10. Курстық жобаларын (жұмыстардың), зертханалық жұмыстарын, есептік – графикалық жұмыстарын орындау туралы әдістемелік ұсыныстар мен нұсқаулар
Жылуөткізу тәртібі орнықпаған жағдайлар: Бір қабатты жалпақ қабырғаның меншікті жылу ағынын табу үшінкелесі формула қолданылады:
(1)
Көп қабатты жалпақ қабырғаның меншікті жылу ағыны:
(2)
Бір метр ұзындыққа жатқызылған цилиндр қабырғаның меншікті жылу ағыны:
(3)
Радиал
бағытта температура логарифм заңымен
өзгереді.
ді
табу үшін келесі өрнек қолданылады:
(4)
Көп қабатты цилиндр қабырға үшін:
(5)
Жалпақ қабырға арқылы жылудың берілуі. Ыстық жылу тасығыштансалқын жылу тасығышқа оларды бөліп тұрған қабырға арқылы жылу тасмалдануды жылу беру деп атаймыз. Ыстық жылу тасығыштар салқын жылу тасығышқа берілген жылудың мөлшері, Вт/м2:
(6)
мұндағы
(7)
Жылу беру коэффициенті деп аталады, Вт/м2К.
Көп қабатты жалпақ қабырға үшін жылу беру коэффициенті:
(8)
Цилиндр қабырға арқылы жылу берілу:
(9)
мұндағы
(10)
Бір метр ұзындыққа жатқызылған цилиндрдің жылу беру коэффициенті.
Көп қабатты цилиндр қабырға үшін;
(11)
Жылуөткізу тәртібі орнықпаған жағдайлар: Егер температура өрісі уақыт өткен сайын өзгеретін болса, онда осындай жағдайда өтетін жылулық процестер орнықпаған деп аталады.
Орнықпаған жылу өткізу тәртібі металдан жасалынған бұйымдарды салқындатқанда, кірпішті күйдіргенде, ағашты қыздырғанда және резенкені вулканизациялау процестерінде кездеседі.
Егер жылуөткізу тәртібі орнықпаған болса, онда
(12)
(13)
Өлшемсіз белгілер: Био белгісі
(14)
Фурье белгісі
(15)
Өлшемсіз координата:
(16)
Біздің ізделінген функциямыз, яғни өлшемсіз температура келесі теңдеумен сипатталады:
(17)
мұндағы
дененің
бастапқы температурасы.
Сұйық цилиндрді немесе құбырлар шоғырын еріксіз кесе көлденен айнала аққан кездегі жылуалмасу: Сұйық бір құбырды кесе көлденен айнала аққан кезде құбырдың төңірегіндегі орташа жылуалмасу коэффициентін анықтау үшін келесі теңдеулерді қолданамыз:
а)
егер
;
онда
б)
егер
;
онда
.
Рейнольдс критериі: , мұндағы сұйықтың жылдамдығы, м/с; құбырдың сырқы диаметрі, м; сұйықтың тұтқырлығы, м2/с.
Нақты жылуалмасу коэффициенті: , мұндағы мәндегі анықтамалық әдебиеттерден алынады.
Құбырдан
қоршаған ортаға берілген жылуды келесі
формула негізінде анықтаймыз:
.
Газ
(түтін) құбырлар шоғырын (құбырлардың
беті ластанбаған) кесе көлденен айнала
аққан кезде Нуссельт
белгісін анықтау үшін:
.
Құбырлар дәліздік (коридор) тәртіппен
орналасқан болса:
.
Құбырлар шахмат тәртіппен оналасқан
болса
.
Анықтайтын өлшем ретінде құбырдың
диаметрі, анықтайтын температура ретінде
сұйықтың орташа температурасы
,
ал анықтайтын жылдамдық ретінде шоғырдың
ең кіші қимасындағы орташа жылдамдық
қабылданған. Белгілеп аламыз:
салыстырмалы
қадамды есепке алатын түзету коэффициенті.
Дәліздік тәртіппен орналасқан шоғыр
үшін:
.
Шахмат тәртіппен орналасқан шоғыр үшін:
егер
,
.
Егер
,
,
мұндағы
және
құбырлардың көлденен және бойлық
қадамдары. Жоғарыдағы формула әділ,
егер
.
Жоғарыдағы
теңдеуімен анықталынған жылу беру
коэффициенті шоғырдың үшінші және одан
кейінгі құбырлар қатарының жылуалмасу
коэффициентінің мағынасына
сәйкес
келеді. Шоғырдың бірінші қатарындағы
жылуалмасу коэффициенті:
.
Дәліздік тәртіппен орналасқан шоғырдың
екінші қатарындағы құбырлар үшін:
.
Шахмат тәртіппен орналасқан шоғырдың
екінші қатарындағы құбырлар үшін:
.
Қатарлардың беттері бірдей болса, онда
орташа жылуалмасу коэффициенттері:
,
мұндағы
құбырлар
қатарының саны.
11. Оқытушының жетекшілігімен орындалатын студенттердің өзіндік жұмыстары бойынша өткізілетін сабақтардың жоспары
СОӨЖ өткізу түрі:
- аудиториялық сабақ кезінде;
- студенттердің оқулық әдебиеттермен жұмыс жасау түрінде;
- оқытушымен әңгімелесу және кеңес алу түрінде.
Әдістемелік нұсқаулар: №1-1 тақырыптың дәрістік тезистерінен, сонымен бірге негізгі әдебиеттерден [1-], қосымша әдебиеттер [-].
1 тақырып. Кіріспе. Фурье заңы және оның стационарлы жылуөткізгіш есептерін шешуге арналған жуықтаулары
Тапсырма:
1. Жылумассаалмасу пәні мен әдісі.
2. Температура өрісі және температура градиенті. Фурье заңы жылуөткізгіштік коэффициенті. Жылуөткізгіштіктің жылулық ағыны.
3. Әртүрлі формалы денедегі жылуөткізгіштіктің жылулық ағыны.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
2 тақырып. Жылуөткізгіштік есебінің математикалық формировкасы
Тапсырма:
1. Жылуөткізгіштіктің дифференциальдық теңдеуі (ЖДТ).
2. Температураөткізгіштік коэффициенті.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
3 тақырып. Ішкі жылу көзі бар стационарлы және стационарлы емес жылуөткізгіштік есептерін шешу
Тапсырма:
1. Тұрақты қуатты ішкі жылу көздері бар шегі жоқ пластина мен стержннің стационарлы жылуөткізгіштігі.
2. Өлшемсіз ЖДТ. Критери Фурье. Пластинаның ЖТД Фурье әдісімен шешу.
3. Шеткі өлшемдері бар денелердің стационарлы емес жылуөткізгіштіктері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
тақырып. Жылу берілудің негізгі теориялары. Жылуалмастырғыштардың жылулық есептеулері
Тапсырма:
1. Жылуберудің формулалары және қабырға температуралары.
2. Әртүрлі формалы денелердің жылуберу коэффициенті.
3. Цилиндрлік қабырғаның критикалық диаметрі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
5 тақырып. Конвективті жылуалмасу теориясының жалпы ұғымы
Тапсырма:
1. Конвективті жылуалмасу есебі.
2. Жылу беру коэффициентін анықтау жолы және оның сипаттамалары.
3. Энергия теңдеуінің құрылуы және оның талдануы.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
6 тақырып. Конвективті жылуалмасудың ұқсастық теориясы. Жылулық шекаралық қабаттың негізгі теориясы (ЖШҚ)
Тапсырма:
1. Конвективтік жылуалмасудың дифференциальдық теңдеуін өлшемсіз түрге келтіру.
2. Ұқсастық критерилары және критериалық теңдеулер. Динамикалық ШҚ теориясының негізгі нәтижелері.
3. Энергия теңдеуінің алынуы және екіөлшемді ЖШҚ дефференциальдық теңдеулер жүйесінің сипаттамалары.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
7 тақырып. Турбулентті конвективті жылуалмасудың негізі
Тапсырма:
1. Импульс пен жылудың турбулентті тасмалдануы.
2. Дифференциальдық теңдеудің құрылуы және турбулентті шекаралық қабатты жылуөткізгіштіктің (ШҚЖ) интегральдық теңдеуін шешу.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
8 тақырып. Жылуалмасудың гидродинамикалық теориясы
Тапсырма:
1. Прандтльдің физикалық және турбуленттік саны.
2. Рейнольдс аналогиясы.
3. Прандтль-Тейлор және Карман теңдеулері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
9 тақырып. Пластинаны еріксіз орап ағу кезіндегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Пластинаны ламинарлы орап ағу (ПЛОА) кезіндегі динамикалық есептің нақты және жуықталған шешімдерінің нәтижелері және олардың негізгі ұсыныстары.
2. ПЛОА кезіндегі жылулық есептің нақты және жуықталған шешімдері.
3. Температуралық фактор.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
10 тақырып. Еркін конвекция шартындағы (ЕКШ) және құбырдағы сұйықтың еріксіз ағысы кезіндегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Құбырдың сыртын орап аққан кездегі жылудың берілуі.
2. Жылуалмасу процестерінің ерекшеліктері.
3. Лайон теңдеуі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
11 тақырып. Таза бу конденсациясы (ТБК) кезіндегі жылуалмасу
Тапсырма:
1. Қабықшалы ТБК кезіндегі жылуберу үшін Нуссельттің шешімі мен ерекшелігі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
12 тақырып. Сұйық қайнаған (СҚ) кездегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Көпіршіктің түзілуінің минимальды радиусы және жұмысы.
2. Көпіршікті сұйық қайнаған кездегі жылудың берілуі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
13 тақырып. Мөлдір ортадағы жылулық сәулелену теориясының негізі
Тапсырма:
1. Сәулеленудің негізгі заңдары.
2. Сәулелік жылуалмасуды зерттеу әдістері.
3. Жазықпараллель беттер арасындағы сәулелік жылуалмасу.
4. Жылу қорғау экрандарының әсері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
12. Студенттердің өзіндік жумыстары бойынша сабақтар жоспары
1 тақырып. Кіріспе. Фурье заңы және оның стационарлы жылуөткізгіш есептерін шешуге арналған жуықтаулары
Тапсырма:
1. Жылудың таралу заңдылықтары.
2. Температура өрісі және температура градиенті. Фурье заңы жылуөткізгіштік коэффициенті. Жылуөткізгіштіктің жылулық ағыны.
3. Әртүрлі формалы денедегі жылуөткізгіштіктің жылулық ағыны.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
2 тақырып. Жылуөткізгіштік есебінің математикалық формировкасы
Тапсырма:
1. Жылуөткізгіштіктің дифференциальдық теңдеуі (ЖДТ).
2. Температураөткізгіштік коэффициенті.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
3 тақырып. Ішкі жылу көзі бар стационарлы және стационарлы емес жылуөткізгіштік есептерін шешу
Тапсырма:
1. Пластинаның және стерженнің стационарлы жылуөткізгіштік процесі.
2. Өлшемсіз дифференциалдық теңдеулер және Фурье критериі. Пластинаның дифференциялдық теңдеуін Фурье әдісімен шешу.
3. Шеткі өлшемдері бар денелердің стационарлы емес жылуөткізгіштіктері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
4 тақырып. Жылу берілудің негізгі теориялары. Жылуалмастырғыштардың жылулық есептеулері
Тапсырма:
1. Жылу беру процестері мен заңдылықтары.
2. Әртүрлі формалы денелердің жылу беру коэффициентін анықтау әдістемесі.
3. Цилиндрлік қабырғаның критикалық диаметрі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
5 тақырып. Конвективті жылуалмасу теориясының жалпы ұғымы
Тапсырма:
1. Конвективті жылуалмасу әдістемесі.
2. Конвекция кезіндегі жылу беру коэффициентін анықтау және оның негізгі сипаттамалары.
3. Энергия теңдеуінің құрылуы, күш теңдеуінің әсері және үйкеліс теңдеуінің қорытылуы.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
6 тақырып. Конвективті жылуалмасудың ұқсастық теориясы. Жылулық шекаралық қабаттың негізгі теориясы (ЖШҚ)
Тапсырма:
1. Конвективтік жылуалмасудың дифференциальдық теңдеуін өлшемсіз түрге келтіру.
2. Ұқсастық критерилері мен динамикалық шекаралық қабат теориясының негізгі нәтижелері.
7 тақырып. Турбулентті конвективті жылуалмасудың негізі
Тапсырма:
1. Импульс пен жылудың турбулентті тасмалдануы.
2. Дифференциальдық теңдеудің құрылуы және турбулентті шекаралық қабатты жылуөткізгіштіктің (ШҚЖ) интегральдық теңдеуін шешу.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
8 тақырып. Жылуалмасудың гидродинамикалық теориясы
Тапсырма:
1. Прандтльдің физикалық мағынасы мен турбуленттік саны.
2. Рейнольдс аналогиясы және оның физикалық мағынасы.
3. Прандтль-Тейлор және Карман теңдеулері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
9 тақырып. Пластинаны еріксіз орап ағу кезіндегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Пластинаны ламинарлы орап ағу (ПЛОА) кезіндегі динамикалық есептің нақты және жуықталған шешімдерінің нәтижелері және олардың негізгі ұсыныстары.
2. ПЛОА кезіндегі жылулық есептің нақты және жуықталған шешімдері.
3. Температуралық фактор.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
10 тақырып. Еркін конвекция шартындағы (ЕКШ) және құбырдағы сұйықтың еріксіз ағысы кезіндегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Құбырдың сыртын орап аққан кездегі жылудың берілуі.
2. Жылуалмасу процестерінің ерекшеліктері.
3. Лайон теңдеуі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
11 тақырып. Таза бу конденсациясы (ТБК) кезіндегі жылуалмасу
Тапсырма:
1. Қабықшалы таза бу конденсациясы кезіндегі жылуберу үшін Нуссельттің шешімі мен ерекшелігі.
. Тамшылы таза бу конденсациясы кезіндегі жылуберу процестері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
12 тақырып. Сұйық қайнаған (СҚ) кездегі жылудың берілуі
Тапсырма:
1. Көпіршіктің түзілуінің минимальды радиусы және жұмысы.
2. Көпіршікті сұйық қайнаған кездегі жылудың берілуі.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
13 тақырып. Мөлдір ортадағы жылулық сәулелену теориясының негізі
Тапсырма:
1. Сәулеленудің негізгі заңдары.
2. Сәулелік жылуалмасуды зерттеу әдістері.
3. Жазықпараллель беттер арасындағы сәулелік жылуалмасу.
4. Жылу қорғау экрандарының әсері.
Негізгі әдебиеттер:[1-]
Қосымша әдебиеттер:[-]
13. Жазбаша жұмыстар және курстық жұмыстар тақырыптары (Оқу жоспары бойынша курстық жұмыстар жоспарланбаған).
Рефераттар тақырыптары:
. Жылуалмасу туралы түсінік.
. Пластинаның температуралық өрісін анықтау.
. Жүйенің термодинамикалық тепе-теңдік күйі
. Қатты денелердің жылуөткізгіштік коэффицентін анықтау.
. Дебай теориясы.
. Ішкі цилиндрдегі судың температурасын анықтау.
. Ньютон-Рихман формуласы.
. Фурье, Био, ұқсастық сандары.
. Кирпичев және Остроградский ұқсастық критерилері.
. Фурье заңы.
. Жылуалмасудың бір түрі – жылуөткізгіштік.
. Стационар және стационар емес температуралық өрістер.
. Коаксиальды цилиндрлер әдісін зертеу
. Френкель және Шоттки дефектілерінің ерекшеліктері.
. Стационарлы жазық пластинаның жылуөткізгіштігі.
. Жылуөткізгіштіктің шектік есептерін шешу тәсілдері.
. Температура өткізгіштік туралы сипаттама.
. Бірмәнділік шарттары.
. Ұқсастық критериі туралы жалпы түсінік.
. Рейнольдс, Прандтль, Пекле, Нуссельт және т.б. ұқсастық сандары.
. «Құм+ауа» жүйесінің жылуөткізгіштігін анықтау.
. Атмосфералық қысым кезінде ауаның жылуөткізгіштігінің температураға тәуелділігін анықтау.