Termodinamikanin mövzusu

Çoxtəbəqəli silindirik divarda istilikkeçirmə

Çoxtəbəqəli silindirik divarda istilikkeçirməni öyrənmək üçün 3 təbəqəli silindirik divara baxaq.

İstilikkeçirmə əmsalları uyğun olaraq: ­₁, ­₂, ­₃=const, q = const, l – təbəqənin uzunluğu.

Səthlərin temperaturları:
r=r₁  t=t₁
r=r₂  t=t₂
r=r₃ t=t₃ t₁< t₂< t₃< t₄
r=r₄  t=t₄
olan üç təbəqəli silindirik divara baxaq:
I təbəqədən daşınan istilik seli
(1)
II təbəqə (2)
III təbəqə (3)
olar.
Bu ifadələrdən temperaturlar fərqini tapsaq:
(4)
Tərəf – tərəfə toplasaq:
(5)
Buradan da
(6)
n təbəqəli üçün yazsaq alarıq:
(7)
(7) ifadəsi n təbəqəli silindirik divarda istilikkeçirməni təyin etməyə imkan verir.
Kürəvi divarda istilikkeçirmə

Fərz edək ki, bizə kürəvi divar verilib.

İstilikkeçirmə əmsalı =const, r=r₁ olanda t=t₁, r=r₂ olanda isə t=t₂ olar və t₁>t₂ – dir. İstilik seli sıxlığı q=const sabitdir.
Qalınlığı dr olan kürəvi divar üçün Furye qanununu yazsaq:
(1)
F – kürənin səthinin sahəsi:
F=4r²
F – in qiymətini yerinə yazsaq:

Buradan
(2)
İnteqrallasaq,
(3)
(3) – də başlanğıc şərtlərdən istifadə edib c-ni tapsaq:
r=r₁ 
r=r₂ 
t₁ – dən t₂ – ni çıxaq:

(4)

olur.
Konvektiv istilik mübadiləsi

Biz qeyd etmişdik ki, istiliyin bərk cismin səthindən hərəkət edən maye və qaz seli vasitəsilə daşınmasına konveksiya deyilir. Bərk cismin səthinə çox yaxın təbəqədə istilik eyni zamanda istilikkeçirmə və sonra isə konveksiya ilə daşınır. İstiliyin eyni zamanda istilikkeçirmə və konveksiya ilə daşınmasına konvektiv istilik mübadiləsi deyilir.

Bilirik ki, istiliyin istilikkeçirmə ilə daşınması temperatur qradiyenti, istilikkeçirmə əmsalı və səthin sahəsi ilə düz mütənasibdir. Konveksiya ilə istiliyin daşınması isə çox mürəkkəb proses olub, bir çox parametrlərdən (səthlə mühit arasındakı temperaturlar fərqi, mayenin axma sürəti, mühitin formasından və s.) asılıdır. Təbiətdə 2 cür axın mümkündür:

1. 
   Sərbəst axın.
   
2. 
   Məcburi axın.
   

Sərbəst axın temperaturlar fərqi hesabına yaranan sıxlıqlar fərqi nəticəsində baş verir. Bu zaman maye və ya qaz sıxlıq çox olan hissədən az olan hissəyə istiqamətlənir.
Məcburi axın isə hər hansı bir xarici qüvvəsinin təsiri nəticəsində yaranır. Məsələn: nasos, kompressor və s.
Nyuton və Rixman istilikverməni tədqiq edərək belə nəticəyə gəlmişlər ki, konveksiya nəticəsində daşınan istilik miqdarı aşağıdakı kimi təyin olunur:
Q=(t_S – t_M)F (1)
Burada, t_S – istiliyi daşınan səthin temperaturu;
t_M – mühitin temperaturu;
F – temperaturu daşınan səthin sahəsi (m²)
 – istilikvermə əmsalıdır.
 – ədədi qiymətcə mühitlə səth arasındakı temperaturlar fərqi 1⁰ olduqda vahid səthdən alınan istiliyin miqdarına ədədi qiymətcə bərabər olan kəmiyyətdir.
t_S – t_M=1⁰
F=1 m²
(2)
Bundan əlavə hərəkətin növünə görə 2 növ hərəkət mövcuddur.

1. 
   Laminar.
   
2. 
   Turbulent.
   

Laminardan turbulentə keçid Reynolds ədədi ilə xarakterizə (təyin) olunur:

Burada,  – axan mühitin sürəti;
l – axan mühitin (borunun) uzunluğu;
 – kinematik özlülük əmsalıdır.
Qeyd etdik ki,  bir çox parametrlərdən asılıdır:
=f(, , C_p, , , l₁, l₂, l₃, , t_S, t_M...)
Harada  – istilikkeçirmə əmsalı, C_p – sabit təzyiqdə istilik tutumu,  – sıxlıq,  – axma sürəti; l – mühitin ölçüləri,  – forması, t_St_M – tepmeraturdur.
(3)
a – temperatur keçirmə əmsalı;
 – dinamik özlülük əmsalıdır.