Mavzu: Mexanik jarayonlar. Qattiq jismlarni maydalash Reja

Tsilindrik devorning issiqlik o'tkazishi
Ma'lumki, sanoatning turli soxalarida issiqlik almashinish truba orkali o'tadi (12.1-rasm). Trubadan temperaturasi bo'lgan suyuk,lik harakat kilsa, tashkarisidan esa - t2 tempe-raturali suyuklik oqib utsin, ya'ni t1>t2 dan. Temperaturasi yuqori suyuklikdan truba ichki devoriga issiqlik berish koeffitsienti , tashk,i yuzasidan sovuk suyuklikka issiqlik berish koeffitsienta - , truba balandligi L, ichki radiusi r1 va tashki radiusi bo'lsa, tsilindrik yuzadan uzatilgan issiqlik mikdori kuyidagicha aniklanadi:

Issiqlik o'tkazish koeffitsienti K ni esa ushbu tenglamadan.topiladi:

bu yerda KR - issiqlik o'tkazish koeffitsienti, Vt/(mK).
K ning KR dan farki shundaki, K devorning yuza birligiga nisbatan olinsa, ikkinchisi KR - truba uzunligining birligiga nisbatan olinadi.

3. Issiqlik almashinish jarayonlarini harakatga keltiruvchi kuch

Issiqlik almashinish jarayonlarini harakatga keltiruvchi kuchi - issiqlik eltkichlarning temperaturalar farki- ushbu fark ta'siri ostida issiqlik temperaturasi yuqori muxitdan temperaturasi past muxitga utadi.
Uzgarmas temperaturada issiqlik o'tkazish jarayoni juda kam tarkalgan. Bunday jarayonlar, bir tomonida bug' kondensatsiyalansa, ikkinchisida esa suyuklik kaynashi ruy beradi. Lekin, sanoatda kupchilik jarayonlar issiklik eltkichlarning o'zgaruvchi temperaturalarida sodir bo'ladi.
Bir qatlamli tekis devordan issiqlik o'tkazuvchanlik tufayli o'tgan issiqlik oqimining zichligi (solishtirma issiqlik yuklamasi):
q=Q/F=(T-t)/ґ =λ(T-t)/δ [Вт/м²]
бу ерда Q-иссиқлик оқими (сарфи), Вт; F-девор сирти юзаси, м²; T ва t –деворнинг иссиқ ва совуқ сиртлари температуралари, К ёки ⁰С ; ґ = δ/λ- деворнинг термик қаршилиги, ( м² К)/Вт; δ- деворнинг қалинлиги, м; λ-иссиқликлик ўтказувчанлик коэффициенти, Вт/(м К).
Бир қатламли цилиндр девор орқали иссиқлик ўтказувчанлик туфайли ўтган иссиқлик:

Q= λ(T-t)F_ўр/ δ=2π λ(T-t)L/ln(d₂/d₁); (12.12)

бу ерда L- цилиндрнинг узунлиги, м; d₁,d₂-цилиндрнинг ички ва ташқи диаметрлари, м.
Иссиқлик бериш жараёнини ҳисоблашда қўлланиладиган ўхшашлик критерийлари:

Нуссельт критерийси: Nu=αl/λ (12.13)

Прандтл критерийси: Pr=cμ/ λ=ν/α (12.14)
Рейнольдс критерийси: Re=ωlρ/μ=ωl/ ν (12.15)
Галилей критерийси: Ga=gl³ρ²/ μ²=gl³/ ν² (12.16)
Грасгоф критерийси: Gґ =gl³βΔt/ ν² (12.17)
Пекле критерийси: Pe=ωl/a=ωlcρ/λ (12.18)
Бу критерийларга кирган катталиклар: α-иссиқлик бериш коэффициенти, Вт/(м²К); l-аниқловчи геометрик ўлчам, м; λ-иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти, Вт/(мК); с- иссиклик сиғими, ж/(кг К); μ, ν-қовушоқликнинг динамик ва кинематик коэффициентлари, Па∙с ва м²/с; а= λ/(с ρ)-температура ўтказувчанлик коэффициенти, м²/с; ρ-зичлик, кг/м³; g-эркин тушиш тезланиши,м/с²; β-ҳажмий кенгайиш коэффициенти, К^-1; Δt-девор ва суюқлик температуралари фарқи, К.
Оқимнинг турбулент режимида тўғри труба ва каналлар ичида иссиқлик бериш (тенглама соддалаштирилди):

Nu=0,021 Re^0,8Pr^0,43

Аниқловчи температура - суюқлиқ (газ)нинг ўртача температураси, аниқловчи геометрик ўлчам-трубанинг диаметри (ёки эквивалент диаметр).
Ўрама трубалар (змеевик) ичидаги иссиқлик беришни ҳисоблашда (4.9)-тенгламадан топилган α коэффициент χ тузатмага кўпайтирилади:
α_зм = χ α; х = 1 + 3,54 (d/D) (12.20)
бу ерда d-трубанинг ички диаметри, м; D- ўрамнинг диаметри, м.
Тўғри труба ва каналлар ичида Re<10000, GґPr<8∙10⁵ бўлган ҳолларда иссиқлик бериш:

Nu=1,55(Pe∙d/L)^1,3 (12.21)

Тўғри труба ва каналлар ичида Re<10000, Gr∙Pr>8∙10⁵ бўлган ҳолларда иссиқлик бериш:
а) горизонтал трубалар учун:

• 
  Re<3500 бўлганда
  

Nu=0,8(Pe∙d/ L)^0,4(Gr∙Pr)^0,1 (12.22)

- Re>3500 бўлганда
Nu=0,022Re^0.8∙Pr^0,4 (12.23
б) вертикал трубалар учун:
Nu=0,037 Re^0,75∙Pr^0,4 (12.24
Силлиқ трубаларни кўндаланг кесиб ўтадиган (трубалар орасидаги бўшлиқда)оқимнинг иссиқлик бериши:
а) паралел ўрнатилган трубалар дастасида:

• 
  Re<1000 бўлганда:
  

Nu=0,56E Re^0,5∙Pr^0,36 (12.25)

• 
  Re>1000 бўлганда:
  

Nu=0,22 E Re^0,65∙Pr^0,36 (12.26)

б) шахмат кўринишида ўрнатилган трубалар дастасида:

Nu=0,4 E Re^0,6∙Pr^0,36 (12.27)

Бу тенгламалардаги E коэффициент оқимнинг труба ўқига нисбатан қандай φ бурчак остида йўналганига боғлиқ бўлиб қуйидагига тенг:

φ 90⁰ 80⁰ 70⁰ 60⁰ 50⁰ 40⁰ 30⁰ 20⁰ 10⁰

E 1 1 0,98 0,94 0,88 0,78 0,67 0,52 0,42

Трубалар орасида оқимнинг тезлиги қуйидаги тенгламадан аниқланади:

ω=V/S_Т (12.28)
бу ерда V-суюқликнинг сарфи, м³/с; S_Т-тўсиқларнинг кесик қисм и юзаси, м².
Вертикал даста трубалари ташқи сиртида буғ конденсациялангандаги иссиқлик бериш:
(12.29)
бу ерда r-конденсация иссиқлиги, Ж/кг; λ-конденсатнинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти, Вт/(м∙К); ρ-конденсатнинг зичлиги, кг/м³; μ-конденсат қовушоқлигининг динамик коэффициенти, Пас; Δt- конденсацияланиш ва труба ташқи сирти температуралари фарқи, К; Н- трубаларнинг баландлиги, м; d- трубаларнинг ташқи диаметри, м; n- трубалар сони; G- буғнинг масса сарфи, кг/с.