იგი ხორციელდება მოლეკულების, ელექტრონების და ელემენტარული ნაწილაკების აგრეგატების ერთმანეთთან შეჯახების გამო. (სითბო გადადის უფრო გახურებული სხეულიდან ნაკლებად გახურებულზე). ან ლითონებში: კრისტალური მედის ვიბრაციების თანდათანობითი გადატანა ერთი ნაწილაკიდან მეორეზე (გისოსის ნაწილაკების ელასტიური ვიბრაციები - ფონონის თბოგამტარობა).
კონვექციური ტრანსპორტი;
ეს გადაცემა დაკავშირებულია სითხის ნაწილაკების მოძრაობასთან და გამოწვეულია ნივთიერებების მიკროსკოპული ელემენტების მოძრაობით, იგი ხორციელდება გამაგრილებლის თავისუფალი ან იძულებითი მოძრაობით.
დედამიწის ქერქში ტემპერატურის გრადიენტის გავლენის ქვეშ წარმოიქმნება არა მხოლოდ სითბოს, არამედ მატერიის კონვექციური ნაკადები. წარმოიქმნება თერმოჰიდროდინამიკური წნევის გრადიენტი.
ასევე შეიძლება დავაკვირდეთ ფენომენს, რომ როდესაც ხდება ჰიდროდინამიკური წნევის გრადიენტი, ზეთი ინარჩუნებს ფორმირებაში დალუქვის გარეშე.
3. სითბოს გადაცემა გამოსხივების გამო.
რადიოაქტიური ერთეული გამოყოფს სითბოს დაშლისას და ეს სითბო გამოიყოფა რადიაციის მეშვეობით.
33. ნავთობისა და გაზის წარმოქმნის თერმული თვისებები, მახასიათებლები და გამოყენების არეალი.
თერმული თვისებებია:
1) თბოტევადობის კოეფიციენტი გ
2) თბოგამტარობის კოეფიციენტი ლ
3) თერმული დიფუზურობის კოეფიციენტი a
1. სითბოს სიმძლავრე:
გ – სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ნივთიერების ტემპერატურის ერთი გრადუსით გასაზრდელად მოცემულ პირობებში (V, P=const).
с=dQ/dТ
ნივთიერების საშუალო თბოტევადობა: c=DQ/DT.
იმიტომ რომ კლდის ნიმუშებს შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული მასა და მოცულობა უფრო დიფერენცირებული შეფასებისთვის, დანერგილია სითბოს სიმძლავრის სპეციალური ტიპები: მასობრივი, მოცულობითი და მოლური.
· სპეციფიკური მასის სითბოს მოცულობა [J/(კგ× გრადუსი)]:
С m =dQ/dТ=С/მ
ეს არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ნიმუშის ერთეული მასის ერთი გრადუსით შესაცვლელად.
· სპეციფიკური მოცულობითი სითბოს მოცულობა [J/(მ 3 ×K)]:
С v =dQ/(V×dТ)=r×С m,
სადაც r არის სიმკვრივე
სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა გადაეცეს ერთეულს, რათა გაიზარდოს იგი ერთი გრადუსით, P, V=const-ის შემთხვევაში.
· სპეციფიკური მოლური სითბოს მოცულობა [J/(მოლ×K)]:
С n =dQ/(n×dТ)=М×С m,
სადაც M – ფარდობითი მოლეკულური წონა [კგ/კმოლ]
სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა გადაეცეს ნივთიერების მოლს, რათა შეცვალოს მისი ტემპერატურა ერთი გრადუსით.
სითბოს სიმძლავრე არის ფორმირების დამატებითი თვისება:
С i = j=1 N SC j ×К i, სადაც SC i =1, К – ფაზების რაოდენობა.
სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია წარმონაქმნის ფორიანობაზე: რაც უფრო დიდია ფორიანობა, მით ნაკლებია თბოტევადობა.
(s×r)=s sq ×r sq ×(1-k p)+s ×r s ×k p,
სადაც с з – ფორების შევსების კოეფიციენტი;
k p – ფორიანობის კოეფიციენტი.
თბოგამტარობა.
l [W/(m×K)] ახასიათებს კლდის თვისებას გადასცეს კინეტიკური (ან თერმული) ენერგია ერთი ელემენტიდან მეორეზე.
თბოგამტარობის კოეფიციენტი - სითბოს რაოდენობა, რომელიც გადის დროის ერთეულზე ნივთიერების კუბური მოცულობის მეშვეობით, რომელსაც აქვს ერთეული ზომის სახე, ხოლო სხვა სახეებზე შენარჩუნებულია ტემპერატურის სხვაობა ერთი გრადუსით (DT = 1°).
თბოგამტარობის კოეფიციენტი დამოკიდებულია:
ü ჩონჩხის მინერალური შემადგენლობა. კოეფიციენტების მნიშვნელობების გავრცელება შეიძლება ათ ათასჯერ მიაღწიოს.
მაგალითად, ალმასისთვის ყველაზე დიდი l არის 200 W/(m×K), რადგან მის კრისტალს პრაქტიკულად არ აქვს სტრუქტურული დეფექტი. შედარებისთვის, ლ ჰაერი არის 0,023 W/(m×K), წყალი - 0,58 W/(m×K).
ü ჩონჩხის სისავსის ხარისხი.
ü სითხეების თბოგამტარობა.
არსებობს ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა საკონტაქტო თბოგამტარობის კოეფიციენტი
.
კვარცს აქვს ყველაზე მაღალი კონტაქტის კოეფიციენტი - 7-12 W/(m×K). შემდეგი მოდის ჰიდროქიმიური ნალექები, ქვის მარილი, სილვიტი და ანჰიდრიტი.
ნახშირს და აზბესტს აქვს შემცირებული კონტაქტის კოეფიციენტი.
თბოგამტარობის კოეფიციენტისთვის დანამატობა არ შეინიშნება, დამოკიდებულება არ ემორჩილება დანამატების წესს.
მაგალითად, მინერალების თბოგამტარობა შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:
1gl=Sv i ×1gl i,
სადაც 1gl i არის l i-ე ფაზის ლოგარითმი v i მოცულობითი შინაარსით.
მნიშვნელოვანი თვისებაა თერმული კონდუქტომეტრული ურთიერთდამოკიდებულება, რომელსაც ეწოდება თერმული წინააღმდეგობა.
თერმული წინააღმდეგობის გამო, ჩვენ გვაქვს თერმული ველების რთული განაწილება. ეს იწვევს თერმულ კონვექციას, რის გამოც შეიძლება ჩამოყალიბდეს სპეციალური ტიპის საბადოები - არა ჩვეულებრივი დალუქვა, არამედ თერმოდინამიკური.
თერმოდინამიკური წინააღმდეგობა მცირდება სიმკვრივის, გამტარიანობის, ტენიანობის და ასევე (ჩრდილოეთ რეგიონებში) ყინულის შემცველობის ხარისხის შემცირებით.
ის იზრდება, როდესაც წყალი იცვლება ნავთობით, გაზით ან ჰაერით თერმული წნევის ცვლილების პროცესში, ფენოვანი ჰეტეროგენურობის მატებით, ანისოტროპიის ფენომენით.
ნახშირს, მშრალ და გაზით გაჯერებულ ქანებს აქვთ ყველაზე დიდი თერმული წინააღმდეგობა.
ტერიგენული ქანებიდან კარბონატულ ქანებზე გადასვლისას თერმული წინააღმდეგობა მცირდება.
ჰიდროქიმიურ ნალექებს, როგორიცაა ჰალიტი, სილვიტი, მირაბელიტი, ანჰიდრიტი, ანუ აქვთ მინიმალური თერმული წინააღმდეგობა. ქანები ლამელარული მარილის სტრუქტურით.
თიხის ფენები, ყველა ფენას შორის, გამოირჩევა მაქსიმალური თერმული წინააღმდეგობით.
ამ ყველაფრიდან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ თერმული წინააღმდეგობა განსაზღვრავს თერმული ინერციის, თბოგამტარობის ხარისხს.
თერმული დიფუზიურობა.
პრაქტიკაში ისეთი კოეფიციენტი, როგორიცაა თერმული დიფუზიურობა, რომელიც ახასიათებს ტემპერატურის ცვლილების სიჩქარეს არასტაბილური სითბოს გადაცემის პროცესში.
а=l/(с×r),როცა l=კონსტ.
სინამდვილეში, "a" არ არის მუდმივი, რადგან l არის კოორდინატებისა და ტემპერატურის ფუნქცია, ხოლო c არის ფორიანობის კოეფიციენტის, მასის და ა.შ.
განვითარების დროს ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ პროცესები, რომლებშიც შეიძლება მოხდეს შიდა სითბოს წყარო (მაგალითად, მჟავას ინექცია), ამ შემთხვევაში განტოლება ასე გამოიყურება:
dТ/dt=а×Ñ 2 Т+Q/(ს×r),
სადაც Q არის სითბოს შიდა წყაროს სითბო, r არის ქვის სიმკვრივე.
Სითბოს გადაცემა.
შემდეგი მნიშვნელოვანი პარამეტრი არის სითბოს გადაცემა.
DQ=k t ×DТ×DS×Dt,
სადაც k t არის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი.
მისი ფიზიკური მნიშვნელობა: სითბოს რაოდენობა, რომელიც დაკარგულია მეზობელ ფენებში, ზედაპირის ერთეულის მეშვეობით, დროის ერთეულზე, როდესაც ტემპერატურა იცვლება ერთი გრადუსით.
როგორც წესი, სითბოს გადაცემა ასოცირდება ზემოდან და ქვემოთ ფენებში გადაადგილებასთან.
34. ტემპერატურის გავლენა ნავთობისა და გაზის რეზერვუარის ფიზიკური თვისებების ცვლილებაზე.
სითბო, რომელსაც კლდე შთანთქავს, იხარჯება არა მხოლოდ კინეტიკურ თერმულ პროცესებზე, არამედ მექანიკურ სამუშაოებზეც, რაც დაკავშირებულია წარმონაქმნის თერმულ გაფართოებასთან. ეს თერმული გაფართოება უკავშირდება ატომების შემაკავშირებელ ძალების დამოკიდებულებას ცალკეული ფაზების გისოსებში ტემპერატურაზე, კერძოდ, ჩნდება ობლიგაციების მიმართულებით. თუ ატომები უფრო ადვილად გადაადგილდებიან ერთმანეთისგან მოშორებისას, ვიდრე ერთმანეთთან მიახლოებისას, ხდება გაფანტული ატომების ცენტრების გადაადგილება, ე.ი. დეფორმაცია.
კავშირი ტემპერატურის ზრდასა და ხაზოვან დეფორმაციას შორის შეიძლება დაიწეროს:
dL=a×L×dT,
სადაც L არის საწყისი სიგრძე [m], a არის წრფივი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი.
ანალოგიურად მოცულობითი გაფართოებისთვის:
dV/V=g t ×dT,
სადაც g t არის მოცულობითი თერმული დეფორმაციის კოეფიციენტი.
ვინაიდან მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტები ძალიან განსხვავდება სხვადასხვა მარცვლებისთვის, ზემოქმედების დროს მოხდება არათანაბარი დეფორმაციები, რაც გამოიწვევს წარმონაქმნის განადგურებას.
შეხების წერტილებში აღინიშნება სტრესის ძლიერი კონცენტრაცია, რაც იწვევს ქვიშის მოცილებას და, შესაბამისად, კლდის განადგურებას.
ნავთობისა და გაზის გადაადგილების ფენომენი ასევე დაკავშირებულია მოცულობითი გაფართოება. ეს არის ე.წ ჯოულ-ტომპსონის პროცესი. ექსპლუატაციის დროს ხდება მოცულობის მკვეთრი ცვლილება და ხდება ჩახშობის ეფექტი (თერმული გაფართოება ტემპერატურის ცვლილებით). თერმოდინამიკური დებიტომეტრია ეფუძნება ამ ეფექტის შესწავლას.
შემოვიღოთ კიდევ ერთი პარამეტრი - ადიაბატური კოეფიციენტი : h s =dТ/dр.
დიფერენციალური ადიაბატური კოეფიციენტი განსაზღვრავს ტემპერატურის ცვლილებას წნევის ცვლილების მიხედვით.
h S>0-ის მნიშვნელობა ადიაბატური შეკუმშვისას. ამ შემთხვევაში ნივთიერება თბება. გამონაკლისი არის წყალი, რადგან... 0¼4° დიაპაზონში კლებულობს.
h S =V/(C p ×g)×a×T,
სადაც V არის მოცულობა, T არის ტემპერატურა, a არის წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი, g არის გრავიტაციული აჩქარება.
ჯოულ-ტომპსონის კოეფიციენტი განსაზღვრავს ტემპერატურის ცვლილებას თხრილის დროს.
e=dТ/dр=V/(Ср ×g)×(1 - a×Т)=V/(Ср ×g) - h S ,
სადაც V/(Ср×g) განსაზღვრავს გათბობას ხახუნის ძალების მუშაობის გამო
h S – ნივთიერების გაცივება ადიაბატური გაფართოების გამო.
თხევადი V/Ср×g>>hS Þ სითხეები თბება.
გაზებისთვის ე<0 Þ Газы охлаждаются.
პრაქტიკაში იყენებენ ხმაურის მეტრიჭაბურღილები - მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია ფენომენზე, როდესაც გაზი, ტემპერატურის ცვლილებისას, გამოყოფს ვიბრაციულ ენერგიას, რაც იწვევს ხმაურს.
35. ნავთობისა და გაზის რეზერვუარის თვისებების ცვლილება საბადოს ათვისებისას.
1. ბუნებრივ მდგომარეობაში ფენები განლაგებულია დიდ სიღრმეზე და გეოთერმული საფეხურების მიხედვით თუ ვიმსჯელებთ, ტემპერატურა ამ პირობებში 150°-ს უახლოვდება, ამიტომ შეიძლება ითქვას, რომ ქანები ცვლიან თავის თვისებებს, რადგან შეღწევისას. ფენაში თერმული ბალანსის დარღვევა.
2. როცა ჩვენ წყალსაცავში წყლის გადატუმბვაამ წყალს აქვს ზედაპირის ტემპერატურა. მას შემდეგ, რაც წყალი ფორმირებაში შედის, ის იწყებს წარმონაქმნების გაგრილებას, რაც აუცილებლად გამოიწვევს სხვადასხვა არახელსაყრელ მოვლენებს, როგორიცაა ზეთის ცვილის გამოყოფა. იმათ. თუ ზეთში არის პარაფინის კომპონენტი, მაშინ გაციების შედეგად პარაფინი ამოვარდება და დაბლოკავს ფორმირებას. მაგალითად, უზენის საბადოზე ნავთობის პარაფინით გაჯერების ტემპერატურა არის Tn = 35° (40°) და მისი განვითარების დროს დაირღვა ეს პირობები, რის შედეგადაც ფორმირების ტემპერატურა დაეცა, პარაფინი დაეცა, მოხდა ბლოკირება და. დეველოპერებს მოუწიათ ცხელ წყალში დიდი ხნის განმავლობაში გადატუმბვა და ფორმირების გაცხელება, სანამ მთელი პარაფინი არ დაიშლება ზეთში.
 |
3. მაღალი სიბლანტის ზეთები.
მათი გათხევადებისთვის გამოიყენება გამაგრილებელი: ცხელი წყალი, ზედმეტად გახურებული ორთქლი, აგრეთვე შიდა სითბოს წყაროები. ასე რომ, წყაროდ გამოიყენება წვის ფრონტი: აალდება ზეთი და მიეწოდება ოქსიდიზატორი.
შემდეგი პროექტები ასევე ხორციელდება შვეიცარიაში, საფრანგეთში, ავსტრიასა და იტალიაში:
ზეთების სიბლანტის შემცირების მეთოდი რადიოაქტიური ნარჩენების გამოყენებით. ისინი ინახება 10 6 წლის განმავლობაში, მაგრამ ამავე დროს აცხელებენ მაღალ ბლანტი ზეთს, რაც აადვილებს ამოღებას.
36. ნახშირწყალბადების სისტემების ფიზიკური მდგომარეობა ნავთობისა და გაზის წარმონაქმნებში და ამ მდგომარეობების მახასიათებლები.
ავიღოთ მარტივი ნივთიერება და განვიხილოთ მდგომარეობის დიაგრამა:
რ
წერტილი C არის კრიტიკული წერტილი, სადაც ქრება განსხვავება თვისებებს შორის.
წნევა (P) და ტემპერატურა (T), რომელიც ახასიათებს წარმოქმნას, შეიძლება გაიზომოს ძალიან ფართო დიაპაზონში: მეათედი მპა-დან ათეულ მპა-მდე და 20-40°-დან 150°C-ზე მეტამდე. აქედან გამომდინარე, ნახშირწყალბადების შემცველი ჩვენი საბადოები შეიძლება დაიყოს გაზად, ნავთობად და ა.შ.
იმიტომ რომ სხვადასხვა სიღრმეზე წნევა მერყეობს ნორმალური გეოსტატიკურიდან არანორმალურად მაღალამდე, შემდეგ ნახშირწყალბადების ნაერთები შეიძლება იყოს აირისებრი, თხევადი ან გაზ-თხევადი ნარევების სახით საბადოში.
მაღალი წნევის დროს აირების სიმკვრივე უახლოვდება მსუბუქი ნახშირწყალბადის სითხეების სიმკვრივეს. ამ პირობებში მძიმე ნავთობის ფრაქციები შეიძლება დაითხოვოს შეკუმშულ გაზში. შედეგად, ნავთობი ნაწილობრივ დაიშლება გაზში. თუ გაზის რაოდენობა უმნიშვნელოა, მაშინ გაზრდილი წნევით გაზი იხსნება ზეთში. აქედან გამომდინარე, გაზის ოდენობიდან და მისი მდგომარეობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ საბადოებს:
1. სუფთა გაზი;
2. გაზის კონდენსატი;
3. გაზი და ნავთობი;
4. გახსნილი აირის შემცველი ნავთობი.
საზღვარი გაზის ნავთობისა და ნავთობისა და გაზის საბადოებს შორის არის თვითნებური. იგი ისტორიულად განვითარდა, ორი სამინისტროს არსებობასთან დაკავშირებით: ნავთობისა და გაზის მრეწველობის.
შეერთებულ შტატებში, ნახშირწყალბადების საბადოები იყოფა გაზის კონდენსატის ფაქტორის, სიმკვრივისა და ფერის მიხედვით თხევადი ნახშირწყალბადების:
1) გაზი;
2) გაზის კონდენსატი;
3) გაზი და ნავთობი.
გაზის კონდენსატის ფაქტორი არის გაზის რაოდენობა კუბურ მეტრში თხევადი პროდუქტის კუბურ მეტრზე.
ამერიკული სტანდარტის მიხედვით, გაზის კონდენსატები მოიცავს საბადოებს, საიდანაც ამოღებულია ღია ფერის ან უფერო ნახშირწყალბადის სითხეები 740-780 კგ/მ 3 სიმკვრივით და გაზის კონდენსატის კოეფიციენტით 900-1100 მ 3/მ 3.
გაზის საბადოები შეიძლება შეიცავდეს ადსორბირებულ შეკრულ ზეთს, რომელიც შედგება მძიმე ნახშირწყალბადების ფრაქციებისგან, რომლებიც შეადგენენ ფორების მოცულობის 30%-მდე.
გარდა ამისა, გარკვეულ წნევასა და ტემპერატურაზე შესაძლებელია გაზის ჰიდრატის საბადოების არსებობა, სადაც გაზი მყარ მდგომარეობაშია. ასეთი საბადოების არსებობა დიდი რეზერვია გაზის წარმოების გაზრდისთვის.
განვითარების პროცესში იცვლება საწყისი წნევა და ტემპერატურა და ხდება ნახშირწყალბადების ტექნოგენური გარდაქმნა საბადოებად.
როგორღაც, გაზი შეიძლება გამოთავისუფლდეს ნავთობიდან უწყვეტი განვითარების სისტემის დროს, რის შედეგადაც იქნება ფაზის გამტარიანობის დაქვეითება, სიბლანტის მატება, წნევის მკვეთრი დაქვეითება ხდება ქვედა ხვრელის ზონაში, რასაც მოჰყვება კონდენსატის დაკარგვა. , რაც გამოიწვევს კონდენსატის საცობების წარმოქმნას.
გარდა ამისა, გაზის ტრანსპორტირების დროს შეიძლება მოხდეს გაზის ფაზის გარდაქმნები.
38. ერთკომპონენტიანი და მრავალკომპონენტიანი სისტემების ფაზური დიაგრამები.
თაბაშირის ფაზის წესი (გვიჩვენებს სისტემის ცვალებადობას - თავისუფლების ხარისხების რაოდენობას)
N - სისტემის კომპონენტების რაოდენობა
m არის მისი ფაზების რაოდენობა.
მაგალითი: H 2 O (1 კომპლექტი) N=1 m=2 Þ r=1
როცა შეჭმუხნდება რმხოლოდ ერთი თ
ერთკომპონენტიანი სისტემა.
შეკუმშვა A-დან B-მდე - სითხის პირველი წვეთი (ნამის წერტილი ან კონდენსაციის წერტილი P = P us)
D წერტილში რჩება ორთქლის ბოლო ბუშტი, აორთქლების ან დუღილის წერტილი
თითოეულ იზოთერმს აქვს საკუთარი დუღილის და აორთქლების წერტილები.
ორკომპონენტიანი სისტემა
ცვლილებები რდა თ, ანუ კონდენსაციის საწყისი წნევა ყოველთვის ნაკლებია აორთქლების წნევაზე.
Დაკავშირებული ინფორმაცია.
ლექცია 4. გამტარი სითბოს გადაცემა.
4.1 ფურიეს განტოლება სამგანზომილებიანი არასტაციონარული
ტემპერატურის ველი
4.2 თერმული დიფუზურობის კოეფიციენტი. ფიზიკური მნიშვნელობა
4.3 უნიკალურობის პირობები – სასაზღვრო პირობები
4.1 ფურიეს განტოლება სამგანზომილებიანი არასტაციონარული
ტემპერატურის ველი
ნებისმიერი ფიზიკური პროცესის შესწავლა დაკავშირებულია მის დამახასიათებელ სიდიდეებს შორის კავშირის დამყარებასთან. თერმული გამტარობის საკმაოდ რთული პროცესის შესწავლისას ასეთი დამოკიდებულების დასამყარებლად გამოყენებული იქნა მათემატიკური ფიზიკის მეთოდები, რომელთა არსი არის პროცესის განხილვა არა მთელ შესასწავლ სივრცეში, არამედ მატერიის ელემენტარულ მოცულობაში უსასრულო პერიოდის განმავლობაში. დროის. კავშირი თბოგამტარობით სითბოს გადაცემაში მონაწილე რაოდენობებს შორის მყარდება დიფერენციალური განტოლებით - ფურიეს განტოლებით სამგანზომილებიანი არასტაციონარული ტემპერატურის ველისთვის.
თბოგამტარობის დიფერენციალური განტოლების გამოყვანისას კეთდება შემდეგი დაშვებები:
არ არის შიდა სითბოს წყაროები;
სხეული ერთგვაროვანი და იზოტროპულია;
გამოიყენება ენერგიის შენარჩუნების კანონი - განსხვავება სითბოს რაოდენობას შორის, რომელიც შევიდა ელემენტარულ მოცულობაში თბოგამტარობის გამო dτ დროის განმავლობაში და რომელიც დატოვა იმავე დროს, იხარჯება განსახილველი ელემენტარული მოცულობის შიდა ენერგიის შეცვლაზე. .
სხეული შეიცავს ელემენტარულ პარალელეპიპედს dx, dy, dz კიდეებით. სახეების ტემპერატურა განსხვავებულია, ამიტომ სითბო გადის პარალელეპიპედში x, y, z ღერძების მიმართულებით.
ნახაზი 4.1 დიფერენციალური სითბოს განტოლების გამოსატანად
ფურიეს ჰიპოთეზის მიხედვით, სითბოს შემდეგი რაოდენობა გადის dx·dy ფართობზე dτ დროის განმავლობაში:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image003_138.gif" width="253" height="46 src="> (4.2)
სადაც https://pandia.ru/text/80/151/images/image005_105.gif" width="39" height="41"> განსაზღვრავს ტემპერატურის ცვლილებას z მიმართულებით.
მათემატიკური გარდაქმნების შემდეგ, განტოლება (4.2) დაიწერება:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image007_78.gif" width="583" height="51 src=">, შემოკლების შემდეგ:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image009_65.gif" width="203" height="51 src="> (4.4)
https://pandia.ru/text/80/151/images/image011_58.gif" width="412" height="51 src="> (4.6)
მეორეს მხრივ, ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image013_49.gif" width="68" height="22 src=">.gif" width="203" height="51 src=">. (4.8)
მნიშვნელობა https://pandia.ru/text/80/151/images/image017_41.gif" width="85" height="41 src="> (4.9)
განტოლებას (4.9) ეწოდება დიფერენციალური სითბოს განტოლება ან ფურიეს განტოლება სამგანზომილებიანი არასტაბილური ტემპერატურის ველისთვის სითბოს შიდა წყაროების არარსებობის შემთხვევაში. ეს არის ძირითადი განტოლება თბოგამტარობის პროცესების შესწავლისას და ამყარებს კავშირს ტემპერატურული ველის ნებისმიერ წერტილში დროებით და სივრცით ტემპერატურულ ცვლილებებს შორის.
თბოგამტარობის დიფერენციალური განტოლება სხეულის შიგნით სითბოს წყაროებთან:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image019_35.gif" width="181" height="50">
აქედან გამომდინარეობს, რომ ტემპერატურის ცვლილება დროთა განმავლობაში სხეულის ნებისმიერი წერტილისთვის მნიშვნელობის პროპორციულია ა.
მნიშვნელობა https://pandia.ru/text/80/151/images/image021_29.gif" width="26" height="44">. იმავე პირობებში იზრდება სხეულის ტემპერატურა, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი თერმული დიფუზიურობა. უფრო სწრაფად, ასე რომ, გაზებს აქვთ თერმული დიფუზურობის მცირე კოეფიციენტი, ხოლო ლითონებს აქვთ დიდი კოეფიციენტი.
არასტაციონარული თერმული პროცესების დროს აახასიათებს ტემპერატურის ცვლილების სიჩქარეს.
4.3 უნიკალურობის პირობები – სასაზღვრო პირობები
თბოგამტარობის დიფერენციალური განტოლება (ან კონვექციური სითბოს გადაცემის დიფერენციალური განტოლებების სისტემა) აღწერს ამ პროცესებს ყველაზე ზოგადი ფორმით. სითბოს გადაცემის კონკრეტული ფენომენის ან ჯგუფის ფენომენის შესასწავლად გამტარობის ან კონვექციის გზით, თქვენ უნდა იცოდეთ: ტემპერატურის განაწილება სხეულში საწყის მომენტში, გარემოს ტემპერატურა, სხეულის გეომეტრიული ფორმა და ზომები, გარემოსა და სხეულის ფიზიკური პარამეტრები, სხეულის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილების დამახასიათებელი სასაზღვრო პირობები ან სხეულის თერმული ურთიერთქმედების პირობები. გარემოსთან.
ყველა ეს განსაკუთრებული თვისება გაერთიანებულია ე.წ უნიკალურობის პირობები ან სასაზღვრო პირობები რომელიც შეიცავს:
1) საწყისი პირობები . მითითებულია სხეულში ტემპერატურის განაწილების პირობები და გარემოს ტემპერატურა საწყის მომენტში τ = 0.
2) გეომეტრიული პირობები . ისინი ადგენენ სხეულის ფორმას, გეომეტრიულ ზომებს და მის პოზიციას სივრცეში.
3) ფიზიკური პირობები . დააყენეთ გარემოსა და სხეულის ფიზიკური პარამეტრები.
4) სასაზღვრო პირობები შეიძლება დაზუსტდეს სამი გზით.
პირველი სახის სასაზღვრო მდგომარეობა : სხეულის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილება დაყენებულია დროის ნებისმიერ მომენტში;
მეორე სახის სასაზღვრო მდგომარეობა : დაყენებულია სითბოს ნაკადის სიმკვრივით სხეულის ზედაპირის თითოეულ წერტილში დროის ნებისმიერ მომენტში.
მესამე სახის სასაზღვრო მდგომარეობა : დგინდება სხეულის გარშემო არსებული გარემოს ტემპერატურით და სხეულის ზედაპირსა და გარემოს შორის სითბოს გადაცემის კანონით.
კონვექციური სითბოს გაცვლის კანონები მყარი სხეულის ზედაპირსა და გარემოს შორის ძალიან რთულია. კონვექციური სითბოს გადაცემის თეორია ემყარება ნიუტონ-რიჩმანის განტოლებას, რომელიც ადგენს კავშირს სხეულის ზედაპირზე სითბოს ნაკადის სიმკვრივესა და ტემპერატურულ წნევას (tst-tl) შორის, რომლის გავლენითაც ხდება სითბოს გადაცემა. სხეულის ზედაპირი:
q = α·(tst – tl), W/m2 (4.11)
ამ განტოლებაში α არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელსაც ეწოდება სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, W/m2 გრადუსი.
სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი ახასიათებს სითბოს გაცვლის ინტენსივობას სხეულის ზედაპირსა და გარემოს შორის. ის რიცხობრივად უდრის სხეულის ზედაპირის ერთეულით გამოყოფილ (ან აღქმულ) სითბოს დროის ერთეულზე, როდესაც ტემპერატურის სხვაობა სხეულის ზედაპირსა და გარემოს შორის არის 1 გრადუსი. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე და მისი დადგენა ძალიან რთულია. თერმული კონდუქტომეტრული პრობლემების გადაჭრისას, მისი მნიშვნელობა ჩვეულებრივ მუდმივია.
ენერგიის კონსერვაციის კანონის თანახმად, სითბოს გადაცემის გამო სხეულის ერთეული ზედაპირის მიერ გარემოში გამოსხივებული სითბოს რაოდენობა დროის ერთეულზე უნდა იყოს სითბოს ტოლი, რომელიც მიეწოდება თბოგამტარობით ზედაპირის ერთეულს. დროის ერთეულზე სხეულის შიდა ნაწილებიდან:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image023_31.gif" width="55" height="47 src="> - ტემპერატურული გრადიენტის პროექცია ნორმალურ მიმართულებით dF ადგილზე.
ზემოაღნიშნული თანასწორობა არის მესამე სახის სასაზღვრო მდგომარეობის მათემატიკური ფორმულირება.
თბოგამტარობის დიფერენციალური განტოლების (ან კონვექციური სითბოს გადაცემის პროცესების განტოლებების სისტემის) ამოხსნა მოცემულ გაურკვევლობის პირობებში შესაძლებელს ხდის დროის ნებისმიერ მომენტში ტემპერატურის ველის განსაზღვრას მთელ სხეულში, ანუ იპოვნოს ფუნქცია. ფორმა: t = f(x, y, z, τ).
ამ ტიპის სითბოს გაცვლა ხდება ტემპერატურის ველში მდებარე სხეულის ნაწილაკებს შორის
თ = ვ ( x , y, ზ , ტ ), ხასიათდება ტემპერატურის გრადიენტით თ.ტემპერატურის გრადიენტი არის ვექტორი, რომელიც მიმართულია ნორმალური n 0-ის გასწვრივ იზოთერმული ზედაპირისკენ ტემპერატურის გაზრდის მიმართულებით:
გრადით = პ ო dT/dn = პ ო თ
არსებობს თერმული ველები: ერთგანზომილებიანი, ორგანზომილებიანი და სამგანზომილებიანი; სტაციონარული და არასტაციონარული; იზოტროპული და ანისოტროპული.
გამტარი სითბოს გადაცემის პროცესის ანალიტიკური აღწერა ემყარება ფურიეს ფუნდამენტურ კანონს, რომელიც უკავშირდება ერთგანზომილებიან იზოტროპულ გარემოში გავრცელებულ სტაციონარული სითბოს ნაკადის მახასიათებლებს, გარემოს გეომეტრიულ და თერმოფიზიკურ პარამეტრებს:
ქ =λ(T 1 -ტ 2 )ს/ლ ტ ან P = ქ /t =λ (ტ 1 -ტ 2 ) ს/ლ
სად: - ქ - დროთა განმავლობაში ნიმუშის მეშვეობით გადაცემული სითბოს რაოდენობა ტ , განავალი;
λ - ნიმუშის მასალის თბოგამტარობის კოეფიციენტი W/(m-deg.);
თ 1 , თ 2 - ნიმუშის "ცხელი" და "ცივი" განყოფილებების ტემპერატურა, შესაბამისად, გრადუსი;
SS - ნიმუშის განივი ფართობი, m2;
ლ - ნიმუშის სიგრძე, მ;
რ - სითბოს ნაკადი, ვ.
ეფუძნება ელექტროთერმული ანალოგიის კონცეფციას, რომლის მიხედვითაც თერმული სიდიდეები რ დათ ემთხვევა ელექტრო დენს მე და ელექტრო პოტენციალი უ , წარმოვადგინოთ ფურიეს კანონი „ოჰმის კანონის“ სახით თერმული წრედის მონაკვეთისთვის:
P = ( თ 1 -ტ 2 )/ლ/ λS = (თ 1 -ტ 2 )/რ თ (4.2)
აქ, ფიზიკური მნიშვნელობის მიხედვით, პარამეტრი რ თ Იქ არის თერმული თერმული წრის განყოფილების წინააღმდეგობა და 1/ λ - სპეციფიკური თერმული წინააღმდეგობა. გამტარ სითბოს გადაცემის პროცესის ეს წარმოდგენა შესაძლებელს ხდის გამოთვალოს თერმული სქემების პარამეტრები, რომლებიც წარმოდგენილია ტოპოლოგიური მოდელებით და ელექტრული სქემების გამოთვლის ცნობილი მეთოდებით. შემდეგ, ისევე როგორც ელექტრული წრესთვის, დენის სიმკვრივის გამოხატულებას ვექტორული ფორმით აქვს ფორმა
ჯ = – σ გრადიუ ,
თერმული წრედისთვის ფურიეს კანონს ვექტორული სახით ექნება ფორმა
გვ = - λ გრადი თ ,
სად რ - სითბოს ნაკადის სიმკვრივე და მინუს ნიშანი მიუთითებს, რომ სითბოს ნაკადი ვრცელდება სხეულის გახურებულიდან ცივ ნაწილამდე.
გამონათქვამების (4.1) და (4.2) შედარებისას ჩვენ ვხედავთ, რომ გამტარ სითბოს გადაცემას
ა= ა cd = λ / ლ
ამრიგად, სითბოს გადაცემის პროცესის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად აუცილებელია სიგრძის შემცირება ლ თერმული წრე და გაზარდოს მისი თბოგამტარობა λ
გამტარი სითბოს გადაცემის პროცესის აღწერის განზოგადებული ფორმა არის თბოგამტარობის დიფერენციალური განტოლება, რომელიც არის ენერგიის შენარჩუნების კანონების მათემატიკური გამოხატულება და ფურიეს:
ოთხ dT / dt = λ x დ 2 თ / dx 2 + λ წ დ 2 თ / დი 2 + λ ზ დ 2 თ / ძ 2 + ვ ვ
სად თან -საშუალო სითბური სიმძლავრე, J/(კგ-K);
p - საშუალო სიმკვრივე, კგ/მ3;
ვ ვ - შიდა წყაროების მოცულობითი სიმკვრივე, W/m 3;
λ x λ წ λ ზ - სპეციფიკური თბოგამტარობა კოორდინატთა ღერძების მიმართულებით (ანიზოტროპული გარემოსთვის).
ამ ტიპის სითბოს გაცვლა არის რთული ფიზიკური პროცესი, რომლის დროსაც სითბოს გადატანა გაცხელებული სხეულის ზედაპირიდან მიმდებარე სივრცეში ხდება მისი გარეცხვის გამო გამაგრილებლის - თხევადი ან აირის ნაკადით, რომლის ტემპერატურაც დაბალია. გახურებული სხეული. ამ შემთხვევაში, ტემპერატურის ველის პარამეტრები და კონვექციური სითბოს გადაცემის ინტენსივობა დამოკიდებულია გამაგრილებლის მოძრაობის ბუნებაზე, მის თერმოფიზიკურ მახასიათებლებზე, აგრეთვე სხეულის ფორმასა და ზომაზე.
ამრიგად, გამაგრილებლის ნაკადის მოძრაობა შეიძლება იყოს თავისუფალი და იძულებითი, რაც შეესაბამება მოვლენებს ბუნებრივიდა იძულებულიკონვექცია. გარდა ამისა, არსებობს ლამინარული და ტურბულენტური ენაკადის მოძრაობის რეჟიმები, ისევე როგორც მათი შუალედური მდგომარეობები, დამოკიდებულია ძალების თანაფარდობაზე, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ ნაკადის მოძრაობებს - შინაგანი ხახუნის, სიბლანტისა და ინერციის ძალებს.
კონვექციური სითბოს გაცვლის პარალელურად, გამტარი სითბოს გაცვლა ხდება გამაგრილებლის თერმული კონდუქტომეტრის გამო, მაგრამ მისი ეფექტურობა დაბალია სითხეებისა და აირების თბოგამტარობის კოეფიციენტის შედარებით დაბალი მნიშვნელობების გამო. ზოგადად, სითბოს გადაცემის ეს მექანიზმი აღწერილია ნიუტონ-რიჩმანის კანონით:
P = ა კ.ბ. ს ( თ 1 - თ 2 ), (4.3)
სად: ა კ.ბ. - სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი კონვექციით, W/(m 2 -deg.);
თ 1 - თ 2 2 - კედლისა და გამაგრილებლის ტემპერატურა, შესაბამისად, K;
ს - სითბოს გადამცვლელი ზედაპირი, m2.
ნიუტონ-რიჩმანის კანონის აღწერის აშკარა სიმარტივის მიუხედავად, კონვექციური სითბოს გადაცემის პროცესის ეფექტურობის რაოდენობრივი შეფასების სირთულე მდგომარეობს იმაში, რომ კოეფიციენტის მნიშვნელობა ა კ.ბ. დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე, ე.ი. ეს არის მრავალი პროცესის პარამეტრის ფუნქცია. იპოვნეთ დამოკიდებულება აშკარად ა კ.ბ. = ვა 1 , ა 2 , ..., ა ჯ , ..., ა ნ ) ხშირად შეუძლებელია, რადგან პროცესის პარამეტრები ასევე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე.
ეს ხელს უწყობს ამ პრობლემის მოგვარებას თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის მსგავსების თეორია,მსგავსი ფენომენების თვისებების შესწავლა და მათი მსგავსების დადგენის მეთოდები. კერძოდ, დადასტურდა, რომ რთული ფიზიკური პროცესის მიმდინარეობა განისაზღვრება არა მისი ინდივიდუალური ფიზიკური და გეომეტრიული პარამეტრებით, არამედ უგანზომილებიანი ძალაუფლების კანონის კომპლექსებით, რომლებიც შედგება ამ პროცესისთვის აუცილებელი პარამეტრებისგან, რომლებიც ე.წ. მსგავსების კრიტერიუმები . შემდეგ რთული პროცესის მათემატიკური აღწერა მცირდება ამ კრიტერიუმებიდან შედგენამდე, რომელთაგან ერთი შეიცავს სასურველ მნიშვნელობას a q, კრიტერიუმის განტოლება , რომლის ფორმა მოქმედებს ამ პროცესის რომელიმე სახეობისთვის. თუ შეუძლებელია მსგავსების კრიტერიუმების შედგენა, ეს ნიშნავს, რომ ან პროცესის ზოგიერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრი გამოტოვებულია განხილვიდან, ან ამ პროცესის ზოგიერთი პარამეტრი შეიძლება ამოღებულ იქნას განხილვიდან დიდი ზიანის გარეშე.
რთული თბოგაცვლის პროცესებს შორის განასხვავებენ რადიაციულ-კონვექციურ და რადიაციულ-გამტარ სითბოს გაცვლას.
იყოფა მათ ჯამზე. რადიაციული გამტარობითი სითბოს გადაცემა ბრტყელ ფენაში სხვა საწყისი პირობებისთვის განიხილება [L. 5, 117, 163]; ცილინდრული ფენისთვის - [ლ. 116].
მაშ, რატომ იზრდება დიდი ნაწილაკების სითხის ფენებად კლასიფიცირებული რეგიონში სითბოს გადაცემის მაქსიმალური კოეფიციენტები დიამეტრის მატებასთან ერთად? ეს ყველაფერი ეხება გაზის კონვექციურ სითბოს გაცვლას. მცირე ნაწილაკების ფენებში გაზის ფილტრაციის სიჩქარე ძალიან დაბალია იმისთვის, რომ სითბოს გადაცემის კონვექციური კომპონენტი თავად "გამოიჩინოს". მაგრამ მარცვლის დიამეტრის მატებასთან ერთად ის იზრდება. მიუხედავად დაბალი გამტარი სითბოს გადაცემისა, დიდი ნაწილაკების გათხევადებულ საწოლში, კონვექციური კომპონენტის ზრდა ანაზღაურებს ამ მინუსს.
თავი მეთოთხმეტე რადიაციულ-გამტარი სითბოს გადაცემა
14-2. რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემა ნაცრისფერი შთამნთქმელი საშუალების ბრტყელ ფენაში სითბოს წყაროების გარეშე
14-3. რადიაციული გამტარი სითბოს გაცვლა შერჩევითი და ანიზოტროპულად გაფანტული გარემოს ბრტყელ ფენაში სითბოს წყაროებით
ამრიგად, ზემოთ მოყვანილი და სხვა, უფრო კონკრეტული სამუშაოებიდან გამომდინარე, აშკარა ხდება, რომ რადიაციის გამტარი სითბოს გადაცემა მოცულობითი სითბოს წყაროების შემცველ სისტემებში აშკარად არ არის საკმარისად შესწავლილი. კერძოდ, არ არის დაზუსტებული საშუალო და სასაზღვრო ზედაპირების სელექციურობის გავლენა და მოცულობის ანიზოტროპიისა და ზედაპირის გაფანტვის გავლენა. ამასთან დაკავშირებით ავტორმა წამოიწყო ბრტყელ ფენაში გამოსხივება-გამტარი სითბოს გადაცემის პრობლემის სავარაუდო ანალიტიკური გადაწყვეტა.
თერმული და კონვექციური სითბოს გადაცემა. სითბოს გადაცემის ამ სახელმძღვანელოს განსაკუთრებული შემთხვევებია: რადიაციული სითბოს გადაცემა მოძრავ გარემოში (გამტარი გადაცემის არარსებობის შემთხვევაში), რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემა სტაციონარულ გარემოში (კონვექციური (გადაცემის) არარსებობის შემთხვევაში და წმინდა „კონვექციური სითბოს გადაცემა. მოძრავ გარემოში, როდესაც არ არის რადიაციული გადაცემა.
განტოლებაში (15-1), სითბოს გადაცემის ჯამური კოეფიციენტი ნაკადიდან არხის კედელამდე შეიძლება მოიძებნოს (14-14) და (14-15) საფუძველზე. ამ მიზნით, მიღებული სქემის ფარგლებში განვიხილავთ სითბოს გაცვლის პროცესს დინებასა და სასაზღვრო ზედაპირს შორის, როგორც რადიაციული გამტარი სითბოს გაცვლა ნაკადის ბირთვსა და არხის კედელს შორის b სისქის სასაზღვრო ფენით. . მოდით გავაიგივოთ ნაკადის ბირთვის ტემპერატურა მოცემულ მონაკვეთში საშუალო კალორიმეტრულ ტემპერატურასთან, რაც შეიძლება გაკეთდეს არხის დიამეტრთან შედარებით სასაზღვრო ფენის მცირე სისქის გათვალისწინებით სასაზღვრო ზედაპირების [ტემპერატურით T(x) არხის მოცემულ მონაკვეთში და შთანთქმის სიმძლავრე ag] და მეორეს - არხის კედლით (ტემპერატურა Tw და შთანთქმის სიმძლავრე aw), განვიხილავთ რადიაციის გამტარობის პროცესს. სითბოს გადაცემა სასაზღვრო ფენის მეშვეობით. (14-14) გამოყენებით ვიღებთ გამოხატულებას ლოკალური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტისთვის a მოცემულ მონაკვეთში: გამოსხივება-კონვექციური სითბოს გადაცემის პრობლემები, თუნდაც მარტივი შემთხვევებისთვის, ჩვეულებრივ უფრო რთულია, ვიდრე რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემის პრობლემა. ქვემოთ მოცემულია სავარაუდო გამოსავალი [L. 205] რადიაციულ-კონვექციური სითბოს გადაცემის ერთი საერთო პრობლემის შესახებ. მნიშვნელოვანი გამარტივებები საშუალებას გვაძლევს დავასრულოთ გამოსავალი.
როგორც ნაჩვენებია [L. 88, 350], ტენზორის მიახლოება გარკვეულ პირობებში არის უფრო ზუსტი მეთოდი, რომელიც ხსნის ახალ შესაძლებლობებს რადიაციის საშუალებით სითბოს გადაცემის პროცესების შესწავლაში. (L. 351]-ში შემოთავაზებული ტენსორის მიახლოება (L. 88, 350] გამოიყენებოდა რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემის კომბინირებული პრობლემის გადასაჭრელად და მისცა კარგი შედეგები. შემდგომში ავტორმა განაზოგადა ტენსორის მიახლოება „და სპექტრალური და შემთხვევა. მთლიანი გამოსხივება თვითნებური მაჩვენებლების მოცულობითი და ზედაპირული გაფანტვისთვის რადიაციულ სისტემებში [L 29, 89].
კომპლექსური სითბოს გადაცემის პრობლემების გადაჭრის განმეორებითი მეთოდის გამოყენებით, ჯერ უნდა მიუთითოთ Qpea.i-ს მნიშვნელობები ყველა ზონისთვის და აღწერილი ტიპის ელექტრულ ინტეგრატორზე განისაზღვროს მიღებული ტემპერატურის ველი Qpea.i მიღებული განაწილებისთვის (i. =l 2,..., n), რომლის საფუძველზეც გამოითვლება ტემპერატურის ველი ყველა სიდიდის მეორე მიახლოებით
რადიაციული გამტარობის სითბოს გადაცემა განიხილება დამამშვიდებელი საშუალების ბრტყელ ფენასთან მიმართებაში. ორი პრობლემა მოგვარებულია. პირველი არის რადიაციული გამტარობის სითბოს გადაცემის ანალიტიკური გათვალისწინება გარემოს ბრტყელ ფენაში ყოველგვარი შეზღუდვის გარეშე ფენის ზედაპირების ტემპერატურებთან დაკავშირებით არ არის შიდა სითბოს წყაროები. მეორე გადაწყვეტა ეხება გამოსხივების სიმეტრიულ პრობლემას შერჩევითი და ანისოტროპული გარემოს ბრტყელ ფენაში. პირველი პრობლემის გადაჭრის შედეგები.
როგორც განსაკუთრებულ შემთხვევებში, რთული სითბოს გადაცემის განტოლებების სისტემიდან გამომდინარეობს ჰიდროდინამიკისა და სითბოს გადაცემის თეორიაში განხილული ყველა ინდივიდუალური განტოლება: საშუალების მოძრაობისა და უწყვეტობის განტოლებები, წმინდა გამტარობის, კონვექციური და რადიაციული სითბოს გადაცემის განტოლებები, განტოლებები. რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემა სტაციონარულ გარემოში და ბოლოს, რადიაციული სითბოს გადაცემის განტოლებები მოძრავ, მაგრამ არათბოგამტარ გარემოში.
რადიაციული გამტარი სითბოს გაცვლა, რომელიც არის კომპლექსური სითბოს გაცვლის ექვსი ტიპიდან ერთ-ერთი, ხდება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგში (ასტრო- და გეოფიზიკა, მეტალურგიული და მინის მრეწველობა, ელექტროვაკუუმის ტექნოლოგია, ახალი მასალების წარმოება და ა.შ.). რადიაციული გამტარობის სითბოს გადაცემის პროცესების შესწავლის აუცილებლობა ასევე იწვევს ენერგიის გადაცემის პრობლემებს თხევადი და აირისებრი მედიის ნაკადების სასაზღვრო ფენებში და სხვადასხვა გამჭვირვალე მასალების თბოგამტარობის შესწავლის პრობლემებს.
მაგრამ რადიაციის პროცესის გამოთვლა-"გამტარი სითბოს გადაცემის IB ის პირობები, რომლებისთვისაც მიღებული გადაწყვეტილებები მოქმედებს. პრობლემის რიცხვითი გადაწყვეტილებები იძლევა შესასწავლი პროცესის ნათელ სურათს (კონკრეტულ შემთხვევებზე, თანდაყოლილი მრავალი შეზღუდვის დანერგვის საჭიროების გარეშე. სავარაუდო ანალიტიკურ კვლევებში, როგორც ანალიტიკური, ასევე რიცხვითი გადაწყვეტილებები, უდავოდ ცნობილია (წინასწარი რადიაციულ-მაძლავრი სითბოს გადაცემის პროცესების შესწავლაში, მიუხედავად მათი შეზღუდული და პირადი ხასიათისა.
ამ თავში განხილულია ავტორის მიერ შესრულებული ორი ანალიტიკური გადაწყვეტა გარემოს ბრტყელ ფენაში გამოსხივება-გამტარობის სითბოს გადაცემის პრობლემის შესახებ. პირველი გამოსავალი განიხილავს პრობლემას ტემპერატურებთან, სასაზღვრო ზედაპირების შთანთქმის შესაძლებლობებთან და საშუალო ფენის ოპტიკურ სისქესთან დაკავშირებით შეზღუდვების არარსებობის პირობებში [L. 89, 203]. ეს გამოსავალი განხორციელდა გამეორების მეთოდით და საშუალო და სასაზღვრო ზედაპირები ნაცრისფერია ნაცრისფერი, და არ არის სითბოს წყაროები საშუალო მოცულობაში.
ბრინჯი. 14-1. რადიაციული გამტარობის სითბოს გადაცემის პრობლემის გადაჭრის სქემა შთამნთქმელი და თბოგამტარი საშუალების ბრტყელ ფენაში საშუალო სითბოს შიდა წყაროების არარსებობის შემთხვევაში.
ყველაზე დეტალური ანალიტიკური კვლევა ჩატარდა რადიაციული გამტარი სითბოს გადაცემის ზემოთ განხილულ პრობლემაზე ნაცრისფერი, წმინდა შთამნთქმელი გარემოს ფენით, როდესაც მითითებულია ფენის ნაცრისფერი სასაზღვრო ზედაპირების ტემპერატურა და სითბოს წყაროების არარსებობის შემთხვევაში. თავად მედია. რადიაციული გამტარობის სითბოს გაცვლის პრობლემა რადიაციული და თბოგამტარი საშუალების ფენას შორის სასაზღვრო ზედაპირებთან სითბოს წყაროების არსებობისას მოცულობაში განიხილება ძალიან შეზღუდული რაოდენობის სამუშაოებში გარკვეული ვარაუდების მიღებით.
პირველად „რადიაციულ-გამტარი სითბოს გადაცემის“ პროცესებში შიდა სითბოს წყაროების გათვალისწინების მცდელობა გაკეთდა [ლ. 208], სადაც განხილული იყო რადიაციისა და თბოგამტარობის მიერ სითბოს გადაცემის პრობლემა ნაცრისფერი, არაგაფანტული საშუალების ფენით, წყაროების ერთგვაროვანი განაწილებით მთელ მოცულობაში. თუმცა ნამუშევარში დაშვებულმა მათემატიკურმა შეცდომამ უარყო მიღებული შედეგები.
თბოგამტარობით სითბოს გადაცემის პროცესი აიხსნება ნივთიერების მოლეკულებს შორის კინეტიკური ენერგიის გაცვლით და ელექტრონების დიფუზიით. ეს ფენომენი ხდება მაშინ, როდესაც ნივთიერების ტემპერატურა განსხვავებულია სხვადასხვა წერტილში ან როდესაც ორი სხეულის სხვადასხვა ხარისხის გათბობის კონტაქტში მოდის.
თბოგამტარობის ძირითადი კანონი (ფურიეს კანონი) ამბობს, რომ სითბოს რაოდენობა, რომელიც გადის ერთგვაროვან (ერთგვაროვან) სხეულში დროის ერთეულზე, პირდაპირპროპორციულია კვეთის ფართობის ნორმალური სითბოს ნაკადისა და ტემპერატურის გრადიენტის დინების გასწვრივ.
სადაც R T არის თბოგამტარობით გადაცემული სითბოს ნაკადის სიმძლავრე, W;
ლ - თბოგამტარობის კოეფიციენტი, ;
d - კედლის სისქე, მ;
t 1, t 2 - გაცხელებული და ცივი ზედაპირის ტემპერატურა, K;
S - ზედაპირის ფართობი, m2.
ამ გამოთქმიდან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ RES-ის დიზაინის შემუშავებისას, სითბოგამტარი კედლები უნდა იყოს თხელი, ნაწილების შეერთებებში უზრუნველყოფილი უნდა იყოს თერმული კონტაქტი მთელ ტერიტორიაზე და შეირჩეს მაღალი თბოგამტარობის კოეფიციენტის მქონე მასალები. .
განვიხილოთ d სისქის ბრტყელი კედლის მეშვეობით სითბოს გადაცემის შემთხვევა.
სურათი 7.2 - სითბოს გადაცემა კედელზე
S ფართობის მქონე კედლის მონაკვეთზე დროის ერთეულზე გადაცემული სითბოს რაოდენობა განისაზღვრება უკვე ცნობილი ფორმულით
ეს ფორმულა შედარებულია ოჰმის კანონის განტოლებასთან ელექტრული წრეებისთვის. მათი სრული ანალოგიის დანახვა რთული არ არის. ასე რომ, სითბოს რაოდენობა ერთეულ დროში P T შეესაბამება მიმდინარე მნიშვნელობას I, ტემპერატურის გრადიენტი (t 1 - t 2) შეესაბამება პოტენციურ განსხვავებას U.
დამოკიდებულება ჰქვია თ ე რ მ ი ც ჰ ე ს კ ი მწინააღმდეგობა და აღინიშნება R T-ით,
განხილული ანალოგია სითბოს ნაკადსა და ელექტრო დენს შორის არა მხოლოდ საშუალებას გვაძლევს აღვნიშნოთ ფიზიკური პროცესების საერთოობა, არამედ ხელს უწყობს თერმული კონდუქტომეტრის გამოთვლას რთულ სტრუქტურებში.
თუ განხილულ შემთხვევაში ელემენტი, რომელიც უნდა გაგრილდეს, მდებარეობს თვითმფრინავზე, რომელსაც აქვს ტემპერატურა t CT1, მაშინ
t ST1 = P T d/(lS) + t ST2.
ამიტომ, t CT1-ის შესამცირებლად, საჭიროა გაზარდოთ თბოგამტარი ზედაპირის ფართობი, შეამციროთ სითბოს გადამცემი კედლის სისქე და შეარჩიოთ მასალები მაღალი თბოგამტარობის კოეფიციენტით.
თერმული კონტაქტის გასაუმჯობესებლად აუცილებელია შემაერთებელი ზედაპირების უხეშობის შემცირება, სითბოგამტარი მასალებით დაფარვა და მათ შორის კონტაქტური წნევის შექმნა.
სტრუქტურულ ელემენტებს შორის თერმული კონტაქტის ხარისხი ასევე დამოკიდებულია ელექტრულ წინააღმდეგობაზე. რაც უფრო დაბალია საკონტაქტო ზედაპირის ელექტრული წინააღმდეგობა, მით უფრო დაბალია მისი თერმული წინააღმდეგობა, მით უკეთესი იქნება სითბოს გაფრქვევა.
რაც უფრო დაბალია გარემოს სითბოს მოცილების სიმძლავრე, მით მეტი დრო დასჭირდება სითბოს გადაცემის სტაციონარული რეჟიმის დამყარებას.
როგორც წესი, დიზაინის გამაგრილებელი ნაწილია შასი, კორპუსი ან გარსაცმები. ამიტომ, დიზაინის განლაგების ვარიანტის არჩევისას, თქვენ უნდა დააკვირდეთ, აქვს თუ არა მონტაჟისთვის არჩეულ სტრუქტურის გამაგრილებელ ნაწილს გარემოსთან კარგი სითბოს გაცვლის პირობები თუ არის სითბოს მდგრადი.
