Дрістер тезистері

• Название: Дрістер тезистері
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 2.07 Mb.
• Имя файла: 4_тезисы лекции.doc
• Тип: Документы; #424352
• страница: 5 из 7

Әдебиет: 5, бет.69-77; 7, бет.306-316
Бақылау сұрақтар:

1.БКҚ циклы қандай қондырғылардан және агрегаттардан тұрады?

2.БКҚ жұмысістеу принципі?

3.БКҚ қандай циклдер бар?

4.БКҚ Карно циклының жұмыс істеу принципі?

5.БКҚ Карно циклының кемшіліктері?

6. БКҚ Ренкин циклының жұмыс істеу принципі?

7.Жылу бергіштік дегеніміз не?

8.Энергияны өңдеуге кеткен будың меншікті шығыны дегшеніміз не?

9.Ренкин циклының пәк қалай анықтайды?
Тақырып 9: Жылу алмасу теориясының негізі

Мақсаты: жылу алмасудың негігі түрлерін оқу, жылу өткізгіштіктің негізі заңын және әр түрлі заттар үшін жылу өткізгіштіктің коэффициентін анықтау.
Жоспар:

1 Жылу алмасу түрлері, жылу өткізгіштігінің мәні, жылу өткізгіштігінің негізгі заңы (Фурье), жылу өткізгіштік коэффициенті

2 Шектік жағдайлар

3 Жылу өткізгіштігінің дифференциалдық теңдеуі
1 Жылу тасымалдаудың 3 әдіспен жүруі мүмкін:

1.Жылу өткізгіштігімен;

2.Конвекциямен;

3.Шағылумен (радиациямен).

Жылу алмасудың бұл әдістері әр түрлі және әр түрлі заңдармен сипатталады.

Жылу өткізгіштігімен жылу тасымалдау процессі температуралары әр түрлі денелер немесе бөлшектердің арасында жүреді. Жылу өткізгіштік жылу тасымалдаудың молекулярлық процессін сипаттайды. Денені қыздырған кезде оның кинетикалық энергиясы өседі.

Егер металл стерженнің бір жақ шетін қыздырсақ, онда біраз уақыттан кейін екінші шетінің температурасы да артады.

Жылу өткізгіштігімен жылу тасымалдау мына жағдайларға тәуелді:

1.Дененің физикалық қасиетіне;

2.Оның геометриялық өлшемдеріне;

3.Дененің әр бөліктеріндегі температураның әр түрлілігіне.

Жылу тасымалдаудың екінші түрі – конвекция деп аталады. Газдың немесе сұйықтықтың қозғалыс жылдамдығы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жылудың конвекциялық тасымалдануы интенсивті жүреді. Бір уақытта ковекциялы және жылу өткізгіштігімен жүретін жылу тасымалдауды конвективті жылу алмасу деп атайды. Ол еркін және мәжбүрлі болуы мүмкін. Егер жұмыс денесінің қозғалысы жасанды жолмен (вентилятормен, компрессормен және т.б),жасалса, онда бұндай жылу алмасу мәжбүрлі деп аталады. Егер жұмыс денесінің қозғалысы қыздыру нәтижесінде сұйықтықтың әр бөлігіндегі тығыздықтың әр түрлілігі әсерінен пайда болса, онда еркін конвективті жылу алмасу деп аталады.

Жылу алмасудың үшінші түрі – шағылу. Шағылумен жылу беру процессі үш сатылдан тұрады:

1.Қандайда бір дененің ішкі энергиясының бір бөлігінің электрмагниттік толқындар энергиясына айналу;

2.Кеңістікте электрмагниттік толқындардың таралуы;

3.Басқа дененің шағылу энергиясының бір бөлігін жұтылуы.

Төмен температура кезінде энергияны алмастыру инфроқызыл сәулелермен жүзеге асырылады. Жылу алмасудың барлық үш түрінің жиынтығы күрделі жылу алмасу деп аталады.

2.Шектік шарттар.

Жылу берудің негізгі заңын қолдану үшін уақыттың бастапқы жағдайында денедегі температура таралуын, дененің өлшемдерін және геометриялық формасын, дененің және ортаның физикалық параметрін, шағылу денесінің қоршаған ортамен өзара әсерін білу қажет.

1-ші мүшенің шектік шарттары уақыттың әр моменті үшін денедегі температура таралуына беріледі.

2-ші мүшенің шектік шарттары әр уақыт моментінде жылу ағымынң тығыздығымен беріледі.

3-ші мүшенің шектік шарттары ортаның температурасымен беріледі.

Конвективті жылу алмасу негізіне Ньютон – Рихман заңы алынған:

(9.1)

мұндағы q - жылу ағымының тығыздығы, Вт/м²;

- қоршаған орта температурасы (сұйықтық),⁰С;

_cт-қабырға температурасы, ⁰С;

- жылу беру коэффициенті немесе пропорционалдық коэффициенті, Вт/м²К

3.Жылу өткізгіштігінің дифференциалдық теңдеуі



Сурет 9.1 – Жылу өткізгіштігі.

Денеде dx,dу и dz қабырғалы . паралеллипипедті қарастырайық.

Температурасы әр түрлі болғандықтан, паралеллипипед арқылы жылу х,у,z өсінің үш бағытында жүреді.

Фурье заңы бойынша:

(9.2)

Энергияның сақталу заңы бойынша:

(9.3)

мұндағы -- параллелепипед көлемі;

- параллелепипед массасы;

- уақыт бойынша температура өзгерісі.

Теңестірейік (9.2) және (9.3):

(9.4)

Лаплас операторы деп аталады ▼ , ал өлшемін деп белейміз. Ол – температура өткізгіштігі деп аталады,яғни:

(9.5)

(9.5) - жылу өткізгіштігінің дифференциалдық теңдеуі.
Әдебиет: 5,бет.69-77; 7, бет.306-316
Бақылау сұрақтар:

1. Жылу тасымалдау түрлері?

2. Жылу өткізгіштік дегеніміз не?

3. Жылу өткізгіштік қандай факторларға тәуелді?

4. Конвекция дегеніміз не?

5. Конвективті жылу алмасу неге тәуелді?

6. Сәулелі жылу алмасу дегеніміз не?

7. Шектік жағдайларды ата.

8. Жылу өткізгіштігінің дифференциалдық теңдеуін жаз.

Тақырып 10: Бір қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштік, көп қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштік.

Мақсаты: бір қабатты және көп қабатты жылу өткізгіштігінің мәні, қабаттағы және қабырғадағы температураны анықтау, бір және көп қабатты қабырға арқылы өтетін жылу ағымын анықтау.
Жоспар:
1 Бір қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштігі.

2 Көп қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштігі, температураны және жылу ағымын анықтау.
1 Бір қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштігі.



Сурет 10.1 - Бір қабатты қабырға арқылы жылу өткізгіштігі.

Стационарлы жылу режимі кезінде дененің әр нүктесіндегі температура өзгермейді және уақытқа тәуелді емес, яғни . Сонда жылу өткізгіштігі мына түрге келеді:

(10.1)

Тұрақты шарттар кезінде у және z бойынша - дан бірінші және екінші қосындысы 0 тең: яғни .

Интегралдау арқылы аламыз, екінші рет интегралдап: - түзу сызық теңдеуін аламыз:

:

: ,

(10.2)

Фурье заңы бойынша жылу ағымының тығыздығы:

(10.3)

немесе

(10.4)

уақыт аралығында қабырғаның беткі жағы арқылы берілетін жалпы жылуі мөлшері q:

(10.5)

мұндағы: - жылу өткізгіштігі;

- температуралық қысым.

Қабырғаның жылу өткізгіштігі арқылы берілетін жылу мөлшері қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициентіне , оның ауданына , уақыт аралығына, қабырғаның сыртқы бетінің температуралар айырмасына тура пропорционалды және қабырға қалыңдығына кері пропорционалды.

2 Көп қабатты қабырға арқылы жылу өткізу.


Сурет 10.2 - Көп қабатты қабырға арқылы жылу өткізу.

Үш қабатты қабырғаны қарастырайық, әр қабаттың қалыңдығы тең, ал жылу өткізгіштігі тең. Сыртқы беттің температурасы және , қабаттар арсындағы температура - және .

Әр қабат үшін жылу ағымы:



(10.6)



температура айырмасы:


(10.7)



Алынған мәндерді қоссақ:

, (10.8)
(10.9)

Қабат сандары үшін:
(10.10)

- қатынасы қабаттың ішкі термиялық кедергісі,

ал - қабаттың толық ішкі термиялық кедергісі.

Қабаттар арасындағы температуралар:






Тұрақты жылу өткізгіштігі кезінде әр қабаттағы температура сызықтық заң бойынша өзгереді.

Әдебиет: 5, бет.83-89; 7, бет.316-335
Бақылау сұрақтары:

1 Стационарлы режимнің математикалық түрі?

2. Жылу өткізгіштігі неге тәуелді?

3. Бір қабатты қабырға арқылы өтетін жылу ағымының тығыздығын және жалпы жылу ағымын жаз.

4 Температуралық қысым неге тең?

5. Жылу өткізгіштігі дегеніміз не?

6. Көп қабатты қабырға арқылы өтетін жылу ағымының тығыздығын және жалпы жылу ағымын жаз.

7. Қабаттың толық ішкі термиялық кедергісі дегеніміз не?

Таырып 11: Шағылу

Мақсаты:шағылумен жылу алмасудың физикалық мағынасы,шағылумен жылу алмасудың незігзі заңдары.
Жоспар:

1 Шағылумен жылу алмасудың физикалық мағынасы;

2 Шағылудың негізгі ағымы, шағылу заңдары;

3 Тәжірибеде шағылумен жылу алмасуды қолдану.
1 Шағылумен жылу алмасу дегеніміз электрмагниттік энергия тасымалдау жүретін процесс. Жылулық шағылу – бұл дене температурасымен және оның оптикалық қасиеттерімен анықталатын шағылу.Шағылу, қысқа диапазонды толқын ұзындығына сәйкес, монохромды болуы мүмкін. Шағылу ағымы – бұл уақыт бірлігінде ауіыстырылатын сәулелі энергия мөлшері, Q әріпімен белгіленеді,өлшем бірлігі - Вт. Ағым тығыздығы – барлық бағыт бойынша бет арқылы өтетін шаағылу ағымы . Шағылу ағымы денеге тиген жағдайда ол үшке бөлінеді:жұтылу, шағылыстыру, өткізу

(11.1)

немесе

(11.2)
мұндағы: - жұтылу коэффициенті; - абсолютті қара дене (АҚД);

- шағылыстыру коэффициенті; - абсолютті ақ дене (ААД); -өткізу коэффициенті;

- абсолютті өткізуші дене.

2 Денелер арасында жылу алмастырудың сәулелі шағылуы кезінде, процессті жеңілдету үшін, сәулелі ғымдардың арнайы классификациясын еңгізеді. (сурет 11.1)

Сурет 11.1 – Шағылу ағымдары

Берілген дене қасиеттеріне және температураға тәуелді шағылуды жеке шағылу деп атайды. Шағылу ағымының мынадай түрлері бар: түсетін және жұтылатын шағылу. Жеке және шағылыстыру ағымдарының қосындысы эффективті шағылу ағымы деп аталады. Жеке және жұтылу ағымдарының айырмасы нәтижелік шағылу деп аталады.
Шағылу заңдары.

Планк заңы абсолютті қара дененің толық энергия мөлшері және температура арасында байланыс орнатады: , мұндағы - ара қашықтықтағы толқын ұзындықтарына арналған абсолютті қара дененің жеке шағылу ағымының тығыздығы.


Сурет 11.2 – Шағылу ағымы.
Берілген температура үшін сәйкесінше өзінің толқын ұзындығы болады. Бұл толқын ұзындығы мына теңдеуден анықталады:

(мм·К) (11.3)

Стефан – Больцман заңы абсолютті қара дененің жеке интегралды шағылу мен оның температурасы арасында байланыс орнатады:
(11.4)
мұндағы: Вт/(м² К⁴) шағылу коэффициенті, ол 0 ден 5,67 дейінгі шегінде өзгереді. Сонымен абсолютті қара дененің тығыздық ағынының шағылуы температураның төртінші дәрежесіне прополрционалды болады.

Кирхгоф заңыдененің энергияны шағылыстыру және жұтылу қабілеттілігінің арасында байланыс орнатады. Температурасы , жұтылу қабілеттілігі А және жеке шағылу Е дене берілсін. Оған параллель белгілі бір қашықтықта параметрлері: абсолютті қара дене орналасқан. Температурасы Т дене үшін нәтижелі шағылу ағымын табайық: (сурет 11.3).

Сонымен термодинамикалық тепе – теңдік кезінде шағылудың жұтылу коэффициентіне қатынасы, барлық денелер үшін, бірдей және қара дененің шағылуы, сол толқын ұзындығына және сол температураға тең болады.



Сурет 11.3 - Кирхгоф заңы

Қарастырылған заңды абсолютті қара дене үшін қолдануға болады. Нақты денелер үшін сұр дене ұғымы қолданылады.Сұр дененің шағылу спетрі: . Е мәні әр түрлі денелер үшін 0 ден 1 дейін өзгереді және қараю дәрежесі деп аталады. Қараю дәрежесі белгілі бір температурада дененің шағылу дәрежесінің абсолютті қара дене ағымына қатынасын сипаттайды: ,

мұндағы - сұр дененің шағылу коэффициенті. Қараю дәрежесі дене табиғатына, өңделу бетіне, сонымен қатар оның температурасына тәуелді.
Әдебиет: 5, бет.90-96; 7, бет.402-422