भाग 2. हीट ट्रांसमिशन

गर्मी विनिमय का सिद्धांत,या गर्मी हस्तांतरण का सिद्धांत - यह अनौपचारिक तापमान क्षेत्र के कारण गर्मी के प्रसार की सहज और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं का विज्ञान है।

आतिशबाजी में इस सिद्धांत का अध्ययन शरीर में और निकायों के बीच गर्मी हस्तांतरण के पैटर्न को खोजने में मदद करता है, जिसके परिणामस्वरूप समय और निर्देशांक दोनों में अनुसंधान की वस्तु में तापमान वितरण खोजने की संभावना होती है। यह बदले में, आपको संबंधित मुद्दों को हल करने की अनुमति देता है

घर के अंदर आग मॉडलिंग;

· आग में गर्मी और द्रव्यमान विनिमय;

· आग के उद्भव के कारण;

संरचनाओं का चमक और आग प्रतिरोध;

परिभाषा सुरक्षित दूरी फायर फोकस से;

· आग की रोकथाम इत्यादि।

गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया हमेशा विशिष्ट निकायों या वास्तविक माध्यम के कुछ हिस्सों के बीच तापमान अंतर की उपस्थिति में होती है। इस तरह, अध्ययन का मुख्य कार्य तापमान क्षेत्र निर्धारित करना हैजो आम तौर पर निम्नलिखित समीकरण में वर्णित है:

टी =एफ(एक्स।, वाई, जेड, ), (2.1)

कहा पे एक्स।, वाई, जेड- शरीर के बिंदुओं के निर्देशांक, - समय।

मालूम गर्मी विनिमय के तीन तरीके: थर्मल चालकता, संवहनी गर्मी विनिमय और चमकदार गर्मी विनिमय।

एक अलग तंत्र का उपयोग करने के रूप में गर्म स्थानांतरण हो सकता है थर्मल चालकता, संवहन या विकिरण, इसलिए मैं।
उनके किसी भी संयोजन में। इनमें से प्रत्येक हस्तांतरण विधियां इसके नियमों के अधीन हैं, इसलिए, गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया का अध्ययन करते समय, थर्मल चालकता, संवहन और विकिरण की घटना पर विचार किया जाता है।

ऊष्मीय चालकता

ऊष्मीय चालकतातापमान में अंतर के कारण माइक्रोप्रैक्टिकल के साथ गर्मी के आणविक हस्तांतरण कहा जाता है। थर्मल चालकता प्रक्रिया को तरल पदार्थ और गैसों की पतली परतों में ठोस में मनाया जाता है, लेकिन
ठोस रूप में सबसे साफ रूप में।

अणु, परमाणु, इलेक्ट्रॉनों, आदि माइक्रोप्रेटिकल अपने तापमान के आनुपातिक गति के साथ चलते हैं। एक-दूसरे के साथ बातचीत के कारण, तेजी से रहने वाले माइक्रोप्रैक्टिकल्स अपनी ऊर्जा धीमी गति से करते हैं, जो एक क्षेत्र से कम तापमान वाले उच्च क्षेत्र वाले क्षेत्र से गर्मी देते हैं।

में ठोस धातु निकाय थर्मल चालकता मुक्त इलेक्ट्रॉनों के परिणामी आंदोलन में होती है।

में गैर-धातु ठोस निकायों (विशेष रूप से, इन्सुलेटिंग सामग्री) जिसमें फ्री इलेक्ट्रॉनों व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होते हैं, परमाणुओं और अणुओं के ऑसीलेशन के कारण गर्मी हस्तांतरण किया जाता है।

में गैस माइक्रोस्ट्रक्चरल आंदोलन यादृच्छिक आणविक आंदोलन है, जिसकी तीव्रता बढ़ती तापमान के साथ बढ़ जाती है।

ठोस में थर्मल चालकता सिद्धांत फूरियर कानून है:

प्र = - एफ, (2.2)

कहा पे प्र - समय की प्रति यूनिट प्रेषित गर्मी की संख्या टी; - तापमान प्रवणता ,; एन - शरीर की आइसोथर्मल सतह के लिए सामान्य; एफ - गर्मी वितरण की दिशा के लिए लंबवत क्षेत्र, म। 2; - थर्मल चालकता का गुणांक ,.

थर्मल चालकता का गुणांक एलगर्मी करने के लिए इस पदार्थ की क्षमता की विशेषता इसकी प्रकृति और कुल राज्य दोनों पर निर्भर करती है।

थर्मल चालकता के गुणांक पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव तापमान हो सकता है, और छिद्रपूर्ण सामग्री भी आर्द्रता हो सकती है।

के लिए मूल्य अलग टेल तापमान के आधार पर, संदर्भ पुस्तकें दी जाती हैं।

सॉलिड में गर्मी चालन प्रक्रिया के अध्ययन में, फूरियर-किरचॉफ के अंतर समीकरण का उपयोग करें:

\u003d ए (+ +), (2.3)

कहाँ हूँ = , , – तापमान वार्ड का गुणांक।

तापमान गुणांक यह एक भौतिक मूल्य है जो इस पदार्थ में तापमान परिवर्तन की दर को दर्शाता है।

यदि तापमान फ़ील्ड उस समय पर निर्भर नहीं है, तो इसे कहा जाता है स्थावर और निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित है:

+ + = 0. (2.4)

यह समीकरण स्थिर थर्मल चालकता के कार्यों को हल करने में प्रारंभिक है। उदाहरण के लिए, एक ही परत वाली दीवार में तापमान फ़ील्ड के लिए इस समीकरण से अभिव्यक्ति प्राप्त की जाती हैं:

(2.5)

यहाँ आर - थर्मल रेज़िज़टेंस:

एक फ्लैट दीवार के मामले में:

एक बेलनाकार दीवार के मामले में:

(2.7)

कहां: - फ्लैट दीवार की मोटाई; डी 1 , डी 2 - सिलेंडर के आंतरिक व्यास; एल - सिलेंडर लंबाई; - शरीर के बाहरी और आंतरिक सतहों पर तापमान।

संवहन

कंवेक्शन ठोस या उसकी सतह से तरल में गर्मी के प्रचार की प्रक्रिया एक साथ है कंवेक्शन तथा ऊष्मीय चालकता.

के अंतर्गत तरल यहां न केवल ड्रिप तरल पदार्थ है,
लेकिन गैस।

संवहनी गर्मी विनिमय की प्रक्रिया में, अवरोधित तरल (सीमा परत) की पतली परत की चिपचिपा घर्षण बलों की क्रिया के कारण सीधे ठोस सतह में सीधे गठन के कारण दो अलग-अलग गर्मी हस्तांतरण तंत्र शामिल होते हैं। इसकी जांच में, शरीर की सतह से तरल तक फैलने से पहले गर्मी (यदि द्रव तापमान के ऊपर सतह का तापमान), पहले सीमा परत के माध्यम से थर्मल चालकता के कारण होना चाहिए, और फिर सीमा परत से प्राप्त करने के लिए संवहन का उपयोग करने के साथ द्रव के द्रव्यमान (कोर)।

ठोस और तरल की सतह के बीच संवहनी गर्मी विनिमय की गणना करने के लिए इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करते समय, न्यूटन-रिचमैन कानून का उपयोग किया जाता है:

कहा पे ए। - गर्मी हस्तांतरण का गुणांक, जो गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता को दर्शाता है; एफ - गर्मी पंपिंग सतह का क्षेत्र, म। 2; डी टी टी=(टी डब्ल्यू - टी f) या d टी=(टी एफ - टी डब्ल्यू), गर्मी प्रवाह की दिशा के आधार पर], ° से; टी डब्ल्यू - शरीर की सतह का तापमान, ° से; टी एफ - सीमा परत के बाहर द्रव तापमान, ° से.

गर्मी हस्तांतरण गुणांक दिखाता है कि गर्मी विनिमय सतह से 1 तक कितनी गर्मी फैलती है म। 2 तरल या, इसके विपरीत, तरल से गर्मी विनिमय सतह पर 1 म। गर्मी विनिमय सतह और तरल के तापमान में अंतर के साथ 2 प्रति यूनिट 2
1 डिग्री में।

संवहनी गर्मी विनिमय की गणना की सभी जटिलता और इसमें शामिल हैं
गर्मी हस्तांतरण के गुणांक को निर्धारित करने में।

मूल्य ए। गर्मी विनिमय प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले सभी कारकों पर निर्भर करता है। इनमें द्रव आंदोलन की गति शामिल है, भौतिक गुण कूलेंट, स्ट्रीम की हाइड्रोडायनेमिक विशेषताएं, गर्मी विनिमय सतह, आदि के ज्यामितीय आकार और आयाम आदि।:

संवहनी गर्मी हस्तांतरण के अध्ययन में, समानता के सिद्धांत को बड़ी सहायता प्रदान की गई थी, इस तरह के घटनाओं के समूह और सामान्यीकृत चर के समूह की स्थापना की गई थी - समानता की संख्या (मानदंड) इस समूह घटना। ये संख्या विभिन्न भौतिक मानकों से बना है और वे आयाम रहित हैं।

संवहनी गर्मी विनिमय के मामले में, निम्नलिखित समानता संख्याओं का अक्सर उपयोग किया जाता है:

गर्मी विनिमय तीव्रता को परिभाषित नासिलाइट संख्या:

Prandtl संख्या तरल पदार्थ के भौतिक गुणों की विशेषता:

अनाज भोजन की संख्या मुक्त आंदोलन की तीव्रता को दर्शाती है:

(2.12)

· रेनॉल्ड्स संख्या हाइड्रोडायनेमिक गति को दर्शाती है द्रव प्रवाह:

· Cutateldze-courzilina की संख्या पदार्थ के चरण रूपांतरण पर खपत गर्मी प्रवाह के घनत्व अनुपात का एक उपाय है, जो चरणों में से एक के अति ताप (सुपरकोलिंग) की गर्मी (सुपरकोलिंग) की गर्मी है

· गलील की संख्या धारा में गुरुत्वाकर्षण और आणविक घर्षण के रिश्ते का एक उपाय है:

इन अभिव्यक्तियों में निम्नलिखित मान शामिल हैं:

ए। - संवहनी गर्मी हस्तांतरण का गुणांक;

एल - शरीर का आकार निर्धारित करना, म।;

एल तरल की थर्मल चालकता है;

एन - कीनेमेटीक्स चिपचिपापन तरल पदार्थ;

जी - गुरुत्वाकर्षण का त्वरण,;

लेकिन अ- तापमान तरल पदार्थ का गुणांक,;

बी - मात्रा विस्तार का तापमान गुणांक, 1 / सेवा मेरे (गैसों के लिए बी =1/टी एफ।, तरल पदार्थ के लिए, मान संदर्भ पुस्तकों से लिया जाता है);

डब्ल्यू - द्रव प्रवाह दर;

आर - वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी;

सी। आर - विशिष्ट ताप तरल पदार्थ;

डी टी - तापमान अंतर [या तो डी टी = (टी डब्ल्यू - टी f) या d टी =(टी एफ - टी डब्ल्यू) गर्मी प्रवाह की दिशा के आधार पर], ° से;

टी डब्ल्यू - शरीर की सतह का तापमान, ओ से;

टी एफ - सीमा परत के बाहर तरल तापमान, से;

डी टी एस - तापमान अंतर [या तो डी टी= (टी डब्ल्यू - टी s) या d टी =(टी एस - टी डब्ल्यू) गर्मी प्रवाह की दिशा के आधार पर], से;

टी एस - चरण परिवर्तन तापमान, ओ से .

गर्मी विनिमय सतह के ज्यामितीय आकार के आधार पर,
आकार निर्धारित करने के रूप में एलनिम्नलिखित पैरामीटर का चयन करें:

· पाइप और गेंदों के लिए, परिभाषित रैखिक आकार व्यास है डी;

ऊर्ध्वाधर पाइप के लिए बड़ा व्यास और प्लेट्स - ऊंचाई एच;

क्षैतिज प्लेटों के लिए - स्लैब का सबसे छोटा आकार (यदि स्लैब का वार्मिंग पक्ष खींचा जाता है, तो गुणांक का मूल्य ए।उपरोक्त की तुलना में 30% तक बढ़ाना आवश्यक है, अगर वार्मिंग पक्ष नीचे खींचा जाता है, तो मूल्य ए।इसे 30% से कम किया जाना चाहिए)।

चूंकि आने वाली समानता (2.10) - (2.15), भौतिक मात्रा तापमान पर निर्भर करती है, इन संख्याओं के मूल्यों की गणना आगे कहा जाता है जिसे आगे कहा जाता है परिभाषित करने.

इसके अनुसार, समानताओं की संख्या सूचकांक के साथ आपूर्ति की जाती है। डब्ल्यू, के लिये म। (डब्ल्यू - शरीर की ठोस सतह के तापमान का एक संकेत, यानी, इस मामले में निर्धारक तापमान शरीर की सतह का तापमान है;
एफ - द्रव तापमान का संकेत; म। - औसत तापमान का संकेत)।

वर्गीकरण संवहनी गर्मी हस्तांतरण की शर्तों के तहत कार्यों ने दो मुख्य प्रकार के संवहनी गर्मी विनिमय (चित्र 2.1) को आवंटित करना संभव बना दिया:

· गर्मी विनिमय कुल राज्य को बदले बिना (जबरन संवहन और मुक्त संवहन) पदार्थ;

· गर्मी विनिमय जब कुल राज्य बदल रहा है(उबलते और संघनन) पदार्थों की।

बदले में, इनमें से प्रत्येक प्रकार के संवहनी गर्मी विनिमय (उबलते, संघनन, मजबूर और नि: शुल्क संवहन) की अपनी किस्में हैं।

उदाहरण के लिए, आप दिखा सकते हैं परिमाण का क्रमए।, के लिये विभिन्न स्थितियां संवहनी गर्मी विनिमय:

गैसों में नि: शुल्क संवहन 5, ..., 30;

पानी 10 2 के लिए नि: शुल्क संवहन, ..., 10 3;

मजबूर गैसों संवहन 10, ..., 500;

पानी 500 के लिए मजबूर संवहन, ..., 10 4;

गर्मी विनिमय जब कुल राज्य (उबलते, संघनन) 10 3, ..., 10 5।

सामान्य मामले में, गर्मी हस्तांतरण के गुणांक को परिभाषित किया गया है

संवहनी गर्मी विनिमय के लिए समस्याओं को हल करते समय, नास्स्ट के मानदंड को अक्सर फॉर्म में मानदंड रूप में दिया जाता है:

जहां संकेतक डिग्री हैं एन 1 , एन 2 , एन 3 और आनुपातिकता का गुणक लेकिन अ प्रायोगिक डेटा को संसाधित करके पाया गया।

अंजीर। 2.1। संवहनी गर्मी विनिमय की किस्में

विकिरण

विकिरण - यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा ऊर्जा का हस्तांतरण है (यह प्रक्रिया परिवर्तन के कारण है आंतरिक ऊर्जा विकिरण ऊर्जा, विकिरण हस्तांतरण और पदार्थ के अवशोषण में पदार्थ)।

गर्मी विनिमय विकिरण की एक विशेषता यह है कि इस तरह के गर्मी विनिमय को सीधे संपर्क की आवश्यकता नहीं है। विकिरण को वितरण प्रक्रिया के रूप में माना जाता है विद्युतचुम्बकीय तरंगेंशरीर द्वारा उत्सर्जित। विद्युत विकिरण विद्युत चुम्बकीय आवेश की चमकदार ऊर्जा में शरीर की आंतरिक ऊर्जा के परिवर्तन के लिए कम हो जाता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण सभी निकायों की विशेषता है। सबसे ठोस विकिरण स्पेक्ट्रम तरल टेल ठोस, निरंतर। इसका मतलब है कि इन निकायों में सभी तरंग दैर्ध्य की किरणों को उत्सर्जित करने (और अवशोषित) करने की क्षमता होती है। उत्सर्जक शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण शरीर के तापमान से निर्धारित होता है। थर्मल रेडियंट एनर्जी के वाहक एक तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण स्पेक्ट्रम के अवरक्त हिस्से की तरंगें हैं मिमी।.

स्पेक्ट्रम तरंगों के सभी तरंग दैर्ध्य पर शरीर की सतह से कुल विकिरण कहा जाता है एकीकृत या पूर्ण चमकदार धारा. अभिन्न विकिरण की निरंतर सतह घनत्व के साथ ई 0 (अपने विकिरण)उत्सर्जित सतह एफ पूर्ण चमकदार प्रवाह प्र 0 , टीअनुपात द्वारा निर्धारित:

प्र 0 = इ। 0 एफ. (2.18)

सामान्य मामले में, जब अन्य निकायों के लिए चमकदार प्रवाह मारा जाता है, तो यह ऊर्जा आंशिक रूप से अवशोषित होती है, आंशिक रूप से प्रतिबिंबित होती है और आंशिक रूप से शरीर (चित्र 2.2) के माध्यम से गुजरती है। चमकदार ऊर्जा का वह हिस्सा, जो शरीर द्वारा अवशोषित होता है, थर्मल में बदल जाता है। प्रतिबिंबित ऊर्जा का एक ही हिस्सा, अन्य निकायों पर गिरता है और अवशोषित होता है। वही बात शरीर के माध्यम से गुजरने वाली ऊर्जा के हिस्से के साथ होती है।

इस प्रकार, अवशोषण की एक श्रृंखला के बाद, उत्सर्जित ऊर्जा आसपास के निकायों के बीच पूरी तरह से वितरित की जाती है। नतीजतन, प्रत्येक शरीर न केवल उत्सर्जित करता है, बल्कि लगातार चमकदार ऊर्जा को अवशोषित करता है।

अंजीर। 2.2। शरीर पर गिरने वाले चमकदार प्रवाह का वितरण

ऊर्जा के संरक्षण के कानून के आधार पर, आप लिख सकते हैं:

प्र 0 = प्र ए +। प्र आर +। प्र डी (2.1 9)

या विकिरण घनत्व के लिए:

इ। 0 = इ। ए +। इ। आर +। इ। डी . (2.20)

एक आयाम रहित रूप में:

ए + आर + डी = 1, (2.21)

जहां - अवशोषण गुणांक; - प्रतिबिंब गुणांक; - पारगम्यता गुणांक।

अवशोषण, प्रतिबिंब और पारगम्यता गुणांक शरीर की प्रकृति, उनकी सतह की स्थिति पर निर्भर करता है। जैसा कि फॉर्मूला (2.21) से देखा जा सकता है, तो उनके मूल्य 0 से 1 तक की सीमा में भिन्न हो सकते हैं।

शरीर जो पूरी तरह से उस पर गिरने वाली पूरी समावेशी ऊर्जा को अवशोषित करता है, यानी लेकिन अ=1, D \u003d r \u003d 0कॉल करें बिल्कुल कालाटेलीफोन .

यदि एक आर=1, लेकिन अ= डी\u003d 0, तो ऐसे शरीर को बुलाया जाता है बिल्कुल सफेद
शरीर (सभी ऊर्जा प्रतिबिंबित होती है)।

यदि एक डी=1, ए \u003d आर \u003d0 – बिल्कुल पारदर्शीशरीर (सभी ऊर्जा के माध्यम से लेता है) .

मूल्यों ए।, आर तथा डी शरीर की प्रकृति, उसके तापमान और विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। वायु, उदाहरण के लिए, थर्मल किरणों के लिए पारदर्शी है, लेकिन यदि हवा में जल वाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड है, तो यह पारदर्शी हो जाता है।

गर्मी किरणों के लिए अधिकांश ठोस और तरल निकाय व्यावहारिक रूप से अपारदर्शी हैं, यानी डी= 0:

ए।+आर=1.

हालांकि, ऐसे शरीर हैं जो केवल कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए पारदर्शी हैं। तो, उदाहरण के लिए, 0.04 से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ किरणों के लिए क्वार्ट्ज मिमी।, अपारदर्शी, और प्रकाश और पराबैंगनी किरणों के लिए पारदर्शी है। खिड़की का शीशा पारदर्शी रूप से केवल प्रकाश किरणों के लिए, और पराबैंगनी और थर्मल के लिए यह लगभग पारदर्शी नहीं है।

इसी प्रकार, चीजें अवशोषण और प्रतिबिंब की अवधारणाओं के साथ निष्कर्ष निकाला जाता है। सफेद सतह केवल दृश्यमान (सौर) किरणों को दर्शाती है।
जीवन में, इस संपत्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: सफेद ग्रीष्मकालीन वेशभूषा, सफेद रंग टैंक, आदि अदृश्य गर्मी किरण सफेद कपड़े और पेंट अवशोषित और अंधेरे भी।

थर्मल किरणों के अवशोषण और प्रतिबिंब के लिए, रंग अधिक महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन सतह की स्थिति। रंग के बावजूद, चिकनी और पॉलिश सतहों की प्रतिबिंबिता किसी न किसी की तुलना में कई गुना अधिक है।

बिल्कुल काले, सफेद और पारदर्शी निकायों की प्रकृति में आवश्यक नहीं हैं
डाल। सूट और मखमल के बिल्कुल काले शरीर के सबसे करीब
(लेकिन अ\u003d 0.97, ..., 0.98), एक बिल्कुल सफेद शरीर के लिए - पॉलिश धातुओं ( आर\u003d 0.97)। सिंगल और डायटोमिक गैस व्यावहारिक रूप से पारदर्शी हैं।

शरीर जिसमें अवशोषण गुणांक 0<लेकिन अ< 1 और अवशोषण क्षमता घटना विकिरण के तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं है, जिन्हें कहा जाता है ग्रे निकाय. अधिकांश ठोस को ग्रे निकायों के रूप में माना जा सकता है।

बिल्कुल ब्लैक बॉडी का विकिरण निम्नलिखित कानूनों के अधीन है:

· प्लैंक कानूनविकिरण तीव्रता के बीच संबंध स्थापित करना जे 0, तरंग दैर्ध्य और थर्मोडायनामिक तापमान
रॉय टी:

(2.22)

कहा पे से 1 I से 2 - निरंतर मूल्य;

· वीना कानूनकानून योजना के आधार पर, निर्भरता देता है टी:

सूत्र (2.21) से यह देखा जा सकता है कि अधिकतम विकिरण तीव्रता के अनुरूप तरंग दैर्ध्य के तापमान में वृद्धि के साथ, कम तरंग दैर्ध्य की ओर बढ़ता है।

अंजीर। 2.3।वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता की निर्भरता
लहर और तापमान की लंबाई से बिल्कुल काले शरीर

· स्टीफन बोल्टज़मान का कानून चमकदार धारा की घनत्व निर्धारित करना संभव बनाता है इ। 0 बिल्कुल काला शरीर:

जहां \u003d 5.67 10 -8 टी/(म। 2 सेवा मेरे) - बिल्कुल काले शरीर की उत्सर्जन निरंतर।

तकनीकी गणनाओं में, स्टीफन बोल्टज़मैन का कानून आसानी से रूप में उपयोग किया जाता है:

जहां - बिल्कुल काले शरीर के विकिरण गुणांक।

ग्रे निकायों के लिए, जिसमें विकिरण की तीव्रता कम है
एक ही तापमान पर काले निकायों में इ।<इ। 0 .

रिश्ते को बुलाया जाता है ब्लैक की डिग्री ग्रे शरीर।

काले की डिग्री की अवधारणा का उपयोग करके, ग्रे शरीर के लिए चमकदार धारा की घनत्व निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त की जा सकती है:

(2.25)

ग्रे शरीर के विकिरण गुणांक कहां है।

· Kirchhoff कानून तेल की विकिरण और अवशोषण क्षमता के बीच संबंध सेट करता है।

यानी अवशोषण गुणांक इस शरीर के काले रंग की डिग्री के बराबर है।

· कानून लैम्बर्ट। यह शरीर की सतह के सापेक्ष इसकी दिशा से चमकदार प्रवाह की ऊर्जा में परिवर्तन की निर्भरता को निर्धारित करना संभव बनाता है। सबसे बड़ी तीव्रता में सतह पर सामान्य पर विकिरण होता है इ। पी . अन्य क्षेत्रों के लिए, यह कम, समान रूप से और सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

विकिरण और सामान्य (अंजीर 2.4) की दिशा के बीच कोण कहां है।

अंजीर। 2.4। लैम्बर्ट कानून के समापन के लिए

यदि तापमान के साथ दो निकाय टी 1 I टी 2 एक्सचेंज रेडियंट एनर्जी, एक पारदर्शी माध्यम से अलग, फिर विकिरण द्वारा स्थानांतरित गर्मी, अभिव्यक्ति से निर्धारित की जा सकती है:

जहां काला की डिग्री है।

मामले में जब एक शरीर दूसरे से घिरा हुआ होता है, तो

(2.29)

यदि दो शरीर मनमाने ढंग से अंतरिक्ष में स्थित होते हैं, और एक शरीर से चमकदार धारा पूरी तरह से दूसरी तरफ नहीं होती है, तो इसके बजाय शरीर के बीच गर्मी विनिमय के लिए अभिव्यक्ति में एफ मान दर्ज करेगा एफ 1-2, कहा जाता है पारस्परिक विकिरण सतह। इस मामले में, गर्मी विनिमय की गणना परिभाषा में कम हो गई है एफ 1-2 .

गर्मी हस्तांतरण गुणांक के बराबर है:

(2.30)

जटिल ताप विनिमय

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, थर्मल चालकता में गर्मी हस्तांतरण को अलग करना, इन प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए संवहन और विकिरण सुविधाजनक है।

हालांकि, एक जटिल गर्मी विनिमय अक्सर सामना किया जाता है, जिसमें गर्मी को दो या तीनों तरीकों से स्थानांतरित कर दिया जाता है। उदाहरण के लिए, सतह से गैस से गैस (या गैस से सतह तक) गर्मी हस्तांतरण। साथ ही, सतह और उत्खनन गैस और विकिरण के बीच एक संवहनी गर्मी विनिमय दोनों हैं। इस मामले में, गर्मी हस्तांतरण तीव्रता कुल गर्मी हस्तांतरण गुणांक द्वारा विशेषता है:

कुछ मामलों में, गर्मी हस्तांतरण गुणांक के घटकों में से एक का प्रभाव उपेक्षित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, तापमान में वृद्धि के साथ, गर्मी प्रवाह प्रवाह तेजी से बढ़ता है, इसलिए 1000 डिग्री से ऊपर के तापमान पर सी। आम तौर पर, और इसके विपरीत, सतह के गर्मी हस्तांतरण के साथ ड्रिप तरल पदार्थ के प्रवाह के साथ, संवहनी गर्मी विनिमय निर्धारित किया जाता है, यानी।

आग की स्थितियों में अग्निशामक के अभ्यास में, जलती हुई माध्यम दहन और गर्मी हस्तांतरण गुणांक लगभग समीकरण द्वारा गणना की जाती है:

(2.32)

जहां - पीतल के माहौल का तापमान।

2.5। के बीच गर्मी संचरण
दीवार के माध्यम से दो तरल पदार्थ

व्यावहारिक रूप से, दीवारों के माध्यम से उन्हें अलग करने वाली दीवार के माध्यम से एक शीतलक से दूसरे में गर्मी हस्तांतरण की स्थिर प्रक्रिया की गणना करना अक्सर आवश्यक होता है। ऐसी प्रक्रिया को बुलाया जाता है गर्मी का हस्तांतरण। यह हमारे द्वारा विचार की गई सभी प्राथमिक प्रक्रियाओं को जोड़ती है।

प्रारंभ में, गर्मी गर्म गर्मी वाहक आर से संवैधानिक गर्मी विनिमय द्वारा दीवार सतहों में से एक तक प्रसारित होती है, जो पहले उल्लेख किया गया था, विकिरण के साथ हो सकता है। गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया की तीव्रता गर्मी हस्तांतरण गुणांक ए 1 द्वारा विशेषता है। फिर गर्मी थर्मल चालकता दीवार की एक सतह से दूसरी सतह से स्थानांतरित की जाती है। थर्मल चालकता का थर्मल प्रतिरोध आर इसकी गणना दीवार के प्रकार के आधार पर सूत्र (2.6) और (2.7) द्वारा की जाती है। संवहनी गर्मी हस्तांतरण द्वारा अगली गर्मी, गर्मी हस्तांतरण गुणांक द्वारा विशेषता 2, दीवार की सतह से ठंडे तरल तक फैलती है
हड्डियों।

रोगी मोड थर्मल प्रवाह के साथ प्र सभी तीन प्रक्रियाओं में, वही, और गर्म और ठंडे तरल पदार्थ के बीच तापमान अंतर में तीन घटक होते हैं:

· गर्म तरल और दीवार की सतह के बीच:

(2.33)

दीवार की दीवारों के बीच:

(2.34)

दीवार और ठंड तरल की दूसरी सतह के बीच:

(2.35)

इन समीकरणों (2.33) - (2.35) सूत्र प्राप्त किया जाता है

किसी भी दीवार के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया की गणना करने की अनुमति: फ्लैट, बेलनाकार, एकल परत, multilayer, आदि, मतभेद केवल गणना सूत्रों में होगा आर.

एक फ्लैट दीवार के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण के मामले में, जिसके लिए फ्लैट दीवार की सतहों की सतह दोनों तरफ समान होती है, गर्मी प्रवाह की घनत्व की गणना करने के लिए यह अधिक सुविधाजनक है प्र। फिर समीकरण (2.36) को मन में परिवर्तित किया जाता है:

(2.37)

कहा पे - हीट ट्रांसफर गुणांक, (2.38)

गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया की तीव्रता को एक शीतलक से दूसरे में फ्लैट दीवार के माध्यम से अलग करने की विशेषता।

सूत्र (2.38) का उपयोग पतली बेलनाकार दीवारों के माध्यम से गर्मी प्रवाह की गणना करते समय किया जा सकता है, यदि

यहां डी 2 I. डी 1 - बेलनाकार दीवार (पाइप) के बाहरी और आंतरिक व्यास।

कार्य संख्या 3।

संवहनी गर्मी विनिमय

क्षैतिज रूप से स्थापित विद्युत व्यास डी और लंबाई एल हवा से ठंडा है जिसका तापमान बराबर है टी एफ तार की सतह से हवा, गर्मी प्रवाह और विद्युत तार में वर्तमान की अनुमत शक्ति से गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करें। अग्नि सुरक्षा स्थितियों के तहत तार का तापमान अधिक नहीं होना चाहिए टी डब्ल्यू

कार्य दो मामलों के लिए हल करना है:

· हवा तय की गई है;

· वायु प्रवाह एक धारा की गति के साथ एक तार उड़ाता है डब्ल्यू, और अता-की प्रवाह का कोण है वाई.

गणना परिणाम तालिका 4 के रूप में जमा किए जाते हैं।

तालिका एक

गणना के लिए स्रोत डेटा

तालिका 2

गणना के लिए स्रोत डेटा

टेबल तीन।

गणना के लिए स्रोत डेटा

ध्यान दें: सी - स्टील (आर \u003d 1.2 10 -7 ओम × एम।); ए - एल्यूमिनियम (आर \u003d 2.5 10 -8 ओम × एम।); एम - कॉपर (आर \u003d 1.7 10 -8 ओम × एम।).

तालिका 4।

गणना के परिणाम

कार्य संख्या 3 के निर्णय के लिए स्पष्टीकरण

तालिका एक

कार्य करने के लिए प्रक्रिया

1. अपने विकल्प के प्रारंभिक थर्मोडायनामिक पैरामीटर के संख्यात्मक मानों को लिखने के लिए और यदि आवश्यक हो, तो एक अंतरराष्ट्रीय इकाई प्रणाली (एसआई) में इन मूल्यों का अनुवाद करें।

2. निर्धारित तापमान की गणना करें।

3. विज्ञापन के निर्णायक तापमान पर। 1 रैखिक इंटरपोलेशन (परिशिष्ट 4 देखें) का उपयोग करके, गणना के लिए आवश्यक हवा के थर्मोफिजिकल गुणों को निर्धारित करें।

4. प्राकृतिक संवहन के मामले में नसेल्ट के मानदंड (संख्या) की गणना करें।

5. बिजली की पाइप की सतह से स्थिर हवा तक गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करें।

6. गर्मी प्रवाह का अधिकतम संभव मूल्य निर्धारित करें प्र 1 इलेक्ट्रोप्रोडक्शन की सतह से निश्चित हवा में हटाने पर।

7. इस मामले के लिए अनुपात से तार में स्वीकार्य प्रवाह निर्धारित करें

प्र 1 = मैं। 2 आर.

8. वायु प्रवाह के साथ इलेक्ट्रिक कंडक्टर को उड़ाते समय वायु प्रवाह (रेनॉल्ड्स मानदंड के अनुसार) का निर्धारण करें।

9. जबरन संवहन के तहत नससेल्ट की संख्या (मानदंड) के मूल्य की गणना करें।

10. संशोधन निर्धारित करें इ। वाई वायु प्रवाह हमले के कोण पर।

11. इलेक्ट्रिक पाइप की सतह से वायु प्रवाह में गर्मी हस्तांतरण का गुणांक निर्धारित करें।

12. गर्मी प्रवाह का अधिकतम संभव मूल्य निर्धारित करें प्र 2 विद्युत पाइप की सतह से हवा के प्रवाह में हटाने के लिए 2।

13. अनुपात से तार में स्वीकार्य प्रवाह निर्धारित करें

प्र 2 = मैं। 2 आर.

14. वर्तमान संबंध निर्धारित करें

कार्य संख्या 4।

रचनात्मक गणना
ताप विनिमय तंत्र

इसे द्रव्यमान प्रवाह दर के साथ तरल (गर्म गर्मी वाहक) को ठंडा करने के लिए डिज़ाइन किए गए "पाइप में पाइप" प्रकार के ताप विनिमय तंत्र की एक रचनात्मक गणना करना आवश्यक है जी संतृप्ति के तापमान से एक दिए गए तापमान तक।

ठंडा तरल (गर्म गर्मी वाहक) संधारित्र से हीट एक्सचेंजर के इनपुट को आपूर्ति की जाती है और इसमें संतृप्ति का तापमान होता है टी दबाव पर आर। दबाव आर और द्रव का प्रकार तालिका 2 में सेट किया गया है।

गर्मी विनिमय इकाई के लिए इनलेट पर शीतलन पानी का तापमान , इससे बाहर निकलने पर।

पानी एक व्यास के साथ आंतरिक पाइप के माध्यम से चलता है डी, और इंटरलॉक स्पेस में गर्म गर्मी वाहक। बाहरी पाइप का व्यास डी.

हीट एक्सचेंजर की सतह का निर्धारण करें एफ, साथ ही पाइप की कुल लंबाई एल.

एक साफ सतह के लिए और थर्मल चालकता के साथ डी जेड की मोटाई के साथ एक परत के रूप में दूषित पदार्थों की उपस्थिति में गणना एल जेड

गणना परिणाम 4, 5 और 6 तालिकाओं के रूप में जमा किए जाते हैं।

तालिका एक

गणना के लिए स्रोत डेटा

ध्यान दें: तेल की एक परत के रूप में प्रदूषण [ एल

टेबल तीन।

गणना के लिए स्रोत डेटा

ध्यान दें: सी - कार्बन स्टील [ एल = 45 टी/(म।×° से)]; एन - स्टेनलेस स्टील [ एल = 20 टी/(म।×° से)]। रिकॉर्ड "डी \u003d 57'3 मिमी।"इसका मतलब है कि बाहरी पाइप व्यास डी मोटाई डी \u003d 3 के साथ वीएन मिमी। 57 के बराबर। मिमी। (यानी आंतरिक व्यास बराबर है
51 मिमी।).

तालिका 4।

गणना के परिणाम

तालिका 5।

1. संवहनी गर्मी विनिमय की मूल अवधारणाएं:

संवहन, संवहनी गर्मी हस्तांतरण, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, गर्मी हस्तांतरण का थर्मल प्रतिरोध, संवहनी गर्मी विनिमय प्रक्रियाओं का सार

2. चक्रवात फ़ायरबॉक्स

3. गैसीय ईंधन

1. संवहनी गर्मी विनिमय की मूल अवधारणाएं

संवहन, संवहनी गर्मी हस्तांतरण, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, गर्मी हस्तांतरण के थर्मल प्रतिरोध, संवहनी गर्मी विनिमय प्रक्रियाओं का सार।

कंवेक्शन मैक्रॉसास्टिक्स (गैस या तरल) को स्थानांतरित करते समय गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया को कॉल करें। इसलिए, संवहन केवल एक माध्यम में संभव है जिसका कण आसानी से स्थानांतरित हो सकते हैं।

संवहनी कॉल हीट एक्सचेंज गर्मी के संवहन और आणविक हस्तांतरण की संयुक्त कार्रवाई के कारण। दूसरे शब्दों में, संवहनी गर्मी विनिमय दो तरीकों से एक साथ किया जाता है: संवहन और थर्मल चालकता।

चलती माध्यम और दूसरे माध्यम (ठोस, तरल या गैस) के साथ अपने विभाजन की सतह के बीच संवहनी गर्मी विनिमय कहा जाता है गर्मी दूरी।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण के सिद्धांत का मुख्य कार्य ठोस की सतह के माध्यम से गुजरने वाली गर्मी की मात्रा का निर्धारण प्रवाह से धोया जाता है। गर्मी के परिणामी प्रवाह को हमेशा तापमान में कमी की दिशा में निर्देशित किया जाता है,

गर्मी हस्तांतरण की व्यावहारिक गणना के साथ न्यूटन के कानून का आनंद लें:

प्र = बी F (t w -tct) (15-1)

आई.ई. थर्मल फ्लो क्यू तरल से दीवार तक या दीवार से सतह तक आनुपातिक तक एफ, गर्मी विनिमय, और तापमान presumpture में भाग लेने ( टी कुंआ टी सेंट, कहाँ टी सेंट - दीवार का सतह तापमान, और tzh। - माध्यम का तापमान जो दीवार की सतह को धो रहा है। आनुपातिकता गुणांक बी, तरल और शरीर की सतह के बीच गर्मी विनिमय की विशिष्ट स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, कहा जाता है गर्मी हस्तांतरण गुणांक।

सूत्र (15-1) एफ \u003d 1 मीटर, और एफ \u003d 1 सेकंड के अनुसार स्वीकार करना, हम प्रति वर्ग मीटर वाट में गर्मी प्रवाह की घनत्व प्राप्त करते हैं;

q \u003d। बी (t w -tct) (15-2)

1 / बी उलटा गर्मी हस्तांतरण गुणांक की राशि कहा जाता है गर्मी हस्तांतरण के थर्मल प्रतिरोध।

बी \u003d प्रश्न: (टी डब्ल्यू-टीसीटी) (15-3)

समानता (15-3) से यह इस प्रकार है कि गर्मी हस्तांतरण गुणांक, और गर्मी प्रवाह घनत्व है क्यू, शरीर और पर्यावरण के तापमान में अंतर के लिए बुलाया।

1 ° के बराबर तापमान दबाव पर (t w -tct \u003d 1 °), गर्मी हस्तांतरण गुणांक संख्यात्मक रूप से गर्मी प्रवाह बी \u003d की घनत्व के बराबर होता है प्र

गर्मी हस्तांतरण एक जटिल प्रक्रिया और गर्मी हस्तांतरण गुणांक है, और कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें से मुख्य हैं:

ए) द्रव प्रवाह की घटना का कारण;

बी) द्रव प्रवाह मोड (लैमिनार या अशांत);

सी) तरल के भौतिक गुण;

डी) गर्मी हस्तांतरण सतह के आकार और आयाम।

द्रव आंदोलन के उद्भव के कारण, यह मुफ़्त और मजबूर है।

नि: शुल्क आंदोलन (थर्मल) यह असमान रूप से गर्म "तरल पदार्थ में होता है। इस से उत्पन्न होने वाला तापमान अंतर घनत्व और पॉप-अप कम घने (हल्का), द्रव तत्व, जो आंदोलन का कारण बनता है। इस मामले में, मुफ्त आंदोलन कहा जाता है प्राकृतिक या थर्मल संवहन . उदाहरण के लिए, विंडो फ्रेम के आंतरिक और बाहरी चश्मे के बीच गर्मी विनिमय प्राकृतिक संवहन द्वारा किया जाता है (बशर्ते कि चश्मे के बीच की दूरी हवा परिसंचरण के लिए पर्याप्त है)।

2. चक्रवात फ़ायरबॉक्स

चक्रवात भट्टियों को कुचल कोयले को जलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। योजना इस तरह के एक फायरबॉक्स चित्र में प्रस्तुत किया जाता है। 19-8। प्राथमिक हवा के साथ कुचल कोयला एक फिटिंग के माध्यम से परोसा जाता है मैं बी। चक्रवात कैमरा 2. इसमें, द्वितीयक हवा को टेंगेंशियल से परोसा जाता है, जो नोजल के माध्यम से जाता है 3 लगभग 100 की गति से एमएस, कक्ष दहन उत्पादों का घूर्णन धागा बनाता है, अपनी दीवारों पर प्रमुख ईंधन कणों को छोड़ देता है, जहां वे गर्म हवा प्रवाह की क्रिया के तहत गैसीफाइड होते हैं।

अल्पकालिक ईंधन कणों के साथ चक्रवात कक्ष दहन उत्पादों से बाद में कक्ष में प्रवेश करें 4. बाद में कक्ष के माध्यम से चक्रवात कक्ष से स्लैग स्लैग स्नान में प्रवेश करता है, जहां इसे पानी से दानेदार होता है।

चक्रवात ईंधन के फायदे हैं:

1) एक छोटी अतिरिक्त एयर 1.05-1.1 के साथ ईंधन के दहन की संभावना, जो आउटगोइंग गैसों के साथ गर्मी की कमी को कम करती है;

2) ईंधन की मात्रा की विशिष्ट थर्मल शक्ति में वृद्धि;

3) कुचल कोण (धूल के बजाय) पर काम करने की क्षमता;

4) भट्ठी में ईंधन की राख को 80-90% तक पहुंचाना।

चक्रवात फ़ायरबॉक्स के नुकसान में शामिल हैं:

1) अस्थिर पदार्थों के एक छोटे से उत्पादन के साथ उच्च वोल्टेज कोयले और कोयले को जलाने की कठिनाई;

2) प्रतिबद्ध ऊर्जा खपत में वृद्धि हुई।

3. गैसीय ईंधन

प्राकृतिक। प्राकृतिक (प्राकृतिक) गैस दुनिया के कई स्थानों पर पाया जाता है।

कुछ क्षेत्रों में गैस ईंधन भंडार सैकड़ों अरब घन मीटर तक पहुंचते हैं। यह न केवल विशेष गैस कुओं से खनन किया जाता है, बल्कि तेल खनन में एक उप-उत्पाद के रूप में भी खाया जाता है। ऐसी प्राकृतिक गैस कहा जाता है बैकवे पेट्रोलियम गैस।

प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक मीथेन सीएच 4 है।

प्राकृतिक गैस में दहन की उच्च गर्मी होती है। इसका उपयोग औद्योगिक भट्टियों, वाहनों, साथ ही घरेलू जरूरतों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है।

प्राकृतिक गैस का हिस्सा तरल ईंधन, तकनीकी गैस, रासायनिक कच्चे माल प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रसंस्करण के अधीन है।

यूएसएसआर में, बड़े लॉन वोल्गा क्षेत्र में स्थित हैं, उत्तरी काकेशस, यूक्रेन में, ट्रांस-यूरल आदि में।

कृत्रिम। कृत्रिम गैस ईंधन (कोक, ईंधन तेल, जनरेटर गैस) तेल और प्राकृतिक ठोस ईंधन के साथ-साथ कच्चे माल में एक उत्पाद के रूप में प्राप्त किया जाता है .. गैसीय ईंधन। अस्थिर पदार्थों के एक छोटे से उत्पादन के साथ कोयल और कोयल ; Loobmen, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, थर्मल स्नैकिंग औद्योगिक उत्पादन उद्योग, जैसे डोमेन में।

डोमेन गैस कास्ट आयरन को गलाने के दौरान यह विस्फोट भट्टियों में गठित होता है। प्राप्त गैस का लगभग आधा डोमेन फर्नेस के स्वामित्व पर खर्च किया जाता है। गैस के दूसरे भाग को ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

एक कार्य

हालत: 1 किलो तक कितनी गर्मी लाया जाना चाहिए। टी \u003d 20 सी के साथ हवा ताकि निरंतर दबाव पर इसकी मात्रा दोगुनी हो गई हो।

प्रश्न: प्रक्रिया के अंत में हवा के तापमान का निर्धारण करें, हवा की गर्मी क्षमता स्थायी है।

1) टी \u003d 25 सी - आरेख के अनुसार है।

2) टी \u003d टी + 273 \u003d 2 9 8 के

3) टी \u003d टी + 273 \u003d 2 9 3 के

वॉल्यूम अंतिम गणना करें:

वीके \u003d वीएन एक्स 2 \u003d 0,058x2 \u003d 0.116m²

सूत्र द्वारा गर्मी की मात्रा निर्धारित करें:

क्यू \u003d एमसी (टी, टी) \u003d 1.5x1.005 (2 9 8-293) \u003d \u003d 7,537

जहां एम-मास किलो। - तालिका से 1.5 किलो, सी-हीट क्षमता केजे (केजीएफ) के कार्य पर- 1,005 किलो / किग्रा।

उत्तर: क्यू \u003d 7.537 की मात्रा में गर्मी लाने के लिए आवश्यक है, प्रक्रिया के अंत में हवा का तापमान 25 सी होगा।

α - संवहनी गर्मी विनिमय की तीव्रता को दर्शाता है और सतह के रूप से शीतलक, गर्मी क्षमता, चिपचिपापन की दर पर निर्भर करता है और इसी तरह।

[W / (m 2 grad)]।

गर्मी हस्तांतरण गुणांक पूर्ण रूप से शीतलक और सतह के बीच तापमान अंतर के साथ सतह के एक वर्ग मीटर के लिए प्रेषित गर्मी प्रवाह की शक्ति के बराबर है।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं की गणना में मुख्य और सबसे कठिन समस्या गर्मी हस्तांतरण गुणांक को खोजने के लिए है α । गुणांक प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए आधुनिक तरीके। थर्मल चालकता सिद्धांत के आधार पर सीमा परत, कुछ पर्याप्त सरल स्थितियों के लिए सैद्धांतिक (सटीक या अनुमानित) समाधान की अनुमति दें। अधिकांश मामलों में अभ्यास में, गर्मी हस्तांतरण गुणांक प्रयोगात्मक तरीके से निर्धारित होता है। साथ ही, सैद्धांतिक समाधान और प्रयोगात्मक डेटा के दोनों परिणामों को विधियों द्वारा संसाधित किया जाता है सिद्धांतसमानताऔर आमतौर पर निम्नलिखित आयाम रहित रूप में दिखाई देते हैं:

Nu।=एफ(रे, पीआर।) - जबरन संवहन के लिए और

Nu।=एफ(जीआर रे, पीआर) - नि: शुल्क संवहन के लिए,

कहा पे
- नसेल्ट की संख्या गर्मी हस्तांतरण का आयाम रहित गुणांक है ( एल -विशेषता प्रवाह का आकार, λ - थर्मल चालकता का गुणांक); फिर से।=- स्ट्रीम के लिए जड़त्व और आंतरिक घर्षण के अनुपात द्वारा वर्णित रेनॉल्ड्स संख्या ( यू -माध्यम की विशेषता गति, υ - किनेमेटिक चिपचिपापन गुणांक);

पीआर।=- प्रेंडल की संख्या, जो थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं की तीव्रता का अनुपात निर्धारित करती है (α थर्मल चालकता का गुणांक है);

जीआर।=
- स्ट्रीम में आर्किमेडियन बलों, जड़ता बलों और आंतरिक घर्षण के अनुपात की विशेषता वाले घास के मैदान की संख्या ( जी -गुरुत्वाकर्षण का त्वरण, β - मात्रा विस्तार के थर्मल गुणांक)।

• गर्मी हस्तांतरण गुणांक क्या निर्भर करता है? गर्मी विनिमय के विभिन्न मामलों के लिए इसकी परिमाण का क्रम।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण का गुणांक α जितना अधिक बड़ा थर्मल चालकता गुणांक λ और प्रवाह दर डब्ल्यू, छोटे गतिशील चिपचिपाहट गुणांक और अधिक घनत्व ρ और चैनल का व्यास छोटा है डी.

तकनीकी अनुप्रयोगों के दृष्टिकोण में, संवहनी गर्मी हस्तांतरण का मामला संवहनी गर्मी हस्तांतरण है, यानी, दो चरणों (ठोस और तरल, ठोस और गैसीय, के पृथक्करण की सीमा पर बहने वाले दो संवहनी ताप विनिमायकों की प्रक्रिया, तरल और गैसीय)। इस मामले में, गणना कार्य चरण विभाजन की सीमा पर गर्मी प्रवाह की घनत्व को ढूंढना है, यानी, मूल्यों को दर्शाता है कि कितनी गर्मी प्राप्त होती है या प्रति इकाई चरण अनुभाग की इकाई प्रदान करती है। संवहनी गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले उपर्युक्त कारकों के अलावा, गर्मी प्रवाह की घनत्व भी सतह के खुरदरापन की डिग्री, साथ ही सतह के तापमान और गर्मी हस्तांतरण या गर्मी पर भी शरीर के आकार और आकार पर निर्भर करता है- दृश्यमान माध्यम।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण का वर्णन करने के लिए, सूत्र का उपयोग किया जाता है:

प्र टी = α(टी 0 -T। कला ) ,

कहा पे प्र टी - सतह पर गर्मी प्रवाह की घनत्व, डब्ल्यू / एम 2 ; α - हीट ट्रांसफर गुणांक, डब्ल्यू / (एम 2 · डिग्री सेल्सियस); टी 0 तथा टी कला - मध्यम तापमान (तरल या गैस) और सतह क्रमशः। परिमाण टी 0 - टी कला अक्सर δ को दर्शाता है। टीऔर बुलाया तापमान दबाव . गर्मी हस्तांतरण गुणांक α गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया की तीव्रता को दर्शाता है; यह माध्यम की गति को बढ़ाने के साथ बढ़ता है और संवैधानिक हस्तांतरण के तीव्रता के कारण आंदोलन के लैमिनेर मोड से आगे बढ़ते समय बढ़ता है। यह उन वातावरणों के लिए हमेशा भी अधिक होता है जो थर्मल चालकता गुणांक से अधिक होते हैं। यदि चरण संक्रमण (उदाहरण के लिए, वाष्पीकरण या संघनन) सतह पर होता है तो गर्मी हस्तांतरण गुणांक काफी बढ़ रहा है, जो हमेशा छिपी हुई गर्मी के रिलीज (अवशोषण) के साथ होता है। गर्मी हस्तांतरण गुणांक का मूल्य एक मजबूत प्रभाव है मासिंग एक सतह पर।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण समीकरण के मुताबिक, जिसे न्यूटन रिचमैन भी कहा जाता है, थर्मल प्रवाह दीवार और तरल के तापमान और गर्मी विनिमय के सतह क्षेत्र के अंतर के लिए सीधे आनुपातिक है। इस समीकरण में आनुपातिकता गुणांक को औसत संवहनी गर्मी हस्तांतरण गुणांक कहा जाता है:

, (1)

या
, (2)

या
, (3)

जहां क्यू एक गर्मी प्रवाह है, डब्ल्यू; क्यू \u003d क्यू / एफ हीट फ्लक्स, डब्ल्यू / एम 2 की सतह घनत्व है; - संवहनी गर्मी हस्तांतरण का औसत गुणांक, डब्ल्यू / (एम 2 ∙ के);
- तापमान दबाव गर्मी हस्तांतरण, ओ सी; - गर्मी विनिमय सतह (दीवारों) का तापमान, ओ सी; - दीवार से दूर तरल पदार्थ, ओ सी; एफ गर्मी विनिमय (दीवारों), एम 2 का सतह क्षेत्र है।

गर्मी प्रवाह की दिशा (दीवार से तरल या इसके विपरीत) की दिशा के बावजूद, हम इसे सकारात्मक मानेंगे, यानी, हम तापमान अंतर मॉड्यूल का उपयोग करेंगे।

गर्मी हस्तांतरण गुणांक की परिमाण बड़ी संख्या में विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है: ए) तरल पदार्थ की भौतिक गुण; बी) द्रव आंदोलन की गति; सी) गर्मी विनिमय सतह की सतह में रूप, आकार और अभिविन्यास; डी) तापमान दबाव की परिमाण, गर्मी विनिमय की दिशा, आदि। इसलिए, ज्यादातर मामलों में इसकी सैद्धांतिक परिभाषा असंभव है।

अभिव्यक्ति (1) - (3) मात्रा Q, F, को मापकर औसत गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करने के लिए अनुभवी अनुमति दें। तथा
:

, (4)

यही है, औसत गर्मी हस्तांतरण गुणांक एक ही तापमान दबाव (1 ओ सी या 1 के) के तहत गर्मी विनिमय सतह की इकाई के माध्यम से प्रेषित थर्मल प्रवाह के बराबर होता है।

3. स्थानीय (स्थानीय) संवहनी गर्मी हस्तांतरण का गुणांक

औसत गर्मी हस्तांतरण गुणांक एक महत्वपूर्ण है, लेकिन हमेशा गर्मी विनिमय प्रक्रियाओं की पर्याप्त विशेषता नहीं है। कई मामलों में, गर्मी विनिमय सतह के कुछ बिंदुओं में गर्मी हस्तांतरण गुणांक के मूल्यों की आवश्यकता होती है, जो स्थानीय (स्थानीय) मान है। स्थानीय गुणांक किसी दिए गए बिंदु (एक्स) के आसपास के गर्मी हस्तांतरण की विशेषता रखते हैं और स्थानीय ताप हस्तांतरण समीकरण का हिस्सा हैं:

, (5)

या
, (6)

जहां डीएफ प्वाइंट एक्स, एम 2 के आसपास के गर्मी विनिमय की प्राथमिक (असीमित छोटी) सतह है;
- प्राथमिक ताप प्रवाह, डब्ल्यू;
- थर्मल फ्लक्स, डब्ल्यू / एम 2 की स्थानीय घनत्व;
- संवहनी गर्मी हस्तांतरण के स्थानीय गुणांक, डब्ल्यू / (एम 2 ∙ के);
- स्थानीय तापमान सिर, ओ सी; - स्थानीय सतह तापमान (दीवारें), ओ सी;
- दीवार से दूर तरल पदार्थ का तापमान (हम मानते हैं कि यह गर्मी विनिमय की पूरी सतह के साथ स्थिर है), ओ सी।

अभिव्यक्तियों (5) और (6) से यह इस प्रकार है कि सिद्धांत रूप में स्थानीय गर्मी हस्तांतरण गुणांक को मूल्यों को मापकर प्रयोगात्मक रूप से पाया जा सकता है
, डीएफ, तथा
असीम रूप से छोटे क्षेत्र से संबंधित:

. (7)

अभ्यास में, सतह के साथ, सीमित की आवश्यक संख्या, लेकिन पर्याप्त रूप से छोटी साइटें, और सतह की प्रत्येक i-th सतह के लिए माप को मापते हैं:

, (8)

कहा पे - आई-वी साइट के लिए औसत गर्मी हस्तांतरण गुणांक, डब्ल्यू / (एम 2 ∙ के) का मूल्य;
- आई-वें खंड का भूतल क्षेत्र, एम 2;
- आई-वी साइट के भीतर थर्मल प्रवाह, डब्ल्यू;
- आई-वी अनुभाग के लिए औसत सतह के तापमान के मूल्य;
- आई-वें साइट, डब्ल्यू / एम 2 के भीतर गर्मी प्रवाह की औसत घनत्व; i \u003d 1,2, ..., एन - अगली साइट की संख्या; एन - क्षेत्रों की संख्या।

ऊर्ध्वाधर सतह पर गर्मी हस्तांतरण में, एन को भूखंडों की ऊंचाई में समान रूप से पहचाना जाता है (चित्र 4 देखें)। यदि आप अपने निचले किनारे (i \u003d 1) से शुरू होने वाले चयनित खंडों की सीमाओं पर सतह के तापमान को मापते हैं, तो I-Th खंड के लिए औसत तापमान सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

. (9)

छोटी आई-वी साइट के लिए औसत गर्मी हस्तांतरण गुणांक (8) का मूल्य स्थानीय हीट ट्रांसफर गुणांक (7) का अनुमानित मूल्य है। साइट का आकार छोटा, परिणाम अधिक सटीक।

गर्मी हस्तांतरण गुणांक (8) की परिभाषा पर बड़ी संख्या में प्रयोगों के परिणाम अनुभवजन्य (प्रयोगात्मक) मानदंड समीकरणों के रूप में सामान्यीकृत होते हैं (SARM.5 देखें)। भविष्य में, इन समीकरणों का उपयोग गर्मी हस्तांतरण गुणांक निर्धारित करने के लिए इंजीनियरिंग गणना में किया जाता है।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण (गर्मी हस्तांतरण)

ठोस की सतह के बीच गर्मी विनिमय प्रक्रिया और विभिन्न तापमान वाले तरल को गर्मी हस्तांतरण कहा जाता है। गर्मी हस्तांतरण आमतौर पर थर्मल चालकता के साथ होता है। संवहन और थर्मल चालकता की संयुक्त प्रक्रिया को संवहनी गर्मी हस्तांतरण कहा जाता है।

न्यूटन-रिचमैन के कानून के अनुसार, गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में थर्मल प्रवाह गर्मी हस्तांतरण गुणांक, गर्मी विनिमय के सतह क्षेत्र और शरीर और तरल के सतह के तापमान में अंतर के आनुपातिक है।

क्यू \u003d (टी सी - टी जी) एफ, 2.17

गणना में, तापमान अंतर टी सी - टी डब्ल्यू पूर्ण मूल्य द्वारा लिया जाता है। गर्मी हस्तांतरण गुणांक α w / (एम 2 · के) गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया की तीव्रता को दर्शाता है और बड़ी संख्या में कारकों पर निर्भर करता है:

\u003d ƒ (टी एफ, टी सेंट, डी, λ, ν, ω, ℓ, ġ, β x .......) 2.18

कहां: टी डब्ल्यू-एम्पनर तरल, 0 एस; टी सेंट - दीवार का तापमान, 0 सी; डी-डाइमेटर पाइप, एम;

λ तरल पदार्थ, डब्ल्यू / (एम के) की थर्मल चालकता है: ω - द्रव प्रवाह का प्रवाह, एम / एस; ℓ - आकार निर्धारित करना (पाइप के लिए - व्यास), एम; जी - मुक्त गिरावट का त्वरण, 9.8 मीटर / एस 2;

β - वॉल्यूम विस्तार गुणांक, 1 / k; एक्स द्रव के प्रवाह की प्रकृति है; ν - किनेमेटिक चिपचिपाहट गुणांक, एम 2 / एस।

सूत्र 2.18 से यह देखा जा सकता है कि गर्मी हस्तांतरण गुणांक मुश्किल है, क्योंकि यह बड़ी संख्या में चर पर निर्भर करता है।

संवहनी गर्मी विनिमय समस्याओं को हल करने के दो तरीके हैं: विश्लेषणात्मक और समानता सिद्धांत का उपयोग करना।

दोषी गर्मी विनिमय समस्याओं के विश्लेषणात्मक समाधान में, विचाराधीन प्रक्रिया में थर्मल और गतिशील घटनाओं को ध्यान में रखते हुए अंतर समीकरण किए जाते हैं। इस तरह के समीकरणों को वापस लेने के लिए विशेष साहित्य में माना जाता है।

एक असंगत एकल चरण माध्यम में संवहनी गर्मी विनिमय निम्नलिखित समीकरणों द्वारा वर्णित है।

गर्मी हस्तांतरण समीकरण:

α \u003d - (λ / θ) (∂t / ∂n) n \u003d 0, जहां θ \u003d t - t 0। 2.19

थर्मल चालकता (निरंतरता) के अंतर समीकरण में फॉर्म है:

∂t / ∂τ \u003d एक 2 टी \u003d [∂ 2 टी / ∂x 2 + ∂ 2 टी / ∂y 2 + ∂ 2 टी / ∂z 2] λ / एस ρ 2.20

कहां: ∂T / ∂τ अध्ययन के तहत वस्तु का तापमान क्षेत्र है, जो अक्षों में तापमान परिवर्तन पर निर्भर करता है, यानी लैपलेस ऑपरेटर से,

2 टी \u003d ∂ 2 टी / ∂x 2 + ∂ 2 टी / ∂y 2 + ∂ 2 टी / ∂ जेड 2, 2.21

और थर्मोफिजिकल गुणों से: तापमान का गुणांक - लेकिन अ (एम 2 / एस), विशिष्ट गर्मी क्षमता - सी (केजे / (केजी के) और घनत्व ρ (किलो / एम 3)

गति का अंतर समीकरण:

∂ω / ∂τ \u003d gβ - 1 / ρ (ρ) + ν 2 ω। 2.22

विभेदक निरंतरता समीकरण:

∂ω x / ∂ x + ∂ω y / ∂u + ∂ω z / ∂z \u003d 0 या div \u003d 0 2.23

संवहनी गर्मी विनिमय 2.19 - 2.22 के कम अंतर समीकरण अनगिनत प्रक्रियाओं का वर्णन करते हैं। एक विशिष्ट कार्य को हल करने के लिए, उपरोक्त समीकरणों से अनियंत्रितता की शर्तें संलग्न की जानी चाहिए। UnambiGuity की शर्तों विशेष मामलों का गणितीय विवरण देते हैं। विशिष्टता की स्थिति में शामिल हैं:

1) ज्यामितीय स्थितियों से शरीर के आकार और आकार की विशेषता या जिस प्रणाली में प्रक्रिया आय जाती है;

2) शारीरिक परिस्थितियों को माध्यम के भौतिक गुणों की विशेषता;

3) सीमा की स्थितियां जो तरल माध्यम की सीमाओं पर प्रक्रिया की विशिष्टताओं को निर्धारित करती हैं;

4) समय के प्रारंभिक क्षण पर प्रक्रिया की विशिष्टताओं की विशेषता अस्थायी या प्रारंभिक स्थितियां; स्थिर प्रक्रियाओं के लिए, ये स्थितियां गायब हो जाती हैं।

बड़ी संख्या में चर के साथ अलग-अलग समीकरणों और अनियंत्रितता की स्थितियों की प्रस्तुत प्रणाली का समाधान जटिल हो जाता है। इसलिए, अनुसंधान का प्रायोगिक मार्ग और समानता सिद्धांत का उपयोग बहुत महत्व प्राप्त करता है।

समानता का सिद्धांत तीन प्रमेय पर आधारित है।

समानता का पहला ग्राम: ऐसी घटनाओं में, समानता की संख्या संख्यात्मक रूप से समान होती है।

दूसरी समानता प्रमेय: यदि भौतिक घटना को अंतर समीकरणों की प्रणाली द्वारा वर्णित किया गया है, तो उन्हें समानता समीकरणों के रूप में प्रस्तुत करना हमेशा संभव होता है।

तीसरी समानता प्रमेय: उन घटनाओं के समान, जिनकी अपर्याप्तता की शर्तों के समान हैं, और असंबद्धता की शर्तों से बना समानता की संख्या, संख्यात्मक रूप से समान हैं।

समानता के सिद्धांत का सार यह है कि संवैधानिक ताप आदान-प्रदान को प्रभावित करने वाली आयामी भौतिक मात्राएं आयाम रहित परिसरों में संयुक्त होती हैं, और ताकि परिसरों की संख्या उन मूल्यों की संख्या से कम है, जिनमें से इन परिसरों को संकलित किया जाता है। परिसरों या समानता के नंबरों को वैज्ञानिकों के नाम सौंपा गया है जिन्होंने गर्मी हस्तांतरण और हाइड्रोडायनामिक्स के अध्ययन में एक बड़ा योगदान दिया है

परिणामी आयाम रहित परिसरों को नए चर के रूप में माना जाता है। वे न केवल एकल कारकों के प्रभाव को दर्शाते हैं, बल्कि उनके कुल भी, जो अध्ययन के तहत प्रक्रिया के विवरण को सरल बनाते हैं। समानता का सिद्धांत प्रयोग का सैद्धांतिक आधार है, प्रक्रियाओं के विश्लेषण की सुविधा प्रदान करता है। संवहनी गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए समानता सिद्धांत के उपयोग पर विचार करें।

फॉर्मूला 2.17 से, संवहनी गर्मी विनिमय की तीव्रता को गर्मी हस्तांतरण गुणांक द्वारा विशेषता है, जो विशेष रूप से निर्णायक आकार, गर्मी विनिमय सतह, तापमान, थर्मल चालकता, तापमान दबाव, गति पर निर्भर करता है। तरल पदार्थ, किनेमेटिक चिपचिपाहट के गुणांक, आदि

इन मूल्यों में से, आयाम रहित परिसरों संकलित किए जाते हैं - समानता की संख्या (समानता मानदंड)।

nASSELT NUMBER NU \u003d αℓ / λ 2.24

reynolds संख्या पुनः \u003d ωℓ / ν 2.25

अनाज gr \u003d g β δt ℓ 3 / ν 2 2.26 की संख्या

pRANDTL PR \u003d ν / लेकिन अ 2.27

नसेल्ट की संख्या निर्धारित संख्या है, क्योंकि इसमें वांछित गर्मी हस्तांतरण गुणांक शामिल है। Reynolds, Graolshaf, प्रेंटलैंड - परिभाषित। उनमें समस्या को हल करने से पहले ज्ञात मूल्य शामिल हैं। सामान्य रूप में

Nu \u003d ƒ (आरई, जीआर, पीआर) 2.28

समस्याओं को हल करने के लिए, समीकरण एक पावर फॉर्म में लिखा गया है:

Nu \u003d c re m gr n pr r 2.29

प्राकृतिक (मुक्त) और मजबूर द्रव प्रवाह हैं।

प्राकृतिक संवहन हीटिंग सतह के पास ठंड और गर्म तरल कणों की घनत्व में अंतर के कारण होता है। थर्मल विस्तार की तीव्रता गैसों के लिए वॉल्यूम विस्तार β के तापमान गुणांक द्वारा विशेषता है, जो ज्यादातर मामलों में आदर्श माना जा सकता है, वॉल्यूम विस्तार गुणांक समानता द्वारा निर्धारित किया जाता है

प्राकृतिक संवहन के साथ, समीकरण 2.28 सरल है:

Nu \u003d C (जीआर, पीआर) एन 2.31

जबरन संवहन एक बाहरी स्रोत (पंप, प्रशंसक) द्वारा बनाया गया है। जबरन संवहन के लिए, समीकरण 2.28 में फॉर्म है:

Nu \u003d c re m pr n 2.32

प्रयोग का कार्य समानता समीकरण में विशिष्ट प्रकार के कार्यात्मक संचार को निर्धारित करना है, यानी। इसे गुणांक, डिग्री के संकेतक आदि के संख्यात्मक मूल्य मिल सकते हैं।

Nu ℓ / λ 2.33

जैसा कि प्रयोगात्मक अध्ययनों से पता चला है, प्रवाह मोड प्रवाह दर से निर्धारित किया जाता है।

ओ। रेनॉल्ड्स ने अनुभवहीन पाया कि जब तरल पदार्थ चलता है, तो विभिन्न कानूनों के अधीन दो प्रकार के प्रवाह होते हैं। एक धारा में, सभी कण केवल समानांतर प्रक्षेपवक्रों पर जाते हैं और आंदोलन पूरी धारा की दिशा के साथ लंबे समय से मेल खाता है। तरल चाल के बिना शांतता से चलता है। इस तरह के एक आंदोलन को लैमिनार कहा जाता है। जब पाइप में लैमिनेर प्रवाह होता है, तो रणनीत संख्या 2300 से कम होती है।

दूसरे प्रकार की धारा में, तरल पदार्थ की सभी परतों का निरंतर मिश्रण होता है। प्रवाह अराजक चलती कणों के एक अनियमित द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार के प्रवाह को अशांत कहा जाता है। एक अशांत कोर्स के साथ, 10 से अधिक 4 की रेनॉल्ड्स संख्या।

2000 से अधिक रेनॉल्ड्स संख्याओं के साथ, लेकिन 1 से कम। 10 4 द्रव आंदोलन अस्थिर है। प्रवाह मोड को संक्रमण कहा जाता है।

संवहनी गर्मी विनिमय की समस्याओं का सैद्धांतिक अध्ययन एल। प्रेंडेल द्वारा विकसित सीमा परत के सिद्धांत पर आधारित है।

थर्मल और गतिशील सीमा परतों की अवधारणाएं पेश की जाती हैं।

यदि दीवार और तरल पदार्थ का तापमान समान नहीं है, तो दीवार के पास एक गर्मी सीमा परत बनती है, जिसमें तापमान परिवर्तन होता है। सीमा परत के बाहर, द्रव का तापमान प्रवाह तापमान के समान और बराबर होता है।

सतह के पास तरल पदार्थ की एक पतली सीमा परत जिसमें दीवार से शून्य से शून्य तक की गति के मूल्य से गति में परिवर्तन को गतिशील सीमा परत कहा जाता है।

Fig.2.4 तापमान वितरण और गति थर्मल में

और गतिशील सीमा परत

चिपचिपापन में वृद्धि के साथ, गतिशील परत की मोटाई बढ़ती है, बढ़ती प्रवाह दर के साथ, गतिशील परत की मोटाई कम हो जाती है। गतिशील परत में प्रवाह लैमिनेर और अशांत दोनों हो सकता है और रेनॉल्ड्स संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है।

थर्मल और सीमा परतों की मोटाई मेल नहीं हो सकती है। गतिशील और थर्मल सीमा परतों की मोटाई का अनुपात प्रेंडिल की आयाम रहित संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है। चिपचिपा तरल पदार्थ, जैसे तेल, पीआर\u003e 1 के लिए। चिपचिपा तरल पदार्थ के लिए, उदाहरण के लिए, गतिशील सीमा परत की तेल की मोटाई थर्मल सीमा परत की मोटाई से अधिक होती है। गैसों पीआर ≈ 1 के लिए, परतों की मोटाई लगभग समान है। तरल धातुओं के लिए पीआर< 1, толщина теплового пограничного слоя больше толщины динамического пограничного слоя.

यदि थर्मल सीमा परत लैमिनेर के अंदर आंदोलन, तो गर्मी विनिमय थर्मल चालकता के साथ किया जाता है। सीमा परत में वेग में वृद्धि और अशांति की उपस्थिति के साथ, तरल के मिश्रण की तीव्रता को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

शरीर की सतह के तत्काल आस-पास में निरंतर प्रवाह दर के साथ तरल पदार्थ के असीमित प्रवाह के साथ किसी भी शरीर के अनुदैर्ध्य प्रवाह की प्रक्रिया में, प्रवाह दर शून्य होनी चाहिए।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण की समस्याओं को हल करते समय भुगतान किया जाना चाहिए कि इस समानता समीकरण के तापमान को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि तरल पदार्थ और गैसों के भौतिक मानकों में तापमान में बदलाव के साथ बदल जाता है।

सबसे सरल मामलों के लिए, जब प्रवाह तापमान छोटी सीमाओं में बदल जाता है, तो तरल पदार्थ का औसत तापमान चैनल टी 1 के प्रवेश द्वार पर एक मध्यम-रे के रूप में निर्धारित किया जा सकता है और चैनल टी 2: टी 2: टी एफ \u003d 0.5 (टी) से बाहर निकलने के लिए निर्धारित किया जा सकता है 1 - टी 2)।

अधिक सटीक गणना के लिए सूत्र का आनंद लें

टी जी \u003d 0, 5 (टी 1 - टी 2) (δT बी - δT एम) / ℓN (δT B / δT एम), 2.34

जहां δ टी बी और δ टीएम पाइप या चैनल के प्रारंभिक और अंतिम खंड में तापमान का दबाव है।

कुछ संख्याओं में, समानता में रैखिक आकार शामिल होता है, और वे आकार लेते हैं कि प्रक्रिया का विकास निर्धारित किया जाता है। पाइप के अंदर तरल पदार्थ के दौरान आकार निर्धारित करने के लिए बाहरी प्रवाह के साथ आंतरिक व्यास - गैर-परिपत्र खंड के चैनलों के लिए, पाइप के बाहरी व्यास - dext \u003d 4f / s के बराबर व्यास प्राप्त होता है, जहां एफ चैनल का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है, एस एक पूर्ण (गीला) परिधि चैनल है। निर्धारित आकार के लिए स्लैब को स्ट्रीमिंग करते समय, इसकी लंबाई प्रवाह आंदोलन की दिशा में ली जाती है।

गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की प्रक्रियाओं के समानता को ध्यान देना चाहिए।

ऊपर चर्चा की गई थर्मल चालकता समीकरण फूरियर लॉ (समीकरण 2.3) प्रसार प्रक्रिया (आणविक भार हस्तांतरण) के मूल कानून के समान है - एफआईसी का कानून।

एम \u003d - डी ग्रेड सी I 2.35

जहां एम मास प्रवाह घनत्व, किलो / (एम 2 एस); डी - डिफ्यूजन गुणांक, एम 2 / एस; सी मैं वॉल्यूम की एक मात्रा, किलो / एम 3 में विचाराधीन घटक के द्रव्यमान की एकाग्रता है। तुलना इन कानूनों:

Q \u003d -λgrad t f m \u003d - d grad c i f

फूरियर और फिकी कानूनों के समान गणितीय रिकॉर्ड बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और गर्मी के समानता को दर्शाते हैं। उदाहरण के लिए, गैसों में, द्रव्यमान और गर्मी के वाहक समान हैं: प्रत्येक अणु ऊर्जा को अपने द्रव्यमान के साथ सहन करता है। सतह के पास, एक पतली सीमा परत बनती है, जिसमें पदार्थ की एकाग्रता सतह पर संतृप्ति स्थिति से धारा में पदार्थ की एकाग्रता तक बदल दी जाएगी।

मास स्टूडियो समीकरण की ओर डब्ल्यू (धारा भर में) का दृश्य है

β \u003d (डी / सी 0 - सी जी) (∂ एस / ∂у) 2.36

प्रसार और एकाग्रता द्रव्यमान स्थानांतरण समीकरण

ω x (∂ ° C / ∂∂) + ω y (∂ Ос / ∂у) \u003d d [(∂ 2 C / ∂H 2) + (∂ 2 C / ∂U 2) 2.37

निरंतरता और आंदोलन (2.20 और 2.22) के समीकरण अपरिवर्तित रहेगा।

एनयू और पीआर रिकॉर्ड के समान

Nu \u003d αℓ / λ nu d \u003d βℓ / d - कभी-कभी इसे शेरवुड नंबर 2.38 कहा जाता है

पीआर \u003d ν / ए पीआर डी \u003d ν / डी - कभी-कभी इसे schmitda 2.39 की संख्या कहा जाता है

Nu \u003d nu d; पीआर \u003d आरआर 2.40

एक ही सीमा स्थितियों के तहत एक ही आयाम रहित समीकरण समान समाधान प्रदान करेंगे जो गर्मी फ़ीड और द्रव्यमान दोनों की प्रक्रियाओं के विवरण के लिए उपयुक्त हैं।

ℓℓ / d \u003d α ℓ / λ, फिर 2.41

β / d \u003d α / λ2.42

बड़े तापमान बूंदों या सांद्रता के लिए, गर्मी और द्रव्यमान स्थानांतरण की प्रक्रियाओं का समानता टूट जाती है, क्योंकि तापमान के थर्मोफिजिकल गुणों और असमान की एकाग्रता की निर्भरता।