Kafedrasi “sanoat korxonalarida energiya tejamkor tadbirlarni samaradorligini baholash”

9-mavzu. Issiqlik o‘tkazuvchanlik. Asosiy tushuncha va ta’riflari. Issiqlik o‘tkazuvchanlik qonuniyatlari
Reja:

1. Issiqlik o‘tkazuvchanlikni baholash.

   
   

2. Issiqlik o‘tkazuvchanlik haqida tushuncha va unga berilgan ta’riflar.

   
   

3. Issiqlik o‘tkazuvchanlik qonuniyatlarini tahlil qilish.

   
   

Agar qattiq, harakatsiz suyuqlik yoki gazda turli nuqtalardagi harorat bir xil bo'lmasa, tajriba shuni ko'rsatadiki, issiqlik o'z-o'zidan jismning yuqori haroratli joylaridan past haroratli joylarga o'tadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, bu jarayon issiqlik o'tkazuvchanligi deb ataladi. Energiya almashinuvi ma'lum bir jismni tashkil etuvchi mikrozarralar (molekulalar, atomlar, elektronlar) orasidagi issiqlik harakati va energiya o'zaro ta'siri tufayli amalga oshiriladi. Bunday holda, tana haroratining o'zgarishi ham kosmosda, ham vaqt ichida sodir bo'ladi. Issiqlik o'tkazuvchanligini o'rganish haroratning fazoviy vaqt o'zgarishini topishga, ya'ni quyidagi shakldagi tenglamani echishga qisqartiriladi:

Tenglama harorat maydonining matematik ifodasidir. Shunday qilib, harorat maydoni har bir vaqtning har bir momenti uchun kosmosning barcha nuqtalarida harorat qiymatlari to'plamidir.
Statsionar va statsionar bo'lmagan harorat maydonini farqlang. Agar issiqlik rejimi barqaror bo'lsa, u holda maydonning har bir nuqtasida harorat vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi va bunday maydon statsionar deb ataladi. Bunday holda, harorat faqat koordinatalarning funktsiyasidir.

Bog'liqlik statsionar bo'lmagan maydon uchun analitik ifodadir.

Harorat bir, ikki yoki uchta koordinataning funktsiyasi bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, harorat maydoni bir, ikki va uch o'lchovli deb ham ataladi.
Eng oddiy shakl - bir o'lchovli statsionar harorat maydonining tenglamasi.

Keling, harorat gradienti tushunchasini kiritaylik. Buning uchun tananing bir xil haroratga ega bo'lgan nuqtalarini bog'laymiz va biz izotermik deb ataladigan sirtni olamiz. Tanadagi harorat faqat izotermik sirtlarni kesib o'tgan yo'nalishlarda o'zgaradi. Bunday holda, eng katta farq izotermik sirtga normal yo'nalishda bo'ladi. Harorat gradienti haroratni oshirish yo'nalishi bo'yicha normal bo'ylab izotermik sirt bo'ylab yo'naltirilgan vektor bo'lib, bu yo'nalishdagi haroratning hosilasiga son jihatdan teng, ya'ni:

t grad vektorining koordinata o'qlaridagi proyeksiyalari teng bo'ladi:

Gradient tushunchasidan foydalanib, biz issiqlik o'tkazuvchanligining asosiy qonuni - muallif tomonidan eksperimental ravishda o'rnatilgan Furye qonuni uchun analitik ifodani yozamiz.

1-rasm. Izotermik yuzalar

Bu qonunga ko`ra izotermik sirt elementi dF (1-rasm) dτ vaqt oralig`ida o`tadigan issiqlik miqdori dQ harorat gradientiga proporsionaldir. Proportsionallik koeffitsienti λ moddaning fizik parametri bo'lib, issiqlik o'tkazuvchanlik (issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti) deb ataladi.
Izotermik sirtning birlik maydoni orqali vaqt birligi uchun o'tadigan issiqlik miqdori issiqlik oqimining kuchi q yoki o'ziga xos issiqlik oqimi deb ataladi.

Issiqlik oqimining zichligi q - haroratni pasaytirish yo'nalishiga yo'naltirilgan vektor. Shunday qilib, q va grad t vektorlari bir to'g'ri chiziqda yotadi, lekin qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi. Bu tenglamalardagi (-) belgisini tushuntiradi.

Issiqlik o'tkazuvchanligi λ tananing issiqlik o'tkazish qobiliyatini tavsiflovchi muhim parametrdir.

Bundan kelib chiqadiki, λ - birlik harorat gradientida izotermik sirt birligidan vaqt birligi uchun o'tadigan issiqlik miqdori.

Turli moddalar uchun λ har xil bo'lib, odatda struktura, zichlik, namlik, bosim va haroratga bog'liq. Odatda, ko'pgina texnik materiallar uchun λ qiymatlari jadvalda keltiriladi.