Ma’ruza kirish. Asosiy tushunchalar. Holat pametrlari

Barharor holatda bir qatlamli silindrik dеvo’rning issiqlik o’tkazuvchanligi

λ=const bo’lgan sharoitda silindrik dеvorda harorat logarifmik egri chiziq boyicha ozgaradi va quyidagi tеnglama bilan ifodalanadi.

⁰C, (115)
ℓ uzunlikka ega bo’lgan bir qatlamli silindrik dеvordan o’tayotgan issiqlik miqdori i quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
Vt, (116)
Issiqlik oqimi zichligi silindrik dеvo’rning ichki yuza birligiga bеrilgan bo’lishii mumkin:
Vt/m , (117)
va tashqi yuza birligiga:
Vt/m , (118)
hamda quvur uzunligi buyicha: (issiqlik oqimining chiziqli zichligi)
Vt/m . (119)

Ko’p qatlamli dеvor uchun (ikki qatlamli) dеvo’rning issiqlik oqimining chiziqli zichligi:

32-rasm. Silindrik dеvo’rning issiqlik o’tkazuvchanligi


Vt/m, (120)
qatlamlar orasidagi chеgara haroratlari:


⁰C, (245)


Turg’un holat o’tkazuvchanligi

Qattiq jismning qalinligini ko’rib chiqamiz. Devor sohasining chap tomoni o’zgarmas issiqlik oqimi orqali isitiladi. 1 da issiq soha yuqori haroratda bo’ladi va boshqa (sovuq) sohalar pastroq haroratda bo’ladi. Devor orqali issiqlik boshqarilishi tempratur gradientiga proporsional bo’ladi. Agarda A adevorning sohasi bo’lsa, o’tkazuvchanlik uchun asosiy tenglama qaysiki l proporsionallikning o’zgarmasi bo’ladi va u “issiqlik o’tkazuvchanligi” deb ataladi. U w/m larda o’lchanadi.

Shunday qilib issiqlik o’tkazuvchanligi turli haroratdagi qismlar ostidagi materiallarning qalinligi orqali issiqlik o’tkazish miqdorini tasvirlaydi va materialning xususiyatini aks ettiradi. U qattiq jismlar uchun juda qulay va yaroqli. Suyuqlik va gazlarda o’rkazuvchanlik bor biroq ular orqali issiqlik o’tkazuvchanligi konveksiya orqali boshqariladi va keyingi bo’limda muhokama qilinadi.
Chizma (3.2) da turli xil materiallarning issiqlik o’tkazuvchanlogi tartibi ko’rsatilgan. Maxsus materiallarga yaroqli aniq qiymatlar uchun, bu kitobda yoki maxsus qo’llanmalardagi turli xil jadvallarda dalil qilib ko’rsatib berilib ketilgan.
Chizma (3.3) da ko’rsatlganidek, bazi materiallar uchun issiqlik o’tkazuvchanligi haroratga bog’liq. Asosan u toza metallar uchun ortadi va bazi metal qotishmalari uchun kamayadi. Loyihadagi hisoblashlarning ko’p qismida biz bog’liqlikga e’tibor qaratmaymiz va o’zgarmas o’tkzuvchanlik deb taxmin qilamiz. Raqamlar bilan hisoblanadigan hisoblashlar uchun biz o’rtacha qiymatni ishlatamiz. O’tkazuvchanlikda qattiq jismning atom yoki molekulalari harakati uzun bo’lmaydi.
(3.2) tenglama qaytadan ishlab chiqiladi va Ohm ning qonunu (3.4) bilan solishtiriladi. Bu esa “issiqlik qarshiligi” va turli xil issiqlik potensiallari ostidagi o’tkazuvchanlik orqali issiqlik oqishini ko’rsatadi.
Issiqlik o’tkazuvchanligining temprauraga bog’liqligi o’zgarmas qilib beriladi. Har bir qatlam uchun tilayer devorlarida turli xil o’tkazuvchanliklar mavjud. Barcha qatlamlar qatlamlar orasidagi t₂ va t₃ harorat bilan mustahkam bog’langan deb taxmin qilinadi. O’zgarmas holatda barcha haroratlar o’zgarmaydi va issiqlik uzatadi. Bu tenglamalar turli qatlamlarning qalinliklarini muhokama qilishda juda foydali shuning uchun harorat xafsiz chegara bo’ylab harakatlanadi. Birinchi issiq devor va sovuq yuza mos ravishda pech haroratsi yoki isitish usullari orqali va atrof muhit yoki tashqari haroratsi orqali hisoblanadi. Devor issiq chog’lanma lampa yoki sipiral shaklida o’ralgan nur sochishga o’xshagan yuqori haroratli resurslar orqali isitilishi mumkin. Masalan, devor bo’ylab issiq gazlar aylanib yurganda (sirkulatsiya bo’lganda), issiqlik konveksiya (issiqlik zaryadining muhit orqali ko’chishi) orqali boradi. Issiqlik uzatilishi Newtonning qonuni orqali boshqariladi. Bunda h “issiqlik uzatish koeffitsienti” va kattalik. Bir xil issiqlik uzatilishlari sovuq tomonda sodir bo’ladi. Shununing uchun agarda h1 va h2 devor orqali issiqlik uzatilishi bilan buning birlashishi devorning ichki va tashqi yuzalariga issiqlik uzatish koeffitsienti yaroqli bo’lsa, (3.10), (3.11) yoki (3.12) tenglama qaysiki (3.13) tenglama bilan (3.12) tenglama taqqoslanadi. K “o’rtacha issiqlik uzatish koefffitsienti” sifatida aniqlanadi. O’xshash ifodalar devorlar uchun rivojlantiriladi.
q =k (t_d –t_s) (3.14).
Shuni tushunish muhimki issiqlik uzatish koeffitsienti (h yoki k) issiqlik o’tkazuvchanligi kabi (l) o’zgarmas emas. U qayishqoqlik m va zichlik r kabi holat xususiyatlarining juda katta miqdoriga bog’liq. Keying bo’limda issiqlik uzatilishi koeffitsientining tabiatini muhokama qilamiz.
Devorda issiqlik uzatilishi konveksiya -2 orqali yuz beradi. Sovuq tomondagi issiqlik uzatilishi Newtonning qonuni va issiqllik uzatish koeffitsienti h2 orqali boshqariladi. (3.15) dan aniqlangan, (3.15) va (3.16) tenglamalar devorning haroratsi t1 va t2 ni hisoblashda ishlatiladi. O’xshash ifodalar ko’plab devorlar uchun ichkaridagi va yuzadagi haroratni hisoblash ga rivojlantiriladi. Issiq tomonda esa q o’zgarmas bo’ladi. Muqobil ravishda, agarda harorat aniqlangan bo’lsa, u qatlamlarning qalinligini hisoblashda ishlatiladi. Biz serkulatsiya yuzasini uchratamiz xuddi bu shaklda turbine yoki oldin ko’rib chiqilganlarga tegishli bo’lgani kabi. Issiqlik oqish radiali (3.17) yoki (3.18) orqali berilgan.
urbina orqali o’zgarmas holat o’tkazuvchanligi.
Loyiha jihozidagi devorlar. O’tkazuvchanlik tenglamalari chizma (3.4 A)da ko’rsatilgan quvur sirkulatsiyasi yolg’iz qatlamini etiborga oladi. l1 na l2 o’tkazuvchanlik quvurning 2 ta qatlami uchun mavjud. Agarda h1 va h2 issiqlik o’tkazish koeffitsienti vat f va to quvur ichidagi va tashqarisidagi harorat bo’lsa, unda yolg’iz quvur qatlami uchun (3.20) bo’luvchi o’rtacha issiqlik uzatish koeffitsienti bo’ladi. ¹¹
NAMUNA
Pech devorlarining issiq va sovuq yuza haroratlari mos ravishda 1250 va 80⁰C da bo’ladi. Sovuq yuza uchun issiqlik uzatish koeffitsienti 18 18 w/cm²C da bo’ladi. Atmosfera haroratsi 30⁰C  da bo’ladi.
Quyidagi materiallar devor konstruksiyasi uchun ko’rib chiqiladi:
1. Olovga chidamli g’isht (l=0.85 w/m ⁰C)
2. olovga chidamli yingil vazn (l =0.50 w/m⁰C)
3. keramik fiber taxtasi (l =0.18 w/m⁰C)
4. keramok fiber qoplamasi (l =0.08 w/m⁰C)
Hozir hisoblaymiz.
Yo’qotilgan issiqlik miqdori devordan atmosferaga tarqaladi. Devor qalinligi mulohaza ostidagi har bir material uvhun talab qilinadi. Agarda pech haroratsi 1350 bo’lsa, issiq yuzada uzatish koeffitsienti nima bo’ladi.