6-amaliy mavzu: Issiqlik o’tkazuvchanlik va issiqlik berish koeffitsentini aniqlash reja

Konvektiv issiqlik almashinish.Suyuqlik yoki gazning harakati mobaynida konvektiv issiqlik almashinish yuz beradi. Bunda issiqlikning tarqalishi bir yo‘la konveksiya va issiqlik o‘tkazuvchanlik usullari yordamida amalga oshadi. Konveksiya deyilganda suyuqlik yoki gaz makroskopik hajmlarning siljishi paytida issiqlikning haroratlari turlicha bo‘lgan bir qismidan boshqa qismiga o‘tishi tushuniladi. Konveksiya faqat harakat qilayotgan muhitda yuz berishi mumkin, chunki bunda issiqlikning tarqalishi muhitning siljishi bilan bog‘liqdir.
Suyuqlik yoki gaz oqimi va ularga tegib turgan jism yuzasi oralig‘ida issiqlikning tarqalishi konvektiv issiqlik almashinish yoki issiqlikning berilishi deb ataladi. Harakatlanuvchi muhitdagi kon­vektiv issiqlik almashinishda haroratlarning o‘zgarish sxemasi 19.4-rasmda berilgan. Suyuqlik muhiti ikki qatlamdan iborat bo‘ladi: chegara qatlami va oqimning markazi. Qattiq jism yuzasidagi haroratni , oqim markazidagi haroratni , chegara qatlamning qalinligi bilan belgilaymiz.
Qattiq jism yuzasidan chegara qatlam orqali energiya issiqlik o‘tkazuvchanlik yo‘li bilan o‘tadi. CHegara qatlamdan muhitning markaziga issiqlik asosan konveksiya orqali tarqaladi. Issiqlikning qattiq jism yuzasidan suyuqlik muhitga berilish jarayoniga oqimning harakat rejimi katta ta’sir ko‘rsatadi.
Konveksiya ikki turga bo‘linadi (tabiiy va majburiy). Suyuqlikning "issiq" va "sovuq" qismlaridagi zichliklar farqi ta’sirida tabiiy konveksiya yuzaga keladi. Majburiy konveksiya tashqi kuchlar (nasos, ventilyator, aralashtirgich) ta’sirida hosil bo‘ladi.
Suyuqlik turbulent rejim bilan harakat qilganida issiqlik almashinish jarayoni ancha tez boradi, laminar rejimda esa sekin ketadi.
Nyuton qonuni. Konvektiv issiqlik almashinishning asosiy qonuni bo‘lib Nyutonning sovitish qonuni hisoblanadi. Bu qonunga ko‘ra, issiqlik almashinish yuzasidan atrof-muhitga (yoki, aksincha biror muhitdan qattiq jism yuzasiga) berilgan issiqlik miqdori dQ devorning yuzasiga (dF), yuza va muhit haroratlarining farqiga hamda jarayonning davomiyligiga (dF) to‘g‘ri proporsionaldir, ya’ni:
(19.16)
bu erda, issiqlik berish koeffitsienti.
Issiqlik berish koeffitsienti quyidagi o‘lchov birligiga ega:

Uzluksiz issiqlik almashinish jarayoni uchun (19.16) tenglama quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
(19.17)
Issiqlik berish koeffitsienti a devorning 1 m² yuzasidan suyuqlikka (yoki muhitdan 1 m² yuzali devorga) 1 s vaqt davomida, devor va suyuqlik haroratlarining farqi 1°C bo‘lganda, berilgan issiqlikning miqdorini bildiradi. Bu koeffitsientning miqdori bir qator kattaliklarga bog‘liq: suyuqlikning tezligi , uning zichligi , qovushoqligi , muhitning issiqlik-fizik xossalari (solishtirma issiqlik sig‘imi C, issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti , suyuqlikning hajmiy kengayish koeffitsienti , devorning shakli, o‘lchami (quvur uchun d-diametr, L — uzunlik) va uning g‘adir budurligi
SHunday qilib, issiqlik berish koeffitsientining qiymati quyidagi omillarga bog‘liq ekan:
(19.18)
Issiqlik berish koeffitsientining bir qator omillarga bog‘liq bo‘lganligidan, issiqlik o‘tkazish jarayonlarining barcha ko‘rinishlari uchun a ning qiymatini hisoblab chiqadigan umumiy tenglamani olishning imkoni yo‘q. Faqat issiqlik almashinishning asosiy jarayonlari uchun tajriba natijalarini o‘xshashlik nazariyasi yordamida qayta ishlash orqali kriterial tenglamalarni chiqarish mumkin. Bu kriterial tenglamalar yordamida issiqlik berish koeffitsientining qiymati hisoblab topiladi.