ნებისმიერ მატერიალურ სხეულს აქვს ისეთი მახასიათებელი, როგორიცაა სითბო, რომელიც შეიძლება გაიზარდოს და შემცირდეს. სითბო არ არის მატერიალური ნივთიერება: როგორც ნივთიერების შინაგანი ენერგიის ნაწილი, ის წარმოიქმნება მოლეკულების მოძრაობისა და ურთიერთქმედების შედეგად. ვინაიდან სხვადასხვა ნივთიერების სითბო შეიძლება განსხვავდებოდეს, ხდება სითბოს გადაცემის პროცესი უფრო ცხელი ნივთიერებიდან ნაკლები სითბოს მქონე ნივთიერებაზე. ამ პროცესს სითბოს გადაცემას უწოდებენ. ამ სტატიაში განვიხილავთ მათი მოქმედების ძირითად და მექანიზმებს.

სითბოს გადაცემის განმარტება

სითბოს გადაცემა, ან ტემპერატურის გადაცემის პროცესი, შეიძლება მოხდეს როგორც მატერიის შიგნით, ასევე ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე. ამავდროულად, სითბოს გადაცემის ინტენსივობა დიდწილად დამოკიდებულია მატერიის ფიზიკურ თვისებებზე, ნივთიერებების ტემპერატურაზე (თუ რამდენიმე ნივთიერება მონაწილეობს სითბოს გადაცემაში) და ფიზიკის კანონებზე. სითბოს გადაცემა არის პროცესი, რომელიც ყოველთვის ცალმხრივად მიმდინარეობს. სითბოს გადაცემის მთავარი პრინციპია ის, რომ ყველაზე ცხელი სხეული ყოველთვის ასხივებს სითბოს უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტს. მაგალითად, ტანსაცმლის დაუთოებისას ცხელი უთო სითბოს ასხივებს შარვალს და არა პირიქით. სითბოს გადაცემა არის დროზე დამოკიდებული ფენომენი, რომელიც ახასიათებს სითბოს შეუქცევად განაწილებას სივრცეში.

სითბოს გადაცემის მექანიზმები

ნივთიერებების თერმული ურთიერთქმედების მექანიზმებს შეუძლიათ სხვადასხვა ფორმები მიიღონ. ბუნებაში სითბოს გადაცემის სამი ტიპი არსებობს:

1. თბოგამტარობა არის სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან სხვა ობიექტზე ინტერმოლეკულური სითბოს გადაცემის მექანიზმი. თვისება ემყარება განხილულ ნივთიერებებში ტემპერატურის არაერთგვაროვნებას.
2. კონვექცია - სითბოს გაცვლა სითხის მედიას შორის (თხევადი, ჰაერი).
3. რადიაციის ზემოქმედება არის სითბოს გადაცემა სხეულებიდან (წყაროებიდან) გაცხელებული და გაცხელებული მათი ენერგიის გამო ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით მუდმივი სპექტრით.

განვიხილოთ სითბოს გადაცემის ჩამოთვლილი ტიპები უფრო დეტალურად.

თბოგამტარობა

ყველაზე ხშირად, თბოგამტარობა შეინიშნება მყარ სხეულებში. თუ რაიმე ფაქტორების გავლენით, სხვადასხვა ტემპერატურული უბნები გამოჩნდება ერთსა და იმავე ნივთიერებაში, მაშინ თერმული ენერგია უფრო ცხელი ადგილიდან ცივში გადავა. ზოგიერთ შემთხვევაში, ეს ფენომენი შეიძლება ვიზუალურადაც კი შეინიშნოს. მაგალითად, თუ ავიღებთ ლითონის ჯოხს, ვთქვათ, ნემსს და გავაცხელებთ ცეცხლზე, მაშინ გარკვეული დროის შემდეგ დავინახავთ, თუ როგორ გადადის თერმული ენერგია ნემსით და წარმოიქმნება ბზინვარება გარკვეულ ზონაში. ამავდროულად, ისეთ ადგილას, სადაც ტემპერატურა უფრო მაღალია, სიკაშკაშე უფრო კაშკაშაა და, პირიქით, სადაც t დაბალია, უფრო ბნელია. თბოგამტარობა ასევე შეიძლება შეინიშნოს ორ სხეულს შორის (ცხელი ჩაის ჭიქა და ხელი)

სითბოს გადაცემის ინტენსივობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული, რომელთა თანაფარდობა ფრანგმა მათემატიკოსმა ფურიემ გამოავლინა. ეს ფაქტორები, პირველ რიგში, მოიცავს ტემპერატურულ გრადიენტს (ტემპერატურული სხვაობის თანაფარდობა ღეროს ბოლოებში მანძილს ერთი ბოლოდან მეორემდე), სხეულის განივი კვეთის ფართობი და თბოგამტარობის კოეფიციენტი. ყველა ნივთიერებისთვის განსხვავებულია, მაგრამ ყველაზე მაღალი შეინიშნება ლითონებში). თბოგამტარობის ყველაზე მნიშვნელოვანი კოეფიციენტი შეინიშნება სპილენძსა და ალუმინში. გასაკვირი არ არის, რომ ეს ორი ლითონი უფრო ხშირად გამოიყენება ელექტრო სადენების წარმოებაში. ფურიეს კანონის მიხედვით, სითბოს ნაკადი შეიძლება გაიზარდოს ან შემცირდეს ერთ-ერთი ამ პარამეტრის შეცვლით.

სითბოს გადაცემის კონვექციური ტიპები

კონვექციას, რომელიც ძირითადად აირებსა და სითხეებს ახასიათებს, აქვს ორი კომპონენტი: მოლეკულური სითბოს გამტარობა და გარემოს მოძრაობა (გავრცელება). კონვექციის მოქმედების მექანიზმი ხდება შემდეგნაირად: სითხის ნივთიერების ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მისი მოლეკულები იწყებენ უფრო აქტიურ მოძრაობას, ხოლო სივრცითი შეზღუდვების არარსებობის შემთხვევაში, ნივთიერების მოცულობა იზრდება. ამ პროცესის შედეგი იქნება ნივთიერების სიმკვრივის დაქვეითება და მისი ზევით მოძრაობა. კონვექციის თვალსაჩინო მაგალითია რადიატორის მიერ გაცხელებული ჰაერის მოძრაობა ბატარეიდან ჭერამდე.

არსებობს სითბოს გადაცემის თავისუფალი და იძულებითი კონვექციური ტიპები. სითბოს გადაცემა და მასის მოძრაობა თავისუფალ ტიპში ხდება ნივთიერების ჰეტეროგენურობის გამო, ანუ ცხელი სითხე ცივზე მაღლა ადის ბუნებრივი გზით გარე ძალების გავლენის გარეშე (მაგალითად, ოთახის გათბობა ცენტრალური გათბობით) . იძულებითი კონვექციის დროს მასის მოძრაობა ხდება გარე ძალების მოქმედებით, მაგალითად, ჩაის კოვზით მორევით.

რადიაციული სითბოს გადაცემა

რადიაციული ან რადიაციული სითბოს გადაცემა შეიძლება მოხდეს სხვა ობიექტთან ან ნივთიერებასთან კონტაქტის გარეშე, შესაბამისად, რადიაციის დროსაც კი სითბოს გადაცემა თანდაყოლილია ყველა სხეულში მეტ-ნაკლებად და ვლინდება ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით უწყვეტი სპექტრით. ამის ნათელი მაგალითია მზე. მოქმედების მექანიზმი ასეთია: სხეული განუწყვეტლივ ასხივებს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას მის მიმდებარე სივრცეში. როდესაც ეს ენერგია სხვა ობიექტს ან ნივთიერებას ეცემა, მისი ნაწილი შეიწოვება, მეორე ნაწილი გადის და მესამე ნაწილი აირეკლება გარემოში. ნებისმიერ ობიექტს შეუძლია სითბოს გამოსხივება და შთანთქმა, ხოლო ბნელ ნივთიერებებს უფრო მეტი სითბოს შთანთქმა შეუძლიათ, ვიდრე მსუბუქი.

სითბოს გადაცემის კომბინირებული მექანიზმები

ბუნებაში, სითბოს გადაცემის პროცესების ტიპები იშვიათად გვხვდება ცალკე. უფრო ხშირად მათი ნახვა შესაძლებელია ერთად. თერმოდინამიკაში ამ კომბინაციებს სახელებიც კი აქვთ, მაგალითად, თბოგამტარობა + კონვექცია არის კონვექციური სითბოს გადაცემა, ხოლო თბოგამტარობა + თერმული გამოსხივება ეწოდება რადიაციულ-გამტარ სითბოს გადაცემას. გარდა ამისა, არსებობს სითბოს გადაცემის ისეთი კომბინირებული ტიპები, როგორიცაა:

• სითბოს გადაცემა არის თერმული ენერგიის მოძრაობა გაზს ან თხევადსა და მყარს შორის.
• სითბოს გადაცემა არის t-ის გადატანა ერთი მატერიიდან მეორეზე მექანიკური დაბრკოლების მეშვეობით.
• კონვექციურ-რადიაციული სითბოს გადაცემა წარმოიქმნება კონვექციისა და თერმული გამოსხივების შერწყმით.

სითბოს გადაცემის სახეები ბუნებაში (მაგალითები)

ბუნებაში სითბოს გადაცემა უზარმაზარ როლს თამაშობს და არ შემოიფარგლება მზის სხივებით დედამიწის გათბობით. ვრცელი კონვექციური დინებები, როგორიცაა ჰაერის მასების მოძრაობა, დიდწილად განსაზღვრავს ამინდს მთელ ჩვენს პლანეტაზე.

დედამიწის ბირთვის თბოგამტარობა იწვევს გეიზერების გაჩენას და ვულკანური ქანების ამოფრქვევას. ეს მხოლოდ მცირე ნაწილია გლობალური მასშტაბით. ისინი ერთად ქმნიან კონვექციური სითბოს გადაცემის ტიპებს და რადიაციულ-გამტარ სითბოს გადაცემის ტიპებს, რომლებიც აუცილებელია ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად.

სითბოს გადაცემის გამოყენება ანთროპოლოგიურ საქმიანობაში

სითბო თითქმის ყველა სამრეწველო პროცესის მნიშვნელოვანი კომპონენტია. ძნელი სათქმელია, თუ რომელი ტიპის სითბოს გაცვლას იყენებს ადამიანი ყველაზე მეტად ეროვნულ ეკონომიკაში. ალბათ სამივე ერთდროულად. სითბოს გადაცემის პროცესების საშუალებით ხდება ლითონების დნობა, წარმოქმნის უამრავ საქონელს, ყოველდღიური ნივთებიდან კოსმოსურ ხომალდებამდე.

ცივილიზაციისთვის ძალზე მნიშვნელოვანია თერმული ერთეულები, რომლებსაც შეუძლიათ თერმული ენერგიის სასარგებლო ენერგიად გარდაქმნა. მათ შორისაა ბენზინი, დიზელი, კომპრესორი, ტურბინის აგრეგატები. სამუშაოდ ისინი იყენებენ სხვადასხვა სახის სითბოს გადაცემას.

სითბოს გადაცემის თეორიის საფუძვლები.

Სითბოს გადაცემა- მეცნიერება, რომელიც სწავლობს სხეულებს შორის სითბოს გადაცემას და სხეულებში ტემპერატურის განაწილებას.

სითბოს გადაცემის ძირითადი ფორმები:

1. თბოგამტარობა.

2. კონვექციური სითბოს გადაცემა.

3. რადიაციული სითბოს გადაცემა.

თბოგამტარობა არის სითბოს გადაცემის პროცესი სხეულების ან სხეულის ცალკეული ნაწილების პირდაპირი კონტაქტით, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ტემპერატურა. ამ შემთხვევაში, სითბოს გადაცემის პროცესი ხდება ზოგიერთი ნაწილაკების მიკრომოძრაობის ენერგიის სხვებზე გადაცემის გამო.

სუფთა სახით, თბოგამტარობა შეინიშნება მყარ სხეულებში, ასევე სტაციონარული აირებისა და სითხეების შემთხვევაში, როდესაც მათში არ არის კონვექცია.

სითბოს ნაკადი,.

ფურიეს კანონი: სითბოს ნაკადი პროპორციულია ტემპერატურისა და ფართობის გრადიენტისა, ე.ი.

სითბოს ნაკადის სიმკვრივე,.

თერმული კონდუქტომეტრული კოეფიციენტი - სითბოს რაოდენობა, რომელიც გადის ერთეულ დროში ერთეული ზედაპირის ერთეული კედლის სისქის გავლით ტემპერატურის ვარდნა ერთი გრადუსით.

კონვექციური სითბოს გადაცემა- სითბოს გადაცემის პროცესი, რომელიც ხორციელდება სივრცეში (მოცულობით), მაკრო ნაწილაკების მოძრაობის გამო.

ამ პროცესში ხდება კონვექციის (მოძრაობის) და სითბოს გადაცემის ერთობლივი მოქმედება სითბოს გამტარობის გამო.

ნიუტონის განტოლება: სად არის სასაზღვრო ფენის სისქე, რომელშიც სითბოს გადაცემა ხდება სითბოს გამტარობის გამო; - კონვექციური სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, .

რადიაციული სითბოს გადაცემა- სითბოს გადაცემა ხდება სივრცეში ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგიის გამო.

შტეფან-ბოლცმანის კანონი: სად არის აბსოლუტურად შავი სხეულის გამოსხივების ინტენსივობა.

ნიუტონ-რიჩმანის განტოლება: სად არის გასხივოსნებული სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი.

თბოგამტარობა.

ტემპერატურის ველი- სხეულის ცალკეულ წერტილებზე ტემპერატურის მნიშვნელობების ნაკრები, რომელიც დამოკიდებულია დროისა და სივრცის კოორდინატებზე.

არასტაციონარული სამგანზომილებიანი ტემპერატურის ველის მათემატიკური აღნიშვნა: . სტაციონარული სამგანზომილებიანი ველის მათემატიკური აღნიშვნა: . ამ ველს სტაციონარული ეწოდება, რადგან.

იზოთერმული ზედაპირიარის ერთნაირი ტემპერატურის მქონე წერტილების ლოკუსი.

იზოთერმიარის იზოთერმული ზედაპირის გადაკვეთა პერპენდიკულარულ სიბრტყესთან.

იზოთერმული ზედაპირი ან იხურება სხეულის შიგნით, ან იშლება მის საზღვარზე.

ტემპერატურის გრადიენტიარის ვექტორი, რომელიც მიმართულია ნორმალურის გასწვრივ იზოთერმულ ზედაპირზე ტემპერატურის გაზრდის მიმართულებით და რიცხობრივად უდრის ტემპერატურის ცვლილების შეფარდების ზღვარს ნორმალურ იზოთერმებს შორის მანძილს ( 0 ს/მ)

ფურიეს კანონი:

სითბოს ნაკადი: ,.

სითბოს ნაკადის სიმკვრივე: , , .

სითბოს გამტარობის თეორიის ამოცანები:

1. იპოვეთ არასტაციონარული სამგანზომილებიანი ტემპერატურის ველი, .

2. იპოვეთ სითბოს ნაკადი და სითბური ნაკადის სიმკვრივე, , .

კითხვა #32

სითბოს გამტარობის დიფერენციალური განტოლება.

კონვენციები:

1. სისტემის თერმოფიზიკური თვისებები: , , .

2. სხეულის მიკრონაწილაკები უმოძრაოა.

3. სითბოს შიდა წყაროები თანაბრად ნაწილდება ორგანიზმში.

სად არის თერმული დიფუზიურობის კოეფიციენტი, რომელიც ახასიათებს ტემპერატურის ცვლილების სიჩქარეს სხეულის ნებისმიერ წერტილში;

არის სხეულის სითბოს მოცულობა; არის სხეულის სიმკვრივე; არის სითბოს გათავისუფლების სიმკვრივე, ვმ/მ 3; - ტემპერატურა; არის ლაპლასის ოპერატორი.

(პოლარული კოორდინატებისთვის , , ), .

უნიკალურობის პირობები– განსახილველი პროცესის განსაკუთრებული მახასიათებლების მათემატიკური აღწერა.

განტოლების ამოხსნისას ვიღებთ ზოგად ამონახსანს, რომელიც უნიკალურობის პირობებთან ერთად მოგვცემს კონკრეტულ ამონახსნებს.

პირობითი უნიკალურობა:

1. გეომეტრიული პირობები:

ა. Სხეულის ფორმა:

მე. ბრტყელი სხეული.

ii. ცილინდრული სხეული.

iii. სფერული სხეული.

ბ. შეზღუდული სხეული.

გ. შეუზღუდავი სხეული.

2. ფიზიკური მდგომარეობა:

ა. ფიზიკური პარამეტრების ცვლილების ბუნება:

მე. ცვლილების ბუნება.

ii. ცვლილების ბუნება.

iii. ცვლილების ბუნება.

iv. ცვლილების ბუნება.

3. საწყისი პირობები (დროებითი):

4. სასაზღვრო პირობები:

ა. პირველი სახის სასაზღვრო პირობები - სხეულის საზღვარზე ტემპერატურის ცვლილების კანონი:

ბ. მეორე სხეულის სასაზღვრო პირობები - სხეულის კედელში ტემპერატურის ნაკადის ცვლილების კანონი:

გ. მესამე სახის სასაზღვრო პირობები:

მე. გარემოს ტემპერატურის ცვლილების კანონი.

ii. კანონი, რომლის მიხედვითაც სხეულის სითბოს გაცვლა ხდება გარემოსთან.

დ. მეოთხე სახის სასაზღვრო პირობები, .

კითხვა #33

1. ბრტყელი კედელი.

მოცემული: , , .

იპოვე: , , .

გამოსავალი:

საერთო გადაწყვეტილება: .

სასაზღვრო პირობები: .

ბრტყელი კედლის თერმული წინააღმდეგობა - .

თანაფარდობას კედლის თბოგამტარობა ეწოდება.

კითხვა #34

განვიხილოთ სითბოს გადაცემა თერმული გამტარობით ბრტყელი სამ ფენიანი კედელი(ნახ. 2ბ) შემდეგ პირობებში: კედლის ფენის სისქე , , ;

მასალების თბოგამტარობის კოეფიციენტები, შესაბამისად, , , ; კედლებს შორის კონტაქტი იდეალურია და ტემპერატურა მიმდებარე ფენების საზღვარზე იგივეა. სითბოს გადაცემა ხდება სტაციონარულ პირობებში - სითბოს ნაკადის სიმკვრივე კედლის ყველა ფენას აქვს იგივე მნიშვნელობა ( q=idem). ამ პირობებში:

მოდით გამოვყოთ ტოლობის ამ სერიიდან ტემპერატურის სხვაობა (ტემპერატურის ვარდნა კედლის ფენებზე)

ტემპერატურული სხვაობის განტოლებების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილების დამატება, ვიღებთ მარცხნივ კედელში ტემპერატურის ცვლილებას, მარჯვნივ - სითბოს ნაკადის სიმკვრივის ნამრავლს. ქდა მთლიანი თერმული წინააღმდეგობა

ამრიგად, სითბოს ნაკადის სიმკვრივისთვის სითბოს გადაცემის დროს თბოგამტარობით ბრტყელი სამშრიანი კედლის მეშვეობით, ვიღებთ შემდეგ გამონათქვამს:

ზოგადად, კედლისთვის, რომელიც შედგება n - ფენები, ეს გამოთქმა ასე დაიწერება:

სად რარის მრავალშრიანი კედლის მთლიანი თერმული წინააღმდეგობა.

კითხვა #35

სითხის მიერ მყარ კედელზე გადაცემული ან კედლიდან სითხის მიერ აღქმული სითბოს რაოდენობა განისაზღვრება ნიუტონ-რიჩმანის განტოლებით.

და სითბოს ნაკადის სიმკვრივე შემდეგია

სადაც α არის კოეფიციენტი, რომელიც ახასიათებს სითბოს გაცვლის პირობებს სითხესა და მყარის ზედაპირს შორის, ე.წ სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, ვ/(მ 2 °C); - ტემპერატურის სხვაობა, 0 С.

ფორმულის შესაბამისად (61), მისი ფიზიკური მნიშვნელობით, სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი არის სითბოს ნაკადის სიმკვრივე ( რ)სხეულის ზედაპირზე, მიუთითებს ტემპერატურის განსხვავებაზე სხეულის ზედაპირსა და გარემოს შორის. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი რიცხობრივად უდრის სითბოს ნაკადის სიმკვრივეს ტემპერატურულ სხვაობაზე, რომელიც უდრის ერთიანობას.

სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე. ყველაზე ზოგად შემთხვევაში, ეს არის სხეულის ფორმისა და ზომის, სითხის მოძრაობის რეჟიმის, სითხის ფიზიკური თვისებების, სივრცეში მდებარეობისა და სითბოს გაცვლის ზედაპირის მდგომარეობის და სხვა რაოდენობების ფუნქცია. სითბოს გადაცემის პროცესი, სითხის მოძრაობის ბუნებიდან გამომდინარე, განსხვავებულად მიმდინარეობს.

კითხვა #36

რადიაციული სითბოს გადაცემა.

მყარი სხეულები ასხივებენ და შთანთქავენ ენერგიას ტალღის სიგრძის მთელ დიაპაზონში ზედაპირული ფენით. რადიაციის ინტენსივობა დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე. სითხეები იქცევიან ანალოგიურად. აირები ასხივებენ და შთანთქავენ ენერგიას ტალღის სიგრძის შეზღუდულ დიაპაზონში მათი მოცულობის განმავლობაში. აირების ემისიის ინტენსივობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ფენის სისქეზე და კომპონენტების ნაწილობრივ წნევაზე.

გასხივოსნებული ენერგიაარის სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგია მთელი ტალღის სიგრძის დიაპაზონში.

რადიაციის ინტენსივობაარის ერთეული ზედაპირიდან გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა, .

გამოსხივების ენერგია შეიძლება მოიძებნოს ფორმულით: .

ენერგიის დაზოგვის კანონი: .

სად არის ასახვის კოეფიციენტი, არის შთანთქმის კოეფიციენტი, არის გამჭვირვალობის კოეფიციენტი.

თუ, ანუ, მაშინ სხეულს ეწოდება აბსოლუტურად თეთრი.

თუ, ანუ, მაშინ სხეულს აბსოლუტურად შავი ეწოდება.

ინტეგრალური გამოსხივების სიმკვრივე, რომელიც განიხილება ტალღის სიგრძის დიაპაზონში, ე.წ რადიაციის სპექტრული ინტენსივობა(ვ/მ3):

კუთხის ინტენსივობა: .

სპექტრული კუთხის ინტენსივობა: .

პლანკის კანონიადგენს შავი სხეულის რადიაციის ინტენსივობის დამოკიდებულებას E 0λტალღის სიგრძიდან λ და ტემპერატურა თ

შტეფან-ბოლცმანის კანონი: .

სიშავის ხარისხი: .

კირჩჰოფის კანონიჩამოყალიბებულია ასე: ნახევარსფერული ინტეგრალური გამოსხივების სიმკვრივის შეფარდება შთანთქმის უნარს ყველა სხეულისთვის, რომელსაც აქვს იგივე ტემპერატურა და უდრის მთლიანად შავი სხეულის ინტეგრალური ნახევარსფერული გამოსხივების სიმკვრივეს იმავე ტემპერატურაზე.: , სად არის შთანთქმის კოეფიციენტი.

სითბოს რაოდენობა, რომელიც დარჩება ორ სხეულში ერთ-ერთში:.

ვიენის გადაადგილების კანონიამბობს - ტალღის სიგრძე, რომელიც შეესაბამება გამოსხივების ინტენსივობის მაქსიმალურ მნიშვნელობას (E 0λ =მაქს), აბსოლუტური ტემპერატურის უკუპროპორციულია ნახ.11

კითხვა #37

სითბოს გადაცემა გამოსხივებით მყარ ნაწილებს შორის.

რადიაციის კანონებზე დაყრდნობით, მიღებულია რადიაციული სითბოს გადაცემის საანგარიშო განტოლება თვითნებური ფორმის სხეულს 1 და სხვა, უფრო დიდი სხეულის 2 ზედაპირს შორის, რომელიც ფარავს მას (ნახ. 14).

სად Q 1.2არის სითბოს ნაკადი, რომელიც გადაცემულია რადიაციის შედეგად სხეულის 1-დან 2-მდე, W;

ε 1.2არის 1 და 2 სხეულების შემცირებული ემისიურობა, რომელიც განისაზღვრება გამოხატულებიდან

F1და F2არის 1 და 2 სხეულების ზედაპირის ფართობი, მ2; თ 1 და T 2- 1 და 2 სხეულების ზედაპირების აბსოლუტური ტემპერატურა, კ.

ასეთ შემთხვევას ასევე უწოდებენ სითბოს გადაცემას გამოსხივებით სხეულსა და მის გარსს შორის; შინაგანი სხეული ყოველთვის არის სხეული 1.

განხილული სითბოს გადაცემის განსაკუთრებული შემთხვევაა სითბოს გადაცემა ორ პარალელურ შეუზღუდავ კედელს შორის (ნახ. 15). Როდესაც F 1 = F 2 = F, გამოიყენება გამოსხივების მიერ სითბოს გადაცემის გაანგარიშების განტოლება და გამოსახულებიდან განისაზღვრება ემისიის შემცირებული ხარისხი

განტოლება (2.57) შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერი ფორმის ორ სხეულს შორის გასხივოსნებული სითბოს გაცვლის გამოსათვლელად და მათი თვითნებური მდებარეობისთვის, მხოლოდ თითოეულ კონკრეტულ შემთხვევაში შემცირებული ემისიის და ზედაპირის დასადგენად ( ε 1.2და F 1.2) აქვს საკუთარი გამოთვლითი გამონათქვამები.

კითხვა #38

სითბოს გადაცემა ბრტყელი ერთფენიანი და მრავალ ფენით

ბრტყელი კედელი

სითბოს განტოლება: .

პირველი სახის სასაზღვრო პირობები: .

მესამე სახის სასაზღვრო პირობები: , .

ტოლობების ამ სერიაში პირველი განტოლება განსაზღვრავს სითბოს რაოდენობას, რომელიც გადადის კონვექციით (და გამოსხივებით) ცხელი გამაგრილებლიდან კედელზე; მეორე განტოლება არის სითბოს იგივე რაოდენობა, რომელიც გადაიცემა თბოგამტარობით კედელში; მესამე განტოლება არის იმავე რაოდენობის სითბოს გადაცემა, რომელიც გადაიცემა კონვექციით (და გამოსხივებით) კედლიდან ცივ გამაგრილებელზე.

ტოლობათა ამ სერიიდან გამოვყოთ ტემპერატურის სხვაობა

ტემპერატურული სხვაობის დამახასიათებელი განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილების დამატება და იმის გათვალისწინებით, რომ მივიღებთ საბოლოო ტემპერატურის სხვაობის გამოსახულებას.

სად არის ბრტყელი კედლის თერმული წინააღმდეგობა ( მ 2 0 С\Bm)

აქედან მოყვება გამოხატულება სითბოს ნაკადის სიმკვრივისა და სითბოს ნაკადისთვის (ბრტყელი კედლის სითბოს გადაცემის განტოლება)

სად ქარის სითბოს ნაკადის სიმკვრივე ( ვ/მ2);

Q არის სითბოს ნაკადი ( ვ);

k=1/R- ბრტყელი კედლის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი (W / m 2 ºС)

სად არის ბრტყელი კედლის სითბოს გადაცემის თერმული წინააღმდეგობა (მ 2 ºС / W);

; - სითბოს გადაცემის თერმული წინააღმდეგობები ცხელი გამაგრილებლის მხრიდან, ბრტყელი კედლის თერმული კონდუქტომეტრი და ცივი გამაგრილებლის მხრიდან სითბოს გადაცემის თერმული წინააღმდეგობები, შესაბამისად.

კედლის შიდა და გარე ზედაპირის ტემპერატურა განისაზღვრება შემდეგი მოსაზრებებით:

აქედან გამომდინარე გვაქვს

მრავალშრიანი კედლის შემთხვევაში

კითხვა #39

Სითბოს გადაცემა- სითბოს გადაცემა ერთი მატარებლიდან მეორეზე მათ გამიჯნული მყარი ზედაპირის მეშვეობით.

სტაციონარული პროცესი- პროცესი, რომლის დროსაც მედიის ტემპერატურა არ იცვლება, ანუ .

არასტაციონარული პროცესი- პროცესი, რომლის დროსაც იცვლება მედიის ტემპერატურა, ანუ .

მრუდი კედლებისთვის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, როგორც წესი, განისაზღვრება იმავე განტოლებით, როგორც ბრტყელი კედლისთვის. ამ შემთხვევაში, მრუდი კედლებისთვის, გამოთვლილი სითბოს გადაცემის ზედაპირი განისაზღვრება გამოხატულებიდან.

სითბოს გადაცემის ზედაპირის წყლის ექვივალენტი.

ცილინდრული კედლებისთვის: .

ხაზოვანი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი: .

სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი შიდა კედლისთვის: .

სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი გარე კედლისთვის: .

კითხვა #40-41

სითბოს გადამცვლელების კლასიფიკაცია.

1. მოქმედების ტიპის მიხედვით:

ა. ზედაპირის ტიპის მოწყობილობები - მოწყობილობები, რომლებშიც სითბოს გადაცემა ხდება მყარი ზედაპირის არსებობისას.

მე. რეგენერაციული მოწყობილობები არის ზედაპირული ტიპის მოწყობილობები, რომლებშიც მყარი ზედაპირი მონაცვლეობით ირეცხება ცხელი და ცივი გამაგრილებლებით. ეს მოწყობილობები გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც სითბოს მატარებლებს აქვთ მაღალი ტემპერატურა, ან როდესაც სითბოს მატარებლები არ არის სუფთა.

ii. რეკუპერაციული მოწყობილობები არის ზედაპირული ტიპის მოწყობილობები, რომლებშიც მყარი ზედაპირი მუდმივად ირეცხება ცხელი და თბილი სითბოს მატარებლებით გამყოფი ზედაპირების მეშვეობით.

1. გარსის და მილის სითბოს გადამცვლელები.

2. "pipe in pipe" ტიპის მოწყობილობები:

ა. "მილის მილში" ტიპის ერთნაკადიანი მოწყობილობები.

ბ. "მილის მილში" ტიპის მრავალნაკადიანი მოწყობილობები.

ბ. შერევის ტიპის მოწყობილობები - მოწყობილობები, რომლებშიც ხდება ცხელი და ცივი სითბოს მატარებლების პირდაპირი შერევა.

"მილის მილში" ტიპის აპარატის სქემა:

ამ ტიპის აპარატებს აქვთ მარტივი დიზაინი და მაღალი ნაკადის სიჩქარე, თუმცა, აპარატის დიდი სიმძლავრის მისაღებად, საჭიროა დიდი რაოდენობით სტრუქტურული ელემენტების დაყენება და თავად აპარატი დიდ ადგილს დაიკავებს.

ჭურვი-მილის ტიპის აპარატის სქემა:

ასეთ მოწყობილობებში შესაძლებელია პირდაპირი დინების, კონტრნაკადის, ჯვარედინი, U-ს ფორმის სიმეტრიული და სხვა ნაკადების შექმნა.

სითბოს გადამცვლელის თერმული ბალანსი: , სად არის თერმული აპარატის ეფექტურობის კოეფიციენტი, .

1. (ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა დაბალია), შემდეგ , , , ზე.

2. კონდენსატორი.

3. აორთქლება.

თერმული აპარატის სიმძლავრე (გროსგოფის განტოლება): , სად არის საშუალო ტემპერატურის სხვაობა.

წინა ნაკადისთვის: , .

კონტრდინებისთვის: , .

სად და არის სითბოს გაცვლის ზედაპირის წყლის ეკვივალენტები.

ნებისმიერი სქემისთვის ის შეიძლება განისაზღვროს ორი მეთოდით:

1. კლასიკური ტექნიკა: , სადაც - კოეფიციენტი თბილი აპარატის ტიპისა და თვისებების მიხედვით განისაზღვრება ფუნქციების გრაფიკებიდან და .

2. ბელოკონის მეთოდი. საპირისპირო ინდექსი:

წინ დინებისთვის.

კონტრდინებისთვის.

U-ს ფორმის სიმეტრიული წრედისთვის.

ნებისმიერი სქემისთვის საშუალო ტემპერატურის სხვაობა: .

კითხვა #42

თერმული მოწყობილობების გამოთვლების ორი ტიპი არსებობს:

1. პირველი სახის გამოთვლა (კონსტრუქციული). ცნობილია: , , , , , , , . ამოცანა: სითბოს გადამცვლელის შერჩევა ან დიზაინი ( , ). და - კონდენსაციის ტემპერატურა.

1. ორთქლის შეკუმშვის სამაცივრო მანქანები, რომლებშიც სამუშაო სითხე არის ორთქლი, ხოლო სამუშაო პროცესი ხდება კომპრესორში.

2. საჰაერო ჩილერები, რომლებშიც სამუშაო სითხე ჰაერია.

3. შთანთქმის მაცივრები, რომლებშიც ორთქლი შეიწოვება წყალხსნარებით.

4. ორთქლის რეაქტიული სამაცივრო მანქანები ინჟექტორებით, როგორც ამძრავი.

ორთქლის შეკუმშვის სამაცივრო დანადგარის მუშაობის პროცესი:

1-2 - ადიაბატური შეკუმშვა; 4-5 - ჩახშობის პროცესი.

ორთქლის შეკუმშვის სამაცივრო განყოფილების დიაგრამა:

ასეთი დანადგარები მოქმედებს შემდეგი ტემპერატურის დიაპაზონში: .

8. ორთქლის რეაქტიული სამაცივრო მანქანები ინჟექტორებით, როგორც ამძრავი.

სითბოს გაცვლა

სითბოს გაცვლა(თერმული ენერგიის გადაცემა), სითბოს გადაცემის პროცესი ერთი ობიექტიდან მეორეზე. გადაცემა ხდება იმ დროს, როდესაც ორი ან მეტი სხეული სხვადასხვა ტემპერატურაზე თერმულ კონტაქტშია. სითბოს გადაცემის სამი ტიპი არსებობს: სითბოს კონვენცია, კონვექცია და გამოსხივება. სითბოს გამტარობით, სითბოს გადაცემა ხდება მოლეკულიდან მოლეკულაზე სხეულში, როგორც, მაგალითად, ცეცხლში ჩასმული რკინის ჯოხით. კონვექციაში სითბო გადადის სითხის ან აირის მიმოქცევის გზით, როგორც ადუღებისას. გამოსხივებისას სითბო გადადის ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით, მზის შუქის მსგავსად. სითბოს გაცვლის პროცესები მრავალი წარმოების პროცესის განუყოფელი ნაწილია, როდესაც სითბოს ენერგია ერთი წყაროდან მეორეზე გადადის მათი კომბინაციის გარეშე. სითბოს გადაცემის უმარტივესი მაგალითია სითბოს გადაცემის გამოყენება, როდესაც მილსადენის სისტემა განვითარებული გარე ზედაპირით და შიგნით მიედინება ცხელი სითხე ჩაეფლო კონტეინერში, რომლის მეშვეობითაც მიედინება სხვა ცივი სითხე და სითბოს გადაცემის შედეგად ხდება სითბო. გადადის ცხელიდან ცივ სითხეში.

სითბოს გადაცემის სამი ტიპი ჩანს ტაფის გაცხელებისას: (A) გამტარობა ტაფის ლითონის კედლებში (1), სითხის კონვექციური მოძრაობა (2) და გამოსხივება სითბოს წყაროდან, რომელიც გადადის ტაფაზე (3). . თეორიულად, სითბოს კარგად იზოლირებული გამტარი, რომლის ერთი ბოლო მოთავსებულია ყინულში, მეორე კი მდუღარე წყალში, ცვლის ტემპერატურას სიგრძის გასწვრივ (B) ხაზობრივად, როგორც გრაფიკზე სწორი ხაზი. ცუდად იზოლირებული გამტარისთვის დამახასიათებელი ტემპერატურის ცვლილება ნაჩვენებია მრუდი წერტილოვანი ხაზით. თერმოსი (C) შეიცავს ვაკუუმს (4) კედლებს შორის, რათა თავიდან აიცილოს სითბოს გამტარობა და კონვექცია, და ვერცხლით მოოქროვილი კედლები, რათა თავიდან იქნას აცილებული სითბოს დაკარგვა რადიაციის შედეგად.

სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი.

სინონიმები:

ნახეთ, რა არის "თბოგაცვლა" სხვა ლექსიკონებში:

Სითბოს გადაცემა ... ორთოგრაფიული ლექსიკონი

სითბოს გადაცემის სპონტანური შეუქცევადი პროცესი ტემპერატურის გრადიენტის გამო. ზოგადად, სითბოს გადაცემა შეიძლება გამოწვეული იყოს სხვა ფიზიკური ველების არაერთგვაროვნებითაც. ღირებულებები, მაგ. კონცენტრაციის გრადიენტი (იხ. DUFOUR EFFECT). განასხვავებენ…… ფიზიკური ენციკლოპედია

სითბოს გადაცემა, თერმოდინამიკაში მუშაობასთან ერთად, არის თერმოდინამიკური სისტემის (ფიზიკური სხეულის) ენერგიის გაცვლის ერთ-ერთი სახეობა მიმდებარე სხეულებთან, რომელიც ხდება სითბოს გამტარობის, კონვექციის ან გამოსხივების პროცესების მეშვეობით და არ ახლავს ... .. . თანამედროვე ენციკლოპედია

სითბოს გადაცემის სპონტანური შეუქცევადი პროცესი უფრო გახურებული სხეულებიდან (ან სხეულების ნაწილები) ნაკლებად გაცხელებულებზე (ზოგადად, სითბოს გადაცემა ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს სხვა ფიზიკური სიდიდის ველების არაერთგვაროვნებით, მაგალითად, კონცენტრაციების სხვაობით. მ....... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

სითბოს გადაცემა, სითბოს გადაცემა, სითბოს გადაცემა რუსული სინონიმების ლექსიკონი. სითბოს გაცვლა n., სინონიმების რაოდენობა: 4 გაცვლა (55) ... სინონიმური ლექსიკონი

სითბოს გაცვლა- თერმული ენერგიის განაწილების სპონტანური შეუქცევადი პროცესი უფრო გახურებული სხეულებიდან ან სხეულის ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე სამუშაოს შესრულების გარეშე. არსებობს T.-ის შემდეგი ტიპები: (იხ.), თბოგამტარობა (იხ.) და სითბოს გადაცემა რადიაციის გამოყენებით ... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

სითბოს გაცვლა, ქმარი. (სპეციალისტი.). სითბოს შეუქცევადი გადაცემის პროცესი ცხელი სხეულებიდან გრილ სხეულებზე. სითბოს გაცვლის რეგულირება. | ადგ. სითბოს გადამცვლელი, ოჰ, ოჰ. ოჟეგოვის განმარტებითი ლექსიკონი. ს.ი. ოჟეგოვი, ნ.იუ. შვედოვა. 1949 1992... ოჟეგოვის განმარტებითი ლექსიკონი

სითბოს გაცვლა- სპონტანური შეუქცევადი სითბოს გადაცემის პროცესი ტემპერატურული გრადიენტის გამო [ტერმინოლოგიური ლექსიკონი სამშენებლო 12 ენაზე (VNIIIS Gosstroy of სსრკ)] თემები თერმოდინამიკა EN სითბოს გაცვლა intercambio térmico DE…… ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

სითბოს გაცვლა- - სითბოს გადაცემის სპონტანური პროცესი ბეტონის უფრო გაცხელებული ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე. [ტერმინოლოგიური ლექსიკონი ბეტონისა და რკინაბეტონისთვის. ფედერალური სახელმწიფო უნიტარული საწარმო "კვლევითი ცენტრი" სამშენებლო "NIIZHB მათ. A. A. Gvozdeva, მოსკოვი, 2007, 110 გვერდი] სათაური ... ... სამშენებლო მასალების ტერმინების, განმარტებებისა და განმარტებების ენციკლოპედია

სითბოს გაცვლა- სითბოს სპონტანური შეუქცევადი გადაცემა სივრცეში არაერთგვაროვანი ტემპერატურის ველით, რომელიც ხასიათდება ტემპერატურის გრადიენტით. სითბოს გადაცემა ხდება უფრო გახურებული სხეულებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე და ხასიათდება ვექტორით ... ... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

წიგნები

• სითბოს გადაცემა ერთფაზიან მედიაში და ფაზური გარდაქმნების დროს. სახელმძღვანელო, V.V. Yagov, სახელმძღვანელოს შინაარსი შეესაბამება დისციპლინის პროგრამას "სითბო და მასის გადაცემა", რომელიც კითხულობენ თერმოფიზიკის დარგში შემსწავლელ სტუდენტებს სასწავლო მიმართულების "140700. ... კატეგორია: თერმოდინამიკა და სტატისტიკური ფიზიკა გამომცემელი: MPEI,
• რადიაციული გათბობის ქვეშ საჰაერო კოსმოსური აღჭურვილობის მასალების და სტრუქტურების სითბოს გადაცემა და თერმული ტესტირება, ვიქტორ ელისეევი, მონოგრაფია ეძღვნება სითბოს გადაცემის პრობლემებს და საჰაერო კოსმოსური აღჭურვილობის მასალების და სტრუქტურების თერმული ტესტირების პრობლემებს მაღალი ინტენსივობის გამოსხივების წყაროების გამოყენებით. შედეგები წარმოდგენილია... კატეგორია: სასწავლო ლიტერატურაგამომცემელი:

სითბოს გადაცემის მეთოდები - სითბო ყოველთვის გადადის უფრო ცხელი სხეულებიდან ნაკლებად ცხელზე. სითბოს გადაცემის მეთოდებს მყარი სხეულიდან (კედლიდან) სითხეში ან გაზზე, რომელიც მიედინება მის ირგვლივ, სითბოს გადაცემას უწოდებენ. სითბოს გადაცემის მეთოდებს ერთი საშუალოდან მეორეზე, დანაწევრებით (კედლით) გამოყოფილი სითბოს გადაცემა ეწოდება. სითბოს გადაცემის სამი მეთოდი არსებობს: გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება (გამოსხივება).

თბოგამტარობა არის სითბოს გავრცელების პროცესი სხეულში (ერთში) კინეტიკური ენერგიის გადაცემით უფრო გახურებული მოლეკულებიდან ნაკლებად გაცხელებულ მოლეკულებზე, რომლებიც ერთმანეთთან კონტაქტშია. მისი სუფთა სახით, თბოგამტარობა ხდება მყარ სხეულებში თხევადი და აირის ძალიან თხელ, უმოძრაო ფენებში.

სითბოს გადაცემის მეთოდები ვრცელდება ქვაბის კედლებში. სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობა განსხვავებულია. ლითონები სითბოს კარგი გამტარებია. ჰაერის თბოგამტარობა ძალიან დაბალია. სუსტად გამტარი სითბოს ფოროვანი სხეულები, აზბესტი, თექა და ჭვარტლი.

კონვექცია არის სითბოს გადაცემა საშუალო მოლური მოცულობების გადაადგილების გამო. ჩვეულებრივ, სითბოს გადაცემის კონვექციური მეთოდი ხდება თბოგამტარობასთან ერთად და ხორციელდება სითხის ან აირების მოლური მოცულობების თავისუფალი ან იძულებითი გადაადგილების შედეგად (ბუნებრივი ან იძულებითი კონვექცია). ბუნებრივი კონვექცია ავრცელებს სითბოს ღუმელებიდან, გათბობის მოწყობილობებიდან, წყლის გაცხელებისას ორთქლის ქვაბებში, გამაგრილებელი ქვაბის გარსაცმები და სხვა გათბობის მოწყობილობები. სითხეების ან აირების თავისუფალი მოძრაობა განპირობებულია საშუალო გაცხელებული და ცივი ნაწილაკების განსხვავებული სიმკვრივით. მაგალითად, ღუმელის ზედაპირთან ახლოს ჰაერი თბება, მსუბუქდება, ამოდის და მის ადგილას უფრო მძიმე, ცივი ჰაერი შემოდის. შედეგად, ოთახში ხდება ჰაერის მიმოქცევა, რომელიც გადასცემს სითბოს.

სითბოს გადაცემის მეთოდები მოიცავს კონვექციას. იძულებითი კონვექცია ხდება მაშინ, როდესაც სითბო გადადის ქვაბის შიდა კედლიდან ტუმბოს მოქმედებით მოძრავ წყალში.

რადიაცია (გამოსხივება) არის სითბოს გადაცემა ერთი სხეულიდან მეორეზე ელექტრომაგნიტური ტალღების საშუალებით საშუალო გამჭვირვალე თერმულ გამოსხივებამდე. სითბოს გადაცემის ამ პროცესს თან ახლავს თერმული ენერგიის გარდაქმნა გასხივოსნებულ ენერგიად და, პირიქით, გასხივოსნებული ენერგიის სითბურ ენერგიად. რადიაცია გადასცემს სითბოს წვის საწვავის ალიდან თუჯის მონაკვეთების ან ქვაბის ფოლადის მილების ზედაპირზე. გამოსხივება სითბოს გადაცემის ყველაზე ეფექტური საშუალებაა, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ გამოსხივებულ სხეულს აქვს მაღალი ტემპერატურა და მისგან სხივები მიმართულია გახურებულ ზედაპირზე პერპენდიკულურად.

სითბოს გადაცემის კონცეფცია. ზემოთ განხილული სითბოს გადაცემის სამი ტიპი მათი სუფთა სახით ძალიან იშვიათია. უმეტეს შემთხვევაში, ერთ სახეობას ახლავს მეორე. ამის მაგალითია წვის აირისებრი პროდუქტებიდან სითბოს გადატანა ცხელი წყლის ქვაბის კედელზე (სურ. 7). მარცხნივ, მისი ზედაპირი კონტაქტშია წვის ცხელ აირისებრ პროდუქტებთან და აქვს ტემპერატურა t 1, მარჯვნივ არის გარეცხილი წყლით და აქვს ტემპერატურა t 2 ტემპერატურა კედელში მცირდება x ღერძის მიმართულებით.

ბრინჯი. 7. წვის აირისებრი პროდუქტებიდან სითბოს გადატანა ქვაბის კედელზე.

ამ შემთხვევაში, სითბო გაზიდან კედელზე გადადის ერთდროულად კონვექციის, სითბოს გამტარობის და გამოსხივების (რადიაციული სითბოს გადაცემის) გზით. სითბოს ერთდროულ გადაცემას კონვექციის, გამტარობისა და გამოსხივების გზით კომპლექსური სითბოს გადაცემას უწოდებენ.

ცალკეული ელემენტარული ფენომენების ერთდროული მოქმედების შედეგი ერთ-ერთ მათგანს მიეკუთვნება, რომელიც მთავარად ითვლება. ასე რომ, რადიაცია (გამოსხივება), რომელსაც ასევე უწოდებენ პირდაპირ უკუცემას, თამაშობს დომინანტურ როლს წვის პალატაში სითბოს გადატანაში გრიპის აირებიდან ქვაბის გარე გამათბობელ ზედაპირზე, თუმცა მასთან ერთად მონაწილეობს როგორც კონვექცია, ასევე თბოგამტარობა. სითბოს გადაცემა.

გარე გამათბობელი ზედაპირიდან შიდა ზედაპირზე სითბოს გადატანის მეთოდები ჭვარტლის ფენით, ლითონის კედლისა და მასშტაბის ფენით ხორციელდება მხოლოდ სითბოს გამტარობით. საბოლოოდ, ქვაბის შიდა გამაცხელებელი ზედაპირიდან წყალში სითბო გადადის მხოლოდ კონვექციით. ქვაბის გაზსადენებში, განყოფილების კედელსა და მის გამრეცხ აირებს შორის სითბოს გაცვლის პროცესი ასევე არის კონვექციის, თბოგამტარობისა და გამოსხივების ერთობლივი მოქმედების შედეგი. თუმცა, კონვექცია აღებულია, როგორც მთავარი ფენომენი.

სითბოს გადაცემის რაოდენობრივი მახასიათებელი ერთი გამაგრილებლიდან მეორეზე გამყოფი კედლით არის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი K. ბრტყელი კედლისთვის კოეფიციენტი K არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც გადაიცემა ერთეულ დროში: ერთი სითხიდან მეორეზე. ფართობი 1 მ 2, მათ შორის ტემპერატურის სხვაობით ერთი გრადუსით. - განისაზღვრება ფორმულით:

K \u003d (1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2) -1

სადაც α 1 არის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი გაზებიდან გათბობის ზედაპირის კედელზე, W / (მ 2 × გრადუსი); δ 3 - ფერფლის ან ჭვარტლის საბადოების სისქე (ე.წ. გარე დაბინძურება), მ; δ st - სექციების ან მილების კედლის სისქე, მ; δ n - მასშტაბის სისქე (ე.წ. შიდა დაბინძურება), m; λ 3, λ st, λ in - ფერფლის ან ჭვარტლის თბოგამტარობის შესაბამისი კოეფიციენტები, კედლები და მასშტაბები, W / (მ × გრადუსი); α 2 -. სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი კედლიდან წყალში / W / (მ 2 × გრადუსი).

კომპლექსური სითბოს გადაცემის ზემოთ მოყვანილი მაგალითის შესაბამისად (იხ. ნახ. 7), სითბოს გადაცემის ჯამური კოეფიციენტი და აირებიდან ქვაბის კედელამდე, შესაბამისად, უდრის:

α 1 \u003d α k + α l

სადაც α to და α l - კოეფიციენტები, სითბოს გადაცემა კონვექციით და გამოსხივებით.

სითბოს გადაცემის კოეფიციენტის ორმხრივს ეწოდება სითბოს გადაცემის თერმული წინააღმდეგობა. ამ შემთხვევისთვის:

R \u003d 1 / K \u003d 1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2

სხვადასხვა ნივთიერებებს აქვთ განსხვავებული თერმული კონდუქტომეტრული კოეფიციენტი.

თბოგამტარობის კოეფიციენტი K - სითბოს რაოდენობა, რომელიც გადაცემულია გათბობის ზედაპირის ერთეული ფართობის მეშვეობით დროის ერთეულზე ტემპერატურული სხვაობით 1 გრადუსით და კედლის სისქით 1 მ. სისტემური ერთეულების გამოყენებისას (კკალ საათში); თბოგამტარობის კოეფიციენტის განზომილებაა კკალ × მ / (მ 2 × სთ × გრადუსი), SI სისტემაში - W / (მ × გრადუსი).

სხვადასხვა მასალის თბოგამტარობის კოეფიციენტები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გვხვდება გათბობისა და ქვაბის მოწყობილობებში, მოცემულია ქვემოთ, W / (მ × გრადუსი).

კედელში გადაცემული Q სითბოს რაოდენობა განისაზღვრება ფორმულით:

სადაც K - სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, W / (მგ × გრადუსი); ∆t არის საშუალო ტემპერატურული სხვაობა გათბობისა და გაცხელებულ მედიას შორის ან საშუალო ლოგარითმული ტემპერატურის სხვაობა, გრადუსი; H არის გათბობის ზედაპირის ფართობი, მ 2.

საშუალო ლოგარითმული ტემპერატურის სხვაობა ∆t განისაზღვრება ფორმულით:

∆t = ∆t - ∆t m /2,31 გ (∆t 0 /∆t m)

სადაც ∆t g და ∆t m არის ყველაზე დიდი და უმცირესი ტემპერატურული სხვაობა გამათბობელ და გაცხელებულ საშუალებებს შორის.

ბრინჯი. 8. სამუშაო სითხეების ტემპერატურის ცვლილების ბუნება ზე

a - წინსვლის ნაკადი; ბ - კონტრდენი.

სამუშაო სითხეების ტემპერატურის ცვლილების ხასიათი ნაჩვენებია ნახ. 8. თუ გამაცხელებელი და გაცხელებული სითხეები მიედინება თბოგამცვლელში ერთი მიმართულებით, მაშინ ასეთ ნაკადს ეწოდება წინა ნაკადი (იხ. სურ. 8, ა), ხოლო საპირისპირო მიმართულებით - საპირისპირო ნაკადი (იხ. სურ. 8, ბ. ).

სითბოს გადაცემის ზედაპირის ერთეული ფართობისთვის, სპეციფიკური ნაკადი, რომელიც აღინიშნება q-ით, ტოლი იქნება:

ზემოაღნიშნული ფორმულებიდან ჩანს, რომ გადაცემული სითბოს რაოდენობა უფრო დიდია, რაც უფრო დიდია გათბობის ზედაპირის ფართობი H და მით მეტია საშუალო ტემპერატურის სხვაობა ან ტემპერატურის სხვაობა და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი K. ქერცლის, ნაცრის ან ჭვარტლის არსებობა. ქვაბის კედელი მნიშვნელოვნად ამცირებს სითბოს გადაცემის კოეფიციენტს (იხ. მაგალითი ქვემოთ).

გამოსხივებით სითბოს გადაცემის განმსაზღვრელი ფაქტორია რადიაციული სხეულის ტემპერატურა და მისი სიშავის ხარისხი. ამიტომ, რადიაციის გზით სითბოს გადაცემის გასაძლიერებლად საჭიროა გასხივოსნებული სხეულის ტემპერატურის გაზრდა ზედაპირის უხეშობის გაზრდით.

სითბოს გადაცემა კონვექციით დამოკიდებულია: აირების გადაადგილების სიჩქარეზე, ტემპერატურულ განსხვავებას გათბობასა და გაცხელებულ საშუალებებს შორის, გაზების ნაკადის ბუნებას გათბობის ზედაპირის გარშემო - გრძივი ან განივი, ზედაპირის ტიპი - გლუვი ან ნეკნიანი. კონვექციით სითბოს გადაცემის გაძლიერების ძირითადი გზებია: აირების სიჩქარის გაზრდა, მათი ტრიალი გაზის სადინარებში, გაცხელების ზედაპირის გაზრდა მისი ფარფლის გამო, ტემპერატურული სხვაობის გაზრდა გათბობასა და გაცხელებულ მედიას შორის და საპირისპირო (საპირისპირო) რეცხვა. .

მაგალითი. განვიხილოთ ქერცლისა და ჭვარტლის ეფექტი ქვაბში სითბოს გადაცემაზე ამ განყოფილების მონაცემების გამოყენებით. ჩვენ ვიღებთ თუჯის ქვაბის განყოფილების კედლის სისქე δ 1 \u003d 8 მმ, და მასზე დეპონირებული მასშტაბის ფენა δ 2 \u003d 2 მმ სისქით და ჭვარტლის ფენა δ 3 \u003d 1 გმმ. კედლის თბოგამტარობის კოეფიციენტები λ 1, მასშტაბი λ 2 და ჭვარტლი λ 3, შესაბამისად, აღებულია 54-ის ტოლი; 0,1 და 0,05 კკალ / (მ × სთ × გრადუსი) (√62,7; 0,116 და 0,058 ვტ / (მ 2 × K). სითბოს გადაცემის კოეფიციენტების მნიშვნელობები: გაზებიდან კედელამდე α 1 \u003d 20 კკალ. / ( მ 2 × გრადუსი); კედლიდან წყალამდე α 2 = 1000 კკალ / (მ 2 × სთ × გრადუსი). აირების ტემპერატურა აღებულია t გაზის ტოლი = 800 ° C, წყალი t = 95 C. .

ჩვენ ვაკეთებთ გამოთვლებს თუჯის ქვაბის სუფთა და დაბინძურებული კედლებისთვის.

ა ქვაბის კედელი სუფთაა.

იპოვნეთ სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი:

K \u003d (l / α 1 + δ / λ + l / α 2) -1 \u003d (1/20 + 0,008 / 54 + 1/1000) -1 \u003d 1 / 0,0512 \u003d 19,5 კკალ / (მ 2 × სთ × გრადუსი) = 22,6 ვტ / (მ 2 × გრადუსი) და სითბოს ნაკადი კედელში.

q \u003d K∆t \u003d 19,5 (800-95) \u003d 13700 კკალ / (მ 2 × სთ) \u003d 15850 ვ / (მ 2).

მოდით განვსაზღვროთ თუჯის განყოფილების კედლის გარე ზედაპირის ტემპერატურა ფორმულის გამოყენებით

q \u003d α 1 (t გაზი - t st) -1 q \u003d α 1 t გაზი - α 1 t st; α i t st = α 1 ტ გაზი

t st \u003d t გაზი - q / α 1 \u003d 800 - 13700/20 \u003d 115 ° С.

გაანგარიშებიდან ჩანს, რომ ქვაბის სუფთა კედლით მისი ტემპერატურა ოდნავ განსხვავდება ქვაბის შიგნით არსებული წყლის ტემპერატურისგან.

B. ქვაბის კედელი ჭუჭყიანი.

მთელი გაანგარიშების განმეორებით, ჩვენ ვხვდებით:

K \u003d (l / α 1 + δ 1 / λ 1 + δ 2 / λ 2 + δ 3 / λ 3 + 1 / α 2) -1 \u003d (1/20 + 0,008 / 54 + 0,002 / 0,1 (+ 0,001 / 0,05+ 1 \u003d 1000) -1 \u003d (0,0912) -1 \u003d 11 კკალ / (მ 2 × სთ × 1 × სეტყვა) \u003d 12,7 ვ / (მ 2 × სეტყვა)

q \u003d 11 (800 - 95) \u003d 7750 კკალ / (მ 2 × სთ) \u003d 8960 ვ / (მ 2), t st \u003d 800 - 7750/20 \u003d 412C.

გაანგარიშებიდან ჩანს, რომ ჭვარტლის დეპონირება არასასურველია, რადგან დაბალი თბოგამტარობის მქონე, ართულებს სითბოს გადატანას გრიპის აირებიდან ქვაბის კედლებზე. ეს იწვევს საწვავის გადაჭარბებულ მოხმარებას, ქვაბების მიერ ორთქლის ან ცხელი წყლის წარმოების შემცირებას.

სასწორი, რომელსაც აქვს დაბალი თბოგამტარობა, საგრძნობლად ამცირებს სითბოს გადაცემას ქვაბის კედლიდან წყალში, რის შედეგადაც კედლები ძალიან გადახურდება და ზოგიერთ შემთხვევაში; აფეთქება, რამაც გამოიწვია ქვაბის გაუმართაობა.

გაანგარიშების შედეგების შედარებისას, ჩვენ ვხედავთ, რომ დაბინძურებული კედლის მეშვეობით სითბოს გადაცემა თითქმის განახევრდა, თუჯის მონაკვეთის კედლის ტემპერატურა მასშტაბის დროს გაიზარდა სახიფათო ზღვრებამდე, ლითონის სიძლიერის მიხედვით, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მონაკვეთის რღვევა. ეს მაგალითი ნათლად გვიჩვენებს ქვაბის რეგულარული გაწმენდის აუცილებლობას როგორც ქერცლისაგან, ასევე ჭვარტლისაგან ან ნაცრისგან.

ინსტრუქცია

თბოგამტარობა არის სითბოს გადაცემა ნივთიერების უფრო გაცხელებული ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულ ნაწილებზე, რაც იწვევს ნივთიერების ტემპერატურის გათანაბრებას. მეტი ენერგიის მქონე ნივთიერების მოლეკულები მას გადასცემენ ნაკლები ენერგიის მქონე მოლეკულებს. თერმული კონდუქტომეტრული იგულისხმება ფურიეს კანონი, რომელიც არის კავშირი საშუალო ტემპერატურის გრადიენტსა და სითბოს ნაკადის სიმკვრივეს შორის. გრადიენტი არის ვექტორი, რომელიც გვიჩვენებს მიმართულებას, რომლითაც იცვლება სკალარული ველი. ამ კანონიდან გადახრები შეიძლება მოხდეს ძალიან ძლიერი დარტყმითი ტალღების დროს (დიდი გრადიენტის მნიშვნელობები), ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე და იშვიათ გაზებში, როდესაც ნივთიერების მოლეკულები უფრო ხშირად ეჯახება გემის კედლებს, ვიდრე ერთმანეთს. იშვიათი გაზების შემთხვევაში, სითბოს გადაცემის პროცესი განიხილება არა როგორც სითბოს გადაცემა, არამედ როგორც სითბოს გადაცემა სხეულებს შორის აირისებრ გარემოში.

ეს არის სითბოს გადაცემა სითხეებში, აირებში ან მყარ სხეულებში, კინეტიკური თეორიის მიხედვით. კინეტიკური თეორიის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ყველა სხეული (მასალა) შედგება ატომებისა და მოლეკულებისგან, რომლებიც უწყვეტ მოძრაობაში არიან. ამ თეორიიდან გამომდინარე, კონვექცია არის სითბოს გადაცემა ნივთიერებებს შორის მოლეკულურ დონეზე, იმ პირობით, რომ სხეულები იმყოფებიან გრავიტაციის გავლენის ქვეშ და არათანაბრად თბება. გაცხელებული ნივთიერება, გრავიტაციის მოქმედების ქვეშ, მოძრაობს ნაკლებად გაცხელებულ ნივთიერებასთან შედარებით გრავიტაციის საპირისპირო მიმართულებით. თბილი ნივთიერებები იზრდება და ცივი ნივთიერებები იძირება. კონვექციის ეფექტის შესუსტება შეინიშნება მაღალი თბოგამტარობის და ბლანტი გარემოს შემთხვევაში, ასევე მისი იონიზაციის ხარისხი და მაგნიტური ველი ძლიერად მოქმედებს იონიზებულ აირებში კონვექციაზე.

თერმული გამოსხივება. ნივთიერება, შინაგანი ენერგიის გამო, ქმნის ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას უწყვეტი სპექტრით, რომელიც შეიძლება გადავიდეს ნივთიერებებს შორის. მისი სპექტრის მაქსიმუმის პოზიცია დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ცხელია ნივთიერება. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტ ენერგიას გამოყოფს ნივთიერება და, შესაბამისად, მეტი სითბოს გადაცემა შეიძლება.

სითბოს გადაცემა შეიძლება მოხდეს სხეულებს შორის თხელი დანაყოფის ან კედლის მეშვეობით, თბილი ნივთიერებიდან ნაკლებად თბილზე. უფრო გაცხელებული ნივთიერება სითბოს ნაწილს გადასცემს კედელს, რის შემდეგაც კედელში ხდება სითბოს გადაცემის პროცესი და სითბო კედლიდან ნაკლებად გაცხელებულ ნივთიერებაზე გადადის. გადაცემული სითბოს ოდენობის ინტენსივობა პირდაპირ დამოკიდებულია სითბოს გადაცემის კოეფიციენტზე, რომელიც განისაზღვრება, როგორც დანაყოფის ზედაპირის ერთეულის ფართობით გადაცემული სითბოს რაოდენობა ერთეულ დროში 1 კელვინის ნივთიერებებს შორის ტემპერატურის სხვაობით.