Жылуберіліс және өндірістік жылутехника

Модуль 4. Жылуберіліс және өндірістік жылутехника

1. Дәріс. Тақырып: «Жылуберіліс. Жылуөткізгіштік»

1 Жылу беру әдістері

2 Жылуөткізгіштін негізгі жағдайлары

3 Бір қабатты жазық қабырғаның жылуөткізгіштігі

1 Жылу беру әдістері

Термодинамиканың II-заңына бойынша кеңістікте өздігінше жылу алмасу процесі өтеді. Осы процесс температура айырмашылығынан пайда болады және температура төмендеу жағына бағытталған.

Жылу алмасу теориясы (жылу берілісті) жылудың қозғалу заңдылықтарын және осы процестің сандық сипатын зерттейді.

Жылу барлық заттарға беріле алады, сондай-ақ вакуумның ішінде

де.

Барлық заттарда жылу алмасу жылу өткізгіштікпен беріледі, яғни бұл микробөлшектер арқылы энергия тасымалдау процесі.

Затты        құрайтын        молекулалар,        атомдар,        электрондар        және        басқа

микробөлшектер, заттың температурасына пропорционалды жылдамдықпен қозғалыста болады. Микробөлшектер өзара әсерлесіп, Жылдам қозғалатын бөлшектер жай қозғалатын бөлшектерге энергиясын береді. Сөйтіп, жылуды температурасы жоғары зонадан температурасы төмен зонаға тасымалдауға болады.

«Сұйықта» жылу беруі орналасу, қозғалу арқылы беріле алады. Осында бір молекула емес, ал үлкен макроскопиялық көлемдері температурасы әртүрлі зоналар арасында жылжиды, яғни температурасы жоғары сұйық температурасы төмен зонаға орналасып, ал температурасы төмен сұйық температурасы жоғары зонаға түседі.

Заттың макроскопиялық көлемімен бірге жылуды тасымалдауы конвективті жылу тасымалдау немесе конвекция деп аталады.

Гидромеханикадағы сияқты «сұйық» термині қандай да біртекті, ортаны айтады және оның аққыштық қасиеті бар.

«Тамшылы сұйық» немесе «газ» деген термин тек қана мына жағдайда пайдаланылады, егерде қарастырылатын процесте заттың агрегаттық күйі маңызды рольді атқарса.

Конвекциямен жылуды өте үлкен арақашықтыққа беруге болады. Жылуды конвекциямен қоса бір мезгілде жылуөткізгіштікпен де

беруге болады, осы кезде конвекция түрімен берілген жылуды қарқындығы жылуөткізгіштікке қарағанда жоғары болады.

Бұл процесті конвективті жылубергіштік деп атайды(жылу сұйықтан бетке немесе беттен сұйыққа беріледі).

Қатты монолитті денелерде макроскопиялық денелер қозғалуы мүмкін емес, сондықтан оларда жылудың тасымалдануы тек қана жылуөткізгіштік арқылы іске асады.

Бірақ та кейбір қатты денелерді қыздырған кезде, тұқымды, түйіршікті материалдарды құрғатқанда (құм, астық және т.б.),көбінесе, араластыруды қолданады(жасанды істейді).

Осыдан жылу тасымалдау қарқындығын жоғарылатады, бұл физика тұрғысынан сұйықтағы конвективті жылуды тасымалдауға ұқсайды.

Жылу тасымалдаудың үшінші әдісі болатын бұл сәуле шығару. Сәуле шығару арқылы жылу барлық сәулелі мөлдір ортада, соның

ішінде вакуумда да беріледі.

Мысалы, космоста мұнда тек қана жылу алу көзі болып күн болады және сол сәулелердің жұлдызаралық кеңістікте жоғалуы. Сәулелі жылу алмасуда энергияны тасымалдаушы фотон болып табылады.

Көбінесе жылу тасымалдау бір мезгілде бірнеше жолмен жүреді, бірақ біреуін немесе екеуін санауға болады, олардың мөлшері барлық күрделі жылу тасымалдауды қосқанда өте аз болып келеді.

Кеңістіктің бір нүктесінен басқа нүктесіне заттың массасын тасымалдау, берілген заттың концентрациясы айырмашылығы болғанда пайда болады.

Масса тасымалдау түрлері жылутасымалдаудағы сияқты әртүрлі болады.

Егерде масса тек қана атомдардың және молекулалардың қозғалысы арқылы өтсе –бұл процесті диффузия деп атайды.

Диффузия түрімен масса тасымалдауының қарқындығы газдарда жоғары болады, ал сұйық пен қатты денелерде бұл процесс жай өтеді, бұл газдардың молекулаларын қозғалысы жоғарырақ болғанына себепті.