Конвективтік жылу алмасудың дифф тендеулері жане оның физикалық маңызы

Сұйықтағы конвективтік жылу тасымалдауды суреттеп айтуда жалпы түрде келесідегідей дифференциалдық теңдеулерді пайдалануға болады: жылу алмасу қозғалыс, энергия, тұтастық (бөлінбеушілік). Жылу беру процесін анықтайтын жылулық және гидродинамикалық құбылыстардың қосындысын ескеретін көрсетілген дифференциалдық теңдеулер жүйесі болып есептеледі. Қатты қабырғаның бетіндегі шекаралықта тасымалданатын жылу процесін Фурье заңы бойынша көрсетуге болады. (2.3.1)

Мұндағы n-дененің бетіне нормаль. Сонымен бірге осы жылу (ағыны) мөлшерін Ньютон-Рихман теңдеуімен көрсетуге болады.

(2.3.2) (2.3.1) және (2.3.2) теңдеулерін теңдестіре отырып, аламыз (2.3.3)

Конвективтік жылу алмасудың теңдеуі (2.3.3) қатты денемен сұйықтың шекарасындағы жылу алмасу процесін сипаттайды және оны жылу беру теңдеуі (Био-Фурье теңдеуі) деп атайды. (2.3.3) теңдуі дененің бетіндегі жылу беру коэффициентінің таралуын көрсетеді. (2.3.3) теңдеуі қозғалатын сұйықтағы жылу беру коэффициентінің температуралар градиенттерінің құрамдарына тәуелділігін ескртеді. Осыған орай температуралар градиенттерін табу үшін қосымша теңдеу қажет, температуралар градиенттерінің уақыттық және кеңестікте өзгеруіне сәйкес. Бұндай теңдеу энергияның (қозғалатын сұйық ағыны үшін жылу өткізгіштіктің) дифференциалдық теңдеуі болады.Энергияның дифференциалдық теңдеуі (Фурье-Кирхгоф теңдеуі) қозғалатын сұйықтағы кезкелген нүктенің кеңістіктік және уақыттың өзгеруінің арасындағы өзара байланысты көрсетеді. Бұл теңдеу энергияның сақталу заңына негізделген. (2.3.4)немесе (2.3.5)(2.3.4) теңдеуінің сол бөлігі температурадан толық туынды уақыт бойынша.Қозғалаттын материмен немесе субстанциямен байланыстыны, бұндай туындыны субстанциялдық туынды деп атайды және оны белгісімен белгілейді. (2.3.4) теңдеуінің оң бөлігі – температураның кеңістікте өзгеруі. (2.3.5) теңдеуі керекті энергия теңдеуі болып есептеледі, қозғалатын сұйықтың ішіндегі температураның таралуын суреттейтін . (2.3.5) теңдеуіндегі сұйықтың кез келген нүктесіндегі температураның уақытқа байланысты өзгеруін сипаттайды, яғни Т-ның жергілікті өзгеруін көрсетеді; мүшелері нүктеден нүктеге өткенде температураның өзгеруін сипаттайды, яғни Т-ның конвективтік өзгеруін бейнелейді. -дың құрамдық бөліктері Т-ның жылу өткізгіштік (жылудың молекулярлық тасымалдауы) арқылы өзгеруін сипаттайды.Егер болса, онда энергия теңдеуі жылуөткізгіштік теңдеуіне ауысады. (2.3.5) теңдеуінен қозғалатын сұйықта температура өрісі жылдамдыөтардың құрамдық бөліктеріне тәуелділігін байқаймыз. Осыларды табу үшін тағыда қосымша теңдеулер қажет, жылдамдықтардың уақыт бойынша және кеңістікте өзгеруін бейнелейтін. Мұндай теңдеу қозғалмалы тұтқырлықты сығылмайтын сұйықтың дифференциялдық теңдеуі болады. Қозғалмалы тұтқырлықты сығылмайтын сұйықтың дифференциялдық теңдеуі (Навье-Стокс теңдеуі) Х ось үшін мынадай түрде болады. (2.3.6)(2.3.6) теңдеуінің сол бөлігінде тұрған мүшесі жылдамдықтың уақыт бойынша толық туындысын көрсетеді. Толық туындының түсініктемесіне негізделе отырып төмендегі теңдеуді жазамыз. (2.3.7)мұндағы сұйықтың кейбір нүктесіндегі жылдамдықтың уақытқа байланысты өзгеруін сипаттайды, яғни -тің жергілікті өзгеруін сипаттайды.; мүшелері нүктеден нүктеге ауысқандағы жылдамдықтың өзгеруін сипаттайды, яғни -тің конвективтік өзгеруін айқындайды; -ауырлық күшін, қысым күшін және тұтқырлық күшін сәйкес сипаттайды.Жалпы жағдайды құрайтын жылдамдықтар уақытта және кеңістікте өзгеруін сипаттайды. (2.3.5) теңдеуінде , Т-дан басқа тағы белгісіз шама сұйықтың тығыздығы кіреді, бұл жағдайда теңдеулер жүйесі тұйытылмайды. Сондықтан тағы қосымша теңдеу қосу қажет. Ондай теңдеуі болады. Сығылатын сұйықтар үшін бұл теңддеудің түрі мыеадай болады. (2.3.8Сығылмайтын сұйықтар үшін кезде бөлінбеулік теңдеуі мынадай түрде жазылады. (2.3.9)Немесе оны былай жазуға болады . Мұндағы сұйықтың тығыздығының уақыт бойынша өзгеруін сипаттайды, мүшесі сұйықтың массалық шығынының кеңістікте өзгеруін сипаттайыды. Бөлінбеулік теңдеуі массаны сақтау теңдеуі болады.Сонымен сығылмайтын біріңғай ортада тұрақты физикалық параметрлермен конвективтік жылу алмасуды жүйелі дифференциалдық (2.3.3), (2.3.5), (2.3.7), (2.3.8) теңдеулермен анықтауға болады.

58.Сұйықтың еріксіз қозғалысындағы жылу берілу. Мәжбүрлік конвекция – сыртқы бет қабат немесе біріңғай өріс күштерінің әсерінен жүйе ішіндегі сұйыққа жылу беру арқылы пайда болады. Сондай-ақ мәжбүрлік конвекция кинетикалық энергия арқылы пайда болады. Конвективті жылу алмасудың қарқындылығы жылу беру коэфициенті б арқылы да сипатталады және ол Ньютон-Рихман формуласымен анықталады. Сұйықтың еріксіз қозғау процесіндегі конвективті жылу алмасудың ұқсастық теңдеуі N_u=f(R_e, P_r)еркін қозғалыс кезінде N_u= C G_r^в P_r^m Сұйық құбырда турбуленттілік қозғалыста болған кезде (R_есd>10⁴), егер l/d>50 болғанда орта жылу беру коэффициенттін анықтау үшін М.А. Михеев мына теңдеуді қолдануды усынады =0,021 R_есd^0,8Р_rқd^0,43 (Р_rс/ Р_rқ )^0,25 (2.3.10)Ауа үшін (P_r =0,7), бұл формула былай ықшамдылады: =0,018 R_еcd^0,8 (2.3.11)Температураны анықтау үшін, ағынның орта температурасын, ал құбырдың өлшемін анықтауда оның диаметрін d қабылдайды(2.3.10) және (2.3.11) формулалары мына шамалдарда қолданылады:R_еcd=1*10⁴ …5*10⁶ және Р_rс=0,6…2500.Құбырдың өлшемі l/d<50 болса, жылу беру коэффициенті жоғары болады, онда (2.3.10) және (2.3.11) формуладағы α мәнін орта тузету коэффициентке көбейту керек, ал оның мәні кестеде келтірілген.Егер құбыр ішінде ламинарлық қозғалыс орныққан болса, орта жылу беру коэффициентін анықтау үшін Михеев М.А. мына формуланы ұсынады =0,15 R_еcd^0,33Р_rcd^0,43 (Р_rc/ Р_rқ )^0,25 (2.3.12)Суйықтын тұтқырлық ағыны ламинарлық режімге сәйкес, еркін конвекция болмайды. Бұл режімде құбыр қабырғасында жылудың берілуі, жылу өткізгіштік қасиеттімен беріледі. Егер G_r P_r>8*10⁵ – болса тұтқырлы - гравитациалы режім болады.Сұйықтың еріксіз қозғалуы, еркін конвекциалы қозғалысымен бірге өтсе – гравитациалы режімде болғаны.Михеев М.А. гравитациалы режім үшін, құбырдағы жылу беру коэффициентін анықтау үшін мына формуланы ұсынады =0,15 R_есд^0,33Р_rсд^0,43 G_rс^0,1 (Р_rс/ Р_rқ )^0,25(2.3.13)Ауа үшін бұл формула төмендегіше болады =0,13 R_есд^0,33 G_rс^0,1 (2.3.14)(2.3.10) … (2.3.14) теңдеулермен Нуссельт саны және сонымен орта жылу беру коэффициенті анықталады = * λ/d

59.Суйықтың ерікті қозғалысындағы жылу берілу.Табиғи конвекция- біріңғай емес, сыртқы массалық күш ішіне жылу беру арқылы пайда болады сұйық мәжбүр қозғалыс кезінде Сұйық құбырда турбуленттілік қозғалыста болған кезде (R_есd>10⁴), егер l/d>50 болғанда орта жылу беру коэффициенттін анықтау үшін М.А. Михеев мына теңдеуді қолдануды усынады =0,021 R_есd^0,8Р_rқd^0,43 (Р_rс/ Р_rқ )^0,25 (2.3.10)Ауа үшін (P_r =0,7), бұл формула былай ықшамдылады: =0,018 R_еcd^0,8 (2.3.11)Температураны анықтау үшін, ағынның орта температурасын, ал құбырдың өлшемін анықтауда оның диаметрін d қабылдайды(2.3.10) және (2.3.11) формулалары мына шамалдарда қолданылады:R_еcd=1*10⁴ …5*10⁶ және Р_rс=0,6…2500.Құбырдың өлшемі l/d<50 болса, жылу беру коэффициенті жоғары болады, онда (2.3.10) және (2.3.11) формуладағы α мәнін орта тузету коэффициентке көбейту керек, ал оның мәні кестеде келтірілген.Егер құбыр ішінде ламинарлық қозғалыс орныққан болса, орта жылу беру коэффициентін анықтау үшін Михеев М.А. мына формуланы ұсынады =0,15 R_еcd^0,33Р_rcd^0,43 (Р_rc/ Р_rқ )^0,25 (2.3.12)Суйықтын тұтқырлық ағыны ламинарлық режімге сәйкес, еркін конвекция болмайды. Бұл режімде құбыр қабырғасында жылудың берілуі, жылу өткізгіштік қасиеттімен беріледі. Егер G_r P_r>8*10⁵ – болса тұтқырлы - гравитациалы режім болады.Сұйықтың еріксіз қозғалуы, еркін конвекциалы қозғалысымен бірге өтсе – гравитациалы режімде болғаны.Михеев М.А. гравитациалы режім үшін, құбырдағы жылу беру коэффициентін анықтау үшін мына формуланы ұсынады =0,15 R_есд^0,33Р_rсд^0,43 G_rс^0,1 (Р_rс/ Р_rқ )^0,25 (2.3.13)Ауа үшін бұл формула төмендегіше болады =0,13 R_есд^0,33 G_rс^0,1 (2.3.14)(2.3.10) … (2.3.14) теңдеулермен Нуссельт саны және сонымен орта жылу беру коэффициенті анықталады = * λ/d

60.Жазық қабырға арқылы жылу беріліс.Жылу беріліс коэфф К жане жылу берілістің R. қабырғалар пішімі арқылы жылудың берілуін, жылу беріліс деп атайды.Жылу беріліс - өте ыстық суйықтықтың қабырғаларға берілуінен, қабырғаның жылу өткізгіштігінен және қабырғалардан салқын ортаға берілуінен тұрады.Жазық бір қабатты қабырға арқылы жылу берілісті (2.3 – сурет) қарастырамыз 2.3- суретСуретте қабырға қалыңдығы д және қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициенті л, бір келкі жазық қабырға көрсетілген. Қабырғаның бір жағында ыстық орта Т_с1 температурада, екінші жағында Т_с2 температуралы салқын орта бар. Қабырға бетінің температурасы белгісіз олар Т_қ1 және Т_қ2 әріптермен белгіленген. Жылу беру коэффициенттерінің қосынды мәндері, ыстық жағында б₁, ал салқын жағында б₂–ге тең.Берілген шартқа байланысты жазық қабырға арқылы сұйықтықтың ыстық температурадан салқын температурада берілуіндегі меншікті жылу ағынын q және қабырға бетінің температурадаларын табу керек Т_қ1 Т_қ2 Бірінші буын – жылу конвекция бойынша ыстық жылу көзінен қабырғаға берілгендігі меншікті жылу ағынының тығыздығы Ньютон-Рихман теңдеуімен анықталады q=б₁ (T_с1-Т_қ1), (2.3.1)мұндағы б₁ ыстық сұйықтан қабырғаға жылу беру коэффициенті, барлық жылу алмасудың түрлерін есепке алатын.Екнші буын – қабырға арқылы жылу өткізу, бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы Фурье теңдеуімен анықталады q= (Т_қ1-Т_қ2). (2.3.2)Үшінші буын – жылуды конвекция арқылы қабырғаның екінші бетінен салқын сұйыққа беру. Бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы Ньютон-Рихман формуласымен анықталады.q= б₂ (Т_қ2 –Т_с2) (2.4.3)(2.4.1), (2.4.2), (2.4.3) теңдеулерінен температуралық арындар анықталады.Т_с1-Т_қ1=q/б₁ Т_қ1-Т_қ2=q*д/л (2.4.4) Т_қ2-Т_с2=q/б₂Осылардың бәрін қосып толық температуралық арынды аламыз.Т_с1-Т_с2=q(1/б₁+д/л+1/б₂), (2.4.5)осыдан жылу ағынының мәнін анықтаймыз.q= (Т_с1-Т_с2)=К(Т_с1-Т_с2)=Т_с1-Т_с2/R. (2.4.6)Жылу беріліс коэффициенттің мәні төмендегішеК= Жылу беріліс коэффициентінің кері шамасы, жылу берілістің толық термиялық кедергісі деп аталады. (2.4.7) теңдеуінен бұл шама мынаған тең:К=1/К=1/б₁+д/л+1/б₂ , (2.4.8)мұндағы R_б1=1/б₁ – ыстық жылу көзі, жағынан жылу берудің жеке термиялық кедергісі;R_л=д/л - қабырғаның жеке жылу өткізгіштік термиялық кедергісі. R_л2 = 1/ - салқын жылу тасымалдау жағындағы жылу берудің жеке термиялық кедергісі. (2.4.6) теңдеуі бір қабатты жазық қабырғаның жылу беріліс теңдеуі болып септеледі.Жылу беріліс коэффициенті К жылу берілістің қарқындылығын сипаттайды, Вт/(м² К)К-ны анықтау үшін және алдын ала табу керек, себебі олар конвекциялы және сәулелі жылу алмасуды ескереді Т_қ1 және Т_қ2 температуралары (2.3.4) теңдеуінен q-ды табқаннан кейін анықталады.Көп қабатты қабырға , , ... - n қабаттардың қалындықтарынан , ... - n қабырғалардың жылу өткізгіштік коэффициентерінен тұрады. Бұл кезде меншікті жылу ағынның тығыздығы мынаған тең. = K (Т_с1-Т_с2) = , мұндағы R – жылу берілістің жалпы термиялық кедергісі ол мынаған тең (2.4.10)

61.Цилиндрлі қабырға арқылы жылу беріліс. Бір қабатты цилиндрлі қабырға 2.4 – суретте бейнеленген, d₁ – цилинддің (құбырдың) ішкі диаметрі, м; d₂ – цилиндрдің сыртқы диаметрі, м; l – цилиндрдің узындағы, м; қубырдың қабырғасы біртегіс, оның жылу өткізгіштік коэффициенті -ге ге тең, Т_с1 және Т_с2 – цилиндр беттеріндегі сұйықтардың температуралары, К, қабырға беттерінің температуралары Т_қ1 және Т_қ2. 2.4 - суретМеншікті жылу ағынын есептейтін формула төмендегідей

= K_{l .} (2.4.11)Мұндағы K_l – сызықтық жылу беріліс коэффициенті. (2.4.11) теңдеуінен K_l табамыз.K_l . (2.4.12)K_l – дің кері шамасы жылу берілісінің жалпы сызықтың термиялық кедергісі деп аталады және ол жылу берілісінің сыртқы термиялық кедергілерінің қосындысына және және қабырғанының ішкі жылу өткізгіштік термиялық кедергісіне тең R_l= (2.4.13)Көп қабатты цилиндрлі қабырғалары (n – қабатты) үшін K_l (2.4.14)

62.Қырлы қабырға арқылы жылу беріліс. Қырлы беттер қабырғаның екі жағынан сыртқы термиялық жылу беру кедергілерді теңестіру үшін қолданылады, қай кезде қабырғаның бір беті көп жылу беру коэхффициентті тамшылы сұйықпен жуылғанда, ал қабырғаның басқа беті аз жылу беру коэффициентті газбен жуылса үлкен термиялық кедергі жасаушы. Цилиндрлі қабырға арқылы жылу берілісте термиялық кедергі тек ғана жылу беру коэффициенттерінің мәндерімен анықталып қоймайды, алайда сонымен бірге беттердің өздерінің өлшемдерімен (диаметрлерімен) анықталады және олар және тең. Бұдан көрінентін, егер жылу беру коэффициенті аз болса, онда термиялық кедергіні азайту сәйкес беттің (қырлы) ауданын көбейту жолымен іске асыруға болады және осының нәтижесінде жылу беріліс процесі қарқындатылады. Бұндай нәтижені жазық қабырға үшінде алуға болады, егер беттің керекті аудандарын көбейтсе қырлы қабырға арқылы. Бұл кезде термиялық келергілер және шамаларына пропорционал боладыы.Қалыңдығы , жылу өткізгіштік коэффициенті тең жазық қабырғаны қарастырамыз. Қабырғаның бір беті қырлы (2.5-сурет). Тегіс беттің ауданы . Ыссы сұйықтың температурасы , салқын сұйықтыкі . Тегіс қабырға жағындағы жылу беру коэффициенті , қырлы жағында .Тұрақты жылу күйі үшін, жылу ағынын үш теңдеумен көрсетуге болады. ; ; (2.4.15 .Осы теңдеулерді температуралар айырмашылығына қатынасты шеше отырып және оларды бөліктерімен қосып мынадай аламыз. , (2.4.16)Мұндағы К_к – қырлы қабырға үшін жылу беріліс коэффициенті. (2.4.17)Егер жылу ағыны тегіс беттің бірлігіне жатқызылған болса, онда тегіс қабырғалы беттің жылу беріліс коэффициенті К_кт (2.4.18)Егер жылу ағынын қырлы беттің бірлігіне жатқызылса, онда қырлы беттің жылу беріліс коэффициент (2.4.19)(2.4.16), (2.4.18), (2.4.19) теңдеулерін еске ала отырып, жазық тегіс және қырлы қабырғалардың беттерінің жылу ағынының тығыздығын есептеу мынаған сәйкес болады (2.4.20 (2.4.21)Осылай пайымдай отырып, сырттай қырлы қабырғалы дөңгелек құбырлар үшін ұқсаса теңдеулер жазуға болады (2.4.22)Бұдан (2.4.23)Мұндағы d₁-құбырладың ішкі диаметрі; d₂-құбырдың сыртқы диаметрі; К_КД, Вт/(м²К).Қырлы беттің ауданының F_2, тегіс беттің ауданына F₁ қатынасын қырландырылу коэффициенті дейді.

63. Жылу берілістің қарқындылығының жолдары. Қабырғанның жылу беріліс процесін жеделдету (2.4.6) формулаға сәйкес, температуралық айырманы DТ = көбейту керек, не жылу берілістің термиялық кедергісін R азайту керек.Жылу берілісінің термиялық кедергісін R азайту үшін, қабырғаның қалындығын азайтып және материалдың жылу өткізгіштік коэффициентін көбейту керек. Сондай-ақ сұйықтың жылдамдығы көбейту арқылы жылу берілісті қарқындатуға боладыЖылулық сәулеленуде дененің қаралық дәрежесін көбейту, сәулелендіру беттерінің температурасына және R_б1 , , - құрамаларына әсерін тигізеді. Техникада ең көп қолданалатын жылу беріліс процесі, сұйық тамшыларынан газға темір қабырғалар арқылы беріледі, бұнда үлкен термиялық кедегілер қабырғадан газға берілгенде , ал қалғандарында термиялық кедергілер R_б1, өте аз болады, сондықтан оларды есепке алмауға болады.Бұл жағдайда жылу беруді жеделдету үшін, олардың қабырға беттерін қырлайды (2.5 – сурет) 2.5-суретҚабырғаның қырланған бетінің ауданын F₂ көбейтуіге байланысты қабырға жағынан жылу берілістің термиялық кедергісі азаяды, соған орай жалпы жылу берілістің жылулық ккедергісі R төмендейді. Сондықтан қабырға бетінің ауданың көбейту арқылы, сыртқы термиялық жылу беріліс кедергісінде азайтуға болады. Соның нәтижесінде жылу берілістің қарқындылығы көбейеді.Цилиндрлі және жазы қабырғалардың беттерін қырлап ауданын көбейтсе осындай нәтижеге жетуге болады. Егер -ні көбейтсе, осындай нәтижеге жетуі мүмкін, бірақ бұл кезде жылу тасымалдаушы сұйықтардың ағынының жылдамдығын өсіруге қосымша қуат (энергия) шығыны жұмсалады.

64. Жылу оқшаулаушылық .Жылу оқшаулаушылықтың материалдарын таңдауЖылу шығынын кеміту үшін термиялық кедергіні көбейту қажет. Сондықтан көптеген қабырғаларды оқшаулау (қымтау) керек. Ол үшін аталған заттарды жылуөткізгіштік коэффициенті аз материалдарды жылу оқшаулағыштар деп атайды.Көптеген жылуоқшаулағыштар – арасы ауаға толтырылған талшықты, үгінділі немесе кеуекті материалдардан тұрады. Жылуоқшаулағыштың материалдар жаратылыстың күйінде алынады, мысалы, асбест, сюда, ағаш, тығын, торф, жер т.бТалшықты және үгінді материалдарға біріктіргіш заттар қосып, жылуоқшаулағыш тақталар, блоктар және кірпіштер алады. Соңғы кезде қатырылған көбіктен жасалған материалдар (көбіктақта, көбікбетон ж.б) алына бастады. Олардың кеуектерінің үлкендігінен жылуоқшаулағыш қасиеті де жақсы деігейде болады.Жылуоқшаулағыш қасиеттер бұдан да жоғары вакуумды-көпқабатты және вакуумды-үлгілі материалдар да жасалынуда.Оқшаулағыштарды есептегенде төмендегідей тәртіпті ұстау керек. Ең алдымен оқшауланған объектідегі шекті жылу шығындарын анықтайды. Содан кейін оқшаулаудың түрін қабылдайды, ондағы беттің температурасын анықтай отырып, осы температураға сәйкес оқшалаушылықтың жылуөткізгіштік коэффициентін анықтайды. Оқшалауғыштың ішкі және сыртқы температураларын және жылуөткізгіштік коэффициенттерін біле отырып, оның қалыңдығын табады. Содан кейін сенімділік есептеу жүргізіледі және алынған оқшаулағыштың қабатының орта температурасын және беттің беттің температурасын анықтайды. Егер соңғы табылған шамалар алдын-ала алған шамалардан айырмашылығы едәуір болатын болса, онда есептеу қайта жүргізіледі, оқшалаушылықтың бетіндегі температураның жаңа мәнін бере отырып.Еркін конвекцияда жылу берудегі жағдайда және сыртқы ортаның температурасы болғанда, құбырлардың оқшалаушылықтарын қалыңдығын 3.....5% дәлдікпен мына формуламен анықтауға болады (2.5.1)Мұндағы - окшаулағыштың қалыңдығы,мм; - құбырдың диаметрі,м; - құбырдың температурасы, ⁰С; - оқшалауғыштың жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(мК); - құбырдың 1м ұзындығындағы жылу шығындары. Талдау мынаны көрсетеді, егер оқшалаудың материалы дұрыс алынса, онда төмендегі шарт орындалу керек. (2.5.2Мұндағы d₂ - құбырдың сыртқы диаметр, м; - сыртқы беттен қоршаған ортадағы жылу беру коэффициенті.Егер (2.5.2) шарты сақталмаса, онда оқшалауыштың материалы дұрыс алынбаса көбірек жылу шығыны төмендегі диаметрдің d_оқш мәнінде байқалады. (2.5.3)бұны «жылуоқшалаудың сындық диаметрі» дейді.

65.Жылу алмастырушы аппараттар түрлері жане схемалары. Жылу алмасу аппараттары – бір ортадан екінші ортаға (сұйық және газ) жылуды тасымалдау үшін қолданылатын құрылғы.Жылу тасымалдау үшін, қолданылатын жылу аппараттарына, әртүрлі қазандарда қолданылатын серпімділік сүйықтар әртүрлі аралық қысымда және температурада қолданылады; су буы, ыстық су, жанған отын өнімі, май, әртүрлі тұзды ертінділер мен сүйық қоспалар т.б.Жылу алмасу аппараттарына бу қазандары, су және ауа қыздыратын пештер, конденсаторлар, радиаторлар т.б. жатады. Жылу алмасу аппараттары жұмыс істеу принциптеріне қарай рекуперативті, регенеративті және араластырғыш болып бөлінеді.Атқаратын қызметіне қарай жылу алмасу аппараттары қыздырғыш және салқындатқыш ретінде пайдаланады. Жылу алмастырғыштар әртүрлі өндірістік технологиялық процесстерде, жылыту жүйелерінде, іштен жану қозғалтқыштарында, әртүрлі үрмелі поршенді қозғалтқыштардың үрмелі ауаларын салқындату үшін, газтурбиналы қозғалтқыштардың қыздыру және салқындату жүйелерінде, майлау және салқындату жүйелеріндегі радиаторларда, экономайзерде, бу қыздырғыштарда, конденсаторда, бу күшті қондырғыларының қыздырғыштарында өте кеңінен қолданылады.Рекуперативті аппараттар деп – жылудың бір жылу тасымалдағыштан (ыстық) басқа салқын жылу тасымалдығышқа өзара бөлгіш қатты қабырға арқылы іске асатынын айтады.Регенераторлы аппараттар деп – жылу тасымалдығыштар арқылы қатты дененің беті не жылынатынды немесе салқындатылатынды айтады. Ыстық жылуды тасымалдағыш, өзінің жылуын қатты денеге береді (жинақтаушы құрылғы), содан кейін қатты дененің алған жылуы екінші салқын жылутасымалдағышқа беріліп салқындатылады. Мысал ретінде, мұндай регенеративті аппараттарда металлургия және шыны өнеркәсібтерінде қолданылатын пештерде және газ турбиналы қондырғыларда ауаны жылытушы жатады.Аралыстырғыш жылу алмастырғыштарда жылу, ыстық тасымалдағыштардан салқын тасымалдағыштарға беріледі, соның нәтижесінде бір-бірімен жанасады және араласады. Мысал ретінде, бұларға жататындар аралыстырғыш конденсаторлар, градирлі және скрубберлі жылу алмастырғыштар.Техникада көбінесе рекуперативті жылу алмастырғыштар қолданылады.Жылу алмастырғыштардың қандайда, түрі болмасын, олар үшін қолданылатын жылулық есептеулер бірдей тәсілмен жүргізіледі.Жылу алмастырғыш аппараттарда сұйықтықтың қозғалысы негізінен мына үш схема түрінде іске асады, (2.6 – сурет а,б,в) тура ағындылық, кері ағындылық және қиылысты ағындылық 2.6 - суретТура ағындылық (2.6, а-сурет) – жылу алмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың (ыстық және салқын) қозғалысы бір-бірімен параллель бағытта боладыКері ағындылық (2.6, б-сурет) – жылуалмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың қозғалысы бір-бірімен қарама қарсы бағытта болады.Қиылысты ағындылық (2.6, в-сурет) – жылу алмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың қозғалысы бір-біріне перпендикуляр бағытта болады.Іс-жүзінде жылу тасымалдағыштардың қозғалыстарының қарапайым схемаларынан басқа, күрделі қозғалыс схемалары да қолданылады: бір уақытта тура ағынды және кері ағынды қозғалыстар (2.7, а-сурет); көп қатарлы қиылысты ағындылық (2.7, б-сурет) 2.7 – сурет

66.Жылу алмастырушы аппараттардағы жылу тасығыштардығ ағындарының қозгалыстарының негізгі схемалары.Жаңа жылу аппараттарын жобалауда, жылуалмастырғыш аппараттарына жылулық есептеулер жүргізу құрылымдаушылық болуы мүмкін, оны есептеу кезінде жылуалмастыру аппаратарының қыздырылатын бетінің ауданын F(м²), (табу) сонын сенімділік есептеу болады, бұл кезде жылу тасымалдағыштың соңғы температураларын Т₂ ^ы, Т₂ ^с және берілетін жылудың шамасын Ф анықтайды.Екі жағдайда-да, тұрақты режімде жылу алмасудың негізгі есептік теңдеуі болып жылу беріліс және жылу боланыс теңдеулері қолданылады:Жылу беріліс теңдеуі = К F (T ^ы -T ^с) = К F ∆ T(ариф. логар.) (2.6.1)Жылу баланс теңдеуі _с = _ы + ∆ ; (2.6.2)∆ -ны шылушығынын ескермесек, (2.4.2) теңдеуін төменгіше жазамыз = _с = _ы = m _с ∆h_с = m _ы ∆h _ы = V _{с с} C_{p с} (T₂ ^с –T₁ ^с) = V_{ы ы} C_{p ы} (T₂ ^ы–T₁ ^ы), (2.6.3)мұндағы -жылу ағыны, Вт; К-орта жылу беріліс коэффициенті, Вт / (м² К); F-аппарат- тағы жылу алмасу бетінің ауданы, м^2;; T ^ы және T ^с – ыстық және салқын жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу бетіндегі температуралары; T₁ ^с және T₂ ^с – аппартақа кіретін және шығатын жердегі салқын тасымалдағыштың орта температуралары; T₁ ^ы және T ₂^ы – аппаратқа кірердегі және шығардағы ыстық жылу тасымалдағыштардың орта температыралары. C_{p с} және C_{p ы} – T₁ ^ы, -T ₁^с дан T₂ ^ы, T ₂ ^с аралығындағы, жылутасымалдағыштардың орта меншікті массалық жылусыйымдылытары, Дж/ (кг К);.∆h_ы және ∆h _с - аппараттағы ыстық және суық жылу көздерінің меншікті энтальпиясының өзгеруі, Дж/кг; V _{с с} және V _{ы ы} – жылутасымалдығыштардың массалық шығыны, кг/с. Төменгі көбейтінді шамасын былай жазуға боладыV = m = W, Вт/К (2.6.4)Оны W сулы (немесе шартты) эквивалент деп атайды.(2.6.4) теңдеуін ескерсек, жылу баланыс теңдеуі (2.6.3) төмендегі түрде болады , (2.6.5) мұндағы W ^ы , W ^с – ыстық және суық сүйықтардың шартты эквиваленттері. Ыстық және суық жылу тасымалдағыштардағы шартты эквивалентерінің (2.6.5) шамалары арасындағы қатнас, графикте температуралардың өзгеруін анықтайды. (2.8 а, б – сурет)Жылутасымалдағыштың көлденең бетіндегі қыздыру температурасының өзгеру сипаттамасы, олардың қозғалыс схемасына (тура ағындылық немесе кері ағындылық) және W ^ы мен W ^с шамаларының қатнасына байланысты.Егер абсцисса осі бойынша аппарат бетінің ауданын F(м²), ал ордината осі бойынша әртүрлі нүктедегі жылу тасымалдағыштардың температура мәндерін салсақ, онда тура ағындық (2.8, а-сурет) және кері ағындық (2,8 б-сурет) аппараттарындағы жылу тасығаштардың сипаттамаларын аламыз, олар W ^ы және W ^с шама қатнасына және олардың қозғалыс схемаларына байланысты болады. 2.8 – суретТура ағындылықта салқын тасымалдағыштың соңғы температурасы барлық уақытта, ысттық жылу тасымалдағыштың соңғы температурасынан кем, Т₂^с<Т₂^ы Сонымен қатар сұйықтықтың бастапқы температурасын тура ағындық жылу алмастырғыштарға қарағанда, кері ағынды жылу алмастырғыштарда өте жоғары температураға дейін ысытуға болады.Мысалы, көлденен беттегі темпратура арыны ДТ кері ағындылыққа қарағанда, тура ағындылықта өте күшті өзгереді. Сонымен бірге орта температуралық арын шамасы, тура ағындылыққа қарағанда кері ағындылықта көп, демек ДT_кер >ДФ_тура

67.Жылу алмастырушы аппараттарды жылулық есептеудің негіздері мен принциптері.Жылу тасымалдағыштардың орта температуралық арыны (напоры). Жаңа жылу аппараттарын жобалауда, жылуалмастырғыш аппараттарына жылулық есептеулер жүргізу құрылымдаушылық болуы мүмкін, оны есептеу кезінде жылуалмастыру аппаратарының қыздырылатын бетінің ауданын F(м²), (табу) сонын сенімділік есептеу болады, бұл кезде жылу тасымалдағыштың соңғы температураларын Т₂ ^ы, Т₂ ^с және берілетін жылудың шамасын Ф анықтайды.Екі жағдайда-да, тұрақты режімде жылу алмасудың негізгі есептік теңдеуі болып жылу беріліс және жылу боланыс теңдеулері қолданылады:Жылу беріліс теңдеуі = К F (T ^ы -T ^с) = К F ∆ T(ариф. логар.) Жылу баланс теңдеуі _с = _ы + ∆ ; (2.6.2)∆ -ны шылушығынын ескермесек, (2.4.2) теңдеуін төменгіше жазамыз

= _с = _ы = m _с ∆h_с = m _ы ∆h _ы = V _{с с} C_{p с} (T₂ ^с –T₁ ^с) = V_{ы ы} C_{p ы} (T₂ ^ы–T₁ ^ы), (2.6.3)мұндағы -жылу ағыны, Вт; К-орта жылу беріліс коэффициенті, Вт / (м² К); F-аппарат- тағы жылу алмасу бетінің ауданы, м^2;; T ^ы және T ^с – ыстық және салқын жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу бетіндегі температуралары; T₁ ^с және T₂ ^с – аппартақа кіретін және шығатын жердегі салқын тасымалдағыштың орта температуралары; T₁ ^ы және T ₂^ы – аппаратқа кірердегі және шығардағы ыстық жылу тасымалдағыштардың орта температыралары. C_{p с} және C_{p ы} – T₁ ^ы, -T ₁^с дан T₂ ^ы, T ₂ ^с аралығындағы, жылутасымалдағыштардың орта меншікті массалық жылусыйымдылытары, Дж/ (кг К);.∆h_ы және ∆h _с - аппараттағы ыстық және суық жылу көздерінің меншікті энтальпиясының өзгеруі, Дж/кг; V _{с с} және V _{ы ы} – жылутасымалдығыштардың массалық шығыны, кг/с. Төменгі көбейтінді шамасын былай жазуға боладыV = m = W, Вт/К (2.6.4)Оны W сулы (немесе шартты) эквивалент деп атайды.(2.6.4) теңдеуін ескерсек, жылу баланыс теңдеуі (2.6.3) төмендегі түрде болады. , (2.6.5)мұндағы W ^ы , W ^с – ыстық және суық сүйықтардың шартты эквиваленттері. Ыстық және суық жылу тасымалдағыштардағы шартты эквивалентерінің (2.6.5) шамалары арасындағы қатнас, графикте температуралардың өзгеруін анықтайды. (2.8 а, б – сурет)Жылутасымалдағыштың көлденең бетіндегі қыздыру температурасының өзгеру сипаттамасы, олардың қозғалыс схемасына (тура ағындылық немесе кері ағындылық) және W ^ы мен W ^с шамаларының қатнасына байланысты.Егер абсцисса осі бойынша аппарат бетінің ауданын F(м²), ал ордината осі бойынша әртүрлі нүктедегі жылу тасымалдағыштардың температура мәндерін салсақ, онда тура ағындық (2.8, а-сурет) және кері ағындық (2,8 б-сурет) аппараттарындағы жылу тасығаштардың сипаттамаларын аламыз, олар W ^ы және W ^с шама қатнасына және олардың қозғалыс схемаларына байланысты болады. 2.8 – суретТура ағындылықта салқын тасымалдағыштың соңғы температурасы барлық уақытта, ысттық жылу тасымалдағыштың соңғы температурасынан кем, Т₂^с<Т₂^ы ,Сонымен қатар сұйықтықтың бастапқы температурасын тура ағындық жылу алмастырғыштарға қарағанда, кері ағынды жылу алмастырғыштарда өте жоғары температураға дейін ысытуға болады.Мысалы, көлденен беттегі темпратура арыны ДТ кері ағындылыққа қарағанда, тура ағындылықта өте күшті өзгереді. Сонымен бірге орта температуралық арын шамасы, тура ағындылыққа қарағанда кері ағындылықта көп, демек ДT_кер >ДФ_тура