Issiqlik almashinuv asoslari

Issiqlik o’tkazuvchanlik. Gaz, suyuqlik, metall va qurilish materiallarida issiqlikning o’tish mexanizmi;

Harorat gradienti – izotermik sirtga tushirilgan normal bo‘yicha yo‘nalgan vektordir. Uning haroratning ortishi tomoniga yo‘nalishi musbat yo‘nalish hisoblanadi. Issiqlik almashinuvining boshqa turlari kabi, issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayoni ham jismning turli nuqtalarida harorat bir xil bo‘lmagandagina amalga oshadi, ya’ni grad t0. Ixtiyoriy sirtdan vaqt birligi ichida o‘tadigan issiqlik miqdori Q issiqlik oqimi deyiladi. Issiqlik oqimining vektori doimo haroratning pasayish tomoniga yo‘nalgan bo‘ladi.

Harorat maydoni. Jismning turli nuqtalaridagi haroratlar to’plamiga harorat maydoni dеyiladi va u quyidagi bog’lanish bilan ifodalanadi:

T = f(x,y,z, ) - vaqt. (1)

Harorat maydoni 2 xil holatda bo’ladi:

Barqaror harorat maydoni (harorat vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydi).
Nobarqaror harorat maydoni (harorat vaqt o’tishi bilan o’zgaradi).
Harorat maydoni uch o’lchamli t = f(х,у,z), ikki o’lchamli t = f(x,u) va bir o’lchamli t = f (x) bo’ladi.
Harorat gradiеnti. Jismning bir xil haroratlari nuqtalarini birlashtirsak, izotеrmik sirt hosil bo’ladi. 2 ta izotеrmik sirt: t haroratli va t ga ortiqcha bo’lgan haroratli sirtni ko’rib chiqamiz. Bu sirtlar bir - biri bilan kеsishmaydi. A nuqtadan izotеrmik sirtga har xil yo’nalishlar o’tkazsak, harorat o’zgarishi har xil bo’ladi. Izotеrmik sirtga normal bo‘yicha yo‘nalish o’tkazsak haroratning o’zgarishi yuqori bo’ladi.

2- rasm. Harorat gradiyеntiga oid chizma
Harorat o’zgarishini t izotеrmalar orasida normal bo’yicha masofaga n ga nisbati harorat gradiеnti dеyiladi va uning holati 2-rasmda tavirlangan.

grad t = lim n0 (2)

Bu qatlamda issiqlik almashinuvi issiqlik o‘tkazuvchanlik qonuniyati bo‘yicha kechadi va issiqlik oqimining harakatiga qarshilik ko‘rsatadi. Natijada, bu qatlamda harorat isrofi katta bo‘ladi.

Issiqlik almashinuvida qo‘llaniladigan asbob-uskunalar turiga, konstruksiyasiga, materiahga ko‘ra har xil issiqlik almashinuv jarayonlarida qo‘llaniladi. Masalan, ichki yonuv dvigatelining sovitish sistemasida majburiy konvektiv issiqlik almashinuvi usuli qo‘llaniladi. Sovitish agenti (suv, antifriz) silindrlar blokidagi ortiqcha issiqlik miqdorini o‘zining majburiy harakati davomida sovitkichga chiqaradi.
Issiqlik almashinuvi jarayonida qo‘llaniladigan yuqori va past haroratli suyuqlik oqimi, yo‘nahshiga qarab to‘g‘ri,teskati va kesishgan oqimli bo‘ladi. Bunday oqimlar kondensatorda, ekonomayzerda, regeneratorda va turli xil issiqlik almashtirgich asboblarida keng qo‘llaniladi.
Issiqlik uzatish koeffisientining qiymati issiqlik eltuvchi va qabul qiluvchining fizik xossalariga qarab turlicha bo‘ladi (jadvallarda).
Gazlarda tabiiy konveksiyada issiqlik uzatish koeffisientining qiymati 6,35 W/m² K bo‘lsa, suv bug‘ining kondensasiyasida bu qiymat 17,5 ming W/m² K gacha yetadi. Jadvaldan ko‘rinadiki, moddalar va ularning harakat turiga qarab issiqlik uzatish koeffitsienti o‘zgarar ekan.
Metallar issiqlikni eng yaxshi o‘tkazadilar, ularda λ 3dan 458 Vt/(mgrad) gacha o‘zgaradi. Toza metallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti (alyuminiydan tashqari) harorat ortishi bilan pasayadi. Yengil g‘ovak materiallar issiqlikni yomon o‘tkazadi, chunki ularning g‘ovaklari havo bilan to‘lgan bo‘ladi. Agar λ<0,2 Vt/(mgrad)bo‘lsa, bunday materiallar issiqlik izolyatsiya materiallari deyiladi. Bunday materiallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti harorat ko‘tarilishi bilan ortadi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientiga namlikni ta’siri katta. Suvning issiqlik o‘tkazuvchanligi yomon, lekin ho‘l materialning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti uning quruq holatidagi issiqlik o‘tkazuvchanligiga nisbatan ancha katta bo‘ladi. Bunga sabab shuki, suv issiqlikni havoga qaraganda deyarli 20 marta yaxshi o‘tkazadi, shu sababli jism g‘ovaklarining suv bilan to‘lishi uning issiqlik izolyatsiya xossalarini keskin kamaytirib yuboradi.
Harorat ko‘tarilishi bilan tomchi suyuqliklarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti kamayadi, gazlarniki esa ortadi. Suvning λ si harorat 0C dan 127C gacha ko‘tarilganda ortadi, bundan keyin ham harorat ko‘tarilsa  kamayadi.
1- jadvalda ayrim materialllarning issiqlik va harorat o‘tkazuvchanlik koeffitsientlari keltirilgan. Ayrim materialllarning issiqlik va harorat o‘tkazuvchanlik koeffitsientlari

Materiallar nomi	, kg/m^3	t, S	λ, Vt/ (mgrad)	c, kJ/ (mgrad)	Q10^6 m^2/sek.
Asbest	770	30	0,11163	0,816	0,186
Beton	2300	20	0,279	1,13	0,622
Nam tuproq	1700	17	0,657	2,01	0,192
Pishiq g‘isht	1800	0	0,768	0,879	-
Muz	920	0	2,25	2,26	1,08
Quruq qum	1500	20	0,326	0,795	2,74
Shisha	2500	20	0,744	0,67	0,444
Alyuminiy	2670	0	204	0,921	86,7
Mis	8800	0	384	0,381	112,5
Nikel	9000	20	58	0,461	17,8
Kumush	10500	0	458	0,234	170
Uglerodli po‘lat	7900	20	45	0,461	14,7
Suv	999,9	0	0,5513	4,212	0,131
Havo (quruq)	1,293	0	0,0244	1,005	18,8
Kislorod	1,429	0	0,0247	0,915	18,8

1- jadval