1. Issiqlik o‘tkazuvchanlik Temperatura maydoni va gradiyenti Issiqlik almashinish uskunalarini tanlash

Andijon mashinasozlik instituti
TJB va KT fakulteti
TJICHAB yõnalishi
k-16-20-gurux talabasi
Qõchqarov Diyorbekning
Kimyoviy texnalogiyaning jarayonlari va qonunlari fanidan yakuniy ishi


Mavzu: Issiqlik o‘tkazuvchanlik, issiqlik almashinuvi
Reja:
1. Issiqlik o‘tkazuvchanlik
2. Temperatura maydoni va gradiyenti
3. Issiqlik almashinish uskunalarini tanlash
4.Issiqlik almashinish jarayonlarini intensivlash

Issiqlik o‘tkazuvchanlik.
Oldingizda kosada qo‘yilgan qaynoq sho‘rvaga qoshiqni solib qo‘ysangiz, ko‘p o‘tmay qoshiqni ham ushlay olmay qolasiz. Sababi, qoshiq tayyorlangan metall katta issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi. Shu sababli, metall qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismi, sho‘rva issiqligini butun metall bo‘ylab o‘tkazadi va qoshiq ham qizib ketadi. Umuman olganda, deyarli barcha metallar yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik namoyon qiladi va metallga uzatilgan issiqlik butun metall bo‘ylab juda tez tarqaladi.
o‘zi aslida, tabiatda har qanday jism o‘ziga xos issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi (turli jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi). Metallarning issiqlik o‘tkazuvchanligining bu darajada yuqoriligi esa, metallarning atom tabiati bilan bog‘liqdir. Metallarda atomlar uch o‘lchamli kristall panjara shaklida tartiblangan bo‘lib, ular o‘z o‘rta statistik vaziyati bo‘yicha muntazam tebranib turadi. Baland haroratli muhitga solingan metallda esa, atrof-muhitdagi haroratning yuqoriligi va katta tezlik bilan atrofdan o‘ziga kelib urilayotgan zarralarning shiddati ta'sirida, metall atomlarining tebranishi (vibratsiyasi) ham tezlashadi va yanada jadalroq titray boshlaydi. Metallning olovga kirib turgan qismi, yoki, qaynoq suyuqlikka botib turgan qismining harorat juda tezlik bilan, o‘sha olovning, yoki, qaynoq suyuqlikning haroratiga tenglashadi. Lo‘nda qilib aytganda, metallning harorati muhit harorati bilan tez tenglashadi. Shu sababli ham olovga teginib turgan metall qiziganda qizarib chog‘lanib ketadi.
Baland haroratli muhitda termik qo‘zg‘algan metall atomlari o‘ziga qo‘shni bo‘lgan atomlar bilan ham to‘qnasha boshlaydi va issiqlik harakati energiyasini o‘ziga qo‘shni atomga uzatadi. Shu tarzda, qo‘shni atomlar ham tez qizib, muhit haroratigacha isiydi. o‘z energiyasini qo‘shni atomga bergani hamonoq, olovga eng yaqin turgan atomlar ushbu energiyani yana tezkorlik bilan olovdan kelayotgan issiqlik energiyasi hisobidan kompensatsiyalaydi va yana qo‘shnisiga energiya uzatadi.
Shu tarzda, atomlararo zanjir orqali issiqlik metall bo‘ylab tezkorlik bilan tarqaladi va butun metall bo‘ylab yoyiladi. Shunday qilib, issiqlik o‘tkazuvchanlik bu - issiqlik o‘tkazuvchan moddani tashkil qiluvchi atom yoki molekulalarning o‘zaro to‘qnashishi orqali issiqlik uzatilishi va issiqlik almashinishi jarayonlarini asoslab berar ekan. Ya'ni, issiqlik harakati butun jism bo‘ylab tarqaladi; lekin, bu jarayonda issiqlikni bir-biriga uzatadigan atom va molekulalarning o‘zi harakatlanmaydi. Ular o‘z joyida mustahkam o‘rnashgan holda, issiqlikni qo‘shnisidan olib qo‘shnisiga uzatadi va shu tarzda, issiqlik almashinish jarayonida ishtirok etadi.
Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayonini bayon qiluvchi ixcham tenglama quyidagicha ko‘rinishga ega:
Q=A·ΔT/R
bu yerda Q - uzatilayotgan issiqlik energiyasi miqdatan qanday qarshilik ko‘rsatishini ifodalaydi. Biz yuqorida keltirgan misolda, ΔT - qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismidagi harorat va uning tashqarida, xona haroratida turgan qismi, ya'ni, sori; A - issiqlik o‘tkazgich jismning ko‘ndalang kesim yuzasi; ΔT - ikki nuqta orasidagi haroratlar farqi; R esa - materialning issiqlik qarshiligi bo‘lib, u mazkur materialning issiqlik o‘tkazishga nisbopidagi harorat ko‘rsatkichlari ayirmasiga teng bo‘ladi. A - qoshiqning ko‘ndalang kesim yuzasi; R esa har bir metall uchun o‘ziga xos bo‘lib, maxsus ma'lumotnoma-jadvallardan aniqlanadi. Formulaga qarab shu narsani oson payqash mumkinki, haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi qanchalik katta bo‘lsa, ushbu metall orqali shunchalik ko‘p issiqlik miqdori o‘tkaziladi. Shu bilan birga, agar haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi ma'lum bo‘lsa, unda bunday metall orqali issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichi, mazkur metallning issiqlik qarshiligiga teskari proporsional bo‘ladi. Ya'ni, metallning issiqlik qarshiligi qanchalik baland bo‘lsa, uning issiqlik o‘tkazuvchanligi shunchalik yomon bo‘ladi.
Temperatura maydoni va gradiyenti. Issiqlik o’tkazuvchanlik – bu temperaturalar farqi borligi tufayli tutash muhitda issiqlikning molekulyar uzatilishidir. Issiqlik almashinuvining bunday usuli, asosan qattiq jismning ichida ham, shuningdek bir-biriga tegib turgan ikkita qattiq jism orasida ham sodir bo’ladi. Issiqlik o’tkazuvchanlik suyuqlik yoki gaz qatlami orqali ham amalga oshishi mumkin, lekin umuman olganda suyuqlik va gazlar (suyuqlangan metallar bundan mustasno) issiqlikni juda yomon o’tkazuvchan hisoblanadi.Issiqlik almashinish, issiqlik uzatish—issiqroq jismdan sovuqroq jismga issiqlik uzatilishi bilan bogʻliq boʻlgan oʻz-oʻzidan yuz beruvchi qaytmas jarayon; mikrozarralarning tartibsiz harakati bilan boglik boʻlgan, energiyasining bir jismdan ikkinchi jismga mikroskopik ish bajarmasdan uzatilishiga olib keluvchi jarayonlar majmui. I. a. issiklik oʻtkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya yoʻli bilan sodir boʻladi. Isituvchi sirt issiklik uzatuvchi sirt deb ataladi. I. a. da suyuqlik yoki gaz (bugʻ) ish muhiti hisoblanadi. I. a. nazariyasi energiyani uzatish haqidagi taʼlimotning bir qismi boʻlib, texnik termodinamika bilan birga issiklik texnikasishtt na-zariy asosini tashkil qiladi. Bugʻ Kozonlarida, bugʻ va gaz turbinalarida, pechlarda I. a. hodisasi roʻy beradi. Tabiatda uzluksiz I. a. yuz berib turadi. I. a. ning nazariy va amaliy masa-lalari issiqlik texnikasida oʻrganiladi.ISSIQLIK ALMASHINISH JARAYoNLARI HAQIDA UMUMIY TUSHUNCHALAR
Temperaturasi yuqori bo’lgan jismdan temperaturasi past jismga issiqlikning o’z - o’zidan, qaytmas o’tish jarayoniga issiqlik almashinish deyiladi.
Jarayonni harakatga keltiruvchi kuchi, bu har xil temperaturali bo’lgan jismlarning temperaturalar farqidir. Termodinamikaning 2-qonuniga binoan, issiqlik har doim temperaturasi yuqori jismdan temperaturasi past jismga o’tadi.
Issiqlik (issiqlik miqdori) – bu issiqlik almashinish jarayonining energetik xarakteristikasi bo’lib, jarayon mobaynida uzatilgan yoki olingan energiya miqdori bilan belgilanadi.
Issiqlik almashinish jarayonida ishtirok etuvchi jismlar issiqlik tashuvchi eltkich yoki issiqlik eltkich deb nomlanadi.
Issiqlik o’tkazish – issiqlik energiyasining tarqalish jarayonlari to’g’risidagi fan.
Issiqlik almashinish jarayonlariga isitish, sovitish, kondensatsiyalash, bug’lanish va bug’latishlar kiradi. Ushbu jarayonlarni amalga oshirish uchun mo’ljallangan qurilmalar issiqlik almashinish qurilmalari deb ataladi.
Ma’lumki, issiqlik almashinish jarayonlarida kamida 2 ta turli temperaturali muhitlar ishtirok etadi. ¤z issiqlik energiyasini uzatuvchi, yuqori temperaturali muhit - issiqlik eltkich deb atalsa, issiqlik energiyasini qabul qiluvchi past temperaturali muhit esa-sovuqlik eltkich deb ataladi.
Issiqlik va sovuqlik eltkichlar kimyoviy bardoshli bo’lishi, qurilmalarini yemirmasligi va uning devorlarida qattiq, g’ovak, quyqa hosil qilmasligi kerak. SHuning uchun, issiqlik yoki sovuqlik eltkichlarni tanlashda jarayon temperaturasi, narxi va ularni qo’llanish sohalari kabi ko’rsatgichlarga katta ahamiyat berish kerak.

Issiqlik (sovuqlik) eltkichlarning eng keng tarqalgan turlari

t/r	Issiqlik eltkichning nomi	Ishchi sharoitlar
		Temperatura, ^0S	Bosim, MPa
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.	Geliy Vodorod Azot, kislorod, havo Metan Etan, etilen, freonlar Ammiak, oltingugurt va uglerod dioksidi, freon -12,22 Etilenglikol’ Kal’tsiy xlorid eritmasi Freon –11, 21, 113, 114 Suv To’yingan suv bug’i Gazoyl’ Difenil, difeniloksid, difenil aralashmalari (yuqori temperaturali organik issiqlik eltkichlar) Silikonlar (yuqori molekulali kremniy organik birikma) Qalay va surmalarning qo’rg’oshin bilan qotishmasi HTS quyuq eritmasi (40% NaNO2, 17% NaN03 va 53% KNO3) Tutun gazlari Qattiq issiqlik eltkichlar (shamot, alund va hokazo) Gazlardan elektr razryadi o’tganda hosil bo’lgan gazlar	 -272  -257  -210 -100...-160 -70...-150 0...-70 0...-65 0...-50 0...-10 0...-100 100...374 0...250 200..300 260...350 320 400 150...530 420...1000  1500  3500	 0,1  1,0  20,0  4,0  4,0  1,5  0,1  0,1  0,3 0,1 0,1...22,5 0,1...4,0 0,1 0,1...0,6 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Temperaturasi turli bo’lgan muhitlar orasida issiqlik o’tkazish turg’un va noturg’un sharoitlarda amalga oshishi mumkin.
Turg’un jarayonlarda qurilmaning temperatura maydoni vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydi. Noturg’un jarayonlarda esa, vaqt o’tishi bilan temperatura o’zgaradi. Uzluksiz ishlaydigan qurilmalarda jarayonlar turg’un boradi, uzlukli (davriy) ishlaydigan qurilmalarda esa – jarayonlar noturg’un bo’ladi. Undan tashqari, davriy ishlaydigan qurilmalarni yurgizish va to’xtatish, hamda ish rejimlari o’zgargan hollarda noturg’un jarayonlar sodir bo’ladi.
Issiqlik o’tkazish jarayonining asosiy kinetik xarakteristikalari bo’lib, o’rtacha temperaturalar farqi, issiqlik o’tkazish koeffitsienti va uzatilayotgan issiqlik miqdorlari hisoblanadi.
Issiqlik almashinish qurilmalarini hisoblashda quyidagi parametrlar topiladi:
1. Issiqlik oqimi (qurilmaning issiqlik yuklamasi), ya’ni issiqlik miqdori Q hisoblanadi. Issiqlik oqimini aniqlash uchun issiqlik balansi tuziladi va u Q ga nisbatan yechib topiladi;
2. Berilgan vaqt ichida zarur issiqlik miqdorini uzatishni ta’minlovchi qurilma-ning issiqlik almashinish yuzasi aniqlanadi.
Buning uchun issiqlik o’tkazishning asosiy tenglamasidan foydalaniladi.
Issiqlik asosan 3 usulda uzatilishi mumkin. Issiqlik o’tkazuvchanlik, konvektsiya va issiqlik nurlanishi.