Жылубергіштік. Жылу процестерінің жалпы сипаттамасы

Лекция №5

Лекцияның тақырыбы:

Жылубергіштік.

Жылу процестерінің жалпы сипаттамасы

Лекцияның жоспары:

1. Жылубергіштік, оның пәні және әдісі, жылу берудің түрлері
2. Жылуөткізгіштік
3. Конвективті жылуалмасу
4. Жылулық сәулелену

1. Жылубергіштік, оның пәні және әдісі, жылу брудің түрлері

Жылубергіштік кеңістіктегі жылудың таралу түрлері мен заңдарын зертейтін ғылым. Жылу мөлшерімен байланысты термодинамикаға қарағанда жылубергіштік жылулық ағын түсінігімен алға шығады, яғни белгілі уақыт аралығында денеге берілетін немесе жұтылатын жылу мөлшері.  Термодинамиканың бірде бір теңдеуіне уақыт енгізілмеген, ал жылу бергіштікте уақыт нақты да, жасырын түрде де беріледі.

Жылу тасымалдау процесі дегеніміз жүйе элементтерінің жылу түрінде ішкі энергияларымен алмасуы. Жылуды тасымалдау бір бірінен жылу тасымалдау процесінің физикалық табиғатымен ерекшеленетін негізгі үш әдіспен жүзеге асырылады:

1. жылуөткізгіштігімен
2. конвекциясымен
3. жылулық сәулеленуімен.

Жылуөткізгіштік заттың структуралық бөліктері — молекулалар, атомдар, электрондардың жылулық қозғалысы кезіндегі жылу тасымалдау процесі. Мұндай жылу алмасу температуралары біртекті таралмаған кез келген денелерде жүре алады, бірақ жылу тасымалдау механизмі заттың агрегаттық күйіне байланысты. Осылайша, жылуөткізгіштік — бұл жылулық энергияны берудің молекулярлық процесі. Сұйық және қатты денелердегі (диэлектриктерде) жылу тасымалдау тығыз толқындар көмегімен жүреді.  Газ тәріздес денелердегі жылудың таралуы молекулалар мен атомдардың диффузиясымен, сонымен қатар молекулалар соқтығысқандағы энергия алмасумен жүреді. Металлдардағы жылудың таралуы негізінен бос электрондар мен кристаллдық торлардың тығыз тербелуімен жүреді.

Конвекция дегеніміз кеңістіктегі бір температурамен екінші температуралық аймақ аралығында сұйықтық пен газдарды тасымалдау кезіндегі жылулық энергияны ауыстыру процесі. Бұл жағдайдағы жылуды тасымалдау сол ортаның тасымалына қатысты жүреді. Конвекция тек аталған ортада жүреді және барлық уақытта жылу өткізгіштікпен қатар жүреді.

Жылу алмасу сәулеленумен күрделі молекулалық және атомдық тітіркену нәтижесінде түзілетін элекромагнитті толқындардың көмегімен фотондардың энергия тасымалдауы байланыстырады. Жылу алмасудың бұл түрі үш түрлі деңгейде жүреді: қыздырылған дененің ішкі энергиясы кеңістікте таралатын сәулелену энергиясына айналады, сосын беттік қабатпен жұтылып, салқын дененің ішкі жылулық энергиясына ауысады.

Табиғатта және техникада жылу таралу процесстері — жылуөткізгіштік, конвекция және жылулық сәулелену — тәртіп бойынша барлығы қатар жүріп отырады. Мысалы, беттік қабаттан сұйықтыққа берілетін жылулық процесс жылуөткізгіштік және конвекциямен қатар жүреді, яғни бұл жылу алмасудың конвективті жылу алмасу немесе жылубергіштік деп аталатын күрделі процессі.

Двигательдің цилиндрінде жылу бергіштіктің үш түрі де жүреді. Жылудың жұмысшы газдардан цилиндр қабырғаларына берілуі сәулелену сияқты конвекивті жылу алмасумен жүзеге асады. Цилиндрдің қабырғасынан жылу жылуөткізгіштікпен беріледі. Жылу (втулки) сыртқы қабырғалары мен қақпағынан суытылатын сұйықтыққа және поршеннің астыңғы сыртқы қабырғаларынан суытылатын майға конвективті жылу алмасу арқылы беріледі.

Май раиаторларында және суытылатын сұйықтықтың циркуляциялық жүйсіндегі жылу жылубергіштік және жылу өткізгіштікпен беріледі; радиатордың сыртқы қабаттарынан ауаға — жылубергіштік және сәулелену арқылы. ДВСның түрлі әдістерінен олардың жұмыс процесінде шығын түрінде бөлінетін жылулық энергияға және осы энергияның ДВС шаттарына байланысты шығымына қатысты температуралық аймақтар түзіледі. Бұл бөлшектердің тұрақтылығы мен мәңгіліктігіне әсер етеді. Осылайша, барлық агрегаттар мен автомобильдер түйінінің жылулық тәртіптері автотранспорттың эксплуатационды сипаттамасына әсер етеді.