12-mavzu: Nurli issiqlik almashinuvi
Reja:
Nurli issiqlik almashinuvi haqida asosiy tushunchalar.
Issiqlik nurlanishining asosiy qonunlari.
Qattiq jism orasida issiqlik almashinuvi
Issiqlik texnikasining yuqori temperaturalar sohasida, nurli issiqlik almashish o’zining jadalligi bilan boshqa issiqlik almashish usullaridan ustun turadi. SHuning uchun yuqori temperaturalarda ishlaydigan agregatlarni yaratishda, nurli issiqlik alma- shishidan yuqori darajada foydalanishni e’tiborga olish lozim. Bu avvalo, qozon qurilmalariga, sanoat pechlariga taalluqlidir. Qurilish materiallari korxonalarida, tse- ment, ohak, shamot va boshqa materiallarni ishlab chiqarishda bunday pechlar keng qo’llanilmoqda.
Issiqlik bir jismdan ikkinchisiga nur orqali uzatilish jarayoni nurli issiqlik al- mashinuvi deyiladi. Issiqlik nurlarining tarqalishi bu jism ichki energiyasining elek- tromagnit to’lqin energiyasiga aylanishidir. Temperaturasi absolyut noldan farqli bo’lgan hamma jismlar nur tarqatadi.Nurlanish energiyasi asosan nur tarqatayotgan jismning fizik xossalari va tempera- turasiga bog’liqdir. Elektromagnit to’lqinlar bir-biridan to’lqin uzunligi yoki tebranish chastotasi bilan farqlanadi. Agar to’lqin uzunligi , tebranish chastotasini N bilan belgi- lasak, u holda barcha nurlar uchun vakuumdagi tezlik w=N=3108 m/s bo’ladi.
Nur energiyasini tashuvchi zarra sifatida foton qabul qilingan. Foton (yunon photos - yorug’lik) harakatlanayotgan vaqtda ma’lum massaga ega, tinch holatda uning massasi nolga teng bo’ladi.
Nurlar orasida ko’zga ko’rinadigan (I = 0,40,8 mkm) va infraqizil (I = 0,8800 mkm) nurlar ko’p miqdorda issiqlik energiyasini eltganligi sababli ular issiqlik nurlari dey- iladi.
Ko’pchilik qattiq va suyuq jismlar 0 dan gacha oraliqda bo’lgan barcha to’lqin uzunli- gidagi energiyani chiqaradi, ya’ni bu jismlarning nurlanish spektrlari yaxlit (tugash) bo’ladi. Ba’zi jismlar uzlukli spektrli, ya’ni faqat muayyan to’lqin uzunliklar oralig’ida energiya nurlantiradi. Ularga qizdirilgan gazlar va bug’lar kiradi.
Nur chiqarayotgan jismning faqat temperaturasi va optik xossalari bilan aniqlanadigan nurlanish issiqlik nurlanishi deyiladi.
Jismga yutilgan issiqlik nurlari atom va molekulalarning tartibsiz issiqlik harakat energiyasiga aylanadi va jismning temperaturasini oshiradi.
Issiqlik nurlanishini tavsiflaydigan asosiy kattaliklarga quyidagilar kiradi: nuriy oqim Q, nurlanish zichligi E va nurlanish jadalligi (oqimning spektralь zichligi) J. Vaqt birligi ichida, to’lqin uzunligi dan + bo’lgan oralikka mos bo’lgan nurla-
nish energiyasiga oqimning monoxromatin nurlanishi Q deyiladi. Spektrning 0 dan gacha oralikdagi to’lqin uzunliklariga mos bo’lgan barcha nurlanishga integral yoki nuriy oqim Q deyiladi.
Jismnnng yuza birligidan barcha yo’nalishlar bo’yicha nurlanayotgan nurli oqimga jismning integral nurlanish zichligi deyiladi.
E = dQ/dF (1)
Nurlanayotgan jismniig barcha yuzasi bo’yicha tarqalayotgan nurli oqim:
Q = EdF
F
To’lqin uzunligining cheksiz kichik orlagida tarqalayotgan oqim zichligini, shu oraliq
kattaligiga nisbati oqimning spektralь zichligi (jadal- ligi) deyiladi:
J = dE/d (2)
Jism sirtiga tushgan barcha nuriy energiya Q ning bir qismi QA jismga yutiladi, bir qismi QR undan qaytadi, qolgan qismi QD esa, jism orqali o’tib ketadi, ya’ni
Q = QA + QR + QD (3)
Nurlanish energiyasini tarqatish, yutish, qaytarish va o’tkazish jarayonlarining yig’indisiga nurli issiqlik al- mashish deyiladi.
rasm. Tushayotgan nur- lanishning taqsimanishi
tenglamaning ikkala qismini nuriy energiyaning umumiy miqdori Q ga bo’lsak, quyidagini olamiz:
QA QR QD A R D 1
Q Q Q
bu yerda
A QA ,
Q
R QR ,
Q
D QD
Q
- mos ravishda yutilish, qaytarish va o’tkazish xusu-
siyatini tavsiflaydi (1-rasm).
tenglik nurlanish energiyasi issiqlik balansining tenglamasi deyiladi.
Agar A=1 bo’lsa, (ya’ni N=D=0), u holda jism o’ziga tushadigan barcha nurlanishni yuta- di. Bunday jism absolyut qora jism deyiladi.
Agar R=1 bo’lsa, (ya’ni A=D=0), jism o’ziga tushayotgan barcha nuriy energiyani qaytaradi. Agar qaytarish geometrik optika qonunlariga bo’ysunsa, u holda jismning sirti ko’zgu sirt deyiladi. Agar jismdan nur diffuzion qaytsa bunday jismga absalyut oq jism deyiladi.
Agar D=1 bo’lsa (ya’ni A=R=0) u holda jism o’ziga tushayotgan nurlarning hammasini o’tkazib yuboradi va absalyut tiniq shaffof jism deyiladi.
|
