|
Issiqlik o‘tkazuvchanlik.
Issiqlikni issiqlik o‘tkazuvchanlik mexzanizmi
orqali uzatish uchun ikkita obyekt o‘rtasida kontaktni ta’minlash zarur bo‘ladi.
197
Issiq jismning termik qo‘zg‘atilgan zarrachalari shiddatli tebranma harakatlarni
sodir qiladi va kinetik energiyani sovuqroq jismning zarrachalariga uzatadi, bunda
ular ham qo‘zg‘algan holatga o‘tadi. Natijada issiq obyekt issiqlikni yo‘qotadi,
sovuq obyekt esa – uni yutadi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik mexanizmi orqali issiqlik
uzatilishi suvning oqishi yoki elektr tokiga o‘xshaydi. Masalan, issiqlikning
sterjenь orqali o‘tishi Om qonuniga o‘xshash bo‘lgan ifoda bilan tasvirlanadi.
4.24- rasm. Ko‘p qatlamli strukturaning harorat profili
A maydonga ega bo‘lgan ko‘ndalang kesim orqali o‘tadigan issiqlik
oqimining tezligi (issiqlik “toki”) sterjenning uzunligi bo‘ylab harorat gradientiga
(issiqlik “kuchlanishiga”) (
dT/dx
)
proporsional bo‘ladi:
H =
= -kA
(4.76)
Bunda
k
– materialning
issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti
deb ataladi.
Minus belgi issiqlikning haroratning pasayish yo‘nalishida oqishini bildiradi.
Yaxshi issiqlik o‘tkazgichlar (aksariyat metallar) yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik
198
koeffitsiyentiga ega bo‘ladi, yaxshi issiqlik izolyatorlari esa – past issiqlik
o‘tkazuvchanlik
koeffitsiyentiga
ega
bo‘ladi.
Materiallarning
issiqlik
o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti konstanta deb hisoblanadi, biroq aslida bunday
emas, harorat ortishi bilan u ham biroz ortadi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik hisobiga
issiqlik yo‘qolishini, masalan sim orqali issiqlik yo‘qolishini hisoblash uchun
uning har ikkala uchidagi
T
1
va
T
2
haroratlarni bilish zarur bo‘ladi:
H = kA
(4.77)
Bunda
L
– simning uzunligi.
Amaliyotda ko‘pincha issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentining o‘rniga
issiqlik qarshiligidan foydalaniladi, u quyidagicha aniqlanadi:
R =
(4.78)
Bu holda (4.77) tenglama quyidagi ko‘rinishni oladi:
H = A
(4.79)
4.25- rasmda turlicha issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan materiallardan
tashkil topgan ko‘p qatlamli strukturaning ichidagi ideal harorat profili
ko‘rsatilgan. Biroq real hayotda ikkita materialni tutashtirish orqali issiqlik
uzatilishi butunlay boshqachasiga sodir bo‘lishi mumkin. Agar ikkita material
birgalikda tutashtirilsa va bunday konstruksiyada issiqlikning tarqalishi kuzatilsa,
olingan harorat profili 4.26A-rasmda ko‘rsatilganidek ko‘rinish hosil qilishi
mumkin. Agar tutashtiriladigan obyektlarning yon yuzalari yaxshi izolyasiyaga ega
bo‘lsa, statsionar sharoitlarda har ikkala materialdagi issiqli oqimlari teng bo‘lishi
lozim. Maydoni
a
ga teng bo‘lgan kontakt zonasida haroratning keskin tushishi
o‘tish sohasining issiqlik qarshiligining
bo‘lishi bilan tushuntiriladi. Ikki qatlamli
struktura orqali issiqlik uzatilishini quyidagi ifoda bilan tasvirlash mumkin:
H = A
(4.80)
199
Bunda
– ikkita materialning issiqlik qarshiliklari,
- o‘tish
qarshiligi.
=
(4.81)
kattalik o‘tish koeffitsiyenti deb ataladi. Ikkita turli materialdan
tayyorlangan elementlarning mexanik tutashuvi bor bo‘lgan ba’zi bir datchiklar
uchun bu koeffitsiyent muhim ahamiyat kasb etadi. Mikroskop ostida tutashuv
zonasi 4.26B- rasmda ko‘rsatilganidek manzara kasb etishi mumkin. Real yuzalar
hech qachon ideal silliq bo‘lmasligi sababli, ulardagi barcha notekisliklar o‘tish
qarshiligining kattaligiga ta’sir ko‘rsatadi.
4.26- rasm. A – ikkita obyektning kontakt zonasidagi harorat grafigi, B – kontakt
yuzasining mikroskop ostida ko‘rinishi
Kontakt zonasida issiqlik uzatilishi quyidagi omillar bilan belgilanadi:
1.
Ikkita materialning real fizik tutashuvining issiqlik o‘tkazuvchanligi.
2.
Yuzalarning notekisliklaridan hosil bo‘lgan g‘ovaklardagi gazlarning
(havoning) issiqlik o‘tkazuvchanligi.
Gazlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi, qoidaga ko‘ra, qattiq materiallarning
issiqlik o‘tkazuvchanligiga qaraganda anchagina kichik bo‘lishi sababli,
g‘ovaklardagi gaz issiqlik uzatilishida eng katta qarshilikni hosil qiladi. SHu
sababli o‘tish koeffitsiyenti uchun ifodani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
200
=
(4.82)
Bunda
- g‘ovak sohaning qalinligi,
- g‘ovaklarni to‘ldiradigan
gazlarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti,
va
- kontakt zonalar va
g‘ovak sohalarning maydonlari,
- mos keluvchi materiallarning issiqlik
o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentlari. Bu formulani va maydonlarni, shuningdek
masofani eksperimental yo‘l bilan aniqlash qiyinligi sababli amaliyotda qo‘llash
etarlicha murakkab. Biroq (4.82) formulani tahlil qilish bilan shunday xulosaga
kelish mumkin: qurshab turuvchi gazlarning bosimi kamayganda o‘tish qarshiligi
ortadi. Boshqa tomonlama esa, tutashuv zonasida bosim ortishi bilan o‘tish
qarshiligi
kamayadi,
bu
kontakt
yuzalarida
baland
bo‘rtiklarning
deformatsiyalanishi bilan bog‘lanadi, buning oqibatida
a
s
ning ortishi, demak
materiallar o‘rtasida kontakt maydonining ortishi sodir bo‘ladi. Issiqlik qarshiligini
kamaytirish uchun tizimning elementlari o‘rtasida quruq kontaktdan qochish lozim
bo‘ladi, shu sababli ikkita yuzani tutashtirishdan oldin ularni past issiqlik
qarshiligiga ega bo‘lgan suyuqlik bilan qoplash tavsiya qilinadi. Ushbu maqsad
uchun ko‘pincha silikonli moylash qo‘llaniladi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
