Ang anumang materyal na katawan ay may katangian tulad ng init, na maaaring tumaas at bumaba. Ang init ay hindi isang materyal na sangkap: bilang bahagi ng panloob na enerhiya ng isang sangkap, ito ay lumitaw bilang isang resulta ng paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga molekula. Dahil ang init ng iba't ibang mga sangkap ay maaaring magkaiba, mayroong isang proseso ng paglilipat ng init mula sa isang mas mainit na sangkap patungo sa isang sangkap na may mas kaunting init. Ang prosesong ito ay tinatawag na heat transfer. Isasaalang-alang namin ang pangunahing at mekanismo ng kanilang pagkilos sa artikulong ito.
Kahulugan ng paglipat ng init
Ang paglipat ng init, o ang proseso ng paglipat ng temperatura, ay maaaring mangyari kapwa sa loob ng materya at mula sa isang sangkap patungo sa isa pa. Kasabay nito, ang intensity ng paglipat ng init ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga pisikal na katangian ng bagay, ang temperatura ng mga sangkap (kung maraming mga sangkap ang lumahok sa paglipat ng init) at ang mga batas ng pisika. Ang paglipat ng init ay isang proseso na palaging nagpapatuloy nang unilaterally. Ang pangunahing prinsipyo ng paglipat ng init ay ang pinakamainit na katawan ay palaging nagbibigay ng init sa isang bagay na may mas mababang temperatura. Halimbawa, kapag namamalantsa ng mga damit, ang isang mainit na bakal ay nagbibigay ng init sa pantalon, at hindi kabaliktaran. Ang paglipat ng init ay isang kababalaghang nakasalalay sa oras na nagpapakilala sa hindi maibabalik na pamamahagi ng init sa kalawakan.
Mga mekanismo ng paglipat ng init
Ang mga mekanismo ng thermal interaksyon ng mga sangkap ay maaaring magkaroon ng iba't ibang anyo. Mayroong tatlong uri ng paglipat ng init sa kalikasan:
- Ang thermal conductivity ay isang mekanismo ng intermolecular heat transfer mula sa isang bahagi ng katawan patungo sa isa pa o sa isa pang bagay. Ang ari-arian ay batay sa inhomogeneity ng temperatura sa mga sangkap na isinasaalang-alang.
- Convection - pagpapalitan ng init sa pagitan ng fluid media (likido, hangin).
- Ang pagkakalantad sa radiation ay ang paglipat ng init mula sa mga katawan (mga mapagkukunan) na pinainit at pinainit dahil sa kanilang enerhiya sa anyo ng mga electromagnetic wave na may pare-parehong spectrum.
Isaalang-alang natin ang mga nakalistang uri ng paglipat ng init nang mas detalyado.
Thermal conductivity
Kadalasan, ang thermal conductivity ay sinusunod sa mga solido. Kung, sa ilalim ng impluwensya ng anumang mga kadahilanan, ang mga lugar na may iba't ibang mga temperatura ay lilitaw sa parehong sangkap, kung gayon ang thermal energy mula sa isang mas mainit na lugar ay lilipat sa isang malamig. Sa ilang mga kaso, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring makita kahit na biswal. Halimbawa, kung kukuha tayo ng metal rod, sabihin nating, isang karayom, at painitin ito sa apoy, pagkatapos ng ilang oras makikita natin kung paano inililipat ang thermal energy sa pamamagitan ng karayom, na bumubuo ng isang glow sa isang tiyak na lugar. Kasabay nito, sa isang lugar kung saan ang temperatura ay mas mataas, ang glow ay mas maliwanag at, sa kabaligtaran, kung saan ang t ay mas mababa, ito ay mas madilim. Ang thermal conductivity ay maaari ding obserbahan sa pagitan ng dalawang katawan (isang tabo ng mainit na tsaa at isang kamay)
Ang intensity ng paglipat ng init ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, ang ratio ng kung saan ay ipinahayag ng French mathematician na si Fourier. Pangunahing kasama sa mga salik na ito ang gradient ng temperatura (ang ratio ng pagkakaiba ng temperatura sa mga dulo ng baras sa distansya mula sa isang dulo hanggang sa kabilang dulo), ang cross-sectional area ng katawan, at ang thermal conductivity coefficient ( para sa lahat ng mga sangkap ito ay naiiba, ngunit ang pinakamataas ay sinusunod sa mga metal). Ang pinaka makabuluhang koepisyent ng thermal conductivity ay sinusunod sa tanso at aluminyo. Hindi nakakagulat na ang dalawang metal na ito ay mas madalas na ginagamit sa paggawa ng mga de-koryenteng wire. Kasunod ng batas ng Fourier, ang heat flux ay maaaring dagdagan o bawasan sa pamamagitan ng pagbabago ng isa sa mga parameter na ito.
Mga uri ng convection ng heat transfer
Ang convection, na pangunahing katangian ng mga gas at likido, ay may dalawang bahagi: intermolecular heat conduction at paggalaw (propagation) ng medium. Ang mekanismo ng pagkilos ng kombeksyon ay nangyayari tulad ng sumusunod: na may pagtaas sa temperatura ng isang likidong sangkap, ang mga molekula nito ay nagsisimulang gumalaw nang mas aktibo, at sa kawalan ng mga spatial na paghihigpit, ang dami ng sangkap ay tumataas. Ang kahihinatnan ng prosesong ito ay isang pagbawas sa density ng sangkap at ang paggalaw nito paitaas. Ang isang kapansin-pansing halimbawa ng convection ay ang paggalaw ng hangin na pinainit ng radiator mula sa baterya patungo sa kisame.
May mga libre at sapilitang convective na uri ng paglipat ng init. Ang paglipat ng init at paggalaw ng masa sa libreng uri ay nangyayari dahil sa heterogeneity ng sangkap, iyon ay, ang mainit na likido ay tumataas sa itaas ng malamig sa natural na paraan nang walang impluwensya ng mga panlabas na puwersa (halimbawa, pagpainit ng isang silid sa pamamagitan ng sentral na pag-init) . Sa sapilitang kombeksyon, ang paggalaw ng masa ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa, halimbawa, pagpapakilos ng tsaa gamit ang isang kutsara.
Nagliliwanag na paglipat ng init
Ang nagliliwanag o radiative na paglipat ng init ay maaaring mangyari nang walang pakikipag-ugnay sa isa pang bagay o sangkap, samakatuwid, kahit na sa radiation heat transfer ay likas sa lahat ng mga katawan sa isang mas malaki o mas maliit na lawak at nagpapakita ng sarili sa anyo ng mga electromagnetic wave na may tuluy-tuloy na spectrum. Ang pangunahing halimbawa nito ay ang araw. Ang mekanismo ng pagkilos ay ang mga sumusunod: ang katawan ay patuloy na naglalabas ng isang tiyak na halaga ng init sa espasyo na nakapalibot dito. Kapag ang enerhiyang ito ay tumama sa isa pang bagay o sangkap, ang bahagi nito ay nasisipsip, ang ikalawang bahagi ay dumadaan, at ang ikatlong bahagi ay makikita sa kapaligiran. Ang anumang bagay ay maaaring parehong magpalabas ng init at sumipsip, habang ang mga maitim na sangkap ay nakakakuha ng mas maraming init kaysa sa magaan.
Pinagsamang mga mekanismo ng paglipat ng init
Sa likas na katangian, ang mga uri ng mga proseso ng paglipat ng init ay bihirang matagpuan nang hiwalay. Mas madalas silang makitang magkasama. Sa thermodynamics, ang mga kumbinasyong ito ay may mga pangalan pa, halimbawa, ang thermal conductivity + convection ay convective heat transfer, at ang thermal conductivity + thermal radiation ay tinatawag na radiative-conductive heat transfer. Bilang karagdagan, mayroong mga pinagsamang uri ng paglipat ng init tulad ng:
- Ang paglipat ng init ay ang paggalaw ng thermal energy sa pagitan ng isang gas o likido at isang solid.
- Ang paglipat ng init ay ang paglipat ng t mula sa isang bagay patungo sa isa pa sa pamamagitan ng mekanikal na balakid.
- Ang convective-radiant heat transfer ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng convection at thermal radiation.
Mga uri ng paglipat ng init sa kalikasan (mga halimbawa)
Ang paglipat ng init sa kalikasan ay may malaking papel at hindi limitado sa pag-init ng globo sa pamamagitan ng sinag ng araw. Ang malawak na convection currents, tulad ng paggalaw ng mga masa ng hangin, ay higit na tumutukoy sa lagay ng panahon sa ating planeta.
Ang thermal conductivity ng core ng Earth ay humahantong sa paglitaw ng mga geyser at pagsabog ng mga bato ng bulkan. Ito ay isang maliit na bahagi lamang sa isang pandaigdigang saklaw. Magkasama, bumubuo sila ng mga uri ng convective heat transfer at radiative-conductive na uri ng heat transfer na kinakailangan upang mapanatili ang buhay sa ating planeta.
Ang paggamit ng paglipat ng init sa mga aktibidad ng antropolohiya
Ang init ay isang mahalagang bahagi ng halos lahat ng mga prosesong pang-industriya. Mahirap sabihin kung anong uri ng heat exchange ang ginagamit ng tao higit sa lahat sa pambansang ekonomiya. Malamang sabay sabay silang tatlo. Sa pamamagitan ng mga proseso ng paglipat ng init, ang mga metal ay natunaw, na gumagawa ng isang malaking bilang ng mga kalakal, mula sa pang-araw-araw na mga bagay hanggang sa mga barko sa kalawakan.
Ang mga thermal unit na may kakayahang mag-convert ng thermal energy sa kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay lubhang mahalaga para sa sibilisasyon. Kabilang sa mga ito ang gasolina, diesel, compressor, mga yunit ng turbine. Para sa kanilang trabaho, gumagamit sila ng iba't ibang uri ng paglipat ng init.
Mga pundasyon ng teorya ng paglipat ng init.
Paglipat ng init- isang agham na nag-aaral ng paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan at ang pamamahagi ng temperatura sa mga katawan.
Ang mga pangunahing anyo ng paglipat ng init:
1. Thermal conductivity.
2. Convective heat transfer.
3. Nagliliwanag na paglipat ng init.
Ang thermal conductivity ay ang proseso ng paglipat ng init sa pamamagitan ng direktang kontak ng mga katawan o indibidwal na bahagi ng katawan na may iba't ibang temperatura. Sa kasong ito, ang proseso ng paglipat ng init ay nangyayari dahil sa paglipat ng enerhiya ng micromotion ng ilang mga particle sa iba.
Sa dalisay na anyo nito, ang thermal conductivity ay sinusunod sa mga solido, gayundin sa mga nakatigil na gas at likido sa kaso kapag walang convection sa kanila.
Daloy ng init, .
Fourier's Law: Ang daloy ng init ay proporsyonal sa temperatura at gradient ng lugar, ibig sabihin.
Densidad ng heat flux , .
Thermal conductivity coefficient - ang dami ng init na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng ibabaw ng yunit sa pamamagitan ng kapal ng yunit ng pader sa isang pagbaba ng temperatura ng isang degree,.
Convective heat transfer- ang proseso ng paglipat ng init, na isinasagawa sa espasyo (sa dami), dahil sa paggalaw ng mga macro particle.
Sa prosesong ito, mayroong magkasanib na pagkilos ng kombeksyon (paggalaw) at paglipat ng init dahil sa pagpapadaloy ng init.
Newton's equation: , kung saan ang kapal ng boundary layer kung saan nagaganap ang heat transfer dahil sa heat conduction; - koepisyent ng convective heat transfer, .
Nagliliwanag na paglipat ng init- Ang paglipat ng init ay isinasagawa sa espasyo dahil sa enerhiya ng mga electromagnetic wave.
Ang batas ni Stefan-Boltzmann: , nasaan ang intensity ng radiation ng isang ganap na itim na katawan.
Newton-Richmann equation: , saan ang radiant heat transfer coefficient.
Thermal conductivity.
patlang ng temperatura- isang hanay ng mga halaga ng temperatura sa mga indibidwal na punto ng katawan depende sa oras at spatial na mga coordinate.
Mathematical notation ng isang non-stationary na three-dimensional na field ng temperatura: . Mathematical notation ng isang nakatigil na three-dimensional na field: . Ang field na ito ay tinatawag na stationary dahil .
Isothermal na ibabaw ay ang locus ng mga punto na may parehong temperatura.
Isotherm ay ang intersection ng isang isothermal surface na may perpendicular plane.
Ang isang isothermal na ibabaw ay maaaring magsasara sa loob ng katawan o masira sa hangganan nito.
gradient ng temperatura ay isang vector na nakadirekta kasama ang normal hanggang sa isothermal na ibabaw sa direksyon ng pagtaas ng temperatura at ayon sa bilang na katumbas ng limitasyon ng ratio ng pagbabago ng temperatura sa distansya sa pagitan ng mga isothermal kasama ang normal ( 0 S/m)
Fourier Law:
Daloy ng init: , .
Densidad ng heat flux: , , .
Mga gawain ng teorya ng pagpapadaloy ng init:
1. Maghanap ng isang hindi nakatigil na three-dimensional na field ng temperatura, .
2. Hanapin ang heat flux at heat flux density, , .
Tanong #32
Differential equation ng heat conduction.
Mga Kombensiyon:
1. Thermophysical properties ng system: , , .
2. Ang mga microparticle ng katawan ay hindi gumagalaw.
3. Ang mga panloob na pinagmumulan ng init ay pantay na ipinamamahagi sa katawan.
Nasaan ang koepisyent ng thermal diffusivity na nagpapakilala sa rate ng pagbabago ng temperatura sa anumang punto ng katawan, ;
ay ang kapasidad ng init ng katawan; ay ang density ng katawan; ay ang bulk heat release density, wm/m 3; - temperatura; ay ang Laplace operator.
(para sa mga polar coordinate , , ), .
Mga kundisyon ng natatangi– matematikal na paglalarawan ng mga partikular na tampok ng prosesong isinasaalang-alang.
Ang paglutas ng equation , makakakuha tayo ng pangkalahatang solusyon, na, kasama ang mga kundisyon ng pagiging natatangi, ay magbibigay sa atin ng mga partikular na solusyon.
May kundisyon na natatangi:
1. Mga geometric na kondisyon:
a. Hugis ng katawan:
i. patag na katawan.
ii. Cylindrical na katawan.
iii. spherical na katawan.
b. Limitadong katawan.
c. Walang limitasyong katawan.
2. Mga kondisyong pisikal:
a. Ang likas na katangian ng pagbabago sa mga pisikal na parameter:
i. Ang kalikasan ng pagbabago.
ii. Ang kalikasan ng pagbabago.
iii. Ang kalikasan ng pagbabago.
iv. Ang kalikasan ng pagbabago.
3. Mga paunang kondisyon (pansamantala):
4. Mga kundisyon sa hangganan:
a. Ang mga kondisyon ng hangganan ng unang uri - ang batas ng pagbabago ng temperatura sa hangganan ng katawan:
b. Mga kondisyon ng hangganan ng pangalawang katawan - ang batas ng pagbabago sa daloy ng temperatura sa dingding ng katawan:
c. Mga kondisyon sa hangganan ng ikatlong uri:
i. Ang batas ng pagbabago sa temperatura ng kapaligiran.
ii. Ang batas ayon sa kung saan ang init ng katawan ay nakikipagpalitan sa kapaligiran.
d. Mga kondisyon ng hangganan ng ikaapat na uri, .
Tanong #33
1. Patag na pader.
Ibinigay: , , .
Hanapin: , , .
Solusyon:
Karaniwang desisyon: .
Mga kundisyon sa hangganan: .
Thermal resistance ng isang patag na pader - .
Ang ratio ay tinatawag na thermal conductivity ng dingding.
Tanong #34
Isaalang-alang ang paglipat ng init sa pamamagitan ng thermal conduction sa pamamagitan ng patag na tatlong-layer na pader(Larawan 2b) sa ilalim ng mga sumusunod na kondisyon: kapal ng layer ng pader , , ;
coefficients ng thermal conductivity ng mga materyales, ayon sa pagkakabanggit, , , ; ang contact sa pagitan ng mga pader ay perpekto at ang temperatura sa hangganan ng mga katabing layer ay pareho. Nagaganap ang paglipat ng init sa ilalim ng mga nakatigil na kondisyon - ang density ng heat flux sa lahat ng mga layer ng pader ay may parehong halaga ( q=idem). Sa ganitong mga kondisyon:
Iisa-isa natin mula sa seryeng ito ng pagkakapantay-pantay ang pagkakaiba ng temperatura (pagbaba ng temperatura sa mga layer ng dingding)
Ang pagdaragdag sa kaliwa at kanang bahagi ng mga equation ng pagkakaiba sa temperatura, nakuha namin sa kaliwa ang pagbabago ng temperatura sa dingding , sa kanan - ang produkto ng density ng init ng flux q at kabuuang thermal resistance
Kaya, para sa density ng heat flux sa panahon ng paglipat ng init sa pamamagitan ng thermal conductivity sa pamamagitan ng flat three-layer wall, nakukuha namin ang sumusunod na expression:
Sa pangkalahatan, para sa isang pader na binubuo ng n - mga layer, ang expression na ito ay isusulat tulad nito:
saan R ay ang kabuuang thermal resistance ng multilayer wall.
Tanong #35
Ang dami ng init na ibinibigay ng isang likido patungo sa isang solidong pader o nakikita ng likido mula sa dingding ay tinutukoy ng Newton-Richmann equation.
at ang density ng heat flux ay ang mga sumusunod
kung saan ang α ay ang koepisyent na nagpapakilala sa mga kondisyon ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng likido at ibabaw ng solid, na tinatawag koepisyent ng paglipat ng init, W/(m 2 °C); - pagkakaiba sa temperatura, 0 С.
Alinsunod sa formula (61), sa pisikal na kahulugan nito, ang heat transfer coefficient ay ang heat flux density ( q) sa ibabaw ng katawan, tinutukoy ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng ibabaw ng katawan at ng kapaligiran. Ang koepisyent ng paglipat ng init ay ayon sa bilang na katumbas ng density ng heat flux sa pagkakaiba ng temperatura na katumbas ng pagkakaisa.
Ang koepisyent ng paglipat ng init ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan. Sa pinaka-pangkalahatang kaso, ito ay isang function ng hugis at sukat ng katawan, ang mode ng paggalaw ng likido, ang mga pisikal na katangian ng likido, ang posisyon sa espasyo at ang estado ng ibabaw ng init exchange, at iba pang dami. Ang proseso ng paglipat ng init, depende sa likas na katangian ng paggalaw ng likido, ay nagpapatuloy nang iba.
Tanong #36
Nagliliwanag na paglipat ng init.
Ang mga solid ay nagliliwanag at sumisipsip ng enerhiya sa buong hanay ng mga wavelength ng ibabaw na layer. Ang intensity ng radiation ay nakasalalay lamang sa temperatura. Ang mga likido ay kumikilos sa katulad na paraan. Ang mga gas ay nagliliwanag at sumisipsip ng enerhiya sa isang limitadong hanay ng mga wavelength sa kabuuan ng kanilang volume. Ang intensity ng paglabas ng mga gas ay nakasalalay sa temperatura, kapal ng layer at bahagyang presyon ng mga bahagi.
nagniningning na enerhiya ay ang enerhiya na ibinubuga ng katawan sa buong hanay ng wavelength, .
Sidhi ng radiation ay ang dami ng enerhiya na na-radiated mula sa isang unit surface, .
Ang nagliliwanag na enerhiya ay matatagpuan sa pamamagitan ng pormula: .
Batas ng pagtitipid ng enerhiya: .
Nasaan ang koepisyent ng pagmuni-muni, ang koepisyent ng pagsipsip, ay ang koepisyent ng transparency.
Kung , ibig sabihin, ang katawan ay tinatawag na ganap na puti.
Kung , iyon ay, kung gayon ang katawan ay tinatawag na ganap na itim.
Ang density ng integral radiation, na tinutukoy sa itinuturing na hanay ng wavelength, ay tinatawag spectral intensity ng radiation(W/m3):
Angular intensity: .
Spectral angular intensity: .
Batas ni Planck nagtatatag ng pagtitiwala sa intensity ng radiation ng isang itim na katawan E 0λ mula sa wavelength λ at temperatura T
Batas Stefan-Boltzmann: .
Degree of blackness: .
Batas ni Kirchhoff ay nabuo tulad nito: ang ratio ng density ng hemispherical integral radiation sa kapasidad ng pagsipsip ay pareho para sa lahat ng mga katawan na may parehong temperatura at katumbas ng density ng integral hemispherical radiation ng isang ganap na itim na katawan sa parehong temperatura: , nasaan ang absorption coefficient.
Ang dami ng init na mananatili sa isa sa dalawang katawan:.
Batas sa paglilipat ni Wien sabi - ang wavelength, na tumutugma sa pinakamataas na halaga ng intensity ng radiation (E 0λ =max), ay inversely proportional sa ganap na temperatura Fig.11
Tanong #37
Ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng mga solido.
Batay sa mga batas ng radiation, nakuha ang equation ng pagkalkula para sa radiant heat transfer sa pagitan ng isang katawan 1 na may di-makatwirang hugis at sa ibabaw ng isa pa, mas malaking katawan 2 na sumasaklaw dito (Fig. 14)
saan Q 1.2 ay ang heat flux na ipinadala ng radiation mula sa katawan 1 hanggang katawan 2, W;
ε 1.2 ay ang pinababang emissivity ng mga katawan 1 at 2, na tinutukoy mula sa expression
F1 At F2 ay ang mga lugar sa ibabaw ng mga katawan 1 at 2, m2; T 1 at T 2- ganap na temperatura ng mga ibabaw ng katawan 1 at 2, K.
Ang ganitong kaso ay tinatawag ding heat transfer sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng katawan at shell nito; ang panloob na katawan ay palaging katawan 1.
Ang isang espesyal na kaso ng itinuturing na paglipat ng init ay ang paglipat ng init sa pagitan ng dalawang magkatulad na walang limitasyong mga pader (Larawan 15). Kailan F 1 = F 2 = F, ang equation ng pagkalkula para sa paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation ay ginagamit, at ang pinababang antas ng emissivity ay tinutukoy mula sa expression
Ang equation (2.57) ay maaaring gamitin upang kalkulahin ang nagniningning na pagpapalitan ng init sa pagitan ng dalawang katawan ng anumang hugis at ang kanilang arbitrary na lokasyon, sa bawat partikular na kaso upang matukoy ang pinababang emissivity at ibabaw (para sa ε 1.2 At F 1.2) ay may sariling mga expression ng pagkalkula.
Tanong #38
Paglipat ng init sa pamamagitan ng flat single-layer at multi-layer
patag na pader
Equation ng init: .
Mga kundisyon sa hangganan ng unang uri: .
Mga kondisyon ng hangganan ng ikatlong uri: , .
Sa seryeng ito ng mga pagkakapantay-pantay, tinutukoy ng unang equation ang dami ng init na inililipat ng convection (at radiation) mula sa mainit na coolant patungo sa dingding; ang pangalawang equation ay ang parehong dami ng init na inilipat ng thermal conductivity sa pamamagitan ng dingding; ang ikatlong equation ay ang paglipat ng parehong dami ng init na inililipat ng convection (at radiation) mula sa dingding patungo sa malamig na coolant.
Iisa-isa natin mula sa seryeng ito ng mga pagkakapantay-pantay ang pagkakaiba ng temperatura
Pagdaragdag ng kaliwa at kanang bahagi ng mga equation na nagpapakilala sa pagkakaiba ng temperatura at isinasaalang-alang na nakukuha natin ang expression para sa huling pagkakaiba ng temperatura
nasaan ang thermal resistance ng isang patag na pader ( m 2 0 С\Bm)
Mula dito, sinusunod ang expression para sa density ng heat flux at heat flux (equation ng heat transfer ng flat wall)
saan q ay ang density ng heat flux ( W/m2);
Ang Q ay ang heat flux ( W);
k=1/R- koepisyent ng paglipat ng init ng isang patag na dingding (W / m 2 ºС)
kung saan ang thermal resistance ng paglipat ng init ng isang patag na pader (m 2 ºС / W);
; - thermal resistances ng heat transfer mula sa gilid ng hot coolant, thermal conductivity ng flat wall at thermal resistances ng heat transfer mula sa gilid ng cold coolant, ayon sa pagkakabanggit.
Ang temperatura ng panloob at panlabas na ibabaw ng dingding ay tinutukoy mula sa mga sumusunod na pagsasaalang-alang:
kaya mayroon tayo
Sa kaso ng isang multilayer na pader
Tanong #39
Paglipat ng init- paglipat ng init mula sa isang carrier patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang solidong ibabaw na naghihiwalay sa kanila.
Nakatigil na proseso- isang proseso kung saan hindi nagbabago ang temperatura ng media, ibig sabihin, .
Hindi nakatigil na proseso- isang proseso kung saan nagbabago ang temperatura ng media, iyon ay, .
Para sa mga curved wall, ang heat transfer coefficient ay karaniwang tinutukoy ng parehong equation tulad ng para sa flat wall. Sa kasong ito, para sa curved walls, ang kinakalkula na ibabaw ng heat transfer ay tinutukoy mula sa expression
Ang tubig na katumbas ng ibabaw ng paglipat ng init.
Para sa mga cylindrical na pader: .
Linear heat transfer coefficient: .
Heat transfer coefficient para sa panloob na dingding: .
Heat transfer coefficient para sa panlabas na dingding: .
Tanong #40-41
Pag-uuri ng mga heat exchanger.
1. Ayon sa uri ng pagkilos:
a. Surface type device - mga device kung saan nagaganap ang heat transfer sa pagkakaroon ng solid surface.
i. Ang mga regenerative device ay mga surface-type na device kung saan ang solid na surface ay halili na hinuhugasan ng mainit at malamig na coolant. Ang mga device na ito ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang mga heat carrier ay may mataas na temperatura, o kapag ang mga heat carrier ay hindi malinis.
ii. Ang mga recuperative device ay mga surface-type na device kung saan ang solid surface ay patuloy na hinuhugasan ng mainit at mainit na heat carrier sa pamamagitan ng mga naghihiwalay na surface.
1. Shell at tube heat exchangers.
2. Mga device na may uri ng "pipe in pipe":
a. Mga single-flow device ng uri ng "pipe in pipe".
b. Mga multi-flow na device ng uri ng "pipe in pipe".
b. Mga uri ng paghahalo ng mga aparato - mga aparato kung saan mayroong direktang paghahalo ng mainit at malamig na mga carrier ng init.
Scheme ng apparatus ng uri ng "pipe in pipe":
Ang mga kagamitan ng ganitong uri ay may simpleng disenyo at mataas na mga rate ng daloy, gayunpaman, upang makakuha ng malalaking kapasidad ng aparato, kinakailangan na mag-install ng isang malaking bilang ng mga elemento ng istruktura at ang aparato mismo ay kukuha ng maraming espasyo.
Scheme ng apparatus ng uri ng shell-and-tube:
Sa ganitong mga aparato, posible na lumikha ng direktang daloy, counter-flow, cross-flow, hugis-U na simetriko at iba pang mga daloy.
Thermal balance ng heat exchanger: , nasaan ang koepisyent ng kahusayan ng thermal apparatus, .
1. (hydraulic resistance ay mababa), pagkatapos ay , , , sa .
2. Kapasitor.
3. Evaporator.
Ang kapangyarihan ng thermal apparatus (Grosgof's equation): , kung saan ang average na pagkakaiba sa temperatura.
Para sa pasulong na daloy: , .
Para sa countercurrent: , .
Saan at ang mga katumbas ng tubig sa ibabaw ng init exchange.
Para sa anumang pamamaraan, maaari itong matukoy alinsunod sa dalawang pamamaraan:
1. Classical na pamamaraan: , kung saan - ang koepisyent depende sa uri at katangian ng warm apparatus, ay tinutukoy mula sa mga graph ng mga function at .
2. Pamamaraan ni Belokon. Countercurrent index:
Para sa pasulong na daloy.
Para sa countercurrent.
Para sa isang hugis-U na simetriko circuit.
Para sa anumang pamamaraan, ang average na pagkakaiba sa temperatura: .
Tanong #42
Mayroong dalawang uri ng mga kalkulasyon para sa mga thermal device:
1. Pagkalkula ng unang uri (nakabubuo). Kilala: , , , , , , , . Gawain: Pagpili o disenyo ng isang heat exchanger ( , ). , at - temperatura ng condensation.
1. Vapor-compression refrigeration machine, kung saan ang gumaganang fluid ay singaw, at ang proseso ng pagtatrabaho ay nagaganap sa compressor.
2. Air chillers, kung saan ang gumaganang fluid ay hangin.
3. Absorption refrigerator, kung saan ang mga singaw ay sinisipsip ng mga may tubig na solusyon.
4. Steam jet refrigeration machine na may mga injector bilang actuator.
Ang proseso ng pagtatrabaho ng vapor compression refrigeration unit:
1-2 - adiabatic compression; 4-5 - proseso ng throttling.
Diagram ng isang vapor compression refrigeration unit:
Ang ganitong mga pag-install ay gumagana sa sumusunod na hanay ng temperatura: .
8. Steam jet refrigeration machine na may mga injector bilang actuator.
PAGPAPALIT NG INIT
PAGPAPALIT NG INIT(thermal energy transfer), ang proseso ng paglilipat ng init mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Nagaganap ang paglipat sa panahon kung kailan ang dalawa o higit pang mga katawan sa magkaibang temperatura ay nasa thermal contact. May tatlong uri ng heat transfer: HEAT CONVENTION, CONVECTION at RADIATION. Sa pagpapadaloy ng init, ang paglipat ng init ay nangyayari mula sa molekula patungo sa molekula sa loob ng katawan, tulad ng, halimbawa, na may isang baras na bakal na ipinasok sa apoy. Sa convection, ang init ay inililipat sa pamamagitan ng sirkulasyon ng isang likido o gas, tulad ng sa pagkulo. Kapag na-radiated, ang init ay inililipat sa anyo ng mga electromagnetic wave, tulad ng sikat ng araw. Ang mga proseso ng pagpapalitan ng init ay isang mahalagang bahagi ng maraming mga proseso ng produksyon, kapag ang enerhiya ng init mula sa isang mapagkukunan ay inilipat sa isa pa nang wala ang kanilang kumbinasyon. Ang pinakasimpleng halimbawa ng paglipat ng init ay ang paggamit ng paglipat ng init, kapag ang isang pipe system na may nabuong panlabas na ibabaw at isang mainit na likido na dumadaloy sa loob ay inilubog sa isang lalagyan kung saan ang isa pang malamig na likido ay dumadaloy, at bilang resulta ng paglipat ng init, ang init ay inilipat mula sa mainit hanggang sa malamig na likido.
Tatlong uri ng paglipat ng init ang makikita kapag ang isang kawali ay pinainit: (A) pagpapadaloy sa pamamagitan ng mga metal na dingding ng kawali (1), convective na paggalaw ng likido (2) at radiation mula sa pinagmumulan ng init na inilipat sa kawali (3) . Sa teorya, ang isang mahusay na insulated na konduktor ng init, ang isang dulo nito ay inilalagay sa yelo at ang isa sa kumukulong tubig, ay nagbabago ng temperatura sa haba nito (B) nang linear, tulad ng isang tuwid na linya sa isang graph. Ang katangian ng pagbabago ng temperatura ng isang mahinang insulated na konduktor ay ipinapakita ng isang hubog na tuldok na linya. Ang Thermos(C) ay naglalaman ng isang vacuum (4) sa pagitan ng mga dingding upang maiwasan ang pagpapadaloy ng init at kombeksyon, at mga dingding na may pilak na tubog upang maiwasan ang pagkawala ng init sa pamamagitan ng radiation.
Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo.
Mga kasingkahulugan:Tingnan kung ano ang "HEAT EXCHANGE" sa iba pang mga diksyunaryo:
Paglipat ng init... Spelling Dictionary
Kusang hindi maibabalik na proseso ng paglipat ng init dahil sa gradient ng temperatura. Sa pangkalahatang kaso, ang paglipat ng init ay maaari ding sanhi ng inhomogeneity ng mga patlang ng iba pang pisikal. mga halaga, hal. gradient ng konsentrasyon (tingnan ang DUFOUR EFFECT). Makilala ang…… Pisikal na Encyclopedia
Ang HEAT TRANSFER, kasama ang trabaho sa thermodynamics, ay isa sa mga uri ng pagpapalitan ng enerhiya ng isang thermodynamic system (isang pisikal na katawan) sa mga nakapalibot na katawan, na nagaganap sa pamamagitan ng mga proseso ng heat conduction, convection o radiation at hindi sinamahan ng ... .. . Modern Encyclopedia
Isang kusang hindi maibabalik na proseso ng paglipat ng init mula sa mas pinainit na mga katawan (o mga bahagi ng mga katawan) patungo sa hindi gaanong pinainit (sa pangkalahatang kaso, ang paglipat ng init ay maaari ding sanhi ng hindi pagkakapantay-pantay ng mga patlang ng iba pang mga pisikal na dami, halimbawa, ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon m........ Malaking Encyclopedic Dictionary
Heat transfer, heat transfer, heat transfer Dictionary ng mga kasingkahulugan ng Russian. heat exchange n., bilang ng mga kasingkahulugan: 4 exchange (55) ... diksyunaryo ng kasingkahulugan
PAGPAPALIT NG INIT- isang spontaneous na hindi maibabalik na proseso ng pamamahagi ng thermal energy mula sa mas maiinit na katawan o bahagi ng katawan patungo sa mas kaunting init nang hindi gumagawa. Mayroong mga sumusunod na uri ng T.: (tingnan), thermal conductivity (tingnan) at paglipat ng init gamit ang radiation ... ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia
HEAT EXCHANGE, asawa. (espesyalista.). Ang proseso ng hindi maibabalik na paglipat ng init mula sa mas maiinit na katawan patungo sa mas malamig. Regulasyon ng palitan ng init. | adj. pampalit ng init, oh, oh. Paliwanag na diksyunaryo ng Ozhegov. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 ... Paliwanag na diksyunaryo ng Ozhegov
pagpapalitan ng init- Kusang hindi maibabalik na proseso ng paglipat ng init dahil sa gradient ng temperatura [Terminolohikal na diksyunaryo para sa pagtatayo sa 12 wika (VNIIIS Gosstroy ng USSR)] Mga paksa thermodynamics EN heat exchangeintercambio térmico DE… … Handbook ng Teknikal na Tagasalin
Pagpapalitan ng init- - kusang proseso ng paglipat ng init mula sa mas pinainit na bahagi ng kongkreto patungo sa hindi gaanong pinainit. [Terminolohikal na diksyunaryo para sa kongkreto at reinforced concrete. Federal State Unitary Enterprise "Research Center" Construction "NIIZHB sa kanila. A. A. Gvozdeva, Moscow, 2007, 110 pages] Heading ... ... Encyclopedia ng mga termino, kahulugan at paliwanag ng mga materyales sa gusali
Pagpapalitan ng init- kusang hindi maibabalik na paglipat ng init sa espasyo na may hindi pare-parehong field ng temperatura, na nailalarawan sa pamamagitan ng gradient ng temperatura. Ang paglipat ng init ay nangyayari mula sa mas maraming pinainit na katawan patungo sa mas kaunting init at nailalarawan sa pamamagitan ng isang vector ... ... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy
Mga libro
- Paglipat ng init sa single-phase media at sa panahon ng mga pagbabagong bahagi. Textbook, V. V. Yagov, Ang nilalaman ng aklat-aralin ay tumutugma sa programa ng disiplina na "Heat and Mass Transfer", na binabasa sa mga mag-aaral na nag-aaral sa larangan ng thermophysics bilang bahagi ng direksyon ng pagsasanay "140700. ... Kategorya: Thermodynamics at statistical physics Publisher: MPEI,
- Heat transfer at thermal testing ng mga materyales at istruktura ng aerospace engineering sa ilalim ng radiation heating , Viktor Eliseev , Ang monograph ay nakatuon sa mga problema ng heat transfer at thermal testing ng mga materyales at istruktura ng aerospace engineering gamit ang high-intensity radiation sources. Ang mga resulta ay ipinakita ... Kategorya: Pang-edukasyon na panitikan Publisher:
Mga paraan ng paglipat ng init - ang init ay palaging inililipat mula sa mga katawan na mas mainit patungo sa hindi gaanong init. Ang mga paraan ng paglilipat ng init mula sa isang solidong katawan (pader) patungo sa isang likido o gas na dumadaloy sa paligid nito ay tinatawag na heat transfer. Ang mga paraan ng paglilipat ng init mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, na pinaghihiwalay ng isang partisyon (pader), ay tinatawag na paglipat ng init. Mayroong tatlong paraan ng paglipat ng init: pagpapadaloy, kombeksyon at radiation (radiation).
Ang thermal conductivity ay ang proseso ng pagpapalaganap ng init sa isang katawan (isa) sa pamamagitan ng paglilipat ng kinetic energy mula sa mas pinainit na mga molekula patungo sa mga mas kaunting init na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Sa dalisay nitong anyo, ang thermal conductivity ay nagaganap sa mga solido sa napakanipis, hindi gumagalaw na mga layer ng likido at gas.
Ang mga paraan ng paglipat ng init ay nagpapalaganap sa mga dingding ng boiler. Ang thermal conductivity ng iba't ibang mga sangkap ay naiiba. Ang mga metal ay mahusay na konduktor ng init. Ang thermal conductivity ng hangin ay napakababa. Mahina ang pagsasagawa ng heat porous na katawan, asbestos, felt at soot.
Ang convection ay ang paglipat ng init dahil sa paggalaw ng mga molar volume ng medium. Karaniwan, ang convective na paraan ng paglipat ng init ay nangyayari kasama ng thermal conductivity at isinasagawa bilang isang resulta ng libre o sapilitang paggalaw ng mga molar volume ng likido o gas (natural o sapilitang convection). Ang natural na convection ay nagpapakalat ng init mula sa mga kalan, mga kagamitan sa pag-init, kapag nag-iinit ng tubig sa mga steam boiler, nagpapalamig ng mga lining ng boiler at iba pang mga kagamitan sa pag-init. Ang libreng paggalaw ng mga likido o gas ay dahil sa iba't ibang densidad ng pinainit at malamig na mga particle ng daluyan. Halimbawa, ang hangin na malapit sa ibabaw ng hurno ay umiinit, nagiging mas magaan, tumataas, at mas mabigat, mas malamig na hangin ang pumapasok sa lugar nito. Bilang isang resulta, ang sirkulasyon ng hangin ay nangyayari sa silid, na naglilipat ng init.
Kasama sa mga paraan ng paglipat ng init ang convection. Ang sapilitang convection ay nangyayari kapag ang init ay inilipat mula sa panloob na dingding ng boiler patungo sa tubig na gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng bomba.
Ang radiation (radiation) ay ang paglipat ng init mula sa isang katawan patungo sa isa pa sa pamamagitan ng electromagnetic waves sa pamamagitan ng medium na transparent hanggang sa thermal radiation. Ang prosesong ito ng paglipat ng init ay sinamahan ng pagbabagong-anyo ng thermal energy sa nagliliwanag na enerhiya at, sa kabaligtaran, nagliliwanag na enerhiya sa thermal energy. Ang radiation ay naglilipat ng init mula sa apoy ng nasusunog na gasolina sa ibabaw ng mga seksyon ng cast-iron o mga bakal na tubo ng boiler. Ang radyasyon ay ang pinaka-epektibong paraan upang maglipat ng init, lalo na kung ang nag-iilaw na katawan ay may mataas na temperatura, at ang mga sinag mula dito ay nakadirekta patayo sa pinainit na ibabaw.
Ang konsepto ng paglipat ng init. Ang tatlong uri ng heat transfer na tinalakay sa itaas sa kanilang purong anyo ay napakabihirang. Sa karamihan ng mga kaso, ang isang species ay sinamahan ng isa pa. Ang isang halimbawa nito ay ang paglipat ng init mula sa mga gas na produkto ng pagkasunog sa dingding ng isang boiler ng mainit na tubig (Larawan 7). Sa kaliwa, ang ibabaw nito ay nakikipag-ugnayan sa mainit na gas na mga produkto ng pagkasunog at may temperatura t 1 sa kanan ito ay hinuhugasan ng tubig at may temperatura t 2 Ang temperatura sa dingding ay bumababa sa direksyon ng x axis.
kanin. 7. Paglipat ng init mula sa mga gas na produkto ng pagkasunog sa dingding ng boiler.
Sa kasong ito, ang init mula sa gas patungo sa dingding ay inilipat nang sabay-sabay sa pamamagitan ng convection, heat conduction at radiation (radiant heat transfer). Ang sabay-sabay na paglipat ng init sa pamamagitan ng convection, conduction at radiation ay tinatawag na complex heat transfer.
Ang resulta ng sabay-sabay na pagkilos ng mga indibidwal na elementarya phenomena ay maiugnay sa isa sa mga ito, na kung saan ay itinuturing na pangunahing isa. Kaya, ang radiation (radiation), na tinatawag ding direktang pag-urong, ay gumaganap ng isang nangingibabaw na papel sa paglipat ng init sa silid ng pagkasunog mula sa mga gas ng tambutso hanggang sa panlabas na ibabaw ng pag-init ng boiler, bagaman kasama nito, ang parehong convection at thermal conductivity ay lumahok sa ang paglipat ng init.
Ang mga pamamaraan para sa paglilipat ng init mula sa panlabas na ibabaw ng pag-init sa panloob na isa sa pamamagitan ng isang layer ng soot, isang metal na pader at isang layer ng sukat ay isinasagawa lamang sa pamamagitan ng pagpapadaloy ng init. Sa wakas, mula sa panloob na pag-init ng ibabaw ng boiler hanggang sa tubig, ang init ay inililipat lamang sa pamamagitan ng kombeksyon. Sa mga duct ng gas ng boiler, ang proseso ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng dingding ng seksyon at ang paghuhugas ng mga gas ay resulta din ng pinagsamang pagkilos ng convection, thermal conductivity at radiation. Gayunpaman, ang kombeksyon ay kinuha bilang pangunahing kababalaghan.
Ang quantitative na katangian ng paglipat ng init mula sa isang coolant patungo sa isa pa sa pamamagitan ng pader na naghihiwalay sa kanila ay ang heat transfer coefficient K. Para sa isang patag na pader, ang coefficient K ay ang dami ng init na inililipat sa bawat yunit ng oras: mula sa isang likido patungo sa isa pa sa loob ng isang lugar na 1 m 2 na may pagkakaiba sa temperatura sa pagitan nila ng isang degree. - ay tinutukoy ng formula:
K \u003d (1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2) -1
kung saan ang α 1 ay ang koepisyent ng paglipat ng init mula sa mga gas patungo sa dingding ng ibabaw ng pag-init, W / (m 2 × deg); δ 3 - kapal ng mga deposito ng abo o soot (ang tinatawag na panlabas na polusyon), m; δ st - kapal ng pader ng mga seksyon o tubo, m; δ n - kapal ng sukat (ang tinatawag na panloob na polusyon), m; λ 3 , λ st, λ in - ang kaukulang coefficients ng thermal conductivity ng abo o soot, mga dingding at sukat, W / (m × deg); α 2 -. koepisyent ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa tubig / W / (m 2 × deg).
Alinsunod sa halimbawa sa itaas ng kumplikadong paglipat ng init (tingnan ang Fig. 7), ang kabuuang koepisyent ng paglipat ng init, at mula sa mga gas patungo sa dingding ng boiler, ayon sa pagkakabanggit, ay katumbas ng:
α 1 \u003d α k + α l
kung saan ang α hanggang at α l - coefficients, heat transfer sa pamamagitan ng convection at radiation.
Ang reciprocal ng heat transfer coefficient ay tinatawag na thermal resistance sa heat transfer. Para sa kasong ito:
R \u003d 1 / K \u003d 1 / α 1 + δ 3 / λ 3 + δ st / λ st + δ n / λ n + 1 / α 2
Ang iba't ibang mga sangkap ay may iba't ibang mga koepisyent ng thermal conductivity.
Thermal conductivity coefficient K - ang dami ng init na inilipat sa pamamagitan ng isang unit area ng heating surface bawat unit time na may pagkakaiba sa temperatura na 1 degree at kapal ng pader na 1 m. Kapag gumagamit ng off-system units (kcal per hour), ang sukat ng koepisyent ng thermal conductivity ay kcal × m / (m 2 × h × deg), sa SI system - W / (m × deg).
Ang mga koepisyent ng thermal conductivity ng iba't ibang mga materyales, na kadalasang matatagpuan sa mga kagamitan sa pag-init at boiler, ay ibinibigay sa ibaba, W / (m × deg).
Ang dami ng init Q na inilipat sa dingding ay tinutukoy ng formula:
kung saan K - koepisyent ng paglipat ng init, W / (mg × deg); Ang ∆t ay ang average na pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng heating at heated media o ang average na logarithmic temperature difference, deg; H ay ang heating surface area, m 2 .
Ang ibig sabihin ng logarithmic temperature difference ∆t ay tinutukoy ng formula:
∆t = ∆t - ∆t m /2.31 g (∆t 0 /∆t m)
kung saan ang ∆t g at ∆t m ay ang pinakamalaki at pinakamaliit na pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng heating at heated medium.
kanin. 8. Ang likas na katangian ng pagbabago sa mga temperatura ng gumaganang likido sa
a - pasulong na daloy; b - countercurrent.
Ang katangian ng pagbabago ng temperatura ng mga gumaganang likido ay ipinapakita sa fig. 8. Kung ang heating at heated fluid ay dumadaloy sa parehong direksyon sa heat exchanger, kung gayon ang ganitong pattern ng daloy ay tinatawag na pasulong na daloy (tingnan ang Fig. 8, a), at sa kabaligtaran na direksyon - counterflow (tingnan ang Fig. 8, b ).
Para sa isang unit area ng heat transfer surface, ang tiyak na flux, na tinutukoy ng q, ay magiging katumbas ng:
Mula sa mga formula sa itaas ay makikita na ang dami ng init na inilipat ay mas malaki, mas malaki ang heating surface area H at mas malaki ang average na pagkakaiba ng temperatura o pagkakaiba ng temperatura at heat transfer coefficient K. Ang pagkakaroon ng sukat, abo o soot sa makabuluhang binabawasan ng boiler wall ang heat transfer coefficient (tingnan ang halimbawa sa ibaba ).
Ang pagtukoy sa kadahilanan sa paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation ay ang temperatura ng nag-iilaw na katawan at ang antas ng itim nito. Samakatuwid, upang patindihin ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation, kinakailangan upang madagdagan ang temperatura ng katawan ng radiation sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkamagaspang sa ibabaw.
Ang paglipat ng init sa pamamagitan ng kombeksyon ay nakasalalay sa: ang bilis ng paggalaw ng mga gas, ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng heating at heated medium, ang likas na katangian ng daloy ng mga gas sa paligid ng heating surface - longitudinal o transverse, ang uri ng ibabaw - makinis o ribed. Ang mga pangunahing paraan upang palakasin ang paglipat ng init sa pamamagitan ng convection ay: pagtaas ng bilis ng mga gas, pag-ikot ng mga ito sa mga gas duct, pagtaas ng heating surface area dahil sa palikpik nito, pagtaas ng temperatura pagkakaiba sa pagitan ng heating at heated media, at countercurrent (countercurrent) washing .
Halimbawa. Isaalang-alang ang epekto ng scale at soot sa paglipat ng init sa isang boiler gamit ang data sa seksyong ito. Tinatanggap namin ang kapal ng pader ng seksyon ng cast-iron boiler δ 1 \u003d 8 mm, at ang layer ng scale na idineposito dito na may kapal na δ 2 \u003d 2 mm at ang soot layer δ 3 \u003d 1 Gmm. Ang mga koepisyent ng thermal conductivity ng pader λ 1, sukat λ 2 at soot λ 3, ayon sa pagkakabanggit, ay kinuha katumbas ng 54; 0.1 at 0.05 kcal / (m × h × deg) (√62.7; 0.116 at 0.058 W / (m 2 × K). Mga halaga ng mga koepisyent ng paglipat ng init: mula sa, mga gas sa dingding α 1 \u003d 20 kcal / ( m 2 × deg); mula sa dingding hanggang sa tubig α 2 = 1000 kcal / (m 2 × h × deg). Ang temperatura ng mga gas ay kinuha katumbas ng t gas = 800 ° C, tubig t = 95 C .
Gumagawa kami ng mga kalkulasyon para sa malinis at kontaminadong mga dingding ng isang cast-iron boiler.
A. Malinis ang dingding ng boiler.
Hanapin ang koepisyent ng paglipat ng init:
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 kcal / (m × h × deg) = 22.6 W / (m 2 × deg) at heat flux sa dingding.
q \u003d K∆t \u003d 19.5 (800-95) \u003d 13700 kcal / (m 2 × h) \u003d 15850 W / (m 2).
Tukuyin natin ang temperatura ng panlabas na ibabaw ng dingding ng seksyon ng cast-iron gamit ang formula
q \u003d α 1 (t gas - t st) -1 q \u003d α 1 t gas - α 1 t st; α i t st = α 1 t gas
t st \u003d t gas - q / α 1 \u003d 800 - 13700/20 \u003d 115 ° С.
Makikita sa kalkulasyon na sa malinis na dingding ng boiler, ang temperatura nito ay kaunti lamang ang pagkakaiba sa temperatura ng tubig sa loob ng boiler.
B. Marumi ang dingding ng boiler.
Ang pag-uulit ng buong pagkalkula, nakita namin:
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 kcal / (m 2 × h × 1 × graniso) \u003d 12.7 W / (m 2 × graniso)
q \u003d 11 (800 - 95) \u003d 7750 kcal / (m 2 × h) \u003d 8960 W / (m 2), t st \u003d 800 - 7750/20 \u003d 412C.
Ito ay makikita mula sa pagkalkula na ang pagtitiwalag ng soot ay hindi kanais-nais dahil, sa pagkakaroon ng isang mababang thermal conductivity, ito ay nagpapahirap sa paglipat ng init mula sa mga gas ng tambutso sa mga dingding ng boiler. Ito ay humahantong sa isang labis na pagkonsumo ng gasolina, isang pagbawas sa produksyon ng singaw o mainit na tubig ng mga boiler.
Ang scale, na may mababang thermal conductivity, ay makabuluhang binabawasan ang paglipat ng init mula sa boiler wall patungo sa tubig, bilang isang resulta kung saan ang mga pader ay nagiging sobrang init at sa ilang mga kaso; pagsabog, na nagiging sanhi ng mga pagkabigo ng boiler.
Ang paghahambing ng mga resulta ng pagkalkula, nakikita namin na ang paglipat ng init sa pamamagitan ng kontaminadong pader ay halos kalahati, ang temperatura ng dingding ng seksyon ng cast-iron sa panahon ng scale ay tumaas sa mga mapanganib na limitasyon, ayon sa lakas ng metal, na maaaring humantong sa pagkaputol ng seksyon. Ang halimbawang ito ay malinaw na nagpapakita ng pangangailangan para sa regular na paglilinis ng boiler mula sa parehong sukat at uling o abo.
Pagtuturo
Ang thermal conductivity ay ang paglipat ng init mula sa mas pinainit na bahagi ng isang substance patungo sa hindi gaanong pinainit na mga bahagi, na humahantong sa equalization ng temperatura ng substance. Ang mga molekula ng isang sangkap na may mas maraming enerhiya ay naglilipat nito sa mga molekula na may mas kaunting enerhiya. Ang thermal conductivity ay tumutukoy sa Fourier law, na kung saan ay ang relasyon sa pagitan ng gradient ng temperatura sa daluyan at ng density ng init ng flux. Ang gradient ay isang vector na nagpapakita ng direksyon kung saan nagbabago ang scalar field. Ang mga paglihis mula sa batas na ito ay maaaring mangyari sa napakalakas na shock wave (malaking gradient value), sa napakababang temperatura at sa mga rarefied na gas, kapag ang mga molecule ng isang substance ay mas madalas na bumangga sa mga pader ng sisidlan kaysa sa isa't isa. Sa kaso ng mga bihirang gas, ang proseso ng paglipat ng init ay itinuturing na hindi bilang paglipat ng init, ngunit bilang paglipat ng init sa pagitan ng mga katawan sa isang daluyan ng gas.
Ito ang paglipat ng init sa mga likido, gas o solid, ayon sa kinetic theory. Ang kakanyahan ng kinetic theory ay ang lahat ng katawan (materyal) ay binubuo ng mga atomo at molekula na patuloy na gumagalaw. Batay sa teoryang ito, ang convection ay ang paglipat ng init sa pagitan ng mga sangkap sa antas ng molekular, sa kondisyon na ang mga katawan ay nasa ilalim ng impluwensya ng grabidad at hindi pantay na pinainit. Ang isang pinainit na substansiya, sa ilalim ng pagkilos ng gravity, ay gumagalaw na may kaugnayan sa isang hindi gaanong pinainit na substansiya sa kabaligtaran ng direksyon sa gravity. Ang mas maiinit na sangkap ay tumataas at ang mas malamig na mga sangkap ay lumulubog. Ang pagpapahina ng epekto ng convection ay sinusunod sa mga kaso ng mataas na thermal conductivity at isang viscous medium, at gayundin ang antas ng ionization at magnetic field nito ay malakas na nakakaapekto sa convection sa mga ionized na gas.
Thermal radiation. Ang isang sangkap, dahil sa panloob na enerhiya, ay lumilikha ng electromagnetic radiation na may tuluy-tuloy na spectrum, na maaaring mailipat sa pagitan ng mga sangkap. Ang posisyon ng maximum ng spectrum nito ay depende sa kung gaano kainit ang sangkap. Kung mas mataas ang temperatura, mas maraming enerhiya ang inilalabas ng sangkap at, samakatuwid, mas maraming init ang maaaring mailipat.
Maaaring mangyari ang paglipat ng init sa pamamagitan ng manipis na partisyon o pader sa pagitan ng mga katawan, mula sa mas mainit na substance hanggang sa mas mainit. Ang isang mas pinainit na sangkap ay naglilipat ng bahagi ng init sa dingding, pagkatapos nito ang proseso ng paglipat ng init ay nangyayari sa dingding at ang init ay inililipat mula sa dingding patungo sa isang hindi gaanong pinainit na sangkap. Ang intensity ng dami ng init na inililipat nang direkta ay nakasalalay sa koepisyent ng paglipat ng init, na tinukoy bilang ang dami ng init na inilipat sa pamamagitan ng unit surface area ng partition sa bawat yunit ng oras sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng mga sangkap na 1 Kelvin.
