Mavzu: Konstruksiyalash haqida umumiy ma’lumot va mashina yaratish tartibi

6-Amaliy mashg‘ulot
Mavzu: Issiqlik berish koeffitsentlarini hisoblash.
Issiqlik ishlovi berilayotgan suyuqlik va suv bug`ining harakatlari paytida isssiklikni tarqalishi bir paytni o’zida konveksiya va issiqlik o`tkazuvchanlik usullari yordamida amalga oshadi.
Konvektiv issiqlik almashinish jarayonlarining barcha turlari uchun tegishli kriterial tenglamalar ishlab chiqilgan. Ushbu tenglama-lardan Nusseltning o`lchamsiz mezoni (kriteriyasi) N<sub>u</sub> qiymatlari aniqlanadi.
Nusselt mezonining ifodasidan
N<sub>u</sub>=(a ·L)/l ; (2.1)
konventiv issiqlik berish koeffitsentining qiymati aniqlanadi
a=(N<sub>u</sub>· l)/L; (2.2)
bu yerda: l - muhitning issiqlik o`tkazuvchanlik koeffitsienti, J/(sm²·K); L - aniqlovchi geometrik o`lcham (uzunlik, diametr, balandlik va b.).
Quyida, loyihalash jarayonida hisoblashlar uchun zarur bo`lgan ayrim kriterial tenglamalar va ularning qo`llanish holatlari haqida ma’lumotlar beramiz.
1. To`g`ri trubalar va kanallar ichida harakatlanayotgan suyuq-likning rivojlangan turbulent oqimida (Re>10000) issiqlik berish jarayonini hisoblash uchun quyidagi tenglamadan foydalanish tavsiya etilgan
N_u=0, 021·e_t ·Re· 0,8 p_r·0,43 (p_r/p_rd) · 0,25 (2.3)
bu yerda: Re - Reynolds mezoni; p_r, p_rd - Prandtl mezoni; e_t - issiqlik berish jarayoniga truba uzunligining L uning diametriga d bo`lgan nisbatini (L/d) hisobga oluvchi koeffitsient.
Reynolds mezoni qiymatlari quyidagi tenglamadan aniqlanadi:
Re=(v·d·r)/m (2.4)
bu yerda: v-suyuqlik oqimining tezligi, m<sup>2</sup>/sek; r-suyuqlikning zichligi, kg/ m<sup>2</sup>; m - suyuqlik qovushqoqligining dinamik koeffitsienti, pas; d - aniqlovchi o`lcham, trubaning ichki diametri, m.
(2.4) tenglama bo`yicha aniqlovchi geometrik o`lcham sifatida kanal yoki trubaning ekvivalent diametri qabul qilinadi:
d_e=4·f/p (2.5)
bu yerda: f-oqimning ko’ndalang kesim yuzasi, m²; p-oqim kesimining to`la qiymatlari, m.
(2.3) va (2.5) tenglamalar uchun aniqlovchi harorat sifatida suyuqlik yoki gazning o`rtacha harorati qabul qilinadi.
Prandtl mezonining ifodasi quyidagi ko`rinishga ega
p<sub>r</sub>=g/a=s·m / l (2.6)
bu yerda: g - suyuqlikning kinematik qovushqoqlik koeffitsienti, m<sup>2</sup>/sek; a=l/(sr) - harorat o`tkazuvchanlik koeffitsienti, m²/sek; l - issiqlik o`tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt/(m K).
(2.3) tenglamadagi p<sub>rd</sub> mezonini hisoblash uchun suyuqlikninng fizik-kimyoviy kattaliklari trubalar devorining harorati bo`yicha olinadi.
Suyuqlik oqimini zmeeviklar va egilgan trubalar bo`ylab hara-kati issiqlik almashinish jarayonini jadallashtiradi. Shuning uchun (2.4) tenglama bo`yicha hisoblangan a qiymatini k koeffitsientiga ko`paytiriladi
a=k·a (2.7)
bu yerda: k=1 + 3,54 (d/D) - zmeevikni nisbiy egilish koef-fitsienti; d - zmeevik trubasining ichki diametri; D - zmeevik aylanasining diametri.
Egilgan trubalar uchun
k=1 + 1,77·(d/R) (2.8)
bu yerda: R - egrilik radiusi; d - trubaning ichki diametri.
2. Agar trubadagi suyuqlik harakatining rejimi laminar bo`lsa (Re<2300), u holda
N<sub>u</sub>=0,17·Re·0,33·p<sub>r</sub>·0,43·G<sub>r</sub>·0,1·(p<sub>r</sub>/p<sub>rd</sub>) ·0,25 (2.9)
bu yerda: Gr=g·L<sub>3</sub>/[g2· (b·Dt)] - Grasgof mezoni; g - erkin tushish tezlanishi, 9,81 m/s<sup>2</sup>; b - suyuqlikning hajmiy kengayish koeffitsienti, K-1; Dt - trubalar devori va suyuqlik oqimining haroratlari o`rtasidagi farq, K.
3. Agar suyuqlik trubalar bo`ylab oraliq rejimda (10000N_u=0,08·Re·0,9·p_r ·0,43 (2.10)
4. Qo`sh trubali issiqlik almashinish apparatlarida suyuqlik yoki bug`ning halqasimon kanaldagi harakati uchun
N_u=0,023·Re·0,8·p_r·0,4·(D_i/d_t)·0,45 (2.11)
bu yerda: D_i - tashqi (katta) trubaning ichki diametri; d_t - ichki (kichik) trubaning tashqi diametri.
Qo`sh trubali apparatlarning trubalari orasidagi bo`shliqning ekvivalent diametri
d_e=D_i - d_t
5. Kojux-trubali apparatlarning trubkalar bog`lami (o`rami) ora-lig`ida harakatlanayotgan suv bug`i yoki suyuqliklar uchun quyidagi tenglamadan foydalanish tavsiya etilgan:
N_u=C· (d_e·Re·0,6·p_r· 0,23) (2.12)
bu yerda: S - tajribaviy koeffitsient, agar trubalar oralig`ida to`siqlar bo`lsa S =1,72, aksincha holatlarda S=1,16.
Ushbu holat (2.12) uchun aniqlovchi o`lcham sifatida trubalarning tashqi diametri, aniqlovchi harorat sifatida esa suv bug`ining harorati qabul qilinadi.
Trubkalar o`ramining ekvivalent diametri quyidagicha hisoblanadi:
d_e= (D_i2- n·d_t2)/(D_i + n·d_t) (2.13)
bu yerda: D_i - apparat korpusining ichki diametri; n - trubalar coni; d_t - trubalarning tashqi diametri.
6. Ochiq bug` qozonlarida mahsulotga issiqlik ishlovi berish jarayoni aralashtiruvchi moslamalar vositasida jadallashtiriladi. Bunday holat uchun
N<sub>u</sub>=S·Re<sub>m</sub>·0,67·p<sub>r</sub> ·0,33 (2.14)
bu yerda: S - tajribaviy koeffitsient, agar aralashtirish moslamasi parrakli bo`lsa S=0,4, ochiq trubina shaklida bo`lsa S= 0,68.
Yakorsimon aralashtirgichli apparatlar uchun (300>Re>30)
N<sub>u</sub>=Re<sub>m</sub>·0,55·p<sub>r</sub>·0,33 (2.15)
Agar aralashtirgichli apparatdagi suyuqlik qo`shimcha ravishda zmeevik yordamida qizdirilib turilsa
N_u=S·Re_m·0,62·p_r·0,33 (2.16)
bu yerda: S - tajribaviy koeffitsient, uning qiymati aralashtirgich turiga bog`liq; masalan, parrakli moslamalar uchun S=0,03, propel-lerli moslamalar uchun S=0,08 va ochiq turbinali moslamalar uchun S=0,04.
Yuqoridagi keltirilgan (2.14), (2.15) va (2.16) tenglamalar uchun
Re=(n·d<sub>m</sub><sup>2</sup>·r)/m (2.17)
bu yerda: n - aralashtirgichni aylanishlar chastotasi, s-1; d<sub>m</sub> - aralashtirgich diametri, m; m - suyuqlikning qovushqoqligi, m qiymati t=0,5(t<sub>d</sub> + t<sub>c</sub>) haroratda aniqlanadi; t<sub>c</sub> - suyuqlikning o`rtacha harorati.
7. Suv bug`ini kondensatsiyalanishi jarayonida issiqlik berish koeffitsientining qiymati quyidagi tenglamalar yordamida hisoblanadi.
7.1. Vertikal joylashgan trubalar o`rami yuzalaridan bug` kondensati plyonka shaklida, laminar rejimda oqib tushayotgan holat uchun
a<sub>1</sub> =1,154·Ö(g·l·3·r·r)/(m ·Dt·H) (2.18)
bu yerda: l - kondensatning issiqlik o`tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt/( m².K); r - kondensatning zichligi, kg/ m³; r - kondensatsiyalanish issiqligi, kJ/kg; m - kondensat qovushqoqligining dinamik koeffitsienti, pa.s; Dt - kondensat plenkasi t_pl va truba devori t_d haroratlarining ayirmasi, K; H - trubalar balandligi, m.
Kondensatni (2.18) tenglama tarkibiga kiruvchi fizik kattaliklari plyonkaning o`rtacha harorati t<sub>pl</sub>=(tg+tb)/2 bo`yicha aniqlanadi.
7.2. Suv bug`ini gorizontal trubalar yuzasida kondentsiyalanishi jarayonida issiqlik borish koeffitsienti quyidagi tenglama yordamida hisoblandi.
a<sub>1</sub> =0,725·ξ·4Ö(l·3·r·r)/(m ·Dt·d) (2.19)
bu yerda: ξ - koeffitsient, uning qiymati trubkalarning joylashish tartibi va qatorlari soniga bog`liq bo`lib, odatda maxsus grafiklardan aniqlanadi.
7.3. Issiqlik uzatish koeffitsienti hisobi
Issiqlik uzatish koeffitsienti (K) hisoblanadigan miqdoriy kattalik bo`lib, uning son qiymati issiqlik berish koeffitsientlari a_i , issiqlik o`tkazuvchi devor va unga yopishgan mahsulot kuyindisining termik qarshiliklaridan l<sub>i</sub> bog`liq.
Tekis yuzali issiqlik o`tkazuvchi devor yoki yupqa devorli trubalar (d<sub>t</sub>/d<sub>i</sub><2) uchun issiqlik berish koeffitsienti quyidagi tenglama yordamida hisoblanadi:
K=(1/a<sub>1</sub> + d<sub>d</sub>/l<sub>d</sub> + d<sub>k</sub>/l<sub>k</sub> + 1/a<sub>2</sub>) -1 (2.20)
bu yerda: a<sub>1</sub> - issiq muhitdan issiqlik o`tkazuvchi devorga issiqlik berish koeffitsienti, J/(sm²·K); d_d va d_k - devor va unga yopishgan kuyindi, zang va boshqa birikmalarning qalinligi, m; l_d va l_k - devor materiali va uning yuzasidagi birikmalarning issiqlik o`tkazuvchanlik koeffitsientlari, J/(sm<sup>2</sup>·K); a<sub>2</sub> - isituvchi devor yuzasidan qizdirila-yotgan suyuqlikka issiqlik borish koeffitsienti, J/(sm<sup>2</sup>·K).
Agar devorning termik qarshiligi hisobga olinmasa (2.21) tenglama quyidagi sodda ko`rinishga ega bo`ladi:
K=(a<sub>1</sub>·a<sub>2</sub>)/(a<sub>1</sub> + a<sub>2</sub>) (2.22)
Issiqlik o`tkazuvchi yuza materiali va unga yopishgan organik birikmalarni issiqlik o`tkazuvchanlik koeffitsientlarining qiymatlari jadvallardan olinadi.