V konvektiv issiqlik almashinuvi 12-mavzu. Erkin konveksiya. Majburiy konveksiya. N’yuton Rixman tenglamasi

V. KONVEKTIV ISSIQLIK ALMASHINUVI

12-mavzu. Erkin konveksiya. Majburiy konveksiya. N’yuton - Rixman tenglamasi.

Reja

1. 
   Asosiy tushunchalar
   
2. 
   Konvektiv issiqlik almashinuvining differentsial tenglamalari
   

Mavzu bo’yicha glossariy

Issiqlik uzatish – jismlar orasida va issiqlikning bir jism ichida tarqalish qonunlarini o’rganadigan fandir.
Konveksiya – bir tekis isimagan suyuqlik yoki gazning xarakati va aralashishi natijasida issiqlik uzatish jarayoni.
Issiqlik o’tkazuvchanlik – bu temperaturalar farqi borligi tufayli tutash muxitda issiqlikning molekulyar uzatilishidir.
Konvektiv issiqlik almashinish - issiqlikning konvektiv va molekulyar uzatilishining birgalikda ta’sir etishi tufayli bo‘ladigan issiqlik almashinish konvektiv issiqlik almashinish deyiladi.
Issiqlik berish - harakatlanuvchi muhit va uning boshqa (qattiq jism, suyuqlik yoki gaz) bilan chegara sirti orasidagi konvektiv issiqlik almashinuviga issiqlik berish deyiladi.
Issiqlik berish koeffitsienti - suyuqlik bilan qattiq jism orasidagi issiqlik almashinuvining konkret shart-sharoitlarini hisobga oluvchi proportsionallik koeffitsienti  issiqlik berish koeffitsienti deyiladi.
Termik qarshiligi - issiqlik berish koeffitsientiga teskari bo‘lgan 1/ kattalik issiqlik berishning termik qarshiligi deyiladi.

Asosiy tushunchalar

Gaz yoki suyuqlik makrozarralarining bir joydan ikkinchi joyga siljishida issiqlikning uzatilish jarayoni konvektsiya deyiladi. Konvektsiya (lotincha canvectia – keltirish) sochiluvchan, suyuq va gazsimon moddalar qatlamlari zarralarining tartibsiz harakatida namoyon bo‘ladi. Shuning uchun zarralari oson siljiydigan muhitdagina konvektsiya sodir bo‘lishi mumkin. Issiqlikning konvektiv va molekulyar uzatilishining birgalikda ta’sir etishi tufayli bo‘ladigan issiqlik almashinish konvektiv issiqlik almashinish deyiladi. Boshqacha aytganda, konvektiv issiqlik almashinuvi bir vaqtning o‘zida ikki usul: konvektsiya va issiqlik o‘tkazuvchanlik yo‘li bilan amalga oshiriladi. Harakatlanuvchi muhit va uning boshqa (qattiq jism, suyuqlik yoki gaz) bilan chegara sirti orasidagi konvektiv issiqlik almashinuviga issiqlik berish deyiladi.
Konvektiv issiqlik berish nazariyasining asosiy vazifasi oqim yuvib o‘tadigan qattiq jism orqali o‘tadigan issiqlik miqdorini aniqlashdir. Issiqlikning yakuniy oqimi doimo temperaturaning pasayish tomoniga yo‘nalgan bo‘ladi.
Issiqlik berishni amalda hisoblashda Nyuton qonunidan foydalaniladi.


(9.1)

Bu tenglik 1701 yili I.Nyuton tomonidan olingan bo‘lib, Nyutonning konvektiv issiqlik berish qonuni deb aytiladi. Bu qonunga asosan suyuqlikdan devorga yoki devordan suyuqlikka o‘tadigan issiqlik miqdori Q issiqlik almashinuvida ishtirok etayotgan sirt F ga, temperatura tushishi t_c – t_dev ga va issiqlik almashinuv vaqti  ga proportsional bo‘ladi. Bu yerda t_dev – devor sirtining temperaturasi; t_c – devor sirtini yuvib o‘tadigan muhitning temperaturasi. Suyuqlik bilan qattiq jism orasidagi issiqlik almashinuvining konkret shart-sharoitlarini hisobga oluvchi proportsionallik koeffitsienti  issiqlik berish koeffitsienti deyiladi.

(9.1) formulada F= 1m² va  =1 sek deb qabul qilsak, bir kvadrat metr yuzadan o‘tadigan issiqlik oqimining Vatt hisobidagi zichligini olamiz:
(9.2)
yoki
(9.3)

Issiqlik berish koeffitsientiga teskari bo‘lgan 1/ kattalik issiqlik berishning termik qarshiligi deyiladi. (9.3) tenglamani  ga nisbatan yechsak quyidagini olamiz:

(9.4)
(9.4) tenglikka ko‘ra, issiqlik berish koeffitsienti  issiqlik oqimining zichligi q ning jism sirtining temperaturasi va tevarak muhit temperaturasi orasidagi farqqa nisbatidan iborat. Temperatura bosimi 1S ga teng bo‘lganda issiqlik berish koeffitsienti  son jihatidan issiqlik oqimining zichligiga teng bo‘ladi.
Konvektiv issiqlik almashinuvi ancha murakkab jarayon. Bu jarayonni hisoblashda asosiy masala issiqlik berish koeffitsienti  ni aniqlashdir. Issiqlik berish koeffitsienti  juda ko‘p faktorlarga bog‘liq bo‘lib, ulardan asosiylari quyidagilar: