MAVZU: ISSIQLIK ALMASHINISH ASOSLARI. JARAYON TURLARI.
10. Issiqlik almashinish asoslari. Jarayon turlari. 10.1. Issiqlik o’tkazuvchanlik. 10.2.Devorning issiqlik o’tkazuvchanligi. 10.3. Konvektiv issiqlik almashinuvi. 10.1. Issiqlik o’tkazuvchanlik Issiqlik o’tkazuvchanlik - bu haroratlar farqi borligi tufayli tutash muhitda issiqlikning molekulyar uzatilishidir.
Issiqlik almashinishining bunday usuli, asosan, qattiq jismlarda bitta jismning ichida ham, shuningdek, bir-biriga tegib turgan ikkita jism orasida ham sodir bo’ladi. Issiqlik almashinuv suyuqlik yoki gaz qatlami orqali ham amalga oshishi mumkin. Suyuqlik va gazlar (suyuqlangan metallar bundan mutsasno) issiqlikni juda yomon o’tkazuvchi hisoblanadi.
Temperatura maydoni. Issiqlik almashinuvining boshqa turlari kabi issiqlik o’tkazish jarayoni ham jismning turli nuqtalarida harorat bir hil bo’lmagandagina amalga oshadi. Ma׳lumki, harorat jismning holat parametri bo’lib, uning isiganlik darajasini xarakterlaydi. Vaqtning ayni momentida ko’rib chiqilayotgan fazoning barcha nuqtalaridagi harorat qiymatlarining yiindisi harorat maydoni deyiladi. Temperatura maydoni matematik jixatdan koordinatalar funksiyasi bilan aniqlanadi:
t=f(x,y,z) Temperatura maydoni uchta, ikkita va bitta koordinataning funksiyasi bo’lishi mumkin. Agar harorat uch yo’nalishda o’zgarsa, u holda maydon uch o’lchamli deyiladi.
Ikki o’lchamli va bir o’lchamli maydonlarning tenglamasi quyidagi ko’rinishda bo’ladi:
Temperatura garadiyenti. Xamma nuqtalarida harorat bir hil bo’ladigan sirt izotermik sirt deyiladi.
Fazoning ayni nuqtasining o’zida bir vaqtda ikki hil harorat bo’lishi mumkin emasligi uchun turli izotermik sirtlar hech qachon bir-biri bilan kesishmaydi. Ularning barchasi jism sirtida tugaydi yoki butunlay uning ichida joylashadi.
Agar bir qator izotermik sirtlar tekislik bilan kesilsa, unda izotermalar oilasi olinadi. Ular ham izotermik sirtlar kabi bir-biri bilan kesishmaydi, jismning ichida uzilib qolmaydi, baiki jism sirtida tugaydi yoki butunlay uning ichida joylashadi. Jismning harorati izotermik sirtlarni kesib o’tadigan yo’nalishlardagina o’zgaradi. Bunda uzunlik birligida haroratning eng katta o’zgarishi izotermik sirtga normal n yo’nalishida bo’ladi.
Temperatura o’zgarishi t ning izotermadagi normal bo’yicha masofa n ga nisbati harorat gradiyenti deyiladi:
Temperatura gradiyenti - izotermik sirtga tushirilgan normal bo’yicha yo’naltirilgan vektordir. Uning haroratning ko’tarilish tomoniga yo’nalishi musbat yo’nalish hisoblanadi.
Fure qonuni. Ixtiyoriy sirtdan vaqt birligi ichida o’tadigan issiqlik miqdori Qissiqlik oqimi deyiladi. Issiqlik oqimining vektori doimo haroratning pasayish tomoniga yo’nalgan bo’ladi.
Issiqlik almashinuv intensivligi miqdoriy jixatdan issiqlik oqimining zichligi q bilan xarakterlanadi.
Sirt birligi F dan vaqt birligi da o’tadigan issiqlik miqdori issiqlik oqimining zichligi yoki solishtirma issiqlik oqimi deyiladi:
Issiqlik doimo ko’proq qizdirilgan zarralardan kamroq qizdirilgan zarralarga uzatilishi tufayli issiqlik oqimi zichligi q ning vektori doimo haroratning pasayishi tomonga yo’nalgan bo’ladi.
Fransuz olimi Fure qattiq jismlardagi issiqlik o’tkazuvchanlik jarayonlarini o’rganib, issiqlik oqimining zichligi harorat gradiyentiga proporsional ekanligini aniqladi:
(a)
(a) nisbat issiqlik o’tkazuvchanlikning asosiy qonunini ifodalaydi va Fure qonuni deyiladi.
(a) nisbatning o’ng qismidagi minus ishora issiqlik oqimi bilan harorat gradiyentining vektorlari qarama-qarshi tomonga yo’nalganligini bildiradi.
Demak, issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyentining qiymati son jixatdan haroratlar farqi 1 °C bo’lganda devoming birlik qatlamidan o’tadigan solishtirma issiqlik oqimiga teng. qanchalik katta bo’lsa, modda issiqlikni shunchalik yaxshi o’tkazadi.
Metallar issiqlikni yaxshi o’tkazadi, quruq harakatsiz havo issiqlikni yomon o’tkazadi. Yengil ovak materiallar issiqlikni yomon o’tkazadi, chunki ularning ovaklari havo bilan to’lgan bo’ladi. Issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyenti 0,2 vt/(mgrad) dan kichik bo’lgan materiallar issiqlik izolyatorlari deyiladi. Suvning issiqlik o’tkazuvchanligi yomon, lekin xo’l materialning issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyenti uning quruq holatidagi issiqlik o’tkazuvchanligiga nisbatan ancha katta bo’ladi. Bunga sabab shuki, suv issiqlikni havoga qaraganda 20-25 marta yaxshi o’tkazadi. SHu sababli jism ovaklarining suv bilan to’lishi uning issiqlik izolyatsiya hossalarini keskin kamaytirib yuboradi.
Issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsenti ning qiymati har qaysi jism uchun tajribadan topiladi. Natijalar jadval qilib yoziladi va ulardan hisoblashlarda foydalaniladi.
