Мысалдар
мысал
Диаметрі
болатын жасалған ұзын білік қыздыру
пешінде термиялық өңдеуден өткіздіру
үшін ұқсастық жағдайда тәжірибелік
жұмысын жүргіздіру керек. Болаттың
жылуөткізгіштік коэффициенті
Температура
өткізгіштік коэффициенті
жылу беру коэффициенті
Термиялық зерттеуді біліктің геометриялық
ұқсастық үлгісін кіші өлшемді қыздыру
пешінде жүргізуге болады.Үлгі кешені
Қыздырылған уақыт
сағат.
Шешімі
Білікпен
үлгісінің ұқсастық температура өрісі
келесі жағдайда болуы мүмкін:
Білік үшін:
Үлгі
үшін:
сонда
болғандықтан
Жауабы:
2 Мысал
Бу қазанның газодинамикалық үлгісінің мөлшері сегіз есе кем.Осы үлгіде жылуалмастыру процесі конвекция арқылы зерттелді.Үлгі ішіндегі ауа жылдамдығы мен жылуалмастыру коэффициенттерініңбайланысы төменде көрсетілген.
2.0
3.14 4.65 8.8
50.4 68.6 90.6 141
Үлгіден
өткен ауаның орташа температурасы
Үлгі құбырының диаметрі
Жылуалмастыру
коэффициенті
сұйық
пен ірге арасындағы температура
айырмашылығында есептеледі.Үлгі арқылы
жиналған мәліметтер бойынша қазанның
газ құбырларындағы конвекция арқылы
жылуалмастыру процесін
түрде есептеуге қажетті формуланы
анықтаңыз.
Шешімі
Үлгі
арқылы жиналған мәлімметтер бойынша
жылуалмастыру байланысын келесі түрде
есептейміз
мұнда
Осы
мәліметтер арқылы
графигін салуға болады.График бойынша
n-
көрсеткіші анықталады және
Осы мәліметтер арқылы есепке қажетті
формуланы анықтауға болады:
Формуланың
шекті жағдайлары
Жауабы:
Есептер
№1
Білік үлгісінің диаметрін және жылуалмастыру коэффицентінің маңызын
(
№1 мысалдағы жағдай бойынша) анықтаңыз
егер температуралық өрістерінің
ұқсастығы үлгіні қыздыру пешіне салған
соң
пайда болады.
№2
Диаметрі
ұзындығы L=2.1м құбырмен ыстық су ағып
жылуың құбыр іргесі арқылы қоршаған
ортаға береді.Судың шығыны G=0,0091кг/с,
кірер
температурасы
шығар температурасы
Құбыр іргесінің орташа температурасы
Осы
жағдайларда
сандарын
есептеңіз.
№3
Оңаша
тұрған цилиндрмен көлденең ауа ағынының
арасындағы жылуалмастыру процесін
есептеңіз, егер цилиндрдің диаметрі
қоршаған ортаның температурасы
ауа
ағынының жылдамдығы, жылуалмастыру
коэффициенттер кестеде көрсетілсе:
2.0
5.0 10 10
39.5
71.2 106.5 165.3
31.2
55.6 83.4 128
Осы
есепте
байланысын анықтаңыз.
Жылуөткізгіштік көбінесе қатты денелерде жүзеге асады. Сонымен бірге аз мөлшерде сұйықтарда және өте аз мөлшерде газ ортасында кездесуі мүмкін. Жылуөткізгіштік негізінде дене құрамындағы молекулалар тығыз әрекетке кіріп өзара артық жылуымен бөлісу процесі қарастырылады. Осы себебтен неғұрлым дене молекулалары бір-біріне жақын орналасса, дененің тығыздығы жоғары болып, қуыстығы төмен болса, сол ғұрлым жылуөткізгіштік жоғары. Металдарда жылуөткізгіштігі басқа заттармен салыстырған жоғары болып табылады. Дененің температурасы көтерілген кезде бос электрондар және молекулалар қозғалысы көбейіп жылу таратуға кері әсер көрсетеді. Сол себебтен металдардың жылуөткізгіштік коэффициенті жоғары температурада төмендейді. Дененің тығыздығы не құрлым жоғары болса сол құрлым жылуөткізгіштік қабілеті жоғары болады. Металдардың жылуөткізгіштігінің жоғары болуының бір себебі тығыздығы жоғары болғандықта деп санағаңымыз дұрыс. Егер дене құрлысында құыстығы болатын болса жылуөткізгіштік қабілеті төмендейді. Сонымен бірге, дененің геометриялық өлшемдері жылуөткізгіштігіне өте көп әсер етеді. Осы қасиеттеріне қарай өндірістік және тұрмыстық жағдайларда жылуауысу процестерін зерттегең кезді денелердін жылуөткіздіру қасиеттеріне көп назар аудары қажет. Көбінесе жылуөткізгіштік қатты денелерде жүзеге асады. Металлургиялық жылутехникасында аталған процесс термиялық және балқыту пештерінде міндетті түрде есепке алынуы керек. Пештін конструктивтік элементтерінің жылуфизикалық қасиеттеріне қарай жұмыстық параметрлері анықталады. Негізгі параметрлер ретінде дененің геометричлық өлшемдері және температурасы; жылуөткізгіштік коэффициенті саналады.
Мысал. Егер ірге қалындығы 40мм беттіктерінің температура айырмақшылығы 20 градус,, жылу ағынының тығыздығы 145 вт\шаршы метрге тен болса жылуөткізгіштік коэффициентті неге тен болмақ?
Шешімі:
Жалпақ біркелкі іргенің жылуөткіздіруің есептеу үшін:
анықтаймыз:
;
Жауабы:
Газ ағынының ламинарлық және турбуленттік болып екіге бөлінеді. Ламинарлық ағын – жәй ағын, тұтқырлығы жоғары, ағу жылдамдығы төмен жағдайда болуы мүмкін. Турбуленттік немесе құйынды ағын жоғары жылдамдығы және төмен тұтқырлығы бар газ және сұйық ағындарда кездеседі. Ағу тәртібі Рейнольдс саны арқылы анықталады. Конвекция процесі газ немесе сұйық ортада жүзеге асады. Конвекция негізінде газдың бір көлемі екінші көлемінен орын ауыстырған кездегі жүзеге асатын жылуауысу процесі есептеледі. Конвекция екі түрлі болады: еркін және жасанды. Конвективтік жылуауысу көптеген өндірістік қондырғыларда жылутаратудың негізгі түрі деп есептеледі. Бірақ конвективтік жылуауысу таза түрінде болуы мүмкін емес. Бір газ көлемі екінші бір көлеммен тығыз әрекетке кірген кезде жылуөткізгіштік әсер етеді. Сондықтан мұндай жағдайда күрделі жылуауысу процесі жүзеге асады деп есептеген жөн. Конвективтік жылуауысу процесін есептеу үшін конвективтік коэффициентті білу қажет. Бірақ аталған коэффициент көптеген параметрлерге тәуелді болғандығынан тікелей оны анықтауға мүмкін емес. Осы себебтең практикалық есептерде ковективтік жылуауысу процесті зерттегең кезде ұқсатық теориясы және ұқсасатық сандарды пайдаланады. Ұқсатық сандар қатарына жататындар: Рейнольдс саны; Грасгофф саны; Фурье саны; Нуссельт саны; Эйлер саны; Био саны: Прандтль саны; Пекле саны тағыда басқалары. Ұқсастық сандардың өзара байланысы арқылы керекті параметрлерді табуға болады.