სითბოს გადაცემა გამტარია. გამტარი სითბოს გადაცემა უნიკალურობის პირობები – სასაზღვრო პირობები

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 გათხევადებულ საწოლებად 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, ზემოაღნიშნულიდან 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].

რთული სითბოს გადაცემის პრობლემების გადასაჭრელად განმეორებითი მეთოდის გამოყენებით, ჯერ უნდა მიუთითოთ Qpea.i მნიშვნელობები ყველა ზონისთვის და აღწერილი ტიპის ელექტრულ ინტეგრატორზე განისაზღვროს მიღებული ტემპერატურის ველი მიღებული Qpea.i 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 საჭიროება 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.

გამტარი სითბოს გადაცემა (ლათ. Conduce, conductum შემცირება, შეერთება) T. სითბოს გატარებით სხეულის ზედაპირთან კონტაქტში მყოფი ნებისმიერი მყარი სხეულის ზედაპირზე (ან მასზე).

დიდი სამედიცინო ლექსიკონი. 2000 .

ნახეთ, რა არის „გამტარი სითბოს გადაცემა“ სხვა ლექსიკონებში:

სითბოს გადაცემა გამოსხივებისა და თბოგამტარობით სითბოს კომბინირებული გადაცემის გამო... პოლიტექნიკური ტერმინოლოგიური განმარტებითი ლექსიკონი

რადიაციული გამტარობის სითბოს გაცვლა- - [A.S. Goldberg. ინგლისურ-რუსული ენერგეტიკული ლექსიკონი. 2006] თემები: ენერგია ზოგადად EN სითბოს გადაცემა გამოსხივებით და გამტარობით ... ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

ვერნოს სფერული თერმომეტრი არის ღრუ, თხელკედლიანი, ლითონის (სპილენძის ან ალუმინის) სფერო, რომლის დიამეტრი 0,1-0,15 მ. ... ვიკიპედია

მასალების თერმული თვისებები- რუბრიკის ტერმინები: მასალების თერმული თვისებები შემომფარველი სტრუქტურის ტენიანობის მდგომარეობა საოპერაციო ტენიანობა ... სამშენებლო მასალების ტერმინების, განმარტებებისა და განმარტებების ენციკლოპედია

- (ა. გადარჩენის კოსტიუმი, დამცავი აღჭურვილობა; n. Schutzanzug, Schutzkleidung; f. კოსტუმი დე დაცვა; ი. traje protector) სამთო მრეწველობაში, სპეციალური ტანსაცმელი მაღაროს მაშველების, მეხანძრეების და ა.შ. გარემოს მავნე ზემოქმედებისგან დასაცავად. …… გეოლოგიური ენციკლოპედია

წიგნები

სითბოს გადაცემა და აერონავტიკული ტექნოლოგიის მასალების და სტრუქტურების თერმული ტესტირება რადიაციული გათბობის დროს, ვიქტორ ელისეევი. მონოგრაფია ეძღვნება მაღალი ინტენსივობის გამოსხივების წყაროების გამოყენებით კოსმოსური ტექნოლოგიის მასალებისა და სტრუქტურების სითბოს გადაცემის და თერმული ტესტირების პრობლემებს. შედეგები წარმოდგენილია...

ᲬᲘᲜᲐᲡᲘᲢᲧᲕᲐᲝᲑᲐ

„ჰიდრავლიკა და სითბოს ინჟინერია“ არის ძირითადი ზოგადი საინჟინრო დისციპლინა სტუდენტებისთვის, რომლებიც სწავლობენ „გარემოს დაცვის“ მიმართულებით. იგი შედგება ორი ნაწილისაგან:

ტექნოლოგიური პროცესების თეორიული საფუძვლები;

სამრეწველო ტექნოლოგიის ტიპიური პროცესები და მოწყობილობები.

მეორე ნაწილი მოიცავს სამ ძირითად ნაწილს:

ჰიდროდინამიკა და ჰიდროდინამიკური პროცესები;

თერმული პროცესები და აპარატურა;

მასის გადაცემის პროცესები და აპარატურა.

დისციპლინის პირველი ნაწილისთვის სალექციო ჩანაწერები ნ.ხ. ზინატულინა, ა.ი. გურიანოვა, ვ.კ. ილინა (ჰიდრავლიკა
და სითბოს ინჟინერია, 2005); დისციპლინის მეორე ნაწილის პირველი ნაწილისთვის - სახელმძღვანელო ნ.ხ. ზინატულინა, ა.ი. გურიანოვა, ვ.კ. ილინა, დ.ა. ელდაშევა (ჰიდროდინამიკა და ჰიდროდინამიკური პროცესები, 2010).

ეს სახელმძღვანელო ასახავს მეორე ნაწილის მეორე ნაწილს. ამ განყოფილებაში განხილული იქნება გამტარი და კონვექციური სითბოს გადაცემის ყველაზე გავრცელებული შემთხვევები, სითბოს გადაცემის სამრეწველო მეთოდები, აორთქლება, აგრეთვე სითბოს გაცვლის მოწყობილობების მუშაობის პრინციპი და დიზაინი.

სახელმძღვანელო შედგება სამი თავისგან, რომელთაგან თითოეული მთავრდება კითხვებით, რომლებიც მოსწავლეებს შეუძლიათ გამოიყენონ თვითკონტროლისთვის.

წარმოდგენილი სახელმძღვანელოს მთავარი მიზანია ასწავლოს მოსწავლეებს თერმული პროცესების საინჟინრო გამოთვლების განხორციელება და მათი განხორციელებისთვის საჭირო აღჭურვილობის შერჩევა.

ნაწილი. 1. სითბოს გადაცემა

სამრეწველო ტექნოლოგიური პროცესები მოცემული მიმართულებით მიმდინარეობს მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელიც იქმნება თერმული ენერგიის (სითბოს) მიწოდებით ან მოხსნით. პროცესებს, რომელთა სიჩქარე დამოკიდებულია სითბოს მიწოდების ან მოცილების სიჩქარეზე, ეწოდება თერმული. თერმული პროცესების მამოძრავებელი ძალა არის ტემპერატურის სხვაობა ფაზებს შორის. მოწყობილობებს, რომლებშიც მიმდინარეობს თერმული პროცესები, ეწოდება სითბოს გადამცვლელები.

სითბოს გადაცემის პროცესების გაანგარიშება ჩვეულებრივ ხდება ინტერფაზური სითბოს გადაცემის ზედაპირის განსაზღვრაზე. ეს ზედაპირი არის
სითბოს გადაცემის განტოლებიდან ინტეგრალური სახით. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, როგორც ცნობილია, დამოკიდებულია ფაზების სითბოს გადაცემის კოეფიციენტებზე,
ასევე კედლის თერმული წინააღმდეგობისგან. ქვემოთ განვიხილავთ მათ განსაზღვრის მეთოდებს, ტემპერატურული ველის და სითბოს ნაკადების პოვნას. სადაც შესაძლებელია, კონსერვაციის კანონების განტოლებების ამოხსნიდან მოიძებნება საჭირო სიდიდეები, ხოლო სხვა შემთხვევებში გამოიყენება გამარტივებული მათემატიკური მოდელები ან ფიზიკური მოდელირების მეთოდი.

კონვექციური სითბოს გადაცემა

კონვექციის დროს, სითბოს გადაცემა ხდება გამაგრილებლის ნაკადის მაკრომოცულობითი ნაწილაკებით. კონვექციას ყოველთვის თან ახლავს თბოგამტარობა. როგორც ცნობილია, თბოგამტარობა არის მოლეკულური ფენომენი, კონვექცია არის მაკროსკოპული ფენომენი, რომელშიც
გამაგრილებლის მთელი ფენები სხვადასხვა ტემპერატურით ჩართულია სითბოს გადაცემაში. სითბო გადადის ბევრად უფრო სწრაფად კონვექციის გზით, ვიდრე გამტარობით. აპარატის კედლის ზედაპირთან ახლოს კონვექცია იშლება.

კონვექციური სითბოს გადაცემა აღწერილია ფურიე-კირჩჰოფის განტოლებით. საშუალო ნაკადის ნიმუშები აღწერილია ნავიერ-სტოკსის (ლამინარული რეჟიმი) და რეინოლდსის (ტურბულენტური რეჟიმი) განტოლებებით, ასევე უწყვეტობის განტოლებით. კონვექციური სითბოს გადაცემის ნიმუშების შესწავლა შეიძლება განხორციელდეს იზოთერმული და არაიზოთერმული ფორმულირებებით.

იზოთერმული ფორმულირებით ჯერ ნავიე-სტოკსის და უწყვეტობის განტოლებები იხსნება, შემდეგ მიღებული სიჩქარის მნიშვნელობები გამოიყენება ფურიე-კირჩჰოფის განტოლების ამოსახსნელად. ამ გზით მიღებული სითბოს გადაცემის კოეფიციენტების მნიშვნელობები შემდგომში ხდება დახვეწა და კორექტირება.

არაიზოთერმული ფორმულირებაში ნავიე-სტოქსის, უწყვეტობის და ფურიე-კირჩჰოფის განტოლებები წყდება ერთობლივად, გარემოს თერმოფიზიკური თვისებების ტემპერატურაზე დამოკიდებულების გათვალისწინებით.
როგორც ექსპერიმენტული მონაცემები აჩვენებს, დამოკიდებულებები ერთად გვ(თ), ლ ( თ)
და რ( თ) სუსტია და მ( თ) - ძალიან ძლიერი. ამიტომ, ჩვეულებრივ, მხოლოდ დამოკიდებულება m( თ). ის, ეს დამოკიდებულება, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს არენიუსის დამოკიდებულების ან, უფრო მარტივად, ალგებრული განტოლების სახით. ამრიგად, წარმოიქმნება ეგრეთ წოდებული კონიუგატური პრობლემები.

ბოლო დროს შემუშავდა მეთოდები ლამინარული სითხის ნაკადებში სითბოს გადაცემის მრავალი პრობლემის გადასაჭრელად, სითხის სიბლანტის ტემპერატურაზე დამოკიდებულების გათვალისწინებით. ტურბულენტური ნაკადებისთვის ყველაფერი უფრო რთულია. თუმცა, შესაძლებელია კომპიუტერული ტექნოლოგიის გამოყენებით მიახლოებითი რიცხვითი ამონახსნების გამოყენება.

ამ განტოლებების ამოსახსნელად აუცილებელია უნიკალურობის პირობების დაყენება, რომელიც მოიცავს საწყის და სასაზღვრო პირობებს.

სითბოს გადაცემის სასაზღვრო პირობები შეიძლება განისაზღვროს სხვადასხვა გზით:

პირველი ტიპის სასაზღვრო პირობები განისაზღვრება კედლის ტემპერატურის განაწილებით:

; (19)

უმარტივესი შემთხვევაა როცა თ c t = const;

მეორე სახის სასაზღვრო პირობები - მითითებულია სითბოს ნაკადის განაწილება კედელზე

; (20)

მესამე სახის სასაზღვრო პირობები - მითითებულია არხის მიმდებარე გარემოს ტემპერატურის განაწილება და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი.
გარემოდან კედელამდე ან პირიქით

. (21)

სასაზღვრო მდგომარეობის ტიპის არჩევანი დამოკიდებულია სითბოს გაცვლის მოწყობილობის მუშაობის პირობებზე.

ბრტყელ თეფშზე

განვიხილოთ დინება მუდმივი თერმოფიზიკური მახასიათებლებით (r, m, l, გ გვ= const), იძულებითი მოძრაობის შესრულება ბრტყელი ნახევრად უსასრულო თხელი ფირფიტის გასწვრივ და მასთან სითბოს გაცვლა. დავუშვათ, რომ შეუზღუდავი ნაკადი სიჩქარით
და ტემპერატურა თ° ეშვება ნახევრად უსასრულო ფირფიტაში, რომელიც ემთხვევა
თვითმფრინავით X – ზდა აქვს ტემპერატურა თ st = const.

განვასხვავოთ ჰიდროდინამიკური და თერმული სასაზღვრო ფენები
d g და d t სისქით შესაბამისად (ფართი 99% სიჩქარის ცვლილება w x
და ტემპერატურა თ). ძაფის ბირთვში და თ° მუდმივია.

გავაანალიზოთ უწყვეტობისა და ნავიერ-სტოკსის განტოლებები. პრობლემა ორგანზომილებიანია, რადგან w z, . ექსპერიმენტული მონაცემებით ცნობილია, რომ ჰიდროდინამიკური სასაზღვრო შრეში . ძაფის ბირთვში const, შესაბამისად, ბერნულის განტოლების მიხედვით , სასაზღვრო ფენაში იგივე

როგორც ცნობილია" X» დ გ, ამიტომ .

ამიტომ გვაქვს

; (22)

. (23)

დაწერეთ მსგავსი განტოლებები ღერძისთვის ზეაზრი არ აქვს, რადგან w yშეიძლება მოიძებნოს უწყვეტობის განტოლებიდან (22). მსგავსი პროცედურების გამოყენებით შეგიძლიათ გაამარტივოთ ფურიე-კირჩჰოფის განტოლება

. (24)

დიფერენციალური განტოლებათა სისტემა (22)–(24) წარმოადგენს ბრტყელი სტაციონარული თერმული ლამინარული სასაზღვრო ფენის იზოთერმულ მათემატიკურ მოდელს. მოდით ჩამოვაყალიბოთ სასაზღვრო პირობები
ფირფიტასთან საზღვარზე, ე.ი. ზე ზე= 0: ნებისმიერისთვის Xსიჩქარე w x= 0 (არ მოცურების მდგომარეობა). ჰიდროდინამიკური სასაზღვრო ფენის საზღვარზე და გარეთ,
იმათ. ზე ზე≥ დ გ ( X), ისევე, როგორც X= 0 ნებისმიერისთვის ზე: w x= . ტემპერატურის ველისთვის არის მსგავსი არგუმენტები.

ასე რომ, სასაზღვრო პირობები:

ვ x ( x, 0) = 0, x > 0; w x (x, ∞) = ; w x(0, y) = ; (25)

თ (x, 0) = თქ, x > 0; თ (x, ∞) = თ ° ; თ (0, წ) = თ°. (26)

ამ პრობლემის ზუსტი გადაწყვეტა უსასრულო სერიების სახით მიიღო ბლასიუსმა. არსებობს უფრო მარტივი სავარაუდო ამონახსნები: ინტეგრალური მიმართებების მეთოდი (იუდაევი) და იმპულსის თეორემა (შლიხტინგი). ა.ი. რაზინოვმა პრობლემა გადაჭრა კონიუგირებული ფიზიკური მეთოდის გამოყენებით
და მათემატიკური მოდელირება. მიღებულია სიჩქარის პროფილები
w x (x, წ), ვ y ( x,წ) და ტემპერატურა თ, ასევე სასაზღვრო ფენების სისქე
დ გ ( x) და დ ტ ( X)

; (27)

, პრ ≥ 1; (28)

პრ= ν/ა.

კოეფიციენტი აფორმულაში (27) რაზინოვისთვის – 5,83; იუდაევა – 4,64; ბლაუზიუსი – 4; ზომა – 5.0. ნაპოვნი დამოკიდებულებების სავარაუდო ფორმა ნაჩვენებია ნახ. 1.3.

როგორც ცნობილია, გაზებისთვის პრ≈ 1, წვეთოვანი სითხეები პრ > 1.

მიღებული შედეგები საშუალებას იძლევა განისაზღვროს იმპულსის და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტები. ადგილობრივი მნიშვნელობები γ( x) და ნუგ, x

, . (29)

წ

w x

თქ

(T–Tქ)

დ გ ( x)

d t ( x)

ბრინჯი. 1.3. ჰიდროდინამიკური და თერმული ლამინარული სასაზღვრო ფენები

ბრტყელ თეფშზე

საშუალო მნიშვნელობები და მონაკვეთის სიგრძის გასწვრივ ლ

,
, . (30)

ანალოგიურად სითბოს გადაცემისთვის

,
; (31)

, . (32)

ამ შემთხვევაში შენარჩუნებულია სითბოს და იმპულსების გადაცემის ანალოგია (საწყისი განტოლებები იგივეა, სასაზღვრო პირობები მსგავსია). სითბოს გადაცემის პროცესის ჰიდროდინამიკური ანალოგიის დამახასიათებელ კრიტერიუმს აქვს ფორმა

P t-g, x = ნუ T, x/Nuგ, x = პრ 1/3 . (33)

თუ პრ= 1, შემდეგ P t-g, x= 1, აქედან გამომდინარე, პულსის და სითბოს გადაცემის პროცესების სრული ანალოგია.

მიღებული განტოლებიდან გამომდინარეობს

γ ~ , m; a ~ , ლ. (34)

როგორც წესი, ასეთი ხარისხობრივი დამოკიდებულება არსებობს
არა მხოლოდ ბრტყელი სასაზღვრო ფენისთვის, არამედ უფრო რთული შემთხვევებისთვისაც.

პრობლემა განიხილება იზოთერმული ფორმულირებით, პირველი ტიპის თერმული სასაზღვრო პირობებში თ st = const.

ფირფიტის კიდედან მოშორებისას (კოორდინატების გაზრდა X) არის ზრდა d g ( X). ამ შემთხვევაში სიჩქარის ველის არაერთგვაროვნება w xვრცელდება ფაზის საზღვრიდან სულ უფრო დაშორებულ ადგილებში,
რაც ტურბულენტობის წარმოქმნის წინაპირობაა. ბოლოს როდის რექსი, kp იწყება ლამინარული რეჟიმიდან ტურბულენტურ რეჟიმზე გადასვლა. გარდამავალი ზონა შეესაბამება მნიშვნელობებს X, გამოითვლება მიხედვით რექსი 3,5 × 10 5 ÷ 5 × 10 5-დან.
დისტანციებზე რექსი> 5 × 10 5 მთელი სასაზღვრო ფენა ტურბულირებულია,
ბლანტიანი ან ლამინარული ქვეფენის გარდა d 1g სისქით. ნაკადის ბირთვში სიჩქარე არ იცვლება. თუ პრ> 1, მაშინ ბლანტი ქვეფენის შიგნით შეგვიძლია გამოვყოთ d 1m სისქის თერმული ქვეფენა, რომელშიც მოლეკულური სითბოს გადაცემა ჭარბობს ტურბულენტურ სითბოს გადაცემას.

მთელი ტურბულენტური თერმული სასაზღვრო ფენის სისქე ჩვეულებრივ განისაზღვრება მდგომარეობიდან ν t = a t, შესაბამისად d g = d t.

პირველ რიგში, განვიხილოთ ტურბულენტური ჰიდროდინამიკური სასაზღვრო ფენა (ნახ. 1.4). ძალაში დავტოვოთ ლამინარული ფენისთვის გაკეთებული ყველა მიახლოება. ერთადერთი განსხვავება არის ν t-ის არსებობა ( ზე), Ამიტომაც

. (35)

შევინარჩუნოთ სასაზღვრო პირობებიც. განტოლებათა სისტემის ამოხსნით (35)
და (22) სასაზღვრო პირობებით (25), ნახევრად ემპირიული Prandtl კედლის ტურბულენტობის მოდელის გამოყენებით, შეიძლება მივიღოთ ტურბულენტური სასაზღვრო ფენის მახასიათებლები. ბლანტი ქვეფენაში, სადაც დანერგილია სიჩქარის განაწილების წრფივი კანონი, შეიძლება უგულებელვყოთ ტურბულენტური იმპულსის გადაცემა, მის გარეთ კი მოლეკულური გადაცემა. კედელთან ახლოს
(ბლანტი ქვეფენის გამოკლებით), ჩვეულებრივ მიიღება ლოგარითმული სიჩქარის პროფილი, ხოლო გარე რეგიონში ძალაუფლების კანონი 1/7 მაჩვენებლით (ნახ. 1.4).

ბრინჯი. 1.4. ჰიდროდინამიკური და თერმული ტურბულენტური სასაზღვრო ფენები

ბრტყელ თეფშზე

ისევე როგორც ლამინირებული სასაზღვრო ფენის შემთხვევაში, შესაძლებელია საშუალო სიგრძის გამოყენება ლიმპულსების დაბრუნების კოეფიციენტები

. (36)

განვიხილოთ თერმული ტურბულენტური სასაზღვრო ფენა. ენერგიის განტოლება არის

. (37)

თუ პრ> 1, შემდეგ ბლანტი ქვეფენის შიგნით შეგვიძლია გამოვყოთ თერმული ქვეფენა, სადაც მოლეკულური სითბოს გადაცემა

. (38)

ადგილობრივი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტისთვის მათემატიკური მოდელის ამოხსნას აქვს ფორმა

საშუალო მნიშვნელობა ფირფიტის სიგრძეზე განსაზღვრულია ასე

ქვემოთ მოცემულია ტურბულენტური სასაზღვრო ფენის წარმოქმნა (a) და ლოკალური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტის (b) განაწილება ბრტყელი ნახევრად უსასრულო ფირფიტის გარშემო გრძივი დინების დროს (ნახ. 1.5).

ბრინჯი. 1.5. სასაზღვრო ფენები d g და d t და ადგილობრივი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი a

ბრტყელ თეფშზე

ლამინირებულ ფენაში ( X ≤ ლკრ) თბოგამტარობის გამო მხოლოდ ხარისხობრივი შეფასებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიმართება a ~.

გარდამავალ ზონაში იზრდება სასაზღვრო ფენის მთლიანი სისქე. თუმცა, a-ს მნიშვნელობა ამ შემთხვევაში იზრდება, რადგან ლამინირებული ქვეფენის სისქე მცირდება და მიღებულ ტურბულენტურ ფენაში სითბო გადადის არა მხოლოდ თბოგამტარობით, არამედ ერთად კონვექციის გზით.
სითხის მოძრავი მასით, ე.ი. უფრო ინტენსიური. შედეგად, სითბოს გადაცემის მთლიანი თერმული წინააღმდეგობა მცირდება. განვითარებული ტურბულენტური რეჟიმის ზონაში სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი კვლავ იწყებს კლებას სასაზღვრო ფენის ჯამური სისქის ზრდის გამო a ~ .

ასე რომ, განიხილება ჰიდროდინამიკური და თერმული სასაზღვრო ფენები ბრტყელ ფირფიტაზე. მიღებული დამოკიდებულებების ხარისხობრივი ბუნება ასევე მოქმედებს სასაზღვრო ფენებზე, რომლებიც წარმოიქმნება უფრო რთული ზედაპირების გარშემო ნაკადის დროს.

სითბოს გადაცემა მრგვალ მილში

განვიხილოთ სტაციონარული სითბოს გაცვლა წრიული კვეთის ჰორიზონტალური სწორი მილის კედლებსა და ნაკადს შორის, რომელსაც აქვს მუდმივი თერმოფიზიკური მახასიათებლები და მოძრაობს მის შიგნით იძულებითი კონვექციის გამო. მივიღოთ პირველი სახის თერმული სასაზღვრო პირობები, ე.ი. თ st = const.

ᲛᲔ.ჰიდროდინამიკური და თერმული სტაბილიზაციის სფეროები.

როდესაც სითხე შედის მილში, კედლებით გამოწვეული დამუხრუჭების გამო, მათზე წარმოიქმნება ჰიდროდინამიკური სასაზღვრო ფენა.
შესასვლელიდან მოშორებით, სასაზღვრო ფენის სისქე იზრდება,
ხოლო საპირისპირო კედლების მიმდებარე სასაზღვრო ფენები
არ დაიხურება. ამ განყოფილებას ეწოდება საწყისი ან ჰიდროდინამიკური სტაბილიზაციის განყოფილება - ლნგ.

ისევე, როგორც სიჩქარის პროფილი იცვლება მილის სიგრძის გასწვრივ,
და ტემპერატურის პროფილი.

II.განვიხილოთ ლამინარული სითხის მოძრაობა.

ადრე დისციპლინის განყოფილებაში „ჰიდროდინამიკა და ჰიდროდინამიკური პროცესები“ განვიხილეთ ჰიდროდინამიკური საწყისი განყოფილება. საწყისი მონაკვეთის სიგრძის დასადგენად, შემოთავაზებული იყო შემდეგი ურთიერთობა

სითხისთვის პრ> 1, შესაბამისად, თერმული სასაზღვრო ფენა განთავსდება ჰიდროდინამიკური სასაზღვრო ფენის შიგნით.
ეს გარემოება საშუალებას გვაძლევს ვივარაუდოთ, რომ თერმული სასაზღვრო ფენა ვითარდება სტაბილიზებულ ჰიდროდინამიკურ მონაკვეთში და სიჩქარის პროფილი ცნობილია - პარაბოლური.

სითხის ტემპერატურა თბოგაცვლის განყოფილების შესასვლელ განყოფილებაში მუდმივია ჯვარედინი მონაკვეთზე და ტოლია თ° და ძაფის ბირთვში ის არ იცვლება. ამ პირობებში, თერმული სასაზღვრო ფენის განტოლებას აქვს ფორმა

. (41)

ამ განტოლების ამოხსნა ზემოაღნიშნულ პირობებში იძლევა:

თერმული საწყისი მონაკვეთის სიგრძისთვის

; (42)

ადგილობრივი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტისთვის

; (43)

სითბოს გადაცემის საშუალო კოეფიციენტის სიგრძისთვის

; (44)

· ადგილობრივი Nusselt ნომრისთვის

; (45)

· ნუსელტის საშუალო რიცხვისთვის

. (46)

განვიხილოთ განტოლება (42). თუ , ეს .
სითხეებისთვის პრ> 1, ასე რომ უმეტეს შემთხვევაში, განსაკუთრებით
სითხეებისთვის დიდი პრ, ლამინარული მოძრაობის დროს სითბოს გაცვლა ხდება ძირითადად თერმული სტაბილიზაციის განყოფილებაში. როგორც (43) მიმართებიდან ჩანს, თერმული სტაბილიზაციის განყოფილებაში მილისთვის a მცირდება შესასვლელიდან დაშორებით (თერმული სასაზღვრო ფენის dt სისქე იზრდება) (ნახ. 1.6).

ბრინჯი. 1.6. ტემპერატურის პროფილი საწყის და სტაბილიზებულ მონაკვეთებზე

ცილინდრულ მილში სითხის ლამინარული ნაკადით

მილში ტურბულენტური ნაკადით, როგორც ბრტყელ ფირფიტაზე, პირველ რიგში, ჰიდროდინამიკური და თერმული სასაზღვრო ფენების სისქეები ემთხვევა; და მეორეც, ისინი ბევრად უფრო სწრაფად იზრდებიან, ვიდრე ლამინირებისთვის. ეს იწვევს თერმული მონაკვეთების სიგრძის შემცირებას
და ჰიდროდინამიკური სტაბილიზაცია, რაც უმეტეს შემთხვევაში საშუალებას იძლევა უგულებელყოთ ისინი სითბოს გადაცემის გაანგარიშებისას

. (47)

III.სტაბილიზირებული სითბოს გადაცემა საშუალო ლამინარული მოძრაობით.

განვიხილოთ სტაციონარული სითბოს გადაცემა მრგვალ მილში, როდესაც სითხის თერმოფიზიკური თვისებები მუდმივია (იზოთერმული შემთხვევა), სიჩქარის პროფილი არ იცვლება სიგრძეზე, მილის კედლის ტემპერატურა მუდმივია და ტოლია. თქ, ნაკადში არ არის სითბოს შიდა წყაროები,
ხოლო ენერგიის გაფრქვევის გამო გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა უმნიშვნელოა. ამ პირობებში, სითბოს გადაცემის განტოლებას აქვს იგივე ფორმა, როგორც სასაზღვრო ფენისთვის. ამრიგად, სითბოს გადაცემის შესწავლის საწყისი განტოლება არის განტოლება (41).

სასაზღვრო პირობები:

(48)

ამ პრობლემის გადაწყვეტა ჯერ გრეცმა მიიღო, შემდეგ კი ნუსელტმა, უსასრულო სერიის ჯამის სახით. ოდნავ განსხვავებული გამოსავალი მიიღეს შუმილოვმა და იაბლონსკიმ. მიღებული გამოსავალი სწორია
და თერმული სტაბილიზაციის მონაკვეთისთვის, ექვემდებარება ნაკადის წინასწარ ჰიდროდინამიკურ სტაბილიზაციას.

სტაბილიზირებული სითბოს გადაცემის რეგიონისთვის ადგილობრივი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი უდრის შემზღუდველს

ან (49)

როგორც ნახატიდან ჩანს (ნახ. 1.7), ზრდით ნომერი ნუმცირდება, ასიმპტომურად უახლოვდება მრუდის მეორე მონაკვეთს
მუდმივ მნიშვნელობამდე ნუ= 3.66. ეს ხდება იმის გამო, რომ სტაბილიზირებული სითბოს გადაცემისთვის ტემპერატურის პროფილი მილის სიგრძის გასწვრივ
არ იცვლება. პირველ ნაწილში იქმნება ტემპერატურის პროფილი. პირველი განყოფილება შეესაბამება თერმული საწყის მონაკვეთს.

10 –5 10 –4 10 –3 10 –2 10 –1 10 0

3,66

ნუ

ბრინჯი. 1.7. შეცვალეთ ადგილობრივი და საშუალო ნუმრგვალი მილის სიგრძეზე ზე თ st = const

IV.სტაბილიზირებული სითბოს გაცვლა საშუალო ტურბულენტური მოძრაობის დროს.

ორიგინალური განტოლება

. (50)

სასაზღვრო პირობები:

(51)

პრობლემის გადაჭრისას ჩნდება სიჩქარის პროფილის არჩევის პრობლემა w x. ზოგიერთი ამისთვის w xგამოიყენეთ ლოგარითმული კანონი (A.I. Razinov), სხვები იყენებენ 1/7 კანონს (V.B. Kogan). აღინიშნება ტურბულენტური ნაკადების კონსერვატიზმი, რომელიც შედგება სასაზღვრო პირობებისა და სიჩქარის ველის სუსტ ზემოქმედებაში. w xსითბოს გადაცემის კოეფიციენტებზე.

შემდეგი ფორმულა შემოთავაზებულია ნუსელტის ნომრისთვის

. (52)

რაც შეეხება ლამინირებულ მოძრაობას სტაბილიზებული სითბოს გაცვლის რეგიონში საშუალო ტურბულენტური ნაკადით ნუარ არის დამოკიდებული კოორდინატზე X.

ზემოთ განვიხილეთ სითბოს გადაცემის განსაკუთრებული შემთხვევები, კერძოდ: პრობლემის იზოთერმული ფორმულირებით და პირველი სახის თერმული სასაზღვრო პირობებით, სითბოს გადაცემა გლუვ ცილინდრულ მილებში და ბრტყელ ჰორიზონტალურ ფირფიტებში.

ლიტერატურაში არსებობს თერმული პრობლემების გადაწყვეტა სხვა შემთხვევებისთვის. გაითვალისწინეთ, რომ მილისა და ფირფიტის ზედაპირის უხეშობა იწვევს
სითბოს გადაცემის კოეფიციენტის გასაზრდელად.

სითბოს მიწოდება

ამ პრობლემის გადასაჭრელად გამოიყენება სხვადასხვა გამაგრილებლები.
TN კლასიფიცირდება შემდეგნაირად:

1. მიზნის მიხედვით:

გათბობა HP;

გამაგრილებელი HP, გამაგრილებელი;

შუალედური TN;

საშრობი საშუალება.

2. აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით:

· ერთფაზიანი:

დაბალი ტემპერატურის პლაზმა;

არაკონდენსირებადი ორთქლები;

სითხეები, რომლებიც არ დუღს და არ აორთქლდება მოცემული წნევის დროს;

გადაწყვეტილებები;

მარცვლოვანი მასალები.

· მრავალფაზიანი, ორფაზიანი:

მდუღარე, აორთქლება და აირისებრი სითხეები;

კონდენსირებული ორთქლები;

მასალების დნობა, გამაგრება;

ქაფი, გაზის სუსპენზია;

აეროზოლები;

ემულსიები, სუსპენზია და ა.შ.

3. ტემპერატურისა და წნევის დიაპაზონის მიხედვით:

მაღალი ტემპერატურული HP (აირები, გრიპის აირები, გამდნარი მარილები, თხევადი ლითონები);

საშუალო ტემპერატურის სითბოს ტუმბოები (წყლის ორთქლი, წყალი, ჰაერი);

დაბალი ტემპერატურის HP (ატმოსფერული წნევის დროს თკიპ ≤ 0 °C);

კრიოგენული (თხევადი აირები - ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი, ჰაერი და სხვ.).

წნევის მატებასთან ერთად იზრდება სითხეების დუღილის წერტილიც.

სამრეწველო საწარმოები იყენებენ გრიპის აირებს და ელექტროენერგიას, როგორც თერმული ენერგიის პირდაპირ წყაროს. ნივთიერებებს, რომლებიც გადასცემენ სითბოს ამ წყაროებიდან, ეწოდება შუალედური გათბობის ელემენტები. ყველაზე გავრცელებული შუალედური TN:

წყლის ორთქლი გაჯერებულია;

Ცხელი წყალი;

გადახურებული წყალი;

ორგანული სითხეები და მათი ორთქლები;

მინერალური ზეთები, თხევადი ლითონები.

მოთხოვნები TN-სთვის:

დიდი რ, ერთად გვ;

აორთქლების მაღალი სითბო;

დაბალი სიბლანტე;

აალებადი, არატოქსიკური, სითბოს მდგრადი;

იაფად.

სითბოს მოცილება

მრავალი სამრეწველო ტექნოლოგიური პროცესი ხდება იმ პირობებში, როდესაც საჭიროა სითბოს ამოღება, მაგალითად, აირების, სითხეების გაციებისას ან ორთქლის კონდენსაციის დროს.

მოდით შევხედოთ გაგრილების რამდენიმე მეთოდს.

გაგრილება წყლით და დაბალი ტემპერატურის თხევადი მაცივრებით.

წყლის გაგრილება გამოიყენება საშუალო 10-30 °C-მდე გასაგრილებლად. მდინარის, აუზისა და ტბის წყალს, წელიწადის დროიდან გამომდინარე, აქვს 4–25 °C ტემპერატურა, არტეზიულ წყალს – 8–12 °C, ხოლო მოცირკულირე წყალს (ზაფხულში) – დაახლოებით 30 °C.

გამაგრილებელი წყლის ნაკადი განისაზღვრება სითბოს ბალანსის განტოლებიდან

. (83)

აქ არის გაცივებული გამაგრილებლის ნაკადის სიჩქარე; ნ n და ნ k – საწყისი
და გაცივებული გამაგრილებლის საბოლოო ენთალპია; ნ nv და ნ kv – საწყისი
და გამაგრილებელი წყლის საბოლოო ენთალპია; - ზარალი გარემოსთვის.

შესაძლებელია დაბალი გაგრილების ტემპერატურის მიღწევა
დაბალი ტემპერატურის თხევადი მაცივრის გამოყენებით.

ჰაერის გაგრილება. ჰაერი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი საშუალება სითბოს გადამცვლელების - გამაგრილებელი კოშკების შერევისას, რომლებიც წარმოადგენენ წყლის ცირკულაციის ციკლის აღჭურვილობის ძირითად ელემენტს (ნახ. 2.5).

ბრინჯი. 2.5. გამაგრილებელი კოშკები ბუნებრივი (a) და იძულებითი (b) ნაკაწრით

გამაგრილებელ კოშკში ცხელი წყალი გაცივდება როგორც ცივ ჰაერთან კონტაქტით, ასევე ე.წ.
წყლის ნაკადის ნაწილის აორთქლების პროცესში.

სითბოს გადამცვლელების შერევა

სითბოს გადამცვლელების შერევისას (MHE), სითბოს გადაცემა ერთი გამაგრილებლიდან მეორეზე ხდება, როდესაც ისინი უშუალო კონტაქტშია ან შერევით, შესაბამისად, არ არსებობს კედლის თერმული წინააღმდეგობა (გამაგრილებლის გამყოფი). ყველაზე ხშირად, SRT გამოიყენება ორთქლის კონდენსაციისთვის, წყლისა და ორთქლის გასათბობად და გაგრილებისთვის. საპროექტო პრინციპიდან გამომდინარე, ავტოგასამართი სადგურები იყოფა ბუშტუკებად, თაროებად, შეფუთულებად და ღრუ (სითხის დაფრქვევით) (ნახ. 2.18).

ორთქლი

წყალი

ვ

საჰაერო

წყალი

ორთქლი

გ

ორთქლი

თბება თხევადი

ა

საჰაერო

წყალი

ორთქლი

წყალი + კონდენსატი

ბ

თხევადი

ბრინჯი. 2.18. მომსახურე სადგურის დიაგრამები: ა) ბუშტუკოვანი შერევის სითბოს გადამცვლელი წყლის გათბობისთვის;

ბ) შეფუთული სითბოს გადამცვლელ-კონდენსატორი; გ) თაროზე ბარომეტრული კონდენსატორი; დ) ღრუ

ნაწილი 3. აორთქლება

აორთქლება არის არასტაბილური მყარი ხსნარების კონცენტრაციის პროცესი ორთქლის სახით აქროლადი გამხსნელის ამოღებით. აორთქლება ჩვეულებრივ ხდება ადუღების დროს. ჩვეულებრივ, გამხსნელის მხოლოდ ნაწილი ამოღებულია ხსნარიდან, რადგან ნივთიერება უნდა დარჩეს
თხევად მდგომარეობაში.

აორთქლების სამი მეთოდი არსებობს:

ზედაპირის აორთქლება ხორციელდება ხსნარის გაცხელებით სითბოს გადამცვლელ ზედაპირზე, გათბობის ორთქლიდან ხსნარში კედლის მეშვეობით სითბოს მიწოდების გამო;

ადიაბატური აორთქლება, რომელიც ხდება ხსნარის ციმციმით კამერაში, სადაც წნევა უფრო დაბალია, ვიდრე გაჯერებული ორთქლის წნევა;

აორთქლება კონტაქტური აორთქლების გზით - ხსნარის გათბობა ხორციელდება მოძრავ ხსნარს შორის პირდაპირი კონტაქტით
და ცხელი გამაგრილებელი (გაზი ან თხევადი).

სამრეწველო ტექნოლოგიაში ძირითადად გამოიყენება აორთქლების პირველი მეთოდი. შემდეგი პირველი მეთოდის შესახებ. აორთქლების პროცესის განსახორციელებლად აუცილებელია გამაგრილებლისგან სითბოს გადატანა მდუღარე ხსნარში, რაც შესაძლებელია მხოლოდ მათ შორის ტემპერატურის სხვაობის არსებობის შემთხვევაში. ტემპერატურულ სხვაობას გამაგრილებელსა და მდუღარე ხსნარს შორის ეწოდება სასარგებლო ტემპერატურის სხვაობა.

გაჯერებული წყლის ორთქლი (გათბობა ან პირველადი) გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი აორთქლებაში. აორთქლება არის ტიპიური სითბოს გაცვლის პროცესი - სითბოს გადატანა გაჯერებული წყლის ორთქლის კონდენსაციის შედეგად მდუღარე ხსნარში.

ჩვეულებრივი სითბოს გადამცვლელებისგან განსხვავებით, აორთქლება შედგება ორი ძირითადი ერთეულისგან: გათბობის კამერა ან ქვაბი და გამყოფი. გამყოფი შექმნილია ხსნარის წვეთების დასაჭერად ორთქლიდან, რომელიც წარმოიქმნება დუღილის დროს. ამ ორთქლს მეორად ან წვენს უწოდებენ. მეორადი ორთქლის ტემპერატურა ყოველთვის ნაკლებია ხსნარის დუღილის წერტილზე. კონდენსატორში მუდმივი ვაკუუმის შესანარჩუნებლად აუცილებელია ორთქლის-გაზის ნარევის გამოწოვა ვაკუუმური ტუმბოთ.

ორთქლის მეორადი წნევის მიხედვით, აორთქლება გამოირჩევა რბანკომატი, რქოხი, რვაკ. აორთქლების შემთხვევაში ზე რ vac ხსნარის დუღილის წერტილი მცირდება, თან გვქოხი - მეორადი ორთქლი გამოიყენება ტექნოლოგიური მიზნებისათვის. ხსნარის დუღილის წერტილი ყოველთვის უფრო მაღალია ვიდრე სუფთა გამხსნელის დუღილის წერტილი. მაგალითად, გაჯერებული წყალხსნარისთვის
NaCl (26%) თკიპ = 110 °C, წყლისთვის თ kip = 100 °C. აორთქლების ქარხნიდან სხვა საჭიროებისთვის აღებულ მეორად ორთქლს ე.წ დამატებითი ბორანი.

ტემპერატურის დანაკარგები

ჩვეულებრივ ერთ გარსიან აორთქლების ქარხნებში ცნობილია გათბობის და მეორადი ორთქლების წნევა, ე.ი. მათი ტემპერატურა. განსხვავებას გათბობისა და მეორადი ორთქლის ტემპერატურას შორის აორთქლების საერთო ტემპერატურული სხვაობა ეწოდება.

. (96)

მთლიანი ტემპერატურის სხვაობა დაკავშირებულია სასარგებლო ტემპერატურის სხვაობასთან მიმართებით

აქ D¢ არის კონცენტრაციის ტემპერატურის დეპრესია; D¢¢ - ჰიდროსტატიკური ტემპერატურის დეპრესია; D¢ განისაზღვრება ხსნარის დუღილის წერტილის სხვაობით თკიპ. p და სუფთა გამხსნელი თკიპ. chr at p = =კონსტ

D¢ = თკიპ. R - თკიპ. chr, თკიპ. chr, D¢ = თკიპ. R - თ vp. (98)

ხსნარის დუღილის დროს წარმოქმნილი მეორადი ორთქლების ტემპერატურა უფრო დაბალია ვიდრე თავად ხსნარის დუღილის წერტილი, ე.ი. ზოგიერთი ტემპერატურა უშედეგოდ იკარგება; D¢¢ ახასიათებს ხსნარის დუღილის მატებას ჰიდროსტატიკური წნევის გაზრდით. ჩვეულებრივ, საშუალო წნევა განისაზღვრება დუღილის მილების სიმაღლით და ამ წნევისთვის განისაზღვრება გამხსნელის საშუალო დუღილის წერტილი. თოთხ

Აქ გვ a არის წნევა აპარატში; r pz - ორთქლის-თხევადი ნარევის სიმკვრივე
მდუღარე მილებში ; ჰ- დუღილის მილების სიმაღლე.

D² = თᲝთხ - თ ch, (99)

სად თ cp არის გამხსნელის დუღილის წერტილი p = pᲝთხ; თ VP - მეორადი ორთქლის ტემპერატურა წნევის დროს გვა.

მრავალეფექტიანი აორთქლება

მრავალეფექტიანი აორთქლების ინსტალაციისას წინა კორპუსის მეორადი ორთქლი (ნახ. 3.2, 3.3) გამოიყენება როგორც გამაცხელებელი ორთქლი.
მომდევნო შენობაში. აორთქლების ეს ორგანიზაცია იწვევს
მნიშვნელოვანი დაზოგვა ორთქლის გაცხელებაში. თუ მივიღებთ ყველა შენობისთვის, მაშინ გათბობის ორთქლის მთლიანი მოხმარება პროცესისთვის მცირდება შენობების რაოდენობის პროპორციულად. რეალურ პირობებში ეს თანაფარდობა ჩვეულებრივ უფრო მაღალია. შემდეგ განვიხილავთ მასალისა და სითბოს ნაშთების განტოლებებს მრავალძარღვიანი აორთქლების ქარხნისთვის (იხ. ნახ. 3.2), რომლებიც თითოეული ჭურჭლისთვის ცალკე დაწერილი განტოლებების სისტემაა.

თერმული პროცესები

და მოწყობილობები

სითბოს გაცვლა

ქიმიური ტექნოლოგიური პროცესები მოცემული მიმართულებით მიმდინარეობს მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელიც იქმნება თერმული ენერგიის (სითბოს) მიწოდებით ან მოხსნით. პროცესებს, რომელთა სიჩქარე დამოკიდებულია სითბოს მიწოდების ან მოცილების სიჩქარეზე, ეწოდება თერმული. თერმული პროცესების მამოძრავებელი ძალა არის ტემპერატურის სხვაობა ფაზებს შორის. მოწყობილობებს, რომლებშიც მიმდინარეობს თერმული პროცესები, ეწოდება სითბოს გადამცვლელები.

სითბოს გადაცემის პროცესებისა და მოწყობილობების გაანგარიშება ჩვეულებრივ ხდება ინტერფაზური სითბოს გადაცემის ზედაპირის განსაზღვრაზე. ეს ზედაპირი არის სითბოს გადაცემის განტოლებებიინტეგრალური ფორმით. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, როგორც ცნობილია, დამოკიდებულია ფაზების სითბოს გადაცემის კოეფიციენტებზე, ასევე კედლის თერმული წინააღმდეგობაზე. ქვემოთ განვიხილავთ მათ განსაზღვრის მეთოდებს, ტემპერატურული ველის და სითბოს ნაკადების პოვნას. სადაც შესაძლებელია, კონსერვაციის კანონების განტოლებების ამოხსნიდან მოიძებნება საჭირო სიდიდეები, ხოლო სხვა შემთხვევებში გამოიყენება გამარტივებული მათემატიკური მოდელები ან ფიზიკური მოდელირების მეთოდი.

გამტარი სითბოს გადაცემა ბრტყელ კედელში

განვიხილოთ სითბოს გადაცემა სტაციონარულ ბრტყელ კედელში
ერთგვაროვანი მასალისგან, რომლის თერმოფიზიკური თვისებები მუდმივია
(ერთად გვ, l, r = const) (ნახ. 1.1).

ბრინჯი. 1.1. ტემპერატურის განაწილება ბრტყელ კედელში

არასტაციონარული ფურიეს თბოგამტარობის ზოგად განტოლებას აქვს ფორმა

(1)

მაშინ სითბოს გადაცემის პროცესი სტაციონარულია . Ჩვენ გვჯერა
რომ სიმაღლე და სიგრძე ბევრად აღემატება კედლის სისქეს d, შესაბამისად, არ ხდება სითბოს გადაცემა ამ მიმართულებით, მაშინ ტემპერატურა იცვლება მხოლოდ ერთი კოორდინატის გასწვრივ. X, აქედან გვაქვს