11- ma’ruza Issiqlik almashinuv asoslari

Issiqlik va gidrodinamik chegara qatlamlar haqida tushuncha

Konveksiyada issiqlik uzatilishi qattiq jism va suyuqlik (gaz yoki suyuqlik) orasi chegaralari bo’ylab u bilan bog’lanishda ro’y beradi. Suyuqlik harakatda bo’ladi. Issiqlik uzatilishi xuddi pech yoki pech devorlarida issiq yonadigan gazlar jismlar bo’ylab sirkulatsiya olib boradiganga o’xshab suyuqlikdan qattiq jism tomon boradi. Shuningdek issiq jism yoki devordan gaz yoki suyuqlikga uni atrofida sirkulatsiya qilish uchun sodir bo’lishi mumkin. Agarda o’rtacha issiqlik haroratsi t₁ va o’rtacha sovuq harorat t₂ bo’lsa, u holda issiqlik oqimining miqdori quydagicha aniqlanadi:

Q =h_c (t₁ −∆t₂)A w (14.5)
Bu yerda,
h_c- issiqlik uzatilishi koeffitsienti (Vt/m^{2 o}C).
Issiqlik uzatilishi sohaning bir qismida boradi (14.5.). o’tkazuvchanlik uchun yuqoridagi tenglamalarning bir xilligigida ko’rish mumkin. Biroq o’tkazuvchanlik va konveksiya orasidagi yagona o’xshashlik bu ularning ikkalasini ham haroratlar farqiga (t₁ - t₂) ga bog’liqligi bilan ifodaladi. Issiqlik uzatilishi koeffitsienti yo qattiq jismning yo o’rtacha suyuqlikning yolg’iz xususiyatiga bog’liq emas, biroq har ikkala usulning termik va boshqa fiziologik xususiyatlariga bog’liq. Issiqlik uzatilishi koeffitsienti bilan bog’langan bazi xususiyatlar quyidagilar: zichlik, qayishqoqlik, harorat, elektr o’tkazuvchanlik, maxsus issiqliklar va boshqalar. Xususiyatlarni ko’p miqdorini o’z ichiga olish issiqlik uzatilishi koeffitsienti hisoblanishi uchun yolg’iz yoki umumiy ifodalashlarni keltirib chiqarishi (yaratishi) mumkin. Bu yuzalarning va uzatilishda o’z ichiga olgan suyuqliklarning o’tkazuvchanligi va vaziyatiga bog’liq. Shunday qilib hc doimo o’zgarib turadi va issiqlik o’tkazuvchanligi kabi fizik o’zgarmas emas. Suyuqlik va qattiq jismlarning bazilari uchun, konveksiya koeffitsientining qiymati turlicha bo’lib, har biri maxsus vaziyatlar uchun yaroqli.
Issiqlik uzatilishi koeffitsienti hisoblanishida qiyinchiliklarni muhokama qilish, u o’xshashlikning nazariyalariga asoslangan eksperimental usullar orqali hisoblanadi. Eksperimentlar kichik shkala modellarida olib boriladi, qaysiki issiqlik uzatilishi katta shkaladagi hodesalarga o’xshash uslublarda sodir bo’ladi. O’xshashlik nazariyalari namunalarni talab qiladi va real jarayonlarda bir xil kritik hisoblashlar va kritiklar orasida bir xil matematik bog’lanishlar bo’lishi shart. Masalan, issiq quvur orqali sovuq suyuqlikning oqishi. Bu bog’lanishlar issiqlik tejalishini va uzatish koeffitsientini baholashda qo’llaniladi. Shuningdek u turli xil parameter va miqdor sonlari xususiyatlarini saqlaydi. Issiqlik uzatilishi koeffitsientining ko’p faktorlarning funksiyasi hisoblanib, u quyidagicha aniqlanadi:
α = f₁(Х; Ф; l_o; x_c; y_c; z_c; w_o; θ; λ; а; с_р; ρ; ν; β) , (14.6)
bu yerda,
Х – muhitning harakat turini belgilaydi (erkin, majburiy);
Ф – yuzaning shakli;
l_o – yuzaning o’lchamlarini ifodalaydi (uzunlik, balandlik, diametr va hk.lar.);
x_c; y_c; z_c – koordinatalar;
w_o – muhitning tezligi (suyuqlik, gaz);
θ = (t_'d - t_'s) – harorat napori;
λ – muhitning issiqlik o’tkazuvchanlik koeffisiyenti;
а – muhitning issiqlik uzaish koeffisiyenti;
с_р – muhitning solishtirma izobarik issiqlik sig’imi;
ρ – muhitning zichligi;
ν – muhitning kinematik qovushqoqlik koeffisiyenti;
β – muhitning xajmiy haroratli kengayish koeffisienti.
Issiqlik uzatilish koeffitsientining qiymati ko’p faktorlarga bo’g’liq bo’lib, u ko’p omillarga bo’g’liq bo’ladi, shuning uchun uning qimatini topish jarayoni eksperimental usulda aniqlashadi va aniq natijalargaerishiladi.