic] тең болады.
Артық температура [pic] - бұл дене температурасы мен айналадағы орта
температурасы арасындағы айырма модулі:

|[pic]. |(10) |

[pic] кезіндегі жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуін шешуі,
дененің кез келген нүктесіндегі температура экспоненциалды заң бойынша
өзгеруін көрсетеді:

|[pic], |(11) |

мұндағы [pic] - дененің формасынан және температурасының бастапқы
таралуынан тәуелді тұрақты;
[pic] - кеңістіктегі температура өзгерісін сипаттайтын,координаттар
функциясы;
[pic] - оң бағытта өсетін сандар қатарын көрсететін тұрақтылар
([pic]).
Реттеуші режим кезеңі (11) теңдеудегі қатардың бірінші мүшесімен
сипатталады:

|[pic]. |(12) |

Егер (12) теңдеуін логарифм десек,онда:

|[pic]. |(13) |

(13) теңдеу жылуөткізгіштіктің реттеуші режимі кезкелген нүктенің
артық температурасының натуралды логарифмы уақыт бойынша сызықтық заңмен
өзгеретінін сипатталатынын көрсетеді.
(13) теңдеудің сол және оң жағындағы бөліктерін уақыт бойынша
дифференциалдаудан өткен соң, мына тәуелділік шығады:

|[pic], |(14) |

мұндағы [pic] - суыту (қыздыру) қарқыны, 1/с.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік процестері қандай
турлерге бөлінеді?
2 Реттелетін жылулық режимін сипаттаныз
3 Артық температура дегеніміз не?
4 Суыту (қыздыру) қарқыны дегеніміз не?
5 Суыту (қыздыру) қарқыны неден тәуелді?

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 4

(1 сағат, 4 апта)

Тақырып. Жылу беру теориясының негізі

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Күрделі жылуалмасу
2 Әртүрлі қабырғалардан өтетін жылуөткізгіштік

Сұйық пен осы сұйық шаятын қабырға арасындағы жылу беру процесі
конвективті жылуалмасу немесе жылу беру процесі деп аталады. Бұл процесте
жылуөткізгіштік пен конвекция бір мезгілде жүреді, сондықтан жылу алмасудың
мұндай түрі күрделі процесс болып табылады. Бұл күрделі жылу процесі таза
жылуөткізгіштік процесіне қарағанда, көп факторлардан тәуелді.
Конвективті жылуалмасу көптеген жылумен өндеу процестеріне (құрылыс
материалдарын кептіру процестерінде) тән процесс болып саналады.
Жылу беру процесінің мысалдар: бөлменiң ауасына қыздыру элементтерiнiң
(жылытқыш жүйелер) қыздыратын суынан жылулықтың берiлуi; бу қазандықтардағы
қайнату құбырларының қабырғасынан суға түтiндiк газдарынан жылулықтың
берiлуi және т.б. Оқшауланған қабырға сонымен бiрге жылулықты өткiзгіші
болып саналады. Қоршаған қабырғадан жылулық жылуөткізгіштікпен, ал
қабырғадан қоршаған ортаға жылулық конвекциямен және сәулеленумен беріледі.
Сондықтан, жылуалмасу процесі күрделі процесс деп айталады.
Жылу беру коэффициенті келесі факторлармен байланысты:
Сұйық жылдамдығы (, оның тығыздығы р мен тұтқырлығы (, яғни сұйық
ағынының режимін анықтаушы шамалар;
Сұйықтың жылулық қасиеттері (меншікті жылу сиымдылығы, жылу
өткізгіштігі (), сонымен қатар көлем ұлғаю коэффициенті (;
Геометриялық параметрлер - формалары және қабырға өлшемін
анықтаушы(құбыр үшін-оның диаметрі d және L ұзындығы). Осыған байланысты
((( ((, (, (, (, (, (, L, ()
Жылу беру коэффициентінің, факторларының үлкен болу санына байланысты,
( үшін есеп теңдеуін алу мүмкін емес. Жылу беру коэффициентін анықтау үшін
сұйықтың қабырғадағы температуралық градиентін білу керек.
Жылу беру коэффициенттерінің сандық шамалары.
Жылу беру коэффициент [pic] жылу берудегі қарқынды үдемелігін
сипаттайды. Бұл шама, жылулық ағымының тығыздығының қабырғаға, жылу
жеткізуші аралығының темпетуралық тегерінін қатынасына тең болады.
Бір қабатты жазық қабырға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м2·К):

| [pic]. | |
| |(1) |

Көп қабатты жазық қабырға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м2·К):

| [pic]. | |
| |(2) |

Бір қабатты цилиндрлі қабарға үшін, сызбалы жылу беру коэффициенті
[pic], Вт/(м·К):

| [pic]. |(3) |

Көп қабатты цилиндрлі қабарға үшін, сызбалы жылу беру коэффициенті
[pic], Вт/(м·К):

| [pic]. |(4) |

Бір қабатты сфералы қабарға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м·К):

| [pic]. |(5) |

Көп қабатты сфералы қабарға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м·К):

| [pic]. |(6) |

Жылудың әсерін азайту үшін құбардың, аппараттың термиялық кедергісін
көбейту керек. Ол үшін құбырдың, аппараттың сыртына белгілі бір не бірнеше
оқшауландыру материалын жауып, содан кейін оның сыртынан бояп, не сылақ
жұмыстарын жүргізеді.
Оқшауландыру материалдарына асбест, слюда, пробка, торф, стекловата
т.б жатады. Оларды табиғи күйінде алып, оларды біраз өңдеген соң қабырға
бетіне қабаттап жағады. Оқшауландыру қабатын сақтау үшін олардың сыртынан
жұқа металл бетімен немесе фольгасымен қаптайды.Бұл қабаттың оқшауландыру
қасиеттерін жақсартады, себебі фольгамен оқшауландыру материалы арасында
жылуды нашар өткізетін ауа сақталады.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Күрделі жылуалмасу дегеніміз не?
2 Жылуөткізгіштік жылуберуден айырмашылығы?
3 Оқшауланған материалдар қандай болады?

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 5

(1 сағат, 5 сағат)

Тақырып. Конвективті жылуалмасу. Конвективті жылуалмасудың ұқсастық
теориясы

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Конвективті жылуалмасу
2. Конвективті жылуалмасудың әртүрлі факторларда тәуелділігі
3. Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысы конвективті жылуалмасу
4. Сүйықтың орта температурасы
5. Заттың агрегаттық күйі өзгергендегі жылуалмасуы
6 Ұқсастық теориясы
7 Ұқсастықтың критерийлері

Конвективті жылуалмасу – біркелкі жылытылмаған сұйық, газ тәрізді
немесе су сымалы ортада жүретін жылу тасымалы процесі. Бұл процесс ьерілген
ортаның қозғалысы және оның жылуөткізгіштігі арқасында жүргізіледі. Екі
фазаның шекаралық бөлігінде жүретін конвективті жылуалмасу конвективті жылу
беру деп аталады.
Конвективті жылуалмасу ортаның физикалық қасиеттерінен тәуелді және
оның қозғалыс түрінен тәуелді.
Конвективті жылуалмасу табиғи (еркін) конвекция және еріксіз
конвекция болып бөлінеді.
Табиғи конвекция - бірқалыпты қыздырылмаған, сондықтан мда тығыздығы
бойынша біркелкі емес ортаға тек ауырлық күші әсерімен жүреді.
Еріксіз конвекция деп егер ортаның қозғалысы сорап, желдеткіш,
араластырғыш көмегімен жүретін процесті айтады.
Егер ортаның агрегаттық күйі бір түрден екінші түрге ауысса, онда осы
кезде болатын конвективті жылуалмасу агрегаттық күйі өзгеретін конвективті
жылуалмасу деп аталады. Конвективті жылуалмасу әртүрлі жылуалмастырғыштар
да және жылукүштік қоңдырғыларда жүреді.
Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысы конвективті жылуалмасу
Орта температура, анықтаушы температура, эквивалентті (балама)
диаметрі.
Жылу ағынын анықтайтын шамаларды анықтау үшін қолданылатын
формулалардың барлығына, көптеген жағдайда арнаның (каналдың) қимасы
бойынша, сонымен қатар қаналдың ұзын таралатын сұйық температурасының мәні
кіреді. Сол себепті, техникалық есептеулерде сұйықтың температурасы деп
ағынның орта температурасын алады.
Ұқсастық теориясы – бұл ұқсас құбылыстар туралы ғылым. «Ұқсастық»
термині геометриядан алынған. Мысалы, геометриялық ұқсас фигуралар үшін
сәйкес бұрыштары тең, ал ұқсас жақтары пропорционал екені белгілі.
Ұқсастық теориясының негізгі жағдайын үш ұқсастық теоремасы түрінде
формалайды.
Ұқсастықтың бірінші теоремасы бойынша ұқсас құбылыстардың бірдей
ұқсастық критерийлері болады. Бұл теореманың дұрыстығы жоғарыда анықталған.
Ұқсастықтың екінші теоремасы бойынша, қандай да бір құбылысты
сипаттайтын айнымалылар арасындағы кез–келген тәуелділік, осы
айнымалылардан құралған ұқсастық критерийлерінің арасындағы тәуелділік
мына түрде көрсетілуі мүмкін, яғни f (k1,k2, …kn)=0. Мұндай тәуелділіктер
критериалды теңдеулер деп аталады.
Ұқсастықтың үшінші теориясының негізгі мақсаты, екі құбылыстың
ұқсастығы үшін, қандай, қажетті және жеткілікті күйлердің болуы керектігін
ашып беруі. Бұл теорияны совет ғалымдары М.В.Кирпичев бен А.А. Гухман 1931
жылы жасаған.
Ұқсастықтың критерийлері.
Әр ұқсастық критерийі физикалық мәнін білдіреді. Олар ғалымдардың
атарының бірінші әріптерімен білгілейді.

Нуссельт критерийі[pic]:
|[pic]. |(1) |

Рейнольдс критерийі [pic]:
|[pic]. |(2) |

Прандтль критерийі [pic]:
|[pic]. |(3) |

Грасгоф критерийі [pic]:
|[pic]. |(4) |

Өздік бақылау сұрақтары

1 Ковективті жылу алмасу дегеніміз не?
2 Конвективті жылу алмасудың түрлерін атаңыз
3 Орта температура, анықтаушы температура, сәйкестік диаметрі туралы
не білесіз
4 Жылу мөлшерінің формуласын жазыңыз
5 Орта температураның формуласын жазыңыз
6 Агрегаттық жүйе өзгергендегі жылу алмасуды түсіндіріңіз
7 Ковективті жылу алмасу дегеніміз не?
8 Конвективті жылу алмасудың түрлерін атаңыз
9 Орта температура, анықтаушы температура, сәйкестік диаметрі туралы
не білесіз
10 Жылу мөлшерінің формуласын жазыңыз
11 Орта температураның формуласын жазыңыз
12 Агрегаттық жүйе өзгергендегі жылу алмасуды түсіндіріңіз

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 6

(1 сағат, 6 апта)

Тақырып. Жылулық шекаралық қабытының негіздері

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Шегінен асқан күй облысының қолданылуы.
2 Шегінен асқан күй облысының заттың физикалық қасиетінен тәуелділігі.
3 Заттың шектік күйінен асқан жағдайындағы жылуалмасу мен бір фазалық
ортадағы жылуалмасуды салыстыру .

Қазіргі кезде энергетикада және техниканың басқа облыстарында жоғарғы
қысым мен температура кеңінен қолданылады. Көптеген аппараттар мен
құрылғыларда жылутасымалдығыштың қысымы шегіне жеткен жылудинамикалық
қысымынан «Рк» артық болады. Бұл кездегі сұйық температурасы шектік
жылудинамикалық температурадан tк көп немесе аз болуы мүмкін.
Шегінен асқан күй облысы температура мен қысымның өте аз өзгерісі
кезіндегі заттың физикалық қасиеттерінің қатты өзгеруімен сипатталады.
Әсіресе, жылусыйымдылық «Ср» кенет өзгереді. Ол көп рет өзгеріп максимум
арқылы өтеді. Р=const кезіндегі жылусыйымдылықтың максимумына сәйкес
келетін tm температураны «жалған» шектік депатайды. Бұл облыста
тығыздықтың, тұтқырлықтың және жылуөткізгіштік коэффициенттерінің елеулі
өзгерісі өтеді. Прандтль сонда [pic] ерекше өзгеріп Максимум арқылы өтеді.
Заттың шектік күйінен асқан жағдайында заттың сұйықтық фазадан газ тәрізді
күйінен өтуі үздіксіз жүретіні жылудинамикадан белгілі.
Бұл жағдайда сұйық және бу фазасында байқалатындай зат қасиеті
өзгерісінің секіруі және оның үзілуі болмайды. Сондықтан заттың шектік
күйінен асқан жағдайындағы жылуалмасуды бір фазалы ортадағы жылу алмасу
сияқты қарастырады. Өте аз температура орында ған жылу беру коэффициенті
кәдімгі формулалармен анықталады, себебі бұл кездегі физикалық
параметрлердің өзгерісі жоққа тән.
Горизонталь және тік орналасқан құбырларда Re>106 кезінде жылу берудің
нашарлауы байқалады.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Заттың шектік күйінен асқан жағдайындағы жылуалмасу өндірісте
пайдаланыла ма?
2 Шегінен асқан күй заттың физикалық қасиетінен тәуелділігі.
3 P=const жылусыйымдылықтың максимумы.
4 Заттың шектік күйінен асқан жағдайындағы жылуалмасудың немен
салыстырып қарастырады?

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 7

(1 сағат, 7 апта)

Тақырып. Пластина бойымен сұйықтың еріксіз қозғалысы кезіндегі
жылуалмасу

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Гидродинамикалық шекаралық қабат
2 Шекаралық қабаттағы сұйық ағысының режимі
3 Жылулық шекаралық қабат
4 Ламинарлық жұқа қабатша

Пластина бойымен суйықтың еріксіз қозғалысы кезіндегі жылу алмасу.
Егер жазық пластина беті жылдамдықтары бірдей таралған шексіз сұйық
ағынмен жуылса, онда пластинаның алдынғы шетінен бастап онда
гидродинамикалық шекаралық қабат пайда болады. Бұл қабаттағы сұйық
жылдамдығы үйкеліс күші салдарынан нөль жылдамдыққа дейін өзгереді.
Шекаралық қабаттағы сұйық ағысы ламинарлық және турбуленттік режимде
болады.
Тәжірибе ағынның ламинарлық ағысынан турбуленттік ағысына қас қағым
уақытта өтпейтінің, ол біраз қашықтыққа созылатынын және сол кездегі ағыс
режимінін өтпелі деп атау қажеттігін көрсетеді. Шекаралық қабаттағы ағыс
режимін Рейнольдс саны бойынша алады. Шекаралық қабаттағы ағыстың
ламинарлық режимі изотермиялық ағыс үшін Re<5*105 ал изотермиялық емес
ағыс үшін Re<4*104 тең және ламинарлық қабаттың бұзылуы ағып келген
ағыстың турбуленттік дәрежесінен тәуелді. Сұйық ағысы мен қабырға арасында
температуралар айырмасы бар кезде пластина бетінде гидродинамикалық
шекаралық қабаттан басқа, жылулық шекаралық қабат пайда болады. Жылулық
шекаралық қабатында сұйық температурасы пластинадан ең алыс жердегі сұйық
температурасынан пластина бетінің температурасына дейін өзгереді.
Тәжрибелерден алынғандарды талдау, жылу беру коэффициенті сұйықтың
ағыс режимінің түрінен ғана емес, сонымен қатар сұйықтар түрінен, оның
температурасынан, температуралар арынынан жылу ағысы бағытынан тәуелді
екенің көрсетеді. Әсіресе, шекаралық қабаттағы сұйықтың тұтқырлығының
өзгерісінен көп тәуелді. Сұйықтың аз жылдамдығы кезінде жылу алмасуға
үлкен ықпал ететін табиги конвекция. Жылу беру процесіндегі осы
факторлардың әсері жақсы зерттелмеген.
Турбуленттік гидродинамикалық шекаралық қабатта пластина бетінде
ламинарлық режимде ағатын ламинарлық жұқа қабатша пайда болады. Онда
ағын жылдамдығының негізгі өзгерісі пайда болады, сонымен қатар онда
ағатын сұйықтың барлық температуралық өзгерісі де жүреді сүйтіп,
ламинарлық қабатша гидродинамикалық және термиялық кедергілер жиынтығын
кұрайды.

Өздік бақылау сұрақтары.

1 Гидродинамикалық шекаралық қабат қалай пайда болады
2 Шекаралық қабаттағы сұйық ағысының режимін атаңыз
3 Жылулық шекаралық қабат неден тәуелді
4 Ламинарлық жұқа қабатша не өзгереді

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 8

(1 сағат, 8 апта)

Тақырып. Сұйықтың бір құбырды көлдеңінен жуы кезіндегі жылуалмасуы

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Тік құбырдың алдыңғы жағындағы ламинарлық шекаралық қабат
2 Құбырдың артқы жағындағы құйынның пайда болуы
3 Құбырдың эквадорындағы шекаралық қабат
4 Жылудың құбырдың өлшемдерінен тәуелділігі

Құбырдың бетін бір қалыпты үздіксіз жууы Re<5 кезінде ғана байқалады.
Рейнольдс санының үлкен мәндерінде құбырдың алдыңғы және артқы жағындағы
жуу жағдайлары әртүрлі болып келеді.
Тік құбырдың алдыңғы жағындағы ламинарлық шекаралық қабат құбыр
бетінен бөлініп, ал артқы жағында екі симметриялы құйын пайда болады. Тек
45÷47% ғана бір қалыпты үздіксіз жуылады да, ал қалғаны құйынды аймақта
болады. Рейнольдс санының үлкен мәнінде ламинарлық шекаралық қабат
турбуленттік режимге өтіп,және сұйықтың құбыр бетінен бөлінді 120÷1300
өтеді. Бұл жағдай құйын аймағының азаюына әкеп соғады, содан қубырдың артқы
жағындағы сұйықтың ағып өту жағдайы жақсарады. Осы кездегі Re =1*103÷
4*105 тең.
Турбуленттік шекаралық қабаттың пайда болуына ағынның бастапқы
турбуленттілігі үлкен әсер етеді. Негұрлым бастапқы турбулентті шекаралық
қабат Рейнольдс санының аз мөлшерінде пайда болады құбырдың алдыңғы
жағында ламинарлық қабат аз болғандықтан жылу беру коэффициенті ең үлкен
шамаға .
Құбырдың эквадорында шекаралық қабат өсіп ең үлкен шамаға
жеткендіктен онда жылу беру коэффициенті ең төменгі шамаға жетеді. Одан
ары күрделі кұйынды ағын шекаралық қабатты бұзады, оның қалыңдығы азаяды,
содан барып жылу беру коэффициенті өсе бастайды да, φ=1800 ең жоғарғы
шамаға жетеді сүйтіп, оның шамасы алдыңғы жағындағы жылу беру
коэффициентіке теңеседі . Бұл кездегі Re=5*105÷2*105.
Жоғарғылардан бір құбырдың шеңбері бойынша жылу беру оны көлдеңінен
жуып өткенде, оның шамасы құбыр бетін жуу түрінен, сұйық ағынының
бағытынан, температурасынан, жылдамдығынан, құбыр диаметрінен, турбуленттік
дәрежесінен тәуелді.
Ламинарлы режим кезінде М.А. Михеев құбырла ішендегі жылуберу
коээфициентті анқтайтын формула шығарды:
|[pic]. |(1) |

Турбулентті режим кезінде М.А. Михеев құбырла ішендегі жылуберу
коээфициентті анқтайтын формула шығарды:
|[pic]. |(2) |

Өздік бақылау сұрақтары.

1 Тік құбырдың алдыңғы жағындағы ламинарлық шекаралық қабаттың
құбылысын түсіндіріңіз
2 Құбырдың артқы жағындағы құйынның пайда болуын түсіндіріңіз.
3 Құбырдың эквадорындағы шекаралық қабаттың өзгерісі қандай?
4 Жылудың құбырдың өлшемдерінен тәуелділігін айтыңыз.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 9

(1 сағат, 9 апта)

Тақырып. Конвекция кезіндегі жылуберу

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Негізгі түсініктемелер.
2 Еркін конвекция кезіндегі жылуберу.

Конвекция кезіндегі жылуберу
Сұйықтың барлық массасының қозғалысы қаншалықты қарқынды араласса,
конвекция арқылы жылу алмасу соншалықты қарқынды өтеді. Сонымен, конвекция
сұйық қозғалысының гидродинамикалықшартына көп байланысты болады. Ағынның
ядросына жылу алмасуы жылу өткізгіштік және конвекция мен өткізіледі.
Жылудың мұндай бірлесіп алмасуын конвекциялы жылу алмасу деп атайды.
Ортаның турбулентті қозғалысында ағын ядросындағы жылу алмасуы механизмі
турбуленттік толқысулық салдарынан болатын араласудың қарқындылығымен
сипатталады. Турбулентті толқысулық ядродағы температулардың мәнінің
кейбір орташа t–ге дейін теңесуін қамтамасыз етеді. Сондықтан ядродағы жылу
алмасу ең алдымен тасымалдағыштың қозғалыс сипатымен анықталады. Қабырғаға
жақындаған сайын жылу берудің қарқындылығы төмендейді. Қабырға жанында
қалыңдығы (-ға тең жылулы шекаралық қабат т.б. Бұл қабат гидродинамикалық
шекаралық қабатқа ұқсас болады, бірақ олардың қалыңдығы әртүрлі.
Конвекция жылу алмасу механизмнің өте күрделілігіне байланысты жылу
берудіесептеқиын.Қабырғадансұйыққа ( немесе сұйықтан қабырғаға) берілген
жылу шамасын дәл есептеу үшін қабырға жанындағы температуралық градиентті
және бет бойынша жылу тасымалдағыштың температуралық өзгеруін білу керек.
Бұларды анықтау өте қиын. Сондықтан жылу берудің есептеуін жеңілдету үшін
оның негізіне Ньютонның суыту заңын пайдаланады. Бұл заң бойынша: жылу
алмасу бетінен сұйыққа (немесе керісінше сұйықтан қатты дене бетіне)
берілген жылу мөлшері (dQ) қабырға бетіне (df) қабырға мен сұйықтың
температураларының айырмасына (tқ-tс) және уақытқа (d() тура пропорционал.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 10

(1 сағат, 10 апта)

Тақырып. Сұйықтың бір құбырды көлдеңінен жууы кезіндегі жылуберуі

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Құбырлар бумасындағы жылу алмасудың тәуелділігі
2 Құбырлар бумасындағы сұйық қозғалысы
3 Құбырлар бумасындағы құбырлар қатарына байланысты режим өзгерісі
4 Сұйықтың ламинарлық ағысындағы режим өзгерісі
5 Михеев формуласы

Құбырлар бумасын сұйық көлденеңінен жуған кездегі жылу алмасуы.
Сұйық бір құбырды жуғанда күрделі гидродинамикалық құбылыс байқалса,
құбырлар бумасын жуғанда, бұл құбылыс онан сайын күрделене түседі. Сұйық
көлденеңінен жуатын құбырлар бумасынан тұратын жылуалмастырғыштар т.б.
аппараттар техникада кеңінен пайдаланылады. Негізінен құбырлар бумасы
коридор және шахмат түрінде орналасады.
Құбырлар бумасы сыртқы диаметрі, сұйықтың ағу бағытындағы құбырлардың
қатар саны, және салыстырмалы қашықтығының, (құбырлардың өстерінің ара
қашықтығы) құбырлардың сыртқы диаметріне қатынасы S1 / d . Құбырлардың
орналасу тәртібінен сұйық қозғалысының характері (түрі), әр қатардағы
құбырларды сұйықтың жууы және бумадағы жылу алмасу процесі тәуелді.
Егер каналда сұйықтың қозғалысы турбулентті болса, онда құбырлар
бумасында да сұйықтардың қозғалысы турбулентті болады. Құбырлардың бір
қатарынан екінші қатарына турбуленттілік өсе береді, себебі құбырлар
бумасының өзі жақсы турбуленттілік құрылығы болып спналады. Егер каналда
құбырлар бумасы алдында ағын режимі ламинарлық болса, құбырлар бумасында
Re санына байланысты ламинарлық немесе турбулентті де болуы мүмкін.
Сүйықтың ламинарлық ағысы кезінде изотермиялық емес қозғалыстың екі
режимі кездеседі. Олар тұтқырлықты және тұтқырлықты гравитациялық болып
екіге бөлінеді. Бұл екі режимнің заңдары әртүрлі.
Тұтқырлы режим тұтқырлы сұйықтардың табиғи конвекциясы болмаған
кездегі ағысына сәйкес келеді. Бұл режим кезінде арнаның қабырғаларына жылу
тек жылуөткізгішпен беріледі.
Тұтқырлықты – гравитациялық режим сұйықтың еріксіз ағысы табиғи
конвенциямен бірге жүргенде пайда болады. Бұл режимде жылу өткізгіштік және
конвекциямен беріледі.
Тұтқырлы режимде қима бойынша жылдамдықтардың таралуы таза парабола
түрінде болмайды, себебі қима бойынша температураның өзгкрісінен тұтқырлық
та өзгереді. Жылдамдықтардың таралуы жылу ағынының бағытынан тәуелді екенін
атап өту қажет. Сұйықты қыздырғанда қабырғаға таяу жердегі температура
негізі ағынның температурасынан жоғары, ал тұрақтылығы аз.
Тұтқырлықты - гравитациялық режимде еркін конвекция мен еріксіз
қозғалыс бағытының маңызы зор. Олардың бағыты бір, қарама-қарсы және бір-
біріне перпендикуляр болуы мүмкін.
Табиғи (еркін) конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары бір болғанда
қабырғадағы сұйық жылдамдығы жоғарылап, ал жылу беру өседі. Ал табиғи
конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары қарама- қарсы болғанда қабырғасы
таяу жердегі жылдамдық азайып, жыду беру төмендейді. Ал қабырғаға таяу
жерде құйынды қозғалыс пайда болғанда, жылу беру жоғарылауы мүмкін.
Табиғи конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары өзара перпендикуляр
кезінде, сұйықтың жақсы араласу салдарынан жылу беру өседі.
Изотермиялық емес жағдайда, тек ламинарлық режим ғана болуы мүмкін де
емес.
Ламинарлық режим кезіндегі жылуалмасуды аналитикалық зерттеу өзінің
толық шешімін тапқан жоқ және жылу беру коэффициентін анықтау үшін
эмпириялық формулалар пайдаланылады.
Коэффициентінің орташа мәнін береді. Оларды кез келген сұйық үшін
пайдалануға болады және табиғи конвекция әсерін, әрі жылу ағыны бағытын да
толық ескереді. Соңғысы сұйықтың және қабырғаның Pr сандарының 0,25
дәрежесіндегі қатынастарын ескеретін эмприялық көбейткіштерді еңгізумен
ескеріледі.
Ауа және екі атомды газдар үшін Прандтль саны температурадан тәуелсіз,
сондықтан да

Өздік бақылау сұрақтары.

1 Құбырлар бумасындағы жылу алмасудың тәуелділігін түсіндіріңіз
2 Құбырлар бумасындағы сұйық қозғалысы қандай
3 Құбырлар бумасындағы құбырлар қатарына байланысты режим өзгерісі
қалай болады
4 Сұйықтың ламинарлық ағысындағы режим өзгерісін түсіндіріңіз
5 Михеев формуласын жазып беріңіз

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 11

(1 сағат, 11 апта)

Тақырып. Фазалық айналу кезіндегі жылуалмасу

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Конденсация процесі және оның түрлері.
2 Жылулық кедергі.
3 Меншікті жылу ағыны .
4 Конденсация қабықшасының қалындығы.

Конденсация деп будың (газдың) сұйық немесе қатты күйге өту процесін
айтады.
Практикада ең кең кездесетіні бу конденсациясы. Бу трубиналарының
салқындатқыштарында бу суытатын құбырларды жүреді. Бу конденсациясы тұшыту
қондырғыларында, бөліп айдау қондырғыларында, қойылу аппараттарында және
көптеген жылуалмастырғыштарда жүреді.
Фазалық айналу кезіндегі бөлінген жылу бу конденсациясы процесін
жылуалмасумен байланыстырады.
Конденсацияның түрлері. Конденсация бу көлемінде, сонымен қатар
салқындатылатын жылуалмасу бетінде жүруі мүмкін. Бірінші жағдайда
конденсация өздігінен жүреді. Энергетикада, көптеген өнеркәсіп салаларында
бу конденсациясының сұйық күйге айналуы салқындатылатын жылуалмасу бетінде
жүреді. Конденсацияның біріншісі түріне жылуалмасу бетінде тұрақты қабықша
түрінде түзілетін конденсация фазасы – қабықшалы конденсация жатады. Ал
екіншісіне – тамшылы конденсация жатады. Бұл жылуалмасу бтінде
конденсациялық фаза тамшы түрінде түзіледі. Егер конденсат жылуалмасу бетін
суландырса, онда қабықшалы, ал суландырмаса, онда тамшылы конденсация
түзіледі.
Термиялық (жылулық) кедергісі. Тамшылы конденсация кезіндегі жылу
беру, қабықшалы конденсацияға қарағанда көп үлкен. Бұл конденсат қабықшасы
жылудың қабырғаға берілуіне көп бөгет жасайтынын көрсетеді. Бұдан жылудың
қабырғаға берілуіне бөгет жасайтын жылулық кедергі мына формуламен
анықталады:

|[pic] |(1) |

мұндағы, tн және tc – бу және қабырға температуралары;
q – жылу ағынының тығыздығы;
[pic] - бұдан қабырғаға берілетін жылу беру коэффициенті;
Rk – конденсат қабықшасының жылулық (термиялық) кедергісі;
Rф - фазалар шекарасындағы жылулық кедергі.
Таза су буымен жұмыс істейтін жылуалмастырғыш аппараттарда қабықшалы
конденсация байқалады. Тік қабырғаның немесе құбырдың жоғарғы жағында
қабықша да жылдамдықпен төмен қарай ағады, яғни қабықша қозғалысы
ламинарлық режимде болады. Конденсат жылдамдығы артқан сайын қабықша
қозғалысы да артады, сөйтіп, ламинарлық режим турбуленттік режимге ауысады.
Қабықшалы конденсация кезінде бу жылуы қабықшалы конденсаттың бетіне
беріледі, содан ол жылу қабырғаға өтеді. Конденсаттың қабықшасы үлкен
жылулық кедергісі болып табылады және оның қалыңдығы неғұрлым үлкен болса,
одан өтетін жылу мөлшері соғұрлым аз болады.
Конденсат қабықшасының қозғалысы ламинарлық режим жағдайында болған
кездегі жылу беру процессін қарастырайық.
Берілген процессте қабықша арқылы тасымалданатын жылу тек
жылуөткізгіштікпен беріледі. Бу жақтағы қабықша бетінің температурасы tH
(қанығу температурасы), ал қабықшаның қабырғамен жанасатын бетінің
температурасы tст. Сонда жылуөткізгіштік [pic], ал қалыңдығы [pic] тең
қабықшадан өтетін беттік жылу ағынының тығыздығы.

|[pic] |(2) |

Сонымен қатар, Ньютон – Рихмен заңынан белгілі болғандай жылу беру
коэффициенті 2 болғанда, беттік жылу ағынының тығыздығы мына формуламен
табылады:

|[pic] |(3) |

содан,
|[pic] |(4) |

(4) теңдеуден шығатыны, жылу беру коэффиценті конденсат қабатының
қалыңдығынан тәуелді.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Конденсация процесі деп нені айтады?
2 Конденсация түрлерінің анықтамасын беріңіз.
3 Жылулық кедергіні қалай анықтайды?
4 Қабықшаның жылулық кедергісі қандай парметрлерден тәуелді.
5 Меншікті жылу ағынының формуласын жазыңыз.
6 Ламинарлы режимдегі қабықша қалындығықандай формуламен анықталады.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 12

(1 сағат, 12 апта)

Тақырып. Сүйық қайнау кезіндегі жылуалмасу

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Сұйықтың қайнауы кезіндегі булануы
2 Сұйықтың қайнауы кезіндегі бу бүршіктерінің пайда болуы
3 Центрдің сұйықтың қайнауына тигізетін әсері
4 Сұйықтың қайнауы кезіндегі жылу беру коэффициенті

Су қоймаларынан және ыдыстың бетінен кезкелген температурада су
буланады, бұл беттік құбылыс. Ал қайнау кезіндегі булану сұйықты
қыздырғанда, оның бүкіл көлемінен жүреді. Қайнау температурасына жеткенде
сұйықтың температурасы тұрақтанады. Қанығу температурасына тең қайнау
температурасы сұйықтың қысымынан тәуелді. Негізінен, сұйық температурасы
қанығу температурасынан біршама жоғары болады. Сұйық температурасының артық
болуы бу бүршіктерінің қабатындағы беттік керілуімен түсіндіріледі.
Бүршіктің радиусы неғұрлым аз болса, ондағы бу қысымы сұйық қысымынан
соғұрлым артық.
Жылу бетінде сұйықтың қайнауы кезінде бу бүршіктері пайда болады. Олар
өсе келе белгілі бір размерге жеткенде,жылу бетінен бөлініп, сұйықтың
жоғарғы бетіне көтеріледі, ал олардың орнынан басқа жаңа көпіршіктер пайда
болады. Егер ыстық сұйық бетті суландырса, онда будың бетпен жалғасуы жұқа
«мойын» артқылы жүреді.ыстық сұйық жылу бетін суландырмаса,онда бу бүршігі
жылу бетімен жалпақ «мойын» артқылы жалғасады және будың суға айналуы бүкіл
жылу беті артқылы жүреді.
Сұйықтың қайнауы сұйықта еркін газдар артқылы пайда болатын центрлер
айналасында пайда болады. Бу бүршіктері басында көзге көрінбейтіндей
кішкентай, бірақ олар бүкіл жылу бетін жауып тұрады.
Температуралар айырмасы неғұрлым көп болса, соғұрлым бу бүршіктері көп
түзіледі және бұл сұйықтың қатты қайнауына себебін тигізеді.

Өздік бақылау сұрақтары.

1 Сұйықтың қайнауы кезіндегі булануы қалай жүреді
2 Сұйықтың қайнауы кезіндегі бу бүршіктерінің пайда болуын
түсіндіріңіз
3 Центрдің сұйықтың қайнауына тигізетін әсері қандай
4 Сұйықтың қайнауы кезіндегі жылу беру коэффициентін жазыңыз

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 13

(1 сағат, 13 апта)

Тақырып. Сәулелену кезіндегі жылуалмасу. Жылулық сәулелену теорияның
негіздері

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Жылулы сәуле шығару.
2 Сәулелі жылуалмасудың негізгі заңдары.
3 Стефан-Больцман, Кирхгоф, Ламберт, Вин заңдары.
4 Екі дене арасындағы сәуле шығару.
5 Газ бен қабырға арасындағы сәуле шығару.

Жылулы сәуле шығару.
Жылулы сәуле шығару барлық денелерге тен. Егер дененің бетіне Qс.ж
мөлшерде сәулелі жылу түссе оның тек бір бөлігі ғана денемен сіңіріліп жылу
энергиясына айналады да басқа бөлігі дене бетінен шығарылып қалған бөлігі
дене арқылы өтңп кетеді.

|Qс.ж=Qa+Qr+Qd |(1) |

немесе
|Qa/Qcж+Qr/Qсж+Qd/Qсж=1 |(2) |

(1) теңдеудегі Qa/Qcж дененің сәулелі жылуды сіңіруі, Qr/Qсж шағылысу,
Qd/Qсж өзінен өткізіп жіберу қабілеттерін сипаттайды.
A, R, D – олардың сан мәніне қарай денелер төмендегі түрлерге бөлінеді

- егер А=1 болса онда денеге түскен сәулелі жылудың барлығы сіңіледі
мұндай дене – абсолют (мүлде) қарда деп аталады.
- егер R=1 болса, онда денеге түскен сәулелі жылудың барлығы
шағылысады мұндай дене абсолют ақ деп аталады.
- егер D=1 болса, онда денеге түскен сәулелі жылудың барлығы денеден
өтіп кетеді. Мұндай дене абсолют мөлдір дене деп аталады.
Табиғатта абсолют қара, ақ және мөлдір денелер жоқ. A, R және D лардың
арасындағы байланыстар дененің табиғатына беттің түріне және оның
температурасына байланысты болады. Әдетте қатты дене және сұйықтар үшін
D=0 R+A=1 болады. Газдар негізінен мөлдір денелер қатарына жатады. Нақты
жағдайда денелер бетіне түскен сәулелі энергияның бір бөлігі сіңіріледі,
тағы бір бөлігі шағылысады, ол қалғаг бөлігі денеден өтіп кетеді. Мұндай
денелер сұр денелер деп аталады .
Стефон –Больцман заңы.
Беті F дененің ( уақытта шығарған сәулелі мөлшерін дененің сәуле
шығару қабілеттілігі деп аталады.

|Е=Фсж/(f=Вт/м² |(3) |

Стефон-Больцман заңы бойынша: сұр дененің сәуле шығару қабілеттілігі
оның абсолюттік температурасының төртінші дәрежесіне тура пропорционал
болып келеді.

|E=C(T/100)4; |(4) |

мұндағы С –сұр дененің сәуле шығарә коэффициенті деп аталады.

Өздік бақылау сұрақтары.

1 Жылулы сәуле шығарудың маңызы.
2 Сәуле шығару процесінің жылулық балансын жазыңыз
3 Абсолютті ақ және қара дене дегеніміз не?
4 Стефан-Больцман заңын жазыныз.
5 Жылу сәуле шығарудың негізгі заңдары қандай.
6 Екі дене арасындағы сәуле шығару.
7 Газ бен қабырға арасындағы сәуле шығару.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 14

(1 сағат, 14 апта)

Тақырып. Екі сұр арасындағы сәулелі жылуалмасу

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Сұр беттердегі сәулелі жылуалмасу.
2 Сұр денелер арасындағы жылу мөлшері.
3 Бір-біріне жақын орналасқан үлкен параллель бетер арасындағы сәулелі
жылуалмасу.
4 Жалынның сәуле шығаруы.
5 Жалынның қараю дәрежесі.

Сұр беттердің арасындағы сәулелі жылуалмасуда сәулелі энергияның бір
беттен екінші бет арасында олар толығымен жұтылғанша шағыла беретіндігімен
күрделінеді. Бірақ, осы жағдайдың өзінде де бір денеден екінші денеге
берілетін жылу мына формуламен анықталады, ккал/сағ.:

|[pic] |(1) |

мұндағы Спр-сәуле шығарудың келтірілген коэффициенті.
Екі сұр денеден тұратын тұйық жүйеге арналған сәуле шығарудың
келтірілген коэффициентін, ккал/м2чК, Д. В Будрин былайша табуды ұсынады:

|[pic] |(2) |

мұндағы (1, (2 - 1 және 2 денелердің қараю дәрежесі;
Со= 4,96- абсалютті қара дененің сәуле шығару
коэффициенті, ккал/м2чК
Сәулелі жылуалмасудың жеке жағдайларын қарастырамыз.
Бір-біріне жақын орналасқан үлкен параллель беттер арасындағы сәулелі
жылуалмасу. Бұл жағдайда [pic] және сәуле шығарудың келтірілген
коэффициенті мына формуламен анықталады:

|[pic] |(3) |

Бірінің ішінде екіншісі орналасқан екі дене (екі коаксидалды
цилиндірлер, екі концентрлі шарлар және т.б.) арасындағы сәулелі
жылуалмасу:
Бұл кездегі ішкі дененің сыртқы денемен салыстырғандағы бұрыштық
коэффициенті [pic]және сыртқы дененің ішкі денемен салыстырғандағы бұрыштық
коэффициенті [pic] тең болады.
Жалынның сәуле шығаруы. Оттық бен пештің жану камерасында тек жану
өнімдерінің ғана қозғалысы болмайды, сонымен қатар, онда жанғыш газдардан
(көміртегімен шаңдар) тұратын жалын да болады.
Жалын түссіз және сәуле шығаратын болып бөлінеді. Жалынның сәуле
шығаруы ондағы көмірсутекті қосындылардан пайда болатын күйелі көміртектің
мөлшерімен анықталады. Бұндай ұсақ бөлшектердің өлшемі 2 мкм (бұл көзге
көрінетін сәуленің өлшемдеріне пара-пар) тең. 1 см3 жалында ондаған миллион
осындай бөлшектер бар. Жоғары температуралы ашық жарқылдайтын жалынды,
кенеттен салқындатсақ (тоңазытып), онда жанбай қалған көміртекті жинап,
өлшеуге болады. Жалында күйелі көміртегінең басқа көмір шаңдары және
ұшпалы күлдер (10 мкм(1000 мкм) де бар.
Газ ағынындағы ұшып жүрген күйелі көміртегі жалынның қараю дәрежесін
және оның сәуле шығару қабілеттілігің арттырады. Сондықтан, аз көміртекті
газбен жанатын жоғарғы температуралы пештерге жалынның қараю дәрежесін
көбейту үшін, оған карбюрация (қоспа қосу арқылы қанықтыру) жолымен ұсақ
бүркілген шәйірлер (смола) және қарамай (мазут) қосады. Мартен пештерін
генератор газымен жаққанда оған 1м3 газға 10(30 г шәйір немесе қарамай
қосады.
Сәуле шығаратын жалынның қараю дәрежесі мыналардан
- отынның қасиеттерінен, газ тәрізді отындарда көмірсутекті қосындылар
мен шәйірлерден;
- отынды жағуға дайындау жолынан (мысалы, қара майды жаққанда оның
бүрку размерлерінен, оның жылыту дәрежесінен, шаң тәріздердіотындарды
жаққанда оның ұсақталу дәрежесінен);
- отынмен ауаның араласу тәсілімен, яғни бүріккүш бен жанарғының
(гарелка) құрылымынаң және олардың жұмыс істеу режимінен;
- оттық кеңістігінің құрылысы мен оның жұмыс істеу режимінен және
ондағы газ қабатының қалындығынан, газдың температурасынан, газ ағындарының
циркуляциясынаң (айналысынан) тәуелді:
Сәуле шығаратын жалынның қараю дәрежесі мына формуламен анықталады:

|[pic] |(4) |

мұндағы, (г - үш атомды газдардың болуымен анықталатын жалынның қараю
дәрежесі (көрінбейтін сәуле шығару);
(вид - газ ағынында қалқып жүрген көзге көрінетін
көміртегі бөлшектерімен анықталатын қараю дәрежесі;
(( - өзара сәуле шығаруға арналған түзету.
Сәуле шығаратын жалынның қараю дәрежесі есептеу кезінде бағалауы
қиынға соғатын факторлардан тәуелді, сондықтан есептеу мөлдір жалындарға
жасалады да, содан кейін отынды жағу тәсіліне және отынның түріне
байланысты түзету көбейткіштері қолданылады.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Сұр беттер арасындағы сәулелі жылуалмасудың ерекшелігі.
2 Сұр денелер арасындағы жылу мөлшері қандай формуламен анықталады?
3 Сәуле шығарудың келтірілген коэффициентін анықтайтын шығарудын
4 Будриннің формуласын жазыңыз.
5 Бір біріне жақын орналасқан үлкен параллель беттер арасындаағы
сәулелі жылуалмасуды түсіндіріңіз
6 Параллель беттер арасындағы сәулелі жылуалмасу процесінің сәуле
шығаруының келтірілген коэффициентінің формуласын келтіріңіз.
7 Екі тұйық жүйелер арасындағы сұр денелердің сәулелі жылуалмасуының
келтірілген коэффициентін жазыңыз.
8 Жалының сәуле шырауын түсіндіріңіз.
9 Сәуле шығаратын жалынның қараю дәрежесі неден тәуелді.
10 Сәуле шығаратын жалынның қараю дәрежесінің есебін түсіндіріңіз.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 15

(1 сағат, 15 апта)

Тақырып. Жылуалмастырғыштардың жылулық есебі

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Жылутасымалдағыштар.
2 Жылумассаалмасу аппараттарының жобалау негіздері.
3 Жылумассаалмасу аппараттардың түрлері
4 Жылумассаалмасу аппараттарының есебі

Жылуалмастыру аппараттары деп олардың технологиялық немесе
энергетикалық жылытқыштар, қойылту, буды суға айналдыру міндеттеріне
қарамай олардың жұмысшы денелерінің арасындағы жылу алмасатын аппараттарын
айтамыз.
Жылуалмастыру аппараттарының технологиялық міндеті көп түрлі: жылу
алмастыру аппараттарында жылу беру негізгі процесс, ал реакторларда жылу
процессі қосымша роль атқарады.
Жылуалмастыру аппараттары әртүрлі белгі бойынша реттеледі.
Жылулық оқшауландыру
Жылудың әсерін азайту үшін құбардың, аппараттың термиялық кедергісін
көбейту керек. Ол үшін құбырдың, аппараттың сыртына белгілі бір не бірнеше
оқшауландыру материалын жауып, содан кейін оның сыртынан бояп, не сылақ
жұмыстарын жүргізеді.
Жылуалмастырғыштарды есептеген кезде негізгі теңдеулері жылуберу
теңдеулері болады:
|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - жылуалмастырғыштың жылулық жүктемесі, Вт;
[pic]- жылуалмастырғыштың ауданы, м2;
[pic]- жылуберу коэффициенті, Вт/(м2(К);
[pic]- жылутасымалдағыштардың орта температурасы, К;
Жылулық балансының теңдеуі:

|[pic] , |(2) |

мұндағы [pic]- ыстық жылутасымалдағыштың шығыны, кг/с;
[pic]- температура [pic] кезіндегі ыстық жылутасымалдағыштың орта
меншікті массалық изобаралық жылусыйымдылығы, Дж/(кг(К);
[pic]- жылуалмасу аппаратына кіре берісіндегі ыстық жылутасымалының
температурасы, оС;
[pic]- жылуалмасу аппаратына шыға берісіндегі ыстық жылутасымалының
температурасы, оС;
[pic]- суық жылутасымалдағыштың шығыны, кг/с;
[pic]- температура [pic] кезіндегі суық жылутасымалдағыштың орта
меншікті массалық изобаралық жылусыйымдылығы, Дж/(кг(К);
[pic]- жылуалмасу аппаратына кіре берісіндегі суық жылутасымалының
температурасы, оС;
[pic]- жылуалмасу аппаратына шыға берісіндегі суық жылутасымалының
температурасы, оС.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылумассаалмасу аппараттар деп нені айтады?
2 Жылумассаалмасу аппараттарының түрлері. Приведите уравнение
теплопередачи.
3 Жылумассаалмасу аппараттардың жылулық балансын көрсетініз.
4 Жылумассаалмасу аппараттардың жылулық есебі.

Қолданылған оқулықтар

3 ПРАКТИКАЛЫҚ сабақтар

Практикалық сабақ 1

(3 сағат)

Тақырып. Стационарлы кезіндегі жылуөткізгіштік

Сабақ мақсаты. Бірінші турдегі шекаралық шарттарының әдісін оқып
үйрену.

Жұмысты жүргізуге арналған әдістемелік кеңес және жұмысты қорғауға
қажетті өздік бақылау сұрақтары. Жұмыстың әдістемелік нұсқасында берілген.

Бақылау сұрақтар

1 Жылуөткізгіштіктің анықтамасын түсіндіріңіз?
2 Жылу беті деп нені айтады?
3 Температуралық градиент дегеніміз не?
4 Жылу ағынының, жылу ағынының тығыздығын қалай анықтайды.
5 Жылуөткізгіштік коэффициенті, оның физикалық мәнін түсіндіріңіз?
6 Фурье заңын кескіндейтін формуланы жазыңыз.
7 Бір және көп қабатты жазық беттен өтетін жылуөткізгіштік.
8 Бір және көп қабатты цилиндр беттен жылуөткізгіштік.

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 2

(1 сағат)

Тақырып. Стационарлы емес жылуөткізгіштіктің

Сабақ мақсаты. Стационарлы емес жылуөткізгіштіктің процестерін есептеу
әдістері

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 3

(3 сағат)

Тақырып. Конвективті жылуалмасу.

Сабақ мақсаты. Жылуалмасу конвективті процесстерінің есеп шығару
әдістерін оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 4

(1 сағат)

Тақырып. Конвективті жылуалмасудың ұқсастық тоериясы.

Сабақ мақсаты. Жылуалмасу конвективті процесстерінің есеп шығару
әдістерін оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 5

(3 сағат)

Тақырып. Пластина бойымен сұйықтың еріксіз қозғалысы кезіндегі
жылуалмасу.

Сабақ мақсаты. Агрегаттық күйінің өзгерісі кезіндегі жылуалмасу
конвективті процесстерінің есеп шығару әдістерін оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 6

(3 сағат)

Тақырып. Конвекция кезіндегі жылуберу.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 7

(3 сағат)

Тақырып. Фазалық айналу кезіндегі жылуалмасу.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 8

(3 сағат)

Тақырып. Сүйық қайнау кезіндегі жылуалмасу.

Сабақ мақсаты. Денелер арасындағы сәулелену жылуалмасу есеп шығару
оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

1 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
2 Газотурбиналық қоңдырғының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
3 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
4 Газотурбиналық қоңдырғының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
5 Газотурбиналық қоңдырғының термиялық ПӘК-ің көтеру әдістері қандай
білісіз?

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 9

(3 сағат)

Тақырып. Денелер арасындағы сәулелену жылуалмасу.

Сабақ мақсаты. Денелер арасындағы сәулелену жылуалмасу есеп шығару
оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 10

(3 сағат)

Тақырып. Жылулық сәулелену

Сабақ мақсаты. Жылуалмастырғыштардың жылулық есебін үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

Практикалық сабақ 11

(3 сағат)

Тақырып. Жылуалмастырғыштардың жылулық есебі.

Сабақ мақсаты. Жылуалмастырғыштардың жылулық есебін үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

4 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ

Кредиттік жүйемен оқу кезінде студенттердің өздік жұмысын ұйымдастыру
сапасын арттыруға жоғары талаптар қойылады, оған үй тапсырмаларын орындауда
кіреді.
Оқытушының жетекшілігімен студенттердің өздік жұмысы – бұл кредиттік
жүйемен оқу кезінде оқу жұмысының бір түрі, онда диалогтық тәртіпте
аудиториялық сабақ түрінде өткізіледі, сонымен бірге аудиториядан тыс кеңес
түрінде жүргі

Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат

Қосымша

Email: info@stud.kz