Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

7.3. ИССИҚЛИК ЎТКАЗУВЧАНЛИК

Турли ҳароратларга эга бўлган жисмлар ёки уларнинг айрим қисмларини ўзаро тегиб туриши пайтида юз берган иссиқлик алмашинишга иссиқлик ўтказувчанлик деб юритилади. Иссиқлик ўтказувчанликнинг механизми жисмларнинг агрегат ҳолатига боғлиқ бўлади. Суюқликлар ва қаттиқ жисмлар – диэлектрикларда иссиқлик ўтказувчанлик ёнма-ён жойлашган заррачалар – атом ва молекулаларнинг иссиқлик ҳаракати таъсирида энергия алмашинишига асосланган. Металларда иссиқликнинг алмашиниши асосан эркин электронларнинг диффузияси орқали боради. Газларда иссиқлик ўтказувчанлик молекула ва атомларнинг ўзаро тўқнашуви ва уларнинг диффузияси таъсирида юз беради.
Ҳарорат майдони ва градиенти. Жисмнинг ҳамма нуқталаридаги ҳароратлар қийматларининг жами ҳарорат майдонини ташкил этади. Ҳарорат майдони турғун ва нотурғун бўлиши мумкин. Агар ҳар бир нуқтадаги ҳарорат вақт давомида ўзгармаса, бундай ҳарорат майдони турғун бўлади. Мабодо ҳарорат вақт ўтиши билан ўзгарса, бундай майдон нотурғун ҳарорат майдони деб юритилади.
Ҳарорат майдони умумий ҳолатда қуйидаги функционал боғлиқлик билан ифодаланади:
t = , (7.12)
бу ерда t – текширилаётган нуқтадаги ҳарорат; х, у, z – текширилаётган нуқтанинг координаталари; τ – вақт.
Координаталарнинг сонига кўра, ҳарорат майдони бир ўлчамли ва уч ўлчамли бўлиши мумкин.
Бир хил ҳароратга эга бўлган нуқталарнинг геометрик ўрни изометрик юза деб юритилади. Ҳарорат бир изометрик юзадан иккинчи изометрик юза йўналишига қараб ўзгаради (7.3-расм). Ҳароратларнинг энг кўп ўзгариши изометрик юзаларга ўтказилган нормал чизиқлар бўйича юз беради.



7.3-расм. Ҳарорат градиентини аниқлашга доир.

Ҳароратлар фарқи (Δt) нинг изометрик юзалар оралиғидаги нормал бўйича олинган масофа (Δn) га нисбати ҳарорат градиенти (gradt) деб аталади:

gradt = lim . (7.13)

Ҳарорат градиенти нолга тенг бўлмаган (gradt ≠ 0) ҳолатда иссиқлик оқими юзага келади. Бунда иссиқлик оқимининг йўналиши ҳарорат градиенти чизиғи бўйича боради, аммо ҳарорат градиентига қарама-қарши йўналган бўлади:

q ~ .
Фурье қонуни. Бу қонунга кўра, иссиқлик ўтказувчанлик орқали ўтган иссиқлик миқдори dQ ҳарорат градиентига , вақтга (dτ) ва иссиқлик окими йўналишига перпендикуляр бўлган майдон кесимига (dF) мутаносибдир, яъни:
dQ = – λ dF dτ . (7.14)
Агар деб олинса, у ҳолда:
q = – λ , (7.15)

бу ерда q – иссиқлик оқими зичлиги; λ – иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти.

Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти қуйидагича ўлчов бирлигига эга:
.
Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти иссиқлик алмашиниш юзаси бирлигидан (1м²) вақт бирлиги (1с) давомида изометрик юзага нормал бўлган 1 м узунликка тўғри келган ҳароратларнинг бир градусга пасайиши вақтида иссиқлик ўтказувчанлик йўли билан ўтган иссиқлик миқдорини белгилайди.
Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициентининг қиймати модданинг тузилиши ва унинг физик-кимёвий хоссаларига, ҳарорат ва бошқа бир қатор катталикларга боғлиқ. Оддий (нормал) ҳарорат ва босимда металлар иссиқликни жуда яхши, газлар эса жуда ёмон ўтказади. Масалан, айрим моддаларнинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти қуйидаги қийматларга эга: мис λ = 384 Вт/(м·К); пўлат λ = 46,5 Вт/(м·К); бетон λ = 1,28 Вт/(м·К); томчили суюқликлар λ = 0,1÷0,7 Вт/(м·К); газлар λ = 0,006÷0,6 Вт/(м·К); ҳаво λ = 0,27 Вт/(м·К).