|
6.3. Silindrik devorning issiqlik o’tkazuvchanligi.
6-3 racm. Silindrik bir qatlamli devor
Silindrik devor. Issiqlik mashinalari va issiqlik almashinuv apparatlari devorlarining sirtlari, ko‘pincha, konsentrik joylashgan ikkita silindrik sirt (trubalar, apparatlarning korpuslari, dvigatellarning snlindrlari va sho‘nga o‘xshashlar) bilan chegaralangan bo‘ladi. Silindrik devorda xam issiqlik o‘tkazuvchanlik yo‘li bilan issiqlikning uzatilishi yassi devordagi issiqlik uzatilishi qonunlari bo‘yicha amalga oshadi. Bu yerda farq faqat shundaki, yassi devorda sirtlarning yuzasi bir xil bo‘ladi, silindrik devorda esa ichki sirtning yuzasi tashqi sirtning yuzasidan doimo kichik bo‘ladi. Silindrning devori qanchalik kalin bo‘lsa, yaoni tashqi va ichki diametrlari orasidagi farq qanchalik katta bo‘lsa, tashqi va ichki sirt yuzalarining farqi xam shunchalik katta bo‘ladi.
6-3 rasmda uzunligi L bo‘lgan truba bo‘lagi ko‘rsatilgan. Trubaning tashqi va ichki sirtlari F1 va F2 ning temperaturalari tegishlicha t1, va t2,. Temperatura radial yo‘nalishda kamayadi. Issiqlik oqimi Q ichkaridan tashqariga tomon truba sirtiga normal bo‘yicha (uning kesimlari radiuslari bo‘ylab) yunalgan. Uning qiymati devorning barcha qatlamlari uchun bir xilligicha prosess. Trubaning tashqi va ichki diametrlari tegishlicha d1, va d2 ga teng.
Fan va texnika yangiliklari.
«Shattl» (AQSH), «Buran» (Rossiya) kabi kosmik kemalarda yuqori temperaturaga chidamli va issiqlik o‘tkazuvchanligi ni’oyat-da past bo‘lgan issiqlik izolya-torlari qo‘llanilmoqda.
Yassi devor uchun chiqarilgan Furpye formulasidan (7-3) foydalanish uchun devor ichida radiusi r va qalinligi dr bo‘lgan elementar silindrik qatlam ajratamiz. U xolda ajratilgan shu qatlamni yassi devor sifatida qarash mumkin. Uning t vaqt ichida Q miqdor issiqligi o‘tadigan chekka sirtlarini uning yuzasiga teng, ular orasidagi temperaturalar farqi dt ni esa cheksiz kichik deyish mumkin.
Elementar qatlam uchun (14-4) formula quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
(6.22)
Trubaning uzunligini L bilan belgilaymiz, u xolda Furpye formulasida R qiymatni 2 prL ifoda bilan almashtirish mumkin. L=1 m va t=1 sek, deb qabul qilib, truba uzunligining 1 metriga nisbatan olingan solishtirma issiqlik oqimi q' ni topamiz:
(6.23)
(6.24)
Tenglikni integrallab va qator o‘zgartirishlar kiritib, silindrik devordan o‘tuvchi issiqlik oqimini (truba uzunligining 1 m ga nisbatan) aniqlash formulasini olamiz;
(6.25)
Trubaning uzunlik birligiga nisbatan olingan issiqlik oqimi ^' issiqlik oqimining chizig‘iy zichligi deyiladi. Tenglikning o‘ng qismidagi kasrning maxraji chizig‘iy termin qarshilik deyiladi va Rl bilan belgilanadi:
(6.26)
Formuladan ko‘rinib turibdiki, silindrik devor uchun termik qarshilik Rl ni aniqlash ancha murakkab. Shu sababli takribiy xisoblash uchun silindrik devorning termin qarshiligi yassi devorning ancha oddiy formulasi bilan aniqlanadi:
(6.27)
Diametrlar nisbati d1/d2 qanchalik kichik bo‘lsa, termik qarshilikni soddalashtirilgan formula bo‘yicha xisoblashdagi xato shunchalik kam bo‘ladi. d2/d1=2 bo‘lganda formula xatosi 4% ga teng bo‘lishi, d2/d1=1,5 da esa xato 1,4% gacha kamayishi aniqlangan.
Odatda trubali issiqlik almashinish apparatlarida truba diametrlarining nysbati 1,5 dan katta bo‘lmaydi. Shuning uchun bunday xollarda issiqlik utkazuvchanlikni xisoblashda yassi devor formulalaridan foydalanish mumkinganda, konvektiv issiqlik almashinuvi bir vaqtning o‘zida ikki usul: konveksiya va issiqlik.utkazuvchanlik nuli bilan amalga oshiriladi.
Darakatlanuvchi muxit va uning boshqa muxit (qattiq jism, suyuqlik yoki gaz) bilan chegara sirti orasidagi konvektiv issiqlik almashinuvi issiqlik berish deyiladi.
Masala.
1. Diametri d=10mm bo‘lgan po‘lat simdan kuchi J=200 A bo‘lgan elektr toki o‘tmoqda.simdan ajralgan issiqlikning xammasi atrof muxitga uzatiladi.
Agar sim sirtidagi temperatura t500C solishtirma elektr qarshiligi r=0,85 om.mm2/m va simning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffisiyenti l=18,6 [Vt/(m.grad)] bo‘lsa, issiqlik manbaning xajmi unumdorligini va simning maksimal temperaturasini aniqlang.
Yechish:
Simning uzunlik birligiga to‘g‘ri kelgan slektr qarshiligi:
bu yerda: S=pr2 – simning ko‘ndalang kesim yuzasi. Uzunlik birligidagi issiqlik oqimi:
qe=J2Re=2002. 0,0108=432 Vt/m.
Issiqlik manbaining xajmiy unumdorligi:
Sim o‘qidagi maksimal temperatura:
2. Yadro reaktorining issiqlik chiqaradigan elementning diametri d=14 mm bo‘lib, issiqlik manbaining xajmiy unumdorligi qv=4,88×108Vt/m3. Elementning maksimal temperaturasini va sirtidagi solishtirma issiqlik oqimini aniqlang. Element materialining issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffisiyenti l=64[Vt/(m.grad)]. Sirtidagi temperatura t=19500S.
J: qv=17,1×105[Vt/m3]; tmax=2043,50C
Nazorat uchun savollar:
Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayoni nimadan iborat?
Furpye qonunining formulasini yozib bering.
Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffisiyenti qanday aniqlanadi?
Issiqlik o‘tkazuvchanilik koeffisiyentining birligi qanday?
Xarorat maydoni formulasini yozib bering.
Issiqlik oqimining formulasini yozib bering.
Bir qatlamli devorning issiqlik o‘tkazuvchanlik formulasi.
Ko‘p qatlamli devorning issiqlik o‘tkazuvchanlik formulasi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
