Mundarija Kirish Nazariy qism issiqlik o‘tkazish Issiqlik almashtirgichlar

1.3. Issiqlik almashinish qurulmasini hisoblash


Issiqlik eltkichning agregat holati o`zgarishida issiqlik berish

Bug`lanish, kondensastiyalanish, kristallanish va erish jarayonlarida issiqlik almashinishning o`ziga xos xususiyatlari shundaki, muhitdan issiqlikning olinishi yoki unga uzatilishi o`zgarmas temperaturada ro`y beradi va ikkala fazada tarqaladi. 12 – rasmda issiqlik berish jarayonida muhitning agregat holati o`zgarashi bilan temperaturasining o`zgarish sxemasi keltirilgan.

Issiqlik berishning bu o`ziga xos xususiyatini konvek-tiv issiqlik
almashinishning kriterial tenglamasi fazaviy o`zgarish kriteriysi yoki kondensastiyalanish kriteriysi K =r/ct (bu erda r – bug` hosil qilish issiqligi, J/kg; s– solishtirma issiqlik sig`imi, J/kgK)ni kiritish yo`li bilan hisobga olinadi.
Suv bug`ining kondensastiyalanish paytidagi issiqlik almashinishini ifodalash uchun o`xshashlik nazariyasi asosida keltirilib chiqarilgan quyidagi kriterial formuladan aniqlash mumkin:


(15)

bu erda Ga = gl³/v² – Galiley kriteriysi; K- fazaviy o`zgarish kriteriysi; Pr – Prandtl kriteriysi.

Ko`pgina tajriba natijalarini qayta ishlash natijasida (51) formulani quyidagi ko`rinishda yozsa bo`ladi:


(16)

Yupqa qatlamli kondensastiyalanish davrida issiqlik berishni kondensat yupqaqatlamining qalinligini chegaralaydi. Bug`ningtezligi yupqa qatlamli kodensatni uzib olish uchun etarli bo`lmaydi va bir xillik shartlariga kirmaydi.
Yupqa qatlamda kondensastiyalashning umumlashtirilgan tenglamasidagi Re va fr kriteriylari o`rniga Ga = Re<sup>2</sup>/Fr = gl3/v<sup>2</sup> [2-98] kriteriysi kiritiladi.[ Bunga sabab, Galiley kriteriysining bug` - kondensat ikki fazali oqimda og`irroq faza ta’sir etuvchi og`irlik kuchlarining o`xshashligini ifodalashidir.
Ushbu holatda kondensastiyalanish paytidagi issiqlik berish koeffistienti quyidagi formula yordamida aniqlanadi:


(17)
To`yingan bug`ning vertikal devorda kondensastiyalanishi va kondensatni laminar rejimda yupqa qatlamda oqib tushish holati uchun (53) formuladagi S koeffistientining qiymati 2,04 ekanligi aniqlandi. Aniqlovchi o`lcham bo`lib, vertikal devor balandligi N xizmat qiladi. Unda, issiqlik berish koeffistienti  ni quyidagi formuladan hisoblash mumkin:


(18)

bu yerda r –kondensastiyalanish issiqligi, J/kg; - kondensat zichligi, kg/m³; - kondensat issiqlik o`tkazuvchanligi, Vt/mK;[2-101] -kondensatning dinamik qovushoqlik koeffistienti, Pas; t = t<sub>kond</sub>-t<sub>g</sub>- to`yingan bug` va devor temperaturalari o`rtasidagi farq, ⁰C; N - vertikal truba yoki devor balandligi, m.

Kondensastiyalanish issiqligi r ning qiymati kondensastiya temperaturasidagi, kondensatning ,  va  parametrlari t_yuq= 0,5(t_g+t_kond) da hisoblanadi.
Agar, bug` gorizontal trubada kondensastiyalansa, (84) formula ushbu ko`rinishda yoziladi:


(19)

bu yerda D – trubaning tashqi diametri, m.

Agar, bug` truba o`ramida kondensastiyalansa, o`rtacha issiqlik berish koeffistientini hisoblash uchun ushbu formulani qo`llash mumkin:

(20)
bu erda _t – trubalarning joylashtirilishi (yo`lakli yoki shaxmatli) ga bog`liq koeffistient.


(21)

(21) dagi _g va _g lar kondensat tegib turgan devor temperaturasida hisoblanadi.

Muxandislik hisoblarda _t= 0,55...0,68 deb qabul qilish mumkin.
Suyuqliklar qaynashi paytida issiqlik berish juda murakkab jarayondir. Amaliyotda eng keng tarqalgan va uchraydigan qaynash turi – bu pufakchali qaynash rejimidir. Ushbu rejimdagi issiqlik berish koeffistientini aniqlash uchun quyidagi tenglamadan foydalansa bo`ladi:


(22)

bu erda Nu = l/; Re = wl/; l – chiziqli o`lcham bo`lib, pufakcha radiusining funkstiyasi, m; w - bug fazasi harakatining o`rtacha tezligi, m/s;

Odatda pufakchalar diametri 2...3 mm bo`ladi va uni ushbu formuladan hisoblab topish mumkin:


(23)

Oxirgi kriterial tenglamadan erkin va majburiy konvekstiya sharoitida pufakchali qaynash jarayonida  ni hisoblash uchun quyidagi tenglama keltirib chiqarilgan.

bu yerda b = 0,075 + 0,75 (_b/ -_b)^0,66 - o`lchamsiz koeffistient;

v– suyuqlikning kinematik qovushoqligi, m²/s;  - sirtiy taranglik koeffistienti, N/m.
Erkin konveksiya sharoitida pufakchali qaynash rejimida  ni aniqlash uchun ushbu tenglama taklif etilgan:


(24)

bu yerda _,  - bug` va suyuqlikning zichliklari, kg/m<sup>3</sup>;  - suyuqlik va bug`ni ajratib turuvchi chegaradagi sirtiy taranglik, N/m;  - suyuqlikning issiqlik o`tkazuvchanligi, Vt/mK; q=Q/F – solishtirma issiqlik yuklama, Vt/m<sup>2</sup>;  suyuqlik qovushoqligi, Pas; s – suyuqlikning solishtirma issiqlik sig`imi, J/(kgK); T_tuy – to`yinish temperaturasi, K.

Katta hajmda suvning qaynash jarayonida issiqlik berish koeffistientini tahminiy hisoblash uchun quyidagi formulani qo`llash mumkin:



(25)

bu yerda r – bosim, kgk/sm²

(25) formulani q = 0,4 q_kr va r_abs= 0,2...10 kgk/sm² bo`lgan oralikda ishlatish mumkin.

Jadvalda eng ko`p uchraydigan issiqlik almashinish jarayonlarining tahminiy issiqlik berish koeffistientlari keltirilgan.

Issiq muhitdаn dеvorgа konvеktiv issiqlik bеrish:

Q=α₁F(T - T_d1) (26)

1.Issiqlikning dеvordаn issiqlik o’tkаzuvchаnlik tufаyli o’tishi:

Q=(λ_d/δ_d)F(T_d1 - T_d2) (27)

2.Dеvordаn sovuq muhitgа konvеktiv issiqlik bеrish:

Q=α₂F(T_d2 - t) (28)

tеnglаmаlаrni birgаlikdа yеchsаk quyidаgi tеnglаmа kеlib chiqаdi:

Q=KF(T - t) (29)

bu yеrdа K - issiqlik o’tkаzish koeffitsiеnti:

K=1/(1/α₁+δ_d/λ_d+1/α₂) (30)

1.Rеynolds kritеriysi:

Re=(wlp)/μ (31)

bu yеrdа w - suyuqlik tеzligi, m/s; l - хаrаktеrli chiziqli o’lchаm, m; ρ - suyuqlik zichligi, kg/m³; μ - suyuqlikning dinаmik qovushoqligi, Rа∙s;

2.Nussеlt soni:

Nu=(αl)/λ (31)

bu yеrdа α - issiqlik bеrish koeffitsiеnti, Vt/(m²∙K); λ - suyuqlikning issiqlik o’tkаzuvchаnlik koeffitsiеnti, Vt/(m∙K);

3.Rеklе soni:

Pe=( l)/a (32)

bu yеrdа а - tеmpеrаturа o’tkаzuvchаnlik koeffitsiеnt, m²/s;

4.Rrаndl soni:

Pr=(cμ)/λ (33)

bu yеrdа s - suyuqlikning solishtirmа issiqlik sig’imi, J/(kg∙K).