«жылумассаалмасу» ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені
жүктеу/скачать 3,31 Mb.
|
Дәріс 9(1 сағат, 9 апта) Тақырып. Конвекция кезіндегі жылуберу Дәріс сабақтың мазмұны 1 Негізгі түсініктемелер. 2 Еркін конвекция кезіндегі жылуберу. Конвекция кезіндегі жылуберу Сұйықтың барлық массасының қозғалысы қаншалықты қарқынды араласса, конвекция арқылы жылу алмасу соншалықты қарқынды өтеді. Сонымен, конвекция сұйық қозғалысының гидродинамикалықшартына көп байланысты болады. Ағынның ядросына жылу алмасуы жылу өткізгіштік және конвекция мен өткізіледі. Жылудың мұндай бірлесіп алмасуын конвекциялы жылу алмасу деп атайды. Ортаның турбулентті қозғалысында ағын ядросындағы жылу алмасуы механизмі турбуленттік толқысулық салдарынан болатын араласудың қарқындылығымен сипатталады. Турбулентті толқысулық ядродағы температулардың мәнінің кейбір орташа t–ге дейін теңесуін қамтамасыз етеді. Сондықтан ядродағы жылу алмасу ең алдымен тасымалдағыштың қозғалыс сипатымен анықталады. Қабырғаға жақындаған сайын жылу берудің қарқындылығы төмендейді. Қабырға жанында қалыңдығы -ға тең жылулы шекаралық қабат т.б. Бұл қабат гидродинамикалық шекаралық қабатқа ұқсас болады, бірақ олардың қалыңдығы әртүрлі. Конвекция жылу алмасу механизмнің өте күрделілігіне байланысты жылу берудіесептеқиын.Қабырғадансұйыққа ( немесе сұйықтан қабырғаға) берілген жылу шамасын дәл есептеу үшін қабырға жанындағы температуралық градиентті және бет бойынша жылу тасымалдағыштың температуралық өзгеруін білу керек. Бұларды анықтау өте қиын. Сондықтан жылу берудің есептеуін жеңілдету үшін оның негізіне Ньютонның суыту заңын пайдаланады. Бұл заң бойынша: жылу алмасу бетінен сұйыққа (немесе керісінше сұйықтан қатты дене бетіне) берілген жылу мөлшері (dQ) қабырға бетіне (df) қабырға мен сұйықтың температураларының айырмасына (tқ-tс) және уақытқа (d) тура пропорционал.
2 Конвекция кезіндегі жылуберу дегеніміз не? 3 Еркін конвекция кезіндегі жылуберу.
Конвективті жылуалмасу; конвекция кезіндегі жылуберу; еркін конвекция; жылуберу Ұсынылатын оқулықтар 1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. – б.3-20 2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15 3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16 4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41 5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Дәріс 10(1 сағат, 10 апта) Тақырып. Сұйықтың бір құбырды көлдеңінен жууы кезіндегі жылуберуі Дәріс сабақтың мазмұны 1 Құбырлар бумасындағы жылу алмасудың тәуелділігі 2 Құбырлар бумасындағы сұйық қозғалысы 3 Құбырлар бумасындағы құбырлар қатарына байланысты режим өзгерісі 4 Сұйықтың ламинарлық ағысындағы режим өзгерісі 5 Михеев формуласы
Сұйық бір құбырды жуғанда күрделі гидродинамикалық құбылыс байқалса, құбырлар бумасын жуғанда, бұл құбылыс онан сайын күрделене түседі. Сұйық көлденеңінен жуатын құбырлар бумасынан тұратын жылуалмастырғыштар т.б. аппараттар техникада кеңінен пайдаланылады. Негізінен құбырлар бумасы коридор және шахмат түрінде орналасады. Құбырлар бумасы сыртқы диаметрі, сұйықтың ағу бағытындағы құбырлардың қатар саны, және салыстырмалы қашықтығының, (құбырлардың өстерінің ара қашықтығы) құбырлардың сыртқы диаметріне қатынасы S1 / d . Құбырлардың орналасу тәртібінен сұйық қозғалысының характері (түрі), әр қатардағы құбырларды сұйықтың жууы және бумадағы жылу алмасу процесі тәуелді. Егер каналда сұйықтың қозғалысы турбулентті болса, онда құбырлар бумасында да сұйықтардың қозғалысы турбулентті болады. Құбырлардың бір қатарынан екінші қатарына турбуленттілік өсе береді, себебі құбырлар бумасының өзі жақсы турбуленттілік құрылығы болып спналады. Егер каналда құбырлар бумасы алдында ағын режимі ламинарлық болса, құбырлар бумасында Re санына байланысты ламинарлық немесе турбулентті де болуы мүмкін. Сүйықтың ламинарлық ағысы кезінде изотермиялық емес қозғалыстың екі режимі кездеседі. Олар тұтқырлықты және тұтқырлықты гравитациялық болып екіге бөлінеді. Бұл екі режимнің заңдары әртүрлі. Тұтқырлы режим тұтқырлы сұйықтардың табиғи конвекциясы болмаған кездегі ағысына сәйкес келеді. Бұл режим кезінде арнаның қабырғаларына жылу тек жылуөткізгішпен беріледі. Тұтқырлықты – гравитациялық режим сұйықтың еріксіз ағысы табиғи конвенциямен бірге жүргенде пайда болады. Бұл режимде жылу өткізгіштік және конвекциямен беріледі. Тұтқырлы режимде қима бойынша жылдамдықтардың таралуы таза парабола түрінде болмайды, себебі қима бойынша температураның өзгкрісінен тұтқырлық та өзгереді. Жылдамдықтардың таралуы жылу ағынының бағытынан тәуелді екенін атап өту қажет. Сұйықты қыздырғанда қабырғаға таяу жердегі температура негізі ағынның температурасынан жоғары, ал тұрақтылығы аз. Тұтқырлықты - гравитациялық режимде еркін конвекция мен еріксіз қозғалыс бағытының маңызы зор. Олардың бағыты бір, қарама-қарсы және бір-біріне перпендикуляр болуы мүмкін. Табиғи (еркін) конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары бір болғанда қабырғадағы сұйық жылдамдығы жоғарылап, ал жылу беру өседі. Ал табиғи конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары қарама- қарсы болғанда қабырғасы таяу жердегі жылдамдық азайып, жыду беру төмендейді. Ал қабырғаға таяу жерде құйынды қозғалыс пайда болғанда, жылу беру жоғарылауы мүмкін. Табиғи конвекция мен еріксіз қозғалыс бағыттары өзара перпендикуляр кезінде, сұйықтың жақсы араласу салдарынан жылу беру өседі. Изотермиялық емес жағдайда, тек ламинарлық режим ғана болуы мүмкін де емес. Ламинарлық режим кезіндегі жылуалмасуды аналитикалық зерттеу өзінің толық шешімін тапқан жоқ және жылу беру коэффициентін анықтау үшін эмпириялық формулалар пайдаланылады. Коэффициентінің орташа мәнін береді. Оларды кез келген сұйық үшін пайдалануға болады және табиғи конвекция әсерін, әрі жылу ағыны бағытын да толық ескереді. Соңғысы сұйықтың және қабырғаның Pr сандарының 0,25 дәрежесіндегі қатынастарын ескеретін эмприялық көбейткіштерді еңгізумен ескеріледі. Ауа және екі атомды газдар үшін Прандтль саны температурадан тәуелсіз, сондықтан да
Құбырлар бумасындағы жылуалмасу; құбырлар бумасындағы сұйық қозғалысы; сұйықтың ламинарлық ағысы; Михеев формуласы. Өздік бақылау сұрақтары. 1 Құбырлар бумасындағы жылу алмасудың тәуелділігін түсіндіріңіз 2 Құбырлар бумасындағы сұйық қозғалысы қандай 3 Құбырлар бумасындағы құбырлар қатарына байланысты режим өзгерісі қалай болады 4 Сұйықтың ламинарлық ағысындағы режим өзгерісін түсіндіріңіз 5 Михеев формуласын жазып беріңіз
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15 3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16 4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41 5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Дәріс 11(1 сағат, 11 апта) Тақырып. Фазалық айналу кезіндегі жылуалмасу Дәріс сабақтың мазмұны 1 Конденсация процесі және оның түрлері. 2 Жылулық кедергі. 3 Меншікті жылу ағыны . 4 Конденсация қабықшасының қалындығы. Конденсация деп будың (газдың) сұйық немесе қатты күйге өту процесін айтады. Практикада ең кең кездесетіні бу конденсациясы. Бу трубиналарының салқындатқыштарында бу суытатын құбырларды жүреді. Бу конденсациясы тұшыту қондырғыларында, бөліп айдау қондырғыларында, қойылу аппараттарында және көптеген жылуалмастырғыштарда жүреді. Фазалық айналу кезіндегі бөлінген жылу бу конденсациясы процесін жылуалмасумен байланыстырады. Конденсацияның түрлері. Конденсация бу көлемінде, сонымен қатар салқындатылатын жылуалмасу бетінде жүруі мүмкін. Бірінші жағдайда конденсация өздігінен жүреді. Энергетикада, көптеген өнеркәсіп салаларында бу конденсациясының сұйық күйге айналуы салқындатылатын жылуалмасу бетінде жүреді. Конденсацияның біріншісі түріне жылуалмасу бетінде тұрақты қабықша түрінде түзілетін конденсация фазасы – қабықшалы конденсация жатады. Ал екіншісіне – тамшылы конденсация жатады. Бұл жылуалмасу бтінде конденсациялық фаза тамшы түрінде түзіледі. Егер конденсат жылуалмасу бетін суландырса, онда қабықшалы, ал суландырмаса, онда тамшылы конденсация түзіледі. Термиялық (жылулық) кедергісі. Тамшылы конденсация кезіндегі жылу беру, қабықшалы конденсацияға қарағанда көп үлкен. Бұл конденсат қабықшасы жылудың қабырғаға берілуіне көп бөгет жасайтынын көрсетеді. Бұдан жылудың қабырғаға берілуіне бөгет жасайтын жылулық кедергі мына формуламен анықталады:
мұндағы, tн және tc – бу және қабырға температуралары; q – жылу ағынының тығыздығы;  - бұдан қабырғаға берілетін жылу беру коэффициенті;
Rk – конденсат қабықшасының жылулық (термиялық) кедергісі; Rф - фазалар шекарасындағы жылулық кедергі. Таза су буымен жұмыс істейтін жылуалмастырғыш аппараттарда қабықшалы конденсация байқалады. Тік қабырғаның немесе құбырдың жоғарғы жағында қабықша да жылдамдықпен төмен қарай ағады, яғни қабықша қозғалысы ламинарлық режимде болады. Конденсат жылдамдығы артқан сайын қабықша қозғалысы да артады, сөйтіп, ламинарлық режим турбуленттік режимге ауысады. Қабықшалы конденсация кезінде бу жылуы қабықшалы конденсаттың бетіне беріледі, содан ол жылу қабырғаға өтеді. Конденсаттың қабықшасы үлкен жылулық кедергісі болып табылады және оның қалыңдығы неғұрлым үлкен болса, одан өтетін жылу мөлшері соғұрлым аз болады. Конденсат қабықшасының қозғалысы ламинарлық режим жағдайында болған кездегі жылу беру процессін қарастырайық. Берілген процессте қабықша арқылы тасымалданатын жылу тек жылуөткізгіштікпен беріледі. Бу жақтағы қабықша бетінің температурасы tH (қанығу температурасы), ал қабықшаның қабырғамен жанасатын бетінің температурасы tст. Сонда жылуөткізгіштік  , ал қалыңдығы  тең қабықшадан өтетін беттік жылу ағынының тығыздығы.
Сонымен қатар, Ньютон – Рихмен заңынан белгілі болғандай жылу беру коэффициенті 2 болғанда, беттік жылу ағынының тығыздығы мына формуламен табылады:
содан,
(4) теңдеуден шығатыны, жылу беру коэффиценті конденсат қабатының қалыңдығынан тәуелді. Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек: Конденсация процесі; жылулық кедергісі; қабықшаның жылулық кедергісі; жылу ағыны; меншікті жылу ағынының. Өздік бақылау сұрақтары 1 Конденсация процесі деп нені айтады? 2 Конденсация түрлерінің анықтамасын беріңіз. 3 Жылулық кедергіні қалай анықтайды? 4 Қабықшаның жылулық кедергісі қандай парметрлерден тәуелді. 5 Меншікті жылу ағынының формуласын жазыңыз. 6 Ламинарлы режимдегі қабықша қалындығықандай формуламен анықталады. Ұсынылатын оқулықтар 1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. – б.3-20 2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15 3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16 4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41 5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
жүктеу/скачать 3,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
