Mavzu : gaz qatlami orqali issiqlik uzatuvchanlikni hisoblash

3.3. Ko‘p qatlamli Silindrik devorning issiqlik o‘tkazuvchanligi

6–rasm. Ko‘p qatlamli Silindrik devor.
Amalda bir qatlamli Silindrik devorlar kam uchraydi. Odatda quvur sirti qo‘yqa, shlak, yog‘ yoki issiqlik izolyatsiya qatlami bilan qoplangan bo‘ladi. Yuqoridagi barcha hollarda ko‘p qatlamli Silindrik devor bilan ish qilishga to‘g‘ri keladi.
6–rasmda uch qatlamli Silindrik devor tasvirlangan.
Uning geometrik o‘lchamlari, har bir qatlamning issiqlik o‘tkazuvchanligi, ichki va tashqi sirt temperaturalari t₁ va t₄ ma’lum, qatlamlar tegib turgan joylardagi temperatura t₂ va t₃ noma’lum. Statsionar tartibda devorning har qaysi qatlami orqali o‘tadigan issiqlik oqimi kattaligi jihatdan o‘zgarmas va barcha qatlamlar uchun bir xil bo‘ladi.
U holda (29) formulaga asosan quyidagilarni yozish mumkin:
Birinchi qatlam uchun:

ikkinchi qatlam uchun;

uchinchi qatlam uchun

Yuqoridagi tenglamalardan har bir qatlamdagi temperatura o‘zgarishini aniqlaymiz:

(8-30)
bundan

U holda

(31)

n qatlamli devor uchun:

(32)

Noma’lum bo‘lgan t₂ va t₃ temperaturalarni aniqlash uchun (31) tenglamadan q_l ni (30) tenglikka qo‘yish kerak.

. 2.2 ISSIQLIK UZATISHNI JADALLASHTIRISH
Issiqlik almashinuv apparatlarini ishlatish vaqtida, shakli turlicha bo‘lgan sirtlardan o‘tayotgan issiqlik oqimini orttirish ko‘pincha zarur bo‘lib qoladi. Issiqlik uzatish tenglamasi Q=kFt dan ko‘rinib turibdiki, jism sirti o‘lchamlari va suyuqliklar temperaturalari berilgan bo‘lsa, issiqlik oqimi issiqlik uzatish koeffitsentiga bog‘liq bo‘ladi. Lekin faqatgina issiqlik uzatish koeffitsentining qiymatini bilish, issiqlik uzatish jarayonini o‘rganish uchun yetarli bo‘lmaydi.
Barcha termik qarshiliklarning o‘zaro nisbatini tahlil qilib to‘g‘ri hulosa chiqarish mumkin va natijada issiqlik oqimini jiddiy o‘zgartirishga imkoniyat yaratiladi.
Yassi devor orqali issiqlik uzatishda issiqlik berish koeffitsentini orttirish yupqaroq devor qo‘llash, issiqlik o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgan material tanlashdan va issiqlik berish koeffitsentini ko‘paytirish hisobiga bo‘lishi mumkin.
Agar devorning termik qarshiligi kichik bo‘lsa, (/0)), u holda issiqlik uzatish koeffitsenti issiqlik berish koeffitsentlari ₁ va ₂ larga bog‘liq bo‘ladi.
(67)

(67) tenglikdan ko‘rinib turibdiki, k har doim eng kichik qiymatidan ham kichikroq bo‘ladi. Shuning uchun k ni orttirish uchun eng kichik ni ko‘paytirish lozim. Agar ₁₂ bo‘lsa k ni orttirish uchun istalgan  ni ko‘paytirish lozim.

Agar  ning qiymatlari katta bo‘lsa, u holda k asosan devorning issiqlik uzatuvchanligiga bog‘liq bo‘ladi. Silindrik devor orqali issiqlik uzatishda, 1/₁d₁ va 1/₂d₂ termik qarshiliklar issiqlik berish koeffitsentlariga va sirt o‘lchamlariga bog‘liq bo‘ladi. Agar  kichik bo‘lsa, termik qarshiliklarni tegishli sirtlarni orttirish hisobidan kamaytirish mumkin. Yassi devor uchun ham, uning biror tamonini qovurg‘alash hisobidan huddi shunday natija olish mumkin. Yuqorida bildirilgan fikrlarni ayrim misollar orqali tushuntiraylik.
Bug‘ qozonida o‘txona gazlaridan devorga issiqlik berish koeffitsenti ₁=30 Vt/(m² grad); devordan qaynayotgan suvga ₂=5000 Vt /(m² grad); po‘lat devorning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsenti =50 Vt/(m² grad) ; qalinligi =0,02 m. Devorni yassi deb hisoblaylik. Shu sharoitda issiqlik uzatish koeffitsenti k=29,5Vt/(m² grad) ga teng, ya’ni u eng kichik  dan ham kichikroq. Issiqlik uzatish koeffitsienti k ni devordan suvga issiqlik berish sharoitini yaxshilash yoki yupqaroq devorni qo‘llash bilan orttirib bo‘lmaydi. k ni, faqatgina o‘txona gazlaridan devorga issiqlik uzatishni yaxshilash hisobiga oshi rish mumkin. Issiqlik berish koeffitsientlari ₁ va ₂ katta bo‘lgan apparatlarda esa, ish boshqacha ko‘rinishga ega bo‘ladi. Masalan, suv kondensatorida suv tomonida ₁=5000 Vt/(m² grad) va bug‘ tomonida a₁ =10 000 Vt/(m² grad) bo‘lsin.
Agar shunday kondensatorning devori qalinligi 20 mm bo‘lgan po‘latdan tayyorlansa, k=1428 Vt/(m² grad) bo‘ladi. Agar qalinligi 3 mm bo‘lgan devor olinsa, u holda k=2770 Vt/(m² grad) bo‘ladi. Agarda po‘latni qizil mis bilan almashtirib, qalinligi 1 mm bo‘lgan devor oliinsa, u holda k=3400 Vt/(m² grad) bo‘ladi.
Yuqorida keltirilgan misoldan ko‘rinib turibdiki, issiqlik berish koeffitsentlarining katta qiymatlarida k asosan devorning issiqlik o‘tkazuvchanligiga bog‘liq bo‘lar ekan. Shunday qilib, apparatlarda issiqlik uzatishni jadallashtirish uchun eng katta qarshilikni kamaytirishga harakat qilish lozim.
Izotermik sirt dF dan d vaqt ichida o‘tayotgan issiqlik miqdorini aniqlash uchun (5) tenglamani F va  bo‘yicha integrallash lozim, ya’ni jism ichidagi temperatura maydonini bilish kerak. Bu masalani yechish uchun issiqlik o‘tkazuvchanlikning differentsial tenglamasi keltirib chiqariladi.