Жылуэнергетикасы мен жылу технологияларында
жүктеу/скачать 1,55 Mb. Pdf көрінісі
|
теплоэнергетика каз вторичные энергетические ресурсы
| тұрақты
деп аталады. Ал егер T = f (x, y, z, τ) координат пен уақытқа тәуелді болса – тұрақсыз деп аталады. Бірдей температуралы нүктелердің геометриялық орны изотермиялық бет деп аталады. Кезкелген изотермиялық бет денені екі аумаққа бөледі: жоғары және төмен температуралы. Жылу изотермиялық бет арқылы төмен температуралы аумаққа өтеді. Изотермиялық бет арқылы ∆τ (с) уақыт бірлігінде өткен ∆Q (Дж) жылу мөлшері Q, Дж/с (Вт) жылу ағыны деп аталады. Жылуалмасу қарқындылығы жылу ағынының тығыздығымен сипатталады. q жылу ағынының тығыздығы (немесе меншікті жылу ағыны) деп ∆τ (с) уақыт бірлігінде F (м 2 ) бет арқылы өткен ∆Q (Дж) жылу мөлшерін айтады: F Q q , Дж/(м 2 ⋅ с) немесе Вт/м 2 . (4.1) Француз ғалымы Жан Батист Фурье (1768 – 1830 жж.), алдымен 1807 ж. Эксперименттік тұрғыда, содан кейін 1822 жылы теория жүзінде изотропты орта үшін берілетін ∆Q (Дж) жылу мөлшері n T температура құламасы, ∆τ (с) уақыт және F (м 2 ) қима ауданына (жылу перпендикуляр бағытта таралғанда) пропорционалдылығын бекітті. Фурьенің жылуөткізгіштік заңының математикалық сипаттамасы: F n T Q немесе n T q . (4.2) Фурье заңындағы λ пропорционалдылық көбейткіші жылуөткізгіштік коэффициенті деп аталады. Ол денеден жылудың өту қабілетін сипаттайды. Жылуөткізгіштік коэффициенті λ – шамасы бірге тең температуралық градиент (К/м) кезіндегі 1 м 2 изотермиялық бет арқылы өтетін (Вт) жылу ағыны, өлшем бірлігі [Вт/(м×К)]. Металдардың жылуөткізгіштік коэффициенті λ=20 ÷ 400 Вт/(м×К). Жылуөткізгіштігі жоғары металл ол - күміс (λ=410), содан кейін таза мыс (λ=395), алюминий (λ=210). Көптеген металдарда температура артқан сайын λ азаяды, тек кейбір қорытпаларда (алюминий, нихром) ғана артады. Құрылыс материалдарының жылуөткізгіштік коэффициенті λ=0,02 ÷ 3,0 Вт/(м×К), әрі температура артқан сайын λ жоғарылайды. 30 Жылуөткізгіштік коэффициенті 0,23 Вт/(м×К) төмен болатын материалдар көбінесе жылулық оқшаулағыш ретінде қолданылады және жылуоқшаулағыш материалдар деп аталады. Сұйықтардың жылуөткізгіштік коэффициенті λ=0,06 ÷ 0,7 Вт/(м×К), әрі көптеген сұйықтарда (су мен глицериннен басқа) температура артқан сайын λ төмендейді. Газдардың жылуөткізгіштік коэффициенті λ=0,005 ÷ 0,5 Вт/(м×К). Конвекция – масса мен жылудың тасымалдануын тудыратын орта бөлшектерінің (газ, сұйық) макроскопиялық орын ауыстыруы. Нақты жағдайда конвекция жылуөткізгіштікпен бірге жүреді. Конвекция және жылуөткізгіштікпен бірге тасымалданған жылу конвективті жылуалмасу деп аталады. Сұйық пен қатты дененің арасындағы конвективті жылуалмасу жылуберу деп аталады. Жылуберу процесін есептеу үшін ағылшын математигі және физигі Исаака Ньютонның (1643 – 1727 жж.) заңы қолданылады: f w T T F Q , Вт, (4.3) Мұндағы α – жылуберу коэффициенті, Вт/(м 2 ×К); F – жылуалмасу ауданы, м 2 ; Т W , Т f – қабырға беті мен сұйықтың температурасы, К. Исаака Ньютонның (1643 – 1727 жж.) заңындағы α жылуберу коэффициенті ағынның қозғалысы мен беттің пішініне байланысты әртүрлі критерийлер (Нуссельт, Прандтль және т.б.) арқылы анықталады. Жылулық сәулелену. Барлық денелер өзін қоршаған ортаға түрлі жиілікті электромагнитті толқындар таратады. Көптеген қатты және сұйық денелер 0÷∞ ұзындықта толқын таратады, яғни тұтас сәулелену спектрі. Газдар белгілі толқын ұзындығы бойынша энергия бөледі. Кезкелген ұзындықты толқындардың сәуле бөлуі жылулық энергияға айналады. Бірақ, толқын ұзындығы 0,4 тен 800 мкм болатын светтік және инфрақызыл сәулелер үшін бұндай түрленуден пайда болған сәулелер жылулық деп аталады, ал олардың таралу процесі – жылулық сәулелену немесе радиация деп аталады. Сәулелік жылуалмасу – жылуберудің жылуэнергетикада кең тараған түрі. Әрбір дене сәуле бөліп қана қоймай, сәулелік энергияны сіңіреді. Егер жылулық сәуле өзінің жолында қандайда бір денемен соқтығысса, онда денеге түсетін жалпы сәулелік энергияның бір бөлігі шағылысады, ал бір бөлігі денеге сіңіп, қалғаны дене қасынан өтіп кетеді де басқа денеге сіңеді. Осылай денеге түсетін сәуле ағыны үш бөлікке бөлінеді: шағылысқан, сіңірілген, жіберілген: E о =Е от +Е пог +Е пр . Сәуле бөлу арқылы денелер арасындағы қосынды жылуберілу келесідей анықталады: 4 2 4 1 0 12 100 100 Т Т F с Q п ,Вт, (4.4) 31 мұндағы ε п – дененің келтірілген қаралық дәрежесі; с 0 – абсолют қара дененің сәулелену коэффициенті, с 0 = 5,67 Вт/(м 2 ×К 4 ); F – жылуберу бетінің ауданы, м 2 . Сәулелік жылуалмасуды қарқындату үшін сәуле бөлуші дененің температурасын арттырып, жүйенің келтірілген қаралық дәрежесін күшейту керек. Және керісінше сәулелік жылуалмасуды баяулату үшін сәуле бөлуші дененің температурасын азайтып, жүйенің келтірілген қаралық дәрежесін төмендету керек. Ал, егер температураны өзгертуге болмайтын жағдайда, сәулелік жылуалмасуды азайту үшін экрандар қолданылады. жүктеу/скачать 1,55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|