ПоәК 042-05 01/03-2013 №2 басылым орнына

Дәріс 15

2 Конденсация кезіндегі жылуалмасу.

3 Қабықшалы конденсация

4 Тамшылы конденсация.

Қатты дененің бетін жуып жатқан сұйықтың агрегаттық күйі егер дене бетінің температурасы берілген қысымда сұйықтың фазалық айналу температурасынан жоғары не төмен болғанда өзгереді. Бірінші жағадайда жылу берілу сұйықтың қайнауымен, ал екіншіде – оның буының конденсациясымен қатар жүреді. Осы екі құбылыс та жылу берілуді зерттеуді бір фазалы орталы қатты дененің жылу берілуін зерттеумен салыстырғанда қиындатады.

Сұйықтың қайнауы кезіндегі жылудың берілуі

Термодинамикадан белгілі, қайнаған сұйықтан пайда болатын будың қанығу температурасы t_қ –дан жоғары, мысалы, атмосфералық қысымда қайнаған судың температурасы t_қ +(0,4-0,8⁰С). Ол еркін деңгейден ыдыс қабырғасының қыздырушы бетіне қарай бағытта өзгермейді және қалыңдығы 2–5 мм қабатта ғана кенет өседі.

Қыздыру бетімен түйісетін сұйық бөлшектерінің температурасы қабырға температурасына t_ст тең.

Қабырғаға жақын қабаттағы сұйықтың қызуы сұйықтың қанығу температурасымен салыстырғанда ∆t =t_қаб -t_қан артық.

Жылу ағынының беттік тығыздығы «q» неғұрлым үлкен болса, температуралық арын ∆t соұрлым үлкен болады. Судың қайнау процесін зерттеудің көрсетулері бойынша, бу көпіршіктері тек қабырғаның қыздыру бетінде ғана, бу түзілу центрлерінің беттің кұдір – бұдырлары, газ бүршіктері маңайында туады. Уақыт өтуімен бірге көпіршіктер өседі және бөліну диаметріне жеткенде қыздыру бетінен бөлінеді.

Бу көпіршіктердің түзілуі мен қабырға бетінен бөлінуі көп жағдайда қайнаған сұйықтың қабырға бетін сулауынан не суламауынан тәуелді. Бірінші жағдайда бу көпіршіктері беттен оңай ажырайды; екіншіде – қиын ажырайды. Қайнаған сұйықтың температурасы t_қ – дан жоғары болғандықтан, бу көпіршігімен сұйық арасында белсенді жылуалмасу жүреді, бұл бу көпіршігінің бөліну ден кейін өсуіне әкеледі. Бұл кезде сұйықтың қызу дәрежесіне және көпіршіктің көтерілу ұзақтығына байланысты оның көлемі ондаған есе ұлғаяды. Бу көпіршіктерінің қозғалысының процесі кезінде сұйық қатты араластырылады және жылуалмасудың белсенділігі күшейеді.

Көпіршіктердің беттен бөліну жиілігі және будың түзілу центлерінің саны сұйықтың температурасы жоғарлағанда өседі.

Себебі, температура жоғарлаған сайын беттің кішкентай кедір–бұдырлары да будың түзілуіне қажет центрлердің көбеюіне әсер етеді. Бұд қыздыру бетінен сұйыққа берілетін жылу беруді жоғарылатады.

Бірақ ∆t өсуі әрқашанда жылуалмасудың белсенділігін арттыра бермейді. Негізінен, будың түзілу центрлерінің санының өсуінен қатар орналасқан будың көпіршіктері бір – бірімен бірігіп, бір жалпы қабықшаны құрайды. Бұл қабықша сұйықты қабырға бетінен бөліп тұрғандықтан, будың өте аз жылу өткізгіштігінен жылу берудің белсенділігі осы кезде кенеттен азаяды.

Берілген қысымдағы будың қанығу температурасынан төмен температурада суы кезінде бу конденсацияланады, яғни сұйыққа айналады, және бұл кезде конденсация жылуы бөлінеді, ол сандық мәні бойынша бу түзілу жылуына тең. Қабырға бетінің жағдайына байланысты шөгуші сұйық тамшы немесе қабықша форманы қабылдайды, осыған байланысты бу конденсациясы тамшылы немесе қабықшалы деп аталады. Табиғи қозғалыс кезінде пайда болатын тамшылы конденсация конденсат сұйық дене бетін суламағанда жүреді. Бұл әдетте майдың,керосин және майлы қышқылдың жұқа қабатымен қапталған қабырға беттерінде байқалады.

Будың қабықшалы конденсациясы теориясының негізі мынада. Температурасы қанығу температурасынан t _қ кіші будың қабырғамен жанасуы кезінде бу коноденсацияланады және қабырға бетінде қабықша құрылады. Егер қабықша қозғалысының режимі ламинарлы болса, онда бу конденсациясы кезінде жіберілетін жылу қабықша қалыңдығынан жылу өткізгіштік жолмен таралады.

Қайнау кезіндегі жылуалмасу; қайнау режимы; бутүзілу; бутүзілу процесстың меншікті жылуы; конденсация кезіндегі жылуалмасу.

2 Көпіршіктер қайнау режимы дегеніміз не?

3 Қабықшалы конденсация дегеніміз не?

4 Тамшылы конденсация дегенімі зне?

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 16

2 Әртүрлі қабырғалардан өтетін жылуөткізгіштік.

Конвективті жылуалмасу көптеген жылумен өндеу процестеріне (құрылыс материалдарын кептіру процестерінде) тән процесс болып саналады.

Жылу беру процесінің мысалдар: бөлменiң ауасына қыздыру элементтерiнiң (жылытқыш жүйелер) қыздыратын суынан жылулықтың берiлуi; бу қазандықтардағы қайнату құбырларының қабырғасынан суға түтiндiк газдарынан жылулықтың берiлуi және т.б. Оқшауланған қабырға сонымен бiрге жылулықты өткiзгіші болып саналады. Қоршаған қабырғадан жылулық жылуөткізгіштікпен, ал қабырғадан қоршаған ортаға жылулық конвекциямен және сәулеленумен беріледі. Сондықтан, жылуалмасу процесі күрделі процесс деп айталады.

Жылу беру коэффициенті келесі факторлармен байланысты:

Сұйық жылдамдығы , оның тығыздығы р мен тұтқырлығы , яғни сұйық ағынының режимін анықтаушы шамалар;

Сұйықтың жылулық қасиеттері (меншікті жылу сиымдылығы, жылу өткізгіштігі ), сонымен қатар көлем ұлғаю коэффициенті ;

Геометриялық параметрлер - формалары және қабырға өлшемін анықтаушы(құбыр үшін-оның диаметрі d және L ұзындығы). Осыған байланысты (, , , , , , L, )

Жылу беру коэффициентінің, факторларының үлкен болу санына байланысты,  үшін есеп теңдеуін алу мүмкін емес. Жылу беру коэффициентін анықтау үшін сұйықтың қабырғадағы температуралық градиентін білу керек.

.

(1)