Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Жылу өткізгіштік. Шекті қабаттың негізгі теориялары




 

Жұмыс мақсаты: тік жазықтық бойындағы жылуөткізгіштікті ықшамдық коэффициентін тәжірибе арқылы анықтау, есептеу формуласына сәйкес шарттарға тәуелділік нәтижелерін жалпылау және әртүрлі газ орталарының шеткі қабаттарындағы ағын сипаттамасының әсерін бағалау.

 

Жұмысты орындау реті:

1.Жұмыстың теориялық бөлігімен танысу.

2.Зертханалық жұмыс барысында тәжірибелік бөлігін орындау.

3.Алынған нәтижелер бойынша үрдістің орташа температурасын анықтау. Кестені толтыру.

4.Нуссельт және Грасгоф шарттарын есептеу. Шарттарға тәуелді температурадан график құру. Ағын сипаттамасын анықтау.

 

Теориялық негіздер. Конвективті жылуалмасу деп, сұйықтық немесе газдың, сәйкес тұрақты жазықтықта жылудың макроалмасу үрдісін айтады. Конвективті жылуалмасу еріксіз және ерікті конвекция болып бөлінеді. Еріксіз конвекция, сұйықтық немесе газдың күш қысымы әсерінен, көлемдерінің алмасуымен жүзеге асады, олар компрессор немесе өткінші ағынмен қамтамасыздандырылады. Еркін конвекция әртүрлі ортаның ішкі күштер жиынтығы арқылы жүзеге асырылады, олар: гравитационды, электромагнитті, центрге тартқыш және т.б күштер. Еркін конвекция гравитационды күштер аумағында, тұрақты жазықтардағы орта қозғалысы әртүрлі тығыздықты орта бөлшектерімен орындалады және олар әртүрлі температуралармен шартталған.

Егер, газды немесе сұйық ортаға температуралық айырмашылығы бар денені енгізетін болсақ, онда ортаның тепе – теңдік жкағдайы бұзылады. Пайда болған температуралық ауытқу дене аумағындағы орта тығыздығының біртекті болмауына себепші болады.

Еркін конвекция кезіндегі ішкі күштер жиынтығы мына өрнекпен есептеледі:

  (1.1)

мұндағы: - орта тығыздығы

g - еркін түсу үдеуі

- температура айырмашылықтары

- көлемдік ұлғаю коффициенті

 

 

Еркін конвекция кезіндегі жылдамдық пен температура бір – біріне өзара тәуелді болады. Сондықтан, еркін конвекция кезіндегі жылуалмасу үрдісінің сипаттамасы, энергия теңдеуі және қозғалысы сәйкес бірге қарастырылады.Еркін конвекциядағы қозғалыс ламинарлы және турбулентті болуға тиіс.

Шексіз кеңістіктегі – еркін конвекцияда, сұйық немесе газ көлемдері неғұрлым үлкендігі, ондағы осы көлемде орналасқан денеде пайда болған конвекция, қарастырылып отырған жазықтықтағы ортаның қозғалу сипаттамасына еш әсерін көрсетпейді. Ал шекті кеңістіктегі – конвекция жазықтықтардағы орта қозғалысының әсеріне белгілі орынға ие болуымен ерекшеленеді.

Шексіз көлемдегі еркін конвекция кезінде вертикаль жазықтықта шеткі қабат пайда болады. Ал, көлемнің қалған бөлшектерінде, орта бастапқы берілген температура қалпында қалады.

Конвективті жылуалмасу кезіндегі жылулық ағын Ньютон заңымен анықталады:

  (1.2)

 

мұндағы: Q – конвективті жылуалмасу кезіндегі, тұрақты жазықтықтан газға берілген және осы жазықтықта жататын жылу мөлшері, Вт

- жылуберіліс коэффициенті, Вт/( )

- газ және қатты қабат температурасы, 1К

Ғ – жылуалмасу жазықтығының ауданы, ;

Жылуберіліс коффициенті изотермиялық жылуалмасу жазықтығындағы бірлік ауданынан 1 Кельвинге тең, әртүрлі температурадағы газдың және қабаттың уақыт бірлігіне берілген жылу мөлшерін көрсетеді.

Жылуберіліс коффициенті ортаның ағымы, ағын жылдамдығы, ортаның физикалық сипаттамасының және т.б ауыспалы режимдерінің функциясы болып табылады. Жылуберіліс коэффициентін анықтау теориялық әдістермен, бірақ жиі ұқсастық теория қолданысымен, эксперименттік әдістермен орындалады.

Ұқсастық теорияларының негізгі анықтамалары мазмұндалған [1,4]

Конвективті жылуалмасу үрдісін сипаттайтын шартты ұқсастықтар:

- Нуссельт шарты

- Грасгоф шарты

- Прандтля шарты

мұндағы: - жылуберіліс коэффициенті

[ ]=Bm/( )

- ортаның жылуөткізгіштігі

С – ортаның жылусыйымдылығы

- динамикалық тұтқырлық

- қабат және ортаның температуралық өзгерісі

- көлемдік ұлғаю коэффициенті

[g] – м/ еркін түсу үдеуі

Нуссельт шарты анықтаушы шарт болып табылады, себебі оған ізделініп тырған мөлшері кіреді. Нуссельт шарты жылуберіліс үрдісінен жылуберіліс процесі есесінен жылулық ағынға берілген қатынасты анықтайды.

Еркін конвекция кезіндегі анықтаушы шарттары болып, Грасгоф және Прандтля болып табылады. Ол жылуберіліс үрдісінің математикалық сипаттамасындағы берілген өлшемдерден тұрады, сонымен қоса, бірмәнділік мәнге ие өлшемдерден.

Грасгоф шарты Gr жылулық ұқсастық шарты болып табылады және ол еркін конвекциядағы жинақтау күштерінің тұтқырлықь күшіне қатынасын анықтайды. Прандтля шарты Pr ортаның физикалық қасиетін сиапттайтын өлшемдерден құралған және шеткі қабаттардағы жылдамдық пен температураның ұқсастық өлшемі болып табылады.

Вертикаль жазықтық маңындағы еркін ламинарлы конвекция кезіндегі жылуберіліс коэффициентін есептеу үшін мына тәелділікті қолданады:

  (1.3)

Вертикаль беткейдегі еркін конвекция кезінде, шеткі қабаттағы ағынның турбулентті режимінде қолданылатын тәуелділік:

  (1.4)

Мұнда, анықтаушы температура және координатаға шеткі қабаттардың шегіндегі ортаның температурасы алынған.

Болғандықтан,шеткі қабаттағы турбулентті ағында, координаттан коффициент тәуелді емес. Дамыған турбулентті ағын мына өрнекте басталады:

 

Ламинарлы ағын осы өрнекке дейін сақталуы мүмкін.

Табиғи конвекция кезіндегі газ ортасының әсері газдың физикалық параметрлерімен анықталады, олардың нәтижесі Грасгоф шарттарының мөлшерінде байқалады. Газ ортасының өзгеруі нәтижесінде Gr*Pr өрнектері де өзгереді, мұнда шеткі қабаттардағы ағым режиміне тәуелді өлшемдер вертикаль беткейдегі ағымның ламинарлы режимінен турбуленттіге дейін нүктенің ауысуын тудырады.

Сутегі үшін шеткі қабаттағы ағудың ламинарлы режимі вертикаль беткейде ауадағыдан қарағанда, анағұрлым сақталады, өйткені, азот және көміртегі қостотығы үшін де қыздырудың сол режимінде сақталады. Бұл тұжырым сутегінің кинематикалық тұтқырылық коффициентінің Gr*Pr өрнегінің кемуін көрсететін, газдан қарағанда 3-5 есе үлкен мәнді көрсетуімен түсіндіріледі.

Еркін конвекция кезіндегі, вертикаль беткейдегі шеткі ламинарлы қабаттың қалыңдығын келесі теңдеумен өрнектейді:

  (1.5)

мұндағы, - шеткі қабат қалыңдығы; - ортаның тығыздығы.

Еркін конвекция кезіндегі жылуберіліс үрдісінің тәжірибемен зерттеу мақсаты, Gr*Pr өрнегіндегі n анықтаушы дәреже көрсеткіші және Nu=f(Gr*Pr) шартты тәуелділіктегі С константасымен анықталады.

Тәжірибе Gr*Pr анықтаушы шарттары өзгеруінің кең диопозонында өткізіледі, және логарифмді координатта Nu=f(Gr*Pr) тәуелділігімен график құрады (1 сурет). Нәтиже мына өрнекпен қорытындыланады:

  (1.6)

Мұндағы дәреже көрсеткіші жүргізілген сызыққа тәуелді ылди бұрышының тангенсімен анықталады:

  (1.7)

 

 

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2020 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных