Лaборaтория иши №1 Мaвзу: “Трубa ичидa трубa” типидaги иссиқлик aлмaшиниш қурилмaсининг иссиқлик бериш коэффициентини aниқлaш

Modda o’tkazish murakkab jarayon bo’lib, u 3 boskichdan iborat:
1.Taqsimlanayotgan moddaning molekulalari, fazaning yadrosidan shu fazaning chegara qatlamiga o’tadi;
2.Chegara qatlamdan taqsimlanayotgan modda fazalararo chegaraviy qatlamga o’tadi;
3.Fazalararo chegaraviy qatlamdan taqsimlanayotgan modda molekulalari ikkinchi fazaning yadrosiga o’tadi.
Fazalarni ajratuvchi yuzadan moddani suyuq (yoki gaz) faza yadrosiga berilishi yoki aksincha faza yadrosidan ajratuvchi yuzaga moddaning berilishi modda berish jarayoni deyiladi.
Modda berish jarayoni qaytar jarayondir, ya’ni modda ikkinchi fazadan ajratuvchi yuzaga o’tishi mumkin. Moddaning o’tish jarayoni fazalar orasidagi muvozanat holat vujudga kelguncha davom etadi. Muvozanat paytida x* ning ma’lum kontsentratsiyasi qiymatiga boshaq fazadagi tegishli aniq bir qiymatli muvozanat kontsentratsiyasi y* to’g’ri keladi. Xuddi shuningdek ning ma’lum kontsentrattsiya qiymatiga tegishli muvozanat kontsentratsiyasi to’g’ri keladi. Muvozanat payitida fazalardagi taqsimlanayotgan modda kontsentratsiyalari o’rtasidagi umumiy bog’lilik quyidagicha aniqlanadi:
(5.1)
(5.2)
Modda o’tishida sistemadagi muvozanat holatining o’zgarishi jarayonining harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Sistemaning muvozanat holati o’zgarganda, taqsimlanayotgan komponent kontsentratsiyasi yuqori bo’lgan fazadan, kontsentratsiyasi past bulgan fazaga muvozanat holat davom etguncha o’tadi. Modda o’tkazish jarayoni tezligi, sistema muvozanat holati o’zgarishining darajasiga va fazalardagi modda almashinishning mexanizmiga bog’liq bo’ladi. Moddalarning bir faza ichida tarqalishi va bir fazadan ikkinchi fazaga o’tishi molekulyar diffuziya yo’li bilan boradi. qo’zalmas muhitda ko’pincha modda molekulyar diffuziya yordamida, harakatdagi muhitda esa, modda konvektiv diffuziya yordamida tarqaladi. Turbulent oqimda modda turbulent diffuziya orqali tarqaladi, bu holda molekulyar diffuziyaning ahmiyati juda kam bo’lib, chegaraviy qatlamda esa, moddaning tarqalishi molekulyar diffuziyaga bog’liq bo’ladi. Molekula atom, ion va kolloid zarrachalarning tartibsiz harakati ta’sirida moddaning tarqalishi molekulyar diffuziya deb ataladi.
Molekulyar diffuziya f.i.k. ning birinchi qonuni bilan ifodalanib, quyidagi tenglama bilan
ifodalanadi:
(5.3)
bu erda M - bir fazadan ikkinchi fazaga o’tayotgan moddaning miqdori, kg/s; D - proportsionallik koeffitsienti, molekulyar diffuziya koeffitsienti, m²/’s; F -fazalarning to’qnashuv yuzasi, m²;  - moddaning o’tish vaqti, s; - kontsentratsiya gradienti, kgG’m; n - qatlamning qalinligi, m.
Tenglamaning o’ng tomonidagi minus ishora molekulyar diffuziyaning tarqaluvchi komponent kontsentratsiyasining kamayishi tomonga qarab borishini ko’rsatadi.
Molekulyar diffuziya koeffitsienti fizik o’zgarmas kattalik bo’lib, moddaning diffuziya yo’li bilan qo’zalmas muhitga kirish qobiliyatini belgilaydi. Diffuziya koeffitsienti tarqaluvchi modda va muhitning xossalariga, temperaturaga va bosimga bog’liq. Har bir oniy sharoit uchun D ning qiymati tajriba yo’li bilan tenglamalar yordamida aniqlanadi.
Gazning boshqa biror gaz tarkibida tarqalish diffuziya koeffitsienti D » 0,1 1,0 см²/с, gazning suyuqlikka o’tish diffuziya koeffitsienti D=10⁵ marta kam bo’lib, taminan 1 sm²/sutkaga teng. Demak, molekulyar diffuziya juda sekinlik bilan boradigan (ayniqsa suyuqliklarda) jarayondir.
Turbulent pulsatsiya ta’siri ostida, oqimning harakatida bir fazadan ikkinchi fazaga moddaning tarqalishi turbulent diffuziya deyiladi.
Turbulent diffuziyaning tezligi oqimning turbulentlik darajasiga, jarayonning gidromexanik rejimiga bog’liq. Biror faza miqyosida turbulent diffuziya orqali tarqalgan moddaning miqdori quyidagi tenglama bilan topiladi:
(5.4)
bu erda _D -turbulent diffuziya koeffitsienti. 11.4-tenglamadan _D ni aniqlanadi;

Turbulent diffuziya koeffitsienti vat birligi ichida kontsentratsiya gradienti birga teng bo’lganda yuza birligidan turbulent diffuziya yo’li bilan o’tgan moddaning miqdorini bildiradi. Turbulent diffuziya koeffitsienti m²/s o’lchov birligiga ega bo’lib, uning qiymati jarayonning gidrodinamik shart-sharoitlariga bog’liq. Bu erda gidrodinamik shart-sharoit oqimning tezligi va turbulentlik masshtabiga qarab aniqlanadi.
Harakatlanuvchi suyuqlik yoki gazda modda molekulyar va turbulent diffuziyalar yordamida tarqaladi bu jarayonlarning yig’indisi konvektiv diffuziya deb ataladi. Konvektiv diffuziya kontsentrattsiya gradienti, muhitning tezligi va fizik xossalariga bog’liq.
Fazalarni ajratuvchi yuzadan moddaning suyuq yoki gazsimon fazaning markaziga berilishi yoki aksincha, fazaning yadrodan ajratuvchi yuzaga moddaning berilishi konvektiv diffuziya yoki modda berish jarayoni deb atalib, xuddi issiqlik almashinish jarayoniga o’xshab, bu jarayon quyidagi differentsial tenglama orqali ifodalanish mumkin:
(5.5)
Tenglamadagi dc/d ifoda vat birligi ichida kontsentratsiyasining o’zgarishini ko’rsatadi. Bu tenglama noturg’un modda almashinish jarayonlari uchun xarakterlidir.
Qo’zalmas muhitdagi modda almashinish jarayonida