Дулааны процесс
Мөн төхөөрөмжүүд
ДУЛААН СОЛИЛЦОО
Химийн технологийн процесс нь зөвхөн тодорхой температурт тодорхой чиглэлд явагддаг бөгөөд энэ нь дулааны эрчим хүчийг (дулаан) нийлүүлэх эсвэл зайлуулах замаар үүсдэг. Дулааны хангамж эсвэл зайлуулах хурдаас хамаардаг процессуудыг дулааны гэж нэрлэдэг. Дулааны процессын хөдөлгөгч хүч нь үе шатуудын хоорондох температурын зөрүү юм. Дулааны процесс явагддаг төхөөрөмжийг дулаан солилцогч гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрт дулааныг хөргөлтийн бодисоор дамжуулдаг.
Дулаан дамжуулах үйл явц ба төхөөрөмжийг тооцоолох нь ихэвчлэн фазын дулаан дамжуулах гадаргууг тодорхойлоход хүргэдэг. Энэ гадаргуу нь дулаан дамжуулах тэгшитгэлсалшгүй хэлбэрээр. Дулаан дамжуулах коэффициент, мэдэгдэж байгаагаар, фазын дулаан дамжуулах коэффициент, түүнчлэн хананы дулааны эсэргүүцэл зэргээс хамаарна. Доор бид тэдгээрийг тодорхойлох, температурын талбар, дулааны урсгалыг олох аргуудыг авч үзэх болно. Боломжтой бол шаардлагатай хэмжигдэхүүнийг хамгаалах хуулиудын тэгшитгэлийг шийдвэрлэх замаар олж авдаг бөгөөд бусад тохиолдолд хялбаршуулсан математик загвар эсвэл физик загварчлалын аргыг ашигладаг.
Хавтгай хананд дамжуулагч дулаан дамжуулалт
Хөдөлгөөнгүй хавтгай хананд дулаан дамжуулалтыг авч үзье
термофизик шинж чанар нь тогтмол нэгэн төрлийн материалаас
(хамт p, l, r = const) (Зураг 1.1).
Цагаан будаа. 1.1. Хавтгай хананд температурын хуваарилалт
Суурин бус Фурье дулаан дамжилтын ерөнхий тэгшитгэл нь хэлбэртэй байна
(1)
Тиймээс дулаан дамжуулах үйл явц нь хөдөлгөөнгүй байдаг 
. Бид итгэж байна
өндөр ба урт нь хананы зузаан d-ээс хамаагүй их байдаг тул эдгээр чиглэлд дулаан дамжуулалт байхгүй тул температур зөвхөн нэг координатын дагуу өөрчлөгддөг. X, эндээс бидэнд байна
Учир нь 
, бидэнд байгаа
(2)
Энэ тэгшитгэлийн тодорхой шийдэл бол
,
(3)
Хилийн нөхцөл:
цагт 
;
цагт 
Бид олдог 
Тэгээд 
, 
, Дараа нь
. (4)
Хуваарилалт Тзузаанаар d
. (5)
Үүссэн тэгшитгэлээс (5) хавтгай хананд тархалт тодорхой байна Тшулуун байна.
Дулаан дамжуулалтаас үүдэлтэй дулааны урсгалыг Фурьегийн хуулиар тодорхойлно
; (6)
. (7)
Энд хананы дулаан дамжуулалтыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь хананы дулааны эсэргүүцэл юм.
Олон давхаргат хананы хувьд бие даасан хананы дулааны эсэргүүцлийг нэгтгэх шаардлагатай
. (8)
Цаг хугацааны явцад дамжуулсан дулааны хэмжээг тодорхойлъё тталбай даяар Ф
Лекц 4. ДАМЖУУЛАГЧ ДУЛААН ДАМЖУУЛАЛТ.
4.1 Гурван хэмжээст суурин бус Фурье тэгшитгэл
температурын талбар
4.2 Дулааны тархалтын коэффициент. Физик утга
4.3 Өвөрмөц байдлын нөхцөл – хилийн нөхцөл
4.1 Гурван хэмжээст суурин бус Фурье тэгшитгэл
температурын талбар
Аливаа физик үйл явцыг судлах нь түүнийг тодорхойлсон хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондын хамаарлыг тогтоохтой холбоотой юм. Дулаан дамжилтын нэлээн төвөгтэй үйл явцыг судлахдаа ийм хамаарлыг тогтоохын тулд математик физикийн аргуудыг ашигласан бөгөөд түүний мөн чанар нь процессыг судалж буй бүх орон зайд биш, харин хязгааргүй бага хугацааны туршид материйн энгийн эзэлхүүн дэх процессыг авч үзэх явдал юм. цаг хугацаа. Дулаан дамжуулалтаар дулаан дамжуулахад хамаарах хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондын холболтыг дифференциал тэгшитгэл - гурван хэмжээст суурин бус температурын талбайн Фурье тэгшитгэлээр тогтооно.
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн дифференциал тэгшитгэлийг гаргахдаа дараах таамаглалыг гаргана.
Дотоод дулааны эх үүсвэр байхгүй;
Бие нь нэгэн төрлийн, изотроп шинж чанартай;
Эрчим хүчийг хадгалах хуулийг ашигладаг - dτ хугацааны дулаан дамжилтын нөлөөгөөр анхан шатны эзэлхүүнд орсон дулааны хэмжээ ба тухайн хугацаанд үлдсэн дулааны зөрүүг авч үзэж буй элементийн эзэлхүүний дотоод энергийг өөрчлөхөд зарцуулдаг. .
Их бие нь dx, dy, dz ирмэгтэй энгийн параллелепипед агуулдаг. Нүүрний температур өөр өөр байдаг тул дулаан нь x, y, z тэнхлэгийн чиглэлд параллелепипедээр дамждаг.
Зураг 4.1 Дулааны дифференциал тэгшитгэлийг гаргах
Фурьегийн таамаглалаар dτ хугацаанд дараах дулааны хэмжээ dx·dy талбайгаар дамждаг.
https://pandia.ru/text/80/151/images/image003_138.gif" width="253" height="46 src="> (4.2)
https://pandia.ru/text/80/151/images/image005_105.gif" width="39" height="41"> нь z чиглэлд температурын өөрчлөлтийг тодорхойлдог.
Математик хувиргалтын дараа (4.2) тэгшитгэлийг бичнэ.
https://pandia.ru/text/80/151/images/image007_78.gif" width="583" height="51 src=">, товчилсны дараа:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image009_65.gif" өргөн "203" өндөр "51 src="> (4.4)
https://pandia.ru/text/80/151/images/image011_58.gif" өргөн "412" өндөр "51 src="> (4.6)
Нөгөөтэйгүүр, энерги хадгалагдах хуулийн дагуу:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image013_49.gif" width="68" height="22 src=">.gif" width="203" height="51 src=">. (4.8)
Утга https://pandia.ru/text/80/151/images/image017_41.gif" width="85" height="41 src="> (4.9)
(4.9) тэгшитгэлийг дулааны дулааны дифференциал тэгшитгэл эсвэл дотоод дулааны эх үүсвэр байхгүй үед гурван хэмжээст тогтворгүй температурын талбайн Фурьегийн тэгшитгэл гэж нэрлэдэг. Энэ нь дулаан дамжилтын процессыг судлах үндсэн тэгшитгэл юм температурын талбайн аль ч цэгт цаг хугацааны болон орон зайн температурын өөрчлөлтийн хоорондын холбоог тогтооно.
Биеийн доторх дулааны эх үүсвэртэй дулаан дамжилтын дифференциал тэгшитгэл:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image019_35.gif" width="181" height="50">
Үүнээс үзэхэд биеийн аль ч цэгийн температурын өөрчлөлт нь тухайн утгатай пропорциональ байна А.
Утга https://pandia.ru/text/80/151/images/image021_29.gif" width="26" height="44">. Ижил нөхцөлд дулааны тархалт өндөртэй биеийн температур нэмэгддэг. илүү хурдан.Тиймээс хий нь дулааны тархалтын бага коэффициенттэй, харин метал нь их хэмжээний коэффициенттэй байдаг.
Тогтмол бус дулааны процесст Атемпературын өөрчлөлтийн хурдыг тодорхойлдог.
4.3 Өвөрмөц байдлын нөхцөл – хилийн нөхцөл
Дулаан дамжилтын дифференциал тэгшитгэл (эсвэл конвектив дулаан дамжуулалтын дифференциал тэгшитгэлийн систем) нь эдгээр процессыг хамгийн ерөнхий хэлбэрээр дүрсэлдэг. Дамжуулах эсвэл конвекцоор дулаан дамжуулах тодорхой үзэгдэл эсвэл бүлэг үзэгдлийг судлахын тулд та дараахь зүйлийг мэдэж байх хэрэгтэй. биеийн анхны агшин дахь температурын тархалт, орчны температур, биеийн геометрийн хэлбэр, хэмжээ, хүрээлэн буй орчин ба биеийн физик үзүүлэлтүүд, биеийн гадаргуу дээрх температурын тархалтыг тодорхойлдог хилийн нөхцөл эсвэл биеийн дулааны харилцан үйлчлэлийн нөхцөл хүрээлэн буй орчинтойгоо.
Эдгээр бүх онцлог шинж чанарууд нь нэгдмэл шинж чанартай байдаг өвөрмөц байдлын нөхцөл эсвэл хилийн нөхцөл Үүнд:
1) Анхны нөхцөл . Бие дэх температурын тархалтын нөхцөл ба орчны температурын эхний мөчид τ = 0 байна.
2) Геометрийн нөхцөл . Тэд биеийн хэлбэр, геометрийн хэмжээс, орон зай дахь байрлалыг тогтоодог.
3) Биеийн нөхцөл байдал . Хүрээлэн буй орчин, биеийн физик үзүүлэлтүүдийг тогтооно.
4) Хилийн нөхцөл гурван аргаар тодорхойлж болно.
Эхний төрлийн хилийн нөхцөл : биеийн гадаргуу дээрх температурын хуваарилалтыг ямар ч мөчид тохируулсан;
Хоёр дахь төрлийн хилийн нөхцөл : Биеийн гадаргуугийн цэг бүрийн дулааны урсгалын нягтралаар цаг хугацааны аль ч үед тохируулна.
Гурав дахь төрлийн хилийн нөхцөл : биеийг хүрээлэн буй орчны температур ба биеийн гадаргуу ба хүрээлэн буй орчны хоорондох дулаан дамжуулах хуулиар тогтоогддог.
Хатуу биеийн гадаргуу ба хүрээлэн буй орчны хоорондох конвектив дулаан солилцооны хуулиуд нь маш нарийн төвөгтэй байдаг. Конвектив дулаан дамжуулалтын онол нь биеийн гадаргуу дээрх дулааны урсгалын нягт q ба температурын даралт (tst - tl) хоорондын хамаарлыг тогтоодог Ньютон-Ричманы тэгшитгэл дээр суурилдаг. биеийн гадаргуу:
q = α·(tst – tl), Вт/м2 (4.11)
Энэ тэгшитгэлд α нь дулаан дамжуулах коэффициент гэж нэрлэгддэг пропорциональ коэффициент, Вт/м2 градус.
Дулаан дамжуулах коэффициент нь биеийн гадаргуу ба хүрээлэн буй орчны хоорондох дулаан солилцооны эрчмийг тодорхойлдог. Энэ нь биеийн гадаргуу ба хүрээлэн буй орчны температурын зөрүү 1 градус байх үед биеийн гадаргуугийн нэгжээс ялгарах (эсвэл хүлээн авах) дулааны хэмжээтэй тоогоор тэнцүү байна. Дулаан дамжуулалтын коэффициент нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд үүнийг тодорхойлох нь маш хэцүү байдаг. Дулаан дамжилтын асуудлыг шийдвэрлэхдээ түүний утгыг ихэвчлэн тогтмол гэж үздэг.
Эрчим хүчний хэмнэлтийн хуулийн дагуу дулаан дамжуулалтын улмаас биеийн нэгж гадаргуугаас нэг нэгж хугацаанд хүрээлэн буй орчинд өгөх дулааны хэмжээ нь дулаан дамжилтын илтгэлцүүрээр нэг нэгж гадаргууд өгч буй дулаантай тэнцүү байх ёстой. биеийн дотоод хэсгээс нэгж хугацаанд:
https://pandia.ru/text/80/151/images/image023_31.gif" width="55" height="47 src="> - талбайн dF-ийн хэвийн чиглэлд температурын градиентийн проекц.
Дээрх тэгш байдал нь гурав дахь төрлийн хилийн нөхцлийн математик томъёолол юм.
Дулаан дамжилтын дифференциал тэгшитгэлийг (эсвэл конвектив дулаан дамжуулах үйл явцын тэгшитгэлийн систем) өгөгдсөн хоёрдмол утгагүй нөхцөлд шийдвэрлэх нь бүх биеийн температурын талбарыг цаг хугацааны аль ч үед тодорхойлох, өөрөөр хэлбэл функцийг олох боломжийг олгодог. хэлбэр: t = f(x, y, z, τ).
Дулаан дамжуулалтаар дулаан дамжуулах үйл явцыг бодисын молекулуудын хоорондох кинетик энергийн солилцоо, электронуудын тархалтаар тайлбарладаг. Эдгээр үзэгдлүүд нь бодисын температур өөр өөр цэгүүдэд өөр өөр байх эсвэл өөр өөр халалтын зэрэгтэй хоёр биетэй холбогдох үед үүсдэг.
Дулаан дамжилтын үндсэн хууль (Фурьегийн хууль) нь нэгж хугацаанд нэгэн төрлийн (нэг төрлийн) биеийг дамжин өнгөрөх дулааны хэмжээ нь дулааны урсгалын хэвийн хөндлөн огтлолын талбай болон урсгалын дагуух температурын градиенттай шууд пропорциональ байна.
энд R T нь дулаан дамжуулалтаар дамждаг дулааны урсгалын хүч, Вт;
l - дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, ;
d - хананы зузаан, м;
t 1, t 2 - халсан ба хүйтэн гадаргуугийн температур, K;
S - гадаргуугийн талбай, м2.
Энэхүү илэрхийллээс бид RES-ийн дизайныг боловсруулахдаа дулаан дамжуулагч ханыг нимгэн болгож, эд ангиудын холболтод дулааны холбоог бүхэлд нь хангаж, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр өндөртэй материалыг сонгох ёстой гэж дүгнэж болно. .
d зузаантай хавтгай ханаар дулаан дамжуулах тохиолдлыг авч үзье.
Зураг 7.2 – Хананд дулаан дамжуулах
S талбайтай хананы хэсгээр нэгж хугацаанд дамжих дулааны хэмжээг аль хэдийн мэдэгдэж байсан томъёогоор тодорхойлно
Энэ томъёог цахилгаан хэлхээний Ом хуулийн тэгшитгэлтэй харьцуулсан. Тэдний бүрэн аналогийг харахад хэцүү биш юм. Тиймээс нэгж хугацааны дулааны хэмжээ P T нь одоогийн утгатай I, температурын градиент (t 1 - t 2) боломжит ялгаа U-тай тохирч байна.
хандлага гэж нэрлэдэг Т э р м и к х э с к и мэсэргүүцэл ба R T-ээр тэмдэглэгдсэн,
Дулааны урсгал ба цахилгаан гүйдлийн хоорондох аналоги нь зөвхөн физик процессуудын нийтлэг байдлыг тэмдэглэх боломжийг олгодог төдийгүй нарийн төвөгтэй бүтэц дэх дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг тооцоолоход хялбар болгодог.
Хэрэв авч үзэх тохиолдолд хөргөх шаардлагатай элемент нь t CT1 температуртай хавтгай дээр байрладаг бол
t ST1 = P T d/(lS) + t ST2.
Тиймээс CT1-ийг багасгахын тулд дулааныг зайлуулах гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх, дулаан дамжуулах хананы зузааныг багасгах, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр өндөртэй материалыг сонгох шаардлагатай.
Дулааны контактыг сайжруулахын тулд контактын гадаргуугийн барзгар байдлыг багасгаж, дулаан дамжуулагч материалаар бүрхэж, тэдгээрийн хооронд холбоо барих даралтыг бий болгох шаардлагатай.
Бүтцийн элементүүдийн хоорондох дулааны контактын чанар нь цахилгаан эсэргүүцэлээс хамаарна. Холбоо барих гадаргуугийн цахилгаан эсэргүүцэл бага байх тусам түүний дулааны эсэргүүцэл бага байх тусам дулааныг илүү сайн тараадаг.
Хүрээлэн буй орчны дулааныг зайлуулах хүчин чадал бага байх тусам дулаан дамжуулах суурин горимыг бий болгоход удаан хугацаа шаардагдана.
Ихэвчлэн дизайны хөргөх хэсэг нь явах эд анги, орон сууц эсвэл бүрээс юм. Тиймээс, дизайны дизайны сонголтыг сонгохдоо угсрахаар сонгосон бүтцийн хөргөх хэсэг нь хүрээлэн буй орчинтой сайн дулаан солилцох нөхцөлтэй эсвэл халуунд тэсвэртэй эсэхийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Төрөл бүрийн дулааны үйл явц, байгалийн үзэгдлүүд дэх масс ба энергийг шилжүүлэх бодит нөхцөл нь цацраг, дамжуулалт, конвектив дулаан солилцооны үйл явц зэрэг харилцан хамааралтай үзэгдлүүдийн цогцоор тодорхойлогддог. Цацрагийн дулаан дамжуулалт нь байгаль, технологийн хамгийн түгээмэл дулаан дамжуулалтын нэг юм
Цацрагийн дулаан дамжуулах асуудлын математик хэлбэр нь зохих хилийн нөхцлөөр нэмэлт энергийн тэгшитгэлээс гардаг. Ялангуяа тунгалаг саарал хил бүхий шингээгч, цацрагийн орчны хавтгай давхарга дахь цацраг дамжуулалтын дулаан дамжуулалтыг судлахдаа энергийн тэгшитгэлийг шийдвэрлэхэд асуудал багасдаг.
(26.10.2)
хилийн нөхцөлтэй
Энд үүссэн цацрагийн хэмжээсгүй урсгалын нягт; - цацраг-дамжуулагчийн дулаан дамжуулах шалгуур; - орчны дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн температураас хамаарах шалгуур; - зузаантай давхаргын хэсэг дэх хэмжээсгүй температур .
Тэгшитгэл (26.10.1) нь шугаман бус интегро-дифференциал тэгшитгэл юм, учир нь (26.9.13) тэгшитгэлийн дагуу интеграл илэрхийллээр дүрслэгдсэн бөгөөд хүссэн температурын утгыг (26.10.1) тэгшитгэлд ил ба далд хэлбэрээр харуулсан болно. цацрагийн урсгалын нягтын тэнцвэрийн утгаар:
Зураг дээр. 26.19-д Н.А.Рубцов, Ф.А.Кузнецова нарын олж авсан тэгшитгэлийг (26.10.1) Ньютоны аргыг ашиглан компьютер дээр тоон шийдэл болгон интеграл тэгшитгэл болгон бууруулсны үр дүнг харуулав. Эзлэхүүн шингээлтийн коэффициентийн давтамжийн дундаж утга бүхий шингээх орчны давхарга дахь температурын тархалтын талаархи танилцуулсан үр дүн нь нийт дулааны энергийг дамжуулахад хамтарсан, цацраг-дамжуулагчийн харилцан үйлчлэлийг харгалзан үзэх үндсэн ач холбогдлыг харуулж байна.
Цагаан будаа. 26.19. Оптик зузаантай шингээгч орчны давхарга дахь температурын тархалт
Хил хязгаарын оптик шинж чанаруудын харилцан үйлчлэлийн нөлөөллийн мэдрэмж (ялангуяа цацраг дамжуулалтын дулаан дамжуулах шалгуурын бага утгын хувьд: .
Халуун хананы ялгаруулалтын бууралт (26.19-р зургийг үз) нь дулааны энергийн урсгалын цацраг болон дамжуулагч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үүргийг дахин хуваарилахад хүргэдэг. Халуун хананы дулаан дамжуулалтад цацрагийн үүрэг багасч, хананаас дамжуулалт хийснээр хүрээлэн буй орчин халдаг. Дараа нь дулааны энергийг хүйтэн хананд шилжүүлэх нь тухайн орчны өөрийн цацрагийн нөлөөгөөр дамжуулалт ба цацрагаас бүрдэх ба зөвхөн дамжуулагч дулаан дамжуулалттай харьцуулахад орчны температур буурдаг. Хил хязгаарын оптик шинж чанарын өөрчлөлт нь температурын талбайн бүтцийг эрс өөрчлөхөд хүргэдэг.
Сүүлийн жилүүдэд криоген технологийг өргөнөөр нэвтрүүлж байгаатай холбогдуулан криоген температурт цацраг туяагаар дулаан дамжуулах асуудал (оптик шинж чанар, хэт дамжуулагч төхөөрөмж ба криостатуудын дулаан тусгаарлах үр ашгийг судлах) чухал ач холбогдолтой болсон. Гэсэн хэдий ч энд ч гэсэн цэвэршүүлсэн хэлбэрээр цацрагийн дулаан дамжуулах үйл явцыг төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Зураг дээр. 26.20-д Н.А.Рубцов, Я.А.Бальцевич нарын хийсэн туршилтын судалгааны үр дүнг харуулсан ба шингэн азот ба гелийн температурт металл дэлгэцийн систем дэх температурын талбайн кинетикийг тусгасан болно. Мөн дулаан дамжуулах гол механизм нь цацраг туяа гэсэн таамаглалын дагуу (26.4.1) тэгшитгэлийг ашиглан тогтвортой температурын талбайн тооцоог үзүүлэв. Туршилтын болон тооцоолсон үр дүнгийн хоорондох зөрүү нь дэлгэцийн хооронд үлдэгдэл хий байгаатай холбоотой дулаан дамжуулах нэмэлт, дамжуулагч механизм байгааг харуулж байна. Иймээс ийм дулаан дамжуулах системийн шинжилгээ нь харилцан уялдаатай цацраг дамжуулалтын дулаан солилцоог авч үзэх шаардлагатай холбоотой юм.
Хосолсон цацраг-конвектив дулаан дамжуулалтын хамгийн энгийн жишээ бол нэвчих чадвартай хавтангийн эргэн тойронд урсаж буй өндөр температурт хийн турбулент урсгалд үлээлгэсэн шингээгч хийн хавтгай давхаргад дулаан дамжуулах явдал юм. Урд талын цэгийн ойролцоох урсгалыг авч үзэх, сүвэрхэг хавтангаар шингээх хийг эрчимтэй шахах замаар хилийн давхаргын шилжилтийг шинжлэхэд энэ төрлийн асуудлын томъёололтой тулгарах шаардлагатай.
Асуудлыг бүхэлд нь дараахь хилийн утгын асуудлыг авч үзэхэд хүргэдэг.
хилийн нөхцөлд
Тогтмол термофизик шинж чанартай орчинд дулааны урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цацраг-конвектив харьцааг тодорхойлдог Больцманы шалгуур - хурд ба шинж чанарын үзүүлэлтүүд (эвдрэлгүй бүс эсвэл тэнцвэрт бус системийн хил дээр). температур тус тус; - хилийн давхаргын шилжилтийн муж дахь хэмжээсгүй хурдны тархалтын функц.
Зураг дээр. 26.21-д тодорхой тохиолдлын хувьд (26.10.3) - (26.10.4) асуудлын тоон шийдлийн үр дүнг үзүүлэв: ; нэвчих хавтангийн ялгарлын зэрэг; B0-ийн янз бүрийн утгын чөлөөт урсгалын ялгаруулалт. Эндээс харахад сүвэрхэг хавтангаар дамжуулан хийн нийлүүлэлтийн бага эрчмийг тодорхойлдог B0-ийн бага тохиолдолд температурын профиль нь цацраг-конвектив дулаан солилцооны улмаас үүсдэг. B нэмэгдэх тусам температурын төлөвийг бүрдүүлэхэд конвекцийн үүрэг давамгайлах болно. Давхаргын оптик зузаан нэмэгдэхийн хэрээр Bo бага үед температур бага зэрэг нэмэгдэж, Бо нэмэгдэх тусам буурдаг.
Зураг дээр. 26.22 Хавтангийн дулаан тусгаарлагдсан төлөвийг хадгалахад шаардлагатай шингээгч хийн шахалтыг тодорхойлсон хамаарлыг нүүлгэн шилжүүлэх давхаргын оптик зузаанаас хамааруулан зурна. Шингээх хийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь өчүүхэн бага байх нь тарьсан хийн урсгалын хурдыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой болгодог үед B0 шалгуурын бага хэмжээнээс тодорхой хамааралтай байдаг. Тарилж буй хийн оптик зузаан бага байх тохиолдолд өндөр цацруулагч гадаргуу үүсгэх нь үр дүнтэй байдаг.Харгалзаж буй нөхцөлд цацраг шингээлтийн сонгомол шинж чанарыг харгалзан үзэх нь температурын төлөв байдлын шинж чанарт үндсэн өөрчлөлт оруулахгүй. Оптик тунгалаг цонхыг харгалзахгүйгээр тооцоолох нь ноцтой алдаа гаргахад хүргэдэг цацрагийн урсгалын талаар үүнийг хэлэх боломжгүй юм.
Цагаан будаа. 26.21. Оптик зузаантай хөшигний давхарга дахь температурын хуваарилалт
Цагаан будаа. 26.20. Шингэн азот ба гелийн температурт металл дэлгэцийн систем дэх температурын талбайн тооцоолсон ба туршилтын кинетик (- дэлгэцийн дугаар; цаг, цаг)
Цагаан будаа. 26.22. B0-ийн давхаргын оптик зузаанаас хамаарал нь тус тус ба
Дулааны тооцоололд цацрагийн сонгомол байдлыг харгалзан үзэх үндсэн ач холбогдлыг цацрагийн хийн динамикийн нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан Л.М.Биберманы бүтээлүүдэд олон удаа тэмдэглэсэн байдаг.
Хосолсон цацраг-конвектив дулаан дамжуулалтыг судлах шууд тоон аргуудаас гадна ойролцоогоор тооцоолох аргууд нь тодорхой практик сонирхол татдаг. Ялангуяа дулааны цацрагийн харьцангуй сул нөлөөн дор турбулент хилийн давхарга дахь дулаан дамжуулах хязгаарлагдмал хуулийг авч үзвэл
(26.10.5)
Энэ нь цацрагийн-конвектив дулаан дамжуулалтын хэмжээсгүй цогцолбор гэж бид үзэж байгаа бөгөөд энд Стантоны нийт шалгуур нь хананд турбулент-цацрагын дулаан дамжуулалтыг тусгасан байна. Энэ тохиолдолд Est, конвектив болон цацрагийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй ханан дээрх нийт дулааны урсгал хаана байна.
Турбулент дулааны урсгал q-ийг ердийнх шиг гурав дахь зэрэглэлийн олон гишүүнтээр ойролцоогоор тооцдог бөгөөд коэффициентийг хилийн нөхцлөөр тодорхойлно.
Энд E нь хилийн давхаргын дотоод хилийн цэгүүдэд үүсэх хагас бөмбөрцгийн цацрагийн хэмжээсгүй нягт юм.
Хилийн нөхцлүүд (26.10.6) нь хананы ойролцоох бүс ба хөндөгдөөгүй урсацын зааг дээрх нөхцлүүдийг тус тусад нь эмхэтгэсэн энергийн тэгшитгэлийг агуулна. Үүнийг харгалзан тооцоололд шаардагдах хэмжээсгүй параметрийг дараах байдлаар бичнэ.
Хилийн нөхцлүүд (26.10.6) нь цацраг туяагаар эргэлдэж буй гадаргуугийн ойролцоо дулааны хилийн давхарга үүсэх хүлээн зөвшөөрөгдсөн нөхцлөөр тодорхойлогдсон болохыг анхаарна уу. Энэхүү чухал нөхцөл байдал нь бидэнд итгэх боломжийг олгосон юм
Нөхцөл байдалд юу хийдэг вэ?
Конвекц.
Хилийн давхаргыг бүрдүүлдэг хаалттай системийн нөхцөлтэй холбоотойгоор үүссэн цацрагийн нягтын уусмалын дүн шинжилгээнээс ба утгыг тодорхойлно. Турбулент хилийн давхаргыг температураас үл хамаарах шингээлтийн коэффициент бүхий саарал шингээгч орчин гэж үздэг. Сайжруулсан гадаргуу нь саарал өнгөтэй, оптикийн хувьд нэгэн төрлийн изотерм бие юм. Урсгалын хөндөгдөөгүй хэсэг нь хилийн давхрагаас гадна гадаргуугаас нь тусдаггүй эзэлхүүнтэй саарал биет хэлбэрээр цацарч, тасалдаагүй урсгалын температурт байдаг. Энэ бүхэн нь шингээгч орчны хавтгай давхарга дахь цацрагийн дамжуулалтыг өмнөх авч үзсэн үр дүнг ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд энд зөвхөн тэгшитгэсэн хавтангийн гадаргуугаас ганц тусгалыг харгалзан үзэх боломжтой.