Issiqlik almashinish jarayonlari

5.Konvektiv issiqlik almshinish
Suyuqlik massasi turbulentligi qanchalik yuqori va uning zarrachalari jadal ravishda aralashtirilsa, konveksiya usulida issiklik almashinish shunchalik intensiv buladi. Shunday qilib, konvektiv issiqlik almashinish, issiklikning mexanik uzatilishi va suyuqlik harakati gidrodinamikasiga qattiq bog‘likdir. Issiqlik almashinish jarayonida qatnashayotgan suyuqlik ikki qatlamdan tashkil topgan, ya’ni chegaraviy qatlam va oqim o‘zagi (yadrosi) dan. Oqim o‘zagi issiqlik o‘tish vaqtining o‘zida ham konveksiya, ham issiqlik o’tkazuvchanlik usullarida amalga oshadi. Bunday issiqlik almashinish
konvektiv issihlik almashinish deyiladi (4.11-rasm)
Issiqlikning qattiq jism yuzasidan suyukdik (yoki gaz) ga yoki suyuqlik (yoki gaz) dan qattiq jism yuzasiga o‘tishi issiqlik berish deb nomlanadi. Devor yuzasidan chegaraviy qatlam
orqali energiya issikdik o’tkazuvchanlik usuli bilan o‘tadi. Chegaraviy qatlamdan esa, suyuqlik o‘zagiga energiya asosan konveksiya usulida uzatiladi. Issikdik energiyasining devor yuzasidan suyukdikka uzatilish j|vayoniga oqimning harakat rejimi katga ta’sir qiladi. Konvektiv issiqlik almashinish asosan 2 xil bo‘ladi, ya’ni erkin (yoki tabiiy) va majburiy konveksiya.
Suyuqlik hajmining turli nuqtalaridagi zichliklarning farqi tu
fayli ro‘y beradigan issikdik almashinish ga erkin konveksiya deyiladi. Bu jarayonga suyuqlikning fizik xossalari,
uning hajmi, sovuq va issiq zarrachalari orasidagi temperaturalar farqi katga ta’sir ko‘rsatadi.
Butun suyuqlik hajmining tashqi kuchlari ta’siri natijasida ro‘y bera digan issiqlik almashinishga majburiy konveksiya deyiladi. Suyuqlikning harakati nasos, aralashtirgich, ventilyatorlar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Bu jarayonga suyukdikning fizik xossalari, uning tezligi, kanalning shakli va o‘lchamlari salmoqli ta’sir etadi.
Suyuqlikning turbulent harakat rejimida laminar rejimdagiga
qaraganda issiqlik almashinish ancha intensiv bo‘ladi.
Nyuton qonuni. Konvektiv issiqlik almashinishning asosiy qonuni bo’lib Nyutonning sovitish qonuni hisoblanadi. Bu qonunga ko’ra, issiqlik almashinish yuzasidan atrof-muhitga (yoki, aksincha biror muhitdan qattiq jism yuzasiga)
berilgan issiqlik miqdori dQ devorning yuzasiga (dF), yuza va muhit haroratlarining farqiga (tg-tm)  hamda jarayonning davomiyligiga (dF) to’g`ri proporsionaldir, ya’ni:

Bu yerda, issiqlik berish koeffitsienti. Issiqlik berish koeffitsienti quyidagi o’lchov birligiga ega.


Uzluksiz issiqlik almashinish jarayoni uchun quyidagi tenglama quyidagi ko’rinishda bo’ladi:

Issiqlik berish koeffitsienti a devorning 1 m2 yuzasidan suyuqlikka (yoki muhitdan 1 m2 yuzali devorga) 1 s vaqt davomida, devor va suyuqlik haroratlarining farqi 1°C bo’lganda, berilgan issiqlikning miqdorini bildiradi. Bu
koeffitsientning miqdori bir qator kattaliklarga bog`liq: suyuqlikning tezligi  , uning zichligi  , qovushoqligi  , muhitning issiqlik-fizik xossalari (solishtirma issiqlik sig`imi C, issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti  , suyuqlikning hajmiy kengayish koeffitsienti , devorning shakli, o’lchami (quvur uchun d-diametr, L-uzunlik) va uning g`adir budurligi
Shunday qilib, issiqlik berish koeffitsientining qiymati quyidagi omillarga bog`liq ekan:

Issiqlik berish koeffitsientining bir qator omillarga bog`liq bo’lganligidan, issiqlik o’tkazish jarayonlarining barcha ko’rinishlari uchun a ning qiymatini hisoblab chiqadigan umumiy tenglamani olishning imkoni yo’q. Faqat issiqlik
almashinishning asosiy jarayonlari uchun tajriba natijalarini o’xshashlik nazariyasi yordamida qayta ishlash orqali kriterial tenglamalarni chiqarish mumkin. Bu kriterial
tenglamalar yordamida issiqlik berish koeffitsientining qiymati hisoblab topiladi.