Kapillyar-g‘ovak materialli issiqlik trubalari

|
Kapillyar-g‘ovak materialli issiqlik trubalari
|
bet | 29/64 | Sana | 03.12.2023 | Hajmi | 6,57 Mb. | | #110142 |
Bog'liq Ma\'ruza matnlari (5)2.11.2. Kapillyar-g‘ovak materialli issiqlik trubalari. Issiqlik eltuvchininng issiqlik trubasida sirkulyatsiyalanish (aylanish) shartlari suyuqlik va bug‘ uchun harakat tenglamalari bilan aniqlanadi. Issiqlikning bug‘latgichdan kondensatorga ko‘chib o‘tishi faqatgina trubaning alohida uchastkalarida bosim yo‘qotilishining yig‘indisi (qarshilik kuchlari) harakatlantiruvchi kuchdan (kapillyar yoki ommaviy xarakterga ega bo‘lgan) kichik bo‘lgan taqdirda sodir bo‘ladi, ya’ni:
(2.176) formula keltiriladi.
bunda , – suyuqlik va bug‘ning harakatlanishida bosimning ishqalanishdagi yo‘qolishi; ∆rM – issiqlik trubasining kenglikda joylashishi bilan shartlanadigan og‘irlik kuchlari, bug‘latgich kondensatordan yuqorida joylashgan holatda oxirgi a’zo (2.176) tenglamaga plyus bilan, pastda joylashgan holatda esa – minus bilan kiradi; R´ - suyuqlik menisklarining bug‘latish zonasidagi egriligining minimal radiusi; yuzadagi tortish.
Gidravlik qarshilikning har bir tarkib toptiruvchisini alohida ko‘rib chiqamiz. Issiqlik trubasining devorlarida g‘ovak material (pilik) bo‘lganda trubaning z o‘qi bo‘ylab harakatlanadigan suyuqlikning solishtirma sarfi Darsi tenglamasi bo‘yicha aniqlanadi:
(2.177) formula keltiriladi.
bunda K — g‘ovak materialning singdirish koeffitsienti; ' va μ'—suyuqlikning zichligi va yopishqoqligi; r—bosim.
Shunda pilikning G‘f ko‘ndalang kesimi maydoni orqali o‘tadigan suyuqlik oqimi quyidagiga teng bo‘ladi:
(2.178) formula keltiriladi.
(2.178) dan shu narsa kelib chiqadiki, g‘ovak materialning ∆z uchastkasida ∆r bosim o‘zgarishi quyidagiga teng bo‘ladi:
formula keltiriladi.
G suyuqlik oqimi bug‘latish zonasida noldan G gacha va kondensatsiyalanish zonasida G dan nolgacha o‘zgaradi, LT uzunlikdagi transport zonasida esa u o‘zgarmas bo‘ladi (2.30 rasm). Zonalarning har biri uchun o‘rtacha gidravlik qarshilikni quyidagicha yozish mumkin:
formula keltiriladi.
Shunda suyuqlik trakti bo‘yicha yig‘indi gidravlik qarshilik quyidagiga teng bo‘ladi.
(2.179) formula keltiriladi
Bunda L = LJ + LM + LT — issiqlik trubasining uzunligi.
Agar issiqlik trubasining bug‘ kengligida Puazeyl oqimi mavjud [19] deb faraz qiladigan bo‘lsak, u holda butun issiqlik trubasi uchun bosim o‘zgarishini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
formula keltiriladi.
bunda dp — bug‘ kanalining diametri; G‘p —shu kanalning ko‘ndalang kesim maydoni.
Issiqlik trubasining issiqlik uzatish qobiliyati Q = Gr ekanligini hisobga olish bilan bug‘ va suyuqlik bo‘yicha yig‘indi gidravlik qarshilikni quyidagi ko‘rinishda yozamiz:
(2.180) formula keltiriladi
bunda r — faza o‘tishining issiqligi.
Maydonda (formula keltiriladi) og‘irlik kuchi ishlaganda (bunda issiqlik trubasining gorizontga nisbatan egilish burchagi) (2.176) ni hisobga olish bilan (2.180) tenglamadan issiqlik quvvati uchun ifodani olamiz
(2.181) formula keltiriladi.
Bu ifoda kapillyar va gravitatsion kuchlar bilan chegaralangan maksimal issiqlik oqimini xarakterlaydi. [19] da ko‘proq umumiy tenglama olingan, unda fizikaviy xususiyatlarning issiqlik trubasining uzunligi bo‘yicha o‘zgarishi va faza o‘tishlarida bug‘latish va kondensatsiyalanish zonalarida bosimning yo‘qotilishi hisobga olingan.
Issiqlik trubasi gorizontal joylashgan deb taxmin qilamiz ( =0). Mulohaza yuritishning sodda bo‘lishi uchun deb hisoblaymiz, bu ko‘pgina masalalar uchun o‘rinli bo‘ladi. Shunda (2.181) ifodadan quyidagini olamiz:
(2.182) formula keltiriladi.
Ushbu nisbatga ikkita majmua (kompleks) kiradi (formula keltiriladi) va (formula keltiriladi). Birinchisi issiqlik trubasining geometrik parametrlarini, ikkinchisi – issiqlik eltuvchining fizikaviy xususiyatlarini xarakterlaydi. 2.31 rasmda ko‘proq keng qo‘llaniladigan issiqlik eltuvchilar uchun Fs ning temperaturaga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Bu bog‘lanish tanlanadigan temperatura diapazonida issiqlik trubasida issiqlik eltuvchilar sifatida turli xil suyuqliklarni qo‘llashning maqsadga muvofiqligini baholash imkonini beradi. Fr omilga kapillyar g‘ovakliklarning K singdirish koeffitsienti va R´ minimal radiusi kiradi. K koeffitsient g‘ovak materialning filtrlash xususiyatlarini xarakterlaydi va suyuqlik g‘ovak material orqali oqib o‘tadigan tezlik bilan belgilanadi. U ko‘pincha eksperimentlar yo‘li bilan topiladi. Turli xil kapillyar-g‘ovak materiallar uchun K ning qiymatlarini [19] dan topish mumkin. R´ radius issiqlik trubasining maksimal issiqlik uzatish qobiliyatiga ta’sir ko‘rsatadi va kapillyar-g‘ovak jismning strukturasi bilan belgilanadi. Ko‘p qatlamli to‘r piliklar uchun kapillyar g‘ovakliklarning eng kichik radiusi yacheyka o‘lchamining yarmiga teng bo‘ladi. Shakli sferik shaklga yaqin bo‘lgan zarrachalardan (kuydirilgan kukun) tarkib topgan piliklar uchun A. V. Lыkov tomonidan taklif qilingan R´ = 0,41 dr/2 (dr – zarrachalarning diametri) tenglikdan foydalanish mumkin. To‘g‘ri burchakli kesimli kanavkalar (ariqchalar) uchun R'=S (S —kanavka kengligining yarmi). Kapillyar g‘ovakliklarning minimal o‘lchami ko‘pincha eksperimental yo‘l bilan, suyuqlikning kapillyar-g‘ovak jismda ko‘tarilishining maksimal balandligi bo‘yicha aniqlanadi.
Rasm keltiriladi
2.31 rasm. Fs faktorning temperaturaga bog‘liqligi.
Rasm keltiriladi
2.32 rasm. Issiqlik trubasi orqali issiqlikning uzatilish sxemasi.
Umumiy holatda issiqlikning bug‘latgichning tashqi yuzasidan kondensatorning tashqi yuzasiga uzatilish jarayonini bir qator tarkib toptiruvchilarga ajratish mumkin (2.32 rasm). Bug‘latish zonasida Q issiqlik ti temperatura bilan issiqlik trubasining tashqi yuzasidan issiqlik o‘tkazuvchan korpus devori va pilik orqali uzatiladi. Shunda:
(2.183) formula keltiriladi.
bunda st va fi — devor va pilikning qalinligi; λst va λfi — devorning issiqlik o‘tkazuvchanligi va issiqlik eltuvchiga bo‘ktirilgan pilikning samarali issiqlik o‘tkazuvchanligi; tp — issiqlik trubasining ichidagi bug‘ning temperaturasi; Fi — bug‘latish zonasi yuzasining maydoni.
Xuddi shu tarzda kondensatsiyalanish zonasi uchun quyidagini olamiz: (2.184) formula keltiriladi
bunda G‘k - kondensatsiyalanish zonasi yuzasining maydoni; δf.k. –kondensatsiyalanish zonasida pilikning qalinligi; tk –kondensatsiyalanish zonasida devorning tashqi yuzasining temperaturasi.
Birinchi yaqinlashishda δf.i. = δf.k. = δf. deb qabul qilish mumkin. Shunda (2.183) va (2.184) tenglamalarni birgalikda yechish bilan quyidagini olamiz:
(2.185) formula keltiriladi
bunda: formula keltiriladi
(2.185) tenglama bo‘yicha issiqlik trubasining o‘lchamlari, formasi va temperatura o‘zgarishlari (ti – tk) ma’lum bo‘lganda issiqlik trubasining yuklamasini topish mumkin. Biroq (2.185) ifodada suyuqlikning issiqlik trubasining piligida harakatlanish paytidagi gidravlik qarshilik va bug‘ oqimining truba ichidagi gidravlik qarshiligi, shuningdek (2.181) munosabat bilan aniqlanadigan kapillyar kuchlar hisobga olinmagan. Shu sababli issiqlik trubasi tomonidan uzatiladigan issiqlikni (2.185) munosabat bo‘yicha aniqlagandan keyin issiqlik trubasining maksimal issiqlik uzatish qobiliyatining qiymatini (2.181) tenglama bilan aniqlash va bu qiymatlarni solishtirish zarur bo‘ladi. Agar Q Qr bo‘lsa, issiqlik trubasi talab qilinadigan Q issiqlik miqdorini uzatadi.
Issiqlik trubasining issiqlik uzatish qobiliyatining yuqori chegarasi uning ishlashiga ta’sir ko‘rsatadigan bir nechta omillardan (faktorlardan) biri bilan chegaralanishi mumkin. Bunday cheklashlar quyidagilar bo‘lishi mumkin: bug‘latish zonasidan chiqishda bug‘ning tezligi tovush tezligiga teng bo‘lgan taqdirda – bug‘ning mumkin bo‘lgan eng chekka harakatlanish tezligi; suyuqlik va bug‘ning issiqlik trubasi ichida harakatlanishidagi yig‘indi gidravlik yo‘qotilishlar g‘ovak jism bilan hosil qilinadigan kapillyar bosim kuchidan oshiq bo‘lmasligi lozim bo‘lgan kapillyar struktura; suyuqlikning g‘ovak materialda qaynashining krizisi bilan bog‘liq bo‘lgan cheklashlar. Issiqlik eltuvchining issiqlik trubasining ichida muzlab qolishi bilan bog‘liq bo‘lgan cheklashlar katta ahamiyatga ega bo‘lishi mumkin. Shuni e’tibordan qochirmaslik kerakki, yuqorida sanab o‘tilgan barcha cheklashlar mustaqil xarakterga ega bo‘ladi va shu sababli issiqlik trubalarini loyihalashtirishda ularni aniqlash va konkret (muayyan) ish sharoitlari uchun solishtirish zarur bo‘ladi.
|
| |