7. Дулаан дамжуулалт

I. Дулаан дамжих нь

Дулааны энерги нь гурван янзаар дамжуулагддаг.  Тэдгээр нь ямар орчноор дамжиж байгаагаасаа шалтгаалж ялгардаг.

Хэрэв дулаан нь хатуу биетээр, молекулуудын чичрэлтээр дамжиж байвал түүнийг биетийн дамжуулалт (conduction) гэж нэрлэнэ.

Хэрэв аливаа орчны (medium) шаардлагагүйгээр дулаан дамжиж байвал түүнийг цацрагаар (radiation) дамжилт гэж нэрлэдэг.

Хэрэв дулаан нь хөдөлгөөнтэй шингэнээр дамжиж байвал түүнийг конвекци (convection) гэж нэрлэнэ. Натурал конвекци нь нягтралын өөрчлөлтөд тулгуурлан өөрөө хөдлөх шингэнээр дамжих дулааныг хэлнэ.  Шахсан конвекци нь (forced convection) насас, сэнс зэргийг ашиглан шингэнг хөдөлгөсөн нөхцөлд дамжих дулааныг хэлнэ.

Ууршилт, конденсаци зэрэг фазын өөрчлөлт нь конвекци гэж тооцогддог.

Энергийн дамжуулалт нь ихэнх тохиололд эхэндээ өөрчлөлттэй байх бөгөөд энэ үеийг шилжилтийн үе гэж нэрлэнэ.  Энерги дамжуулалт нь улмаар тогтмол буюу тэнцвэртэй болно.

II. Биетийн дамжуулалт

Хавтгай биетийг дамжих дулааныг Фурьегийн хуулиар (Fourier’s Law) илэрхийлнэ.

Q’ = -kA dT/dx

= -kA(T2 – T1)/L

Q’ = дулаан дамжуулалт, W буюу Ватт

А = дулаан дамжих талбай, м2

k = материалын дулаан дамжуулах чанар, (W/(m))K

dT/dx = температурын өөрчлөлт зайнаас хамааран өөрчлөгдөх хэмжээ, K/m2

L = дамжуулах материалын зузаан, m

L/(kA ) нь дулаан эсэргүүцэх чанар (R) гэж тодорхойлогддог.

Давхарласан материалуудыг дулаан дамжих нөхцөлд нийт дулаан эсэргүүцэх чанар нь материал тус бүрийн дулаан эсэргүүцэх чанаруудын нийлбэртэй тэнцнэ (R1 + R2 + R3 ….)

Эсэргүүцэх чанар буюу R нь:

R1 = L1/k1A

R2 = L2/k2A

гэх зэргээр тодорхойлогдно.

Дулаан дамжуулалтын хэмжээ буюу Q’ нь мэдэгдэж байгаа нөхцөлд аливаа материал буюу давхарласан материалууд дээрхи температурыг олж болдог.

Дээрхи зурагт харуулсан давхарласан материалын хувьд Температурыг олохын тулд эдгээр тэгшитгэлүүд хэрэглэгднэ.

Т2 = T1 – Q’R1

T3 = T2 – Q’R2

Дээрхи тэгшитгэлүүд нь (Фурьегийн хууль) дулаан дамжих талбай нь тогтмол хэмжээтэй болон дулаан дамжин явах материалын урт нь (L) тогтмол байна гэсэн ойлголт дээр тулгуурладаг.

Харин дулаан дамжих талбай нь тогтмол биш нөхцөлд `дундаж талбай`-г олж бодох шаардлагатай.

Дундаж талбай нь логарифмын талбай гэж бас нэрлэгдэх бөгөөд

Адундаж = (А2 – А1) / (ln(А21))

гэсэн тэгшитгэлээр бодогдох болно.

Дээрхи зураг дээр харуулсан мэт цилиндр хэлбэртэй хоолой, турбагаар дамжих дулааны дамжуулалт нь

Q’ = Адундаж k(T1 – T2)/LR

= 2πkLУ1 – Т2)/(ln(r2/r1))

гэсэн тэгшитгэлээр тодорхойлогдох болно.  LR нь радиус чиглэл дэх урт буюу хоолойны зузаан, LУ нь уртраг чиглэл дэх урт буюу хоолоны нийт уртыг тодорхойлж байгаа болно.

Дулаалга, тусгаарлагч зэргээр хучигдсан турба буюу төмөр утас зэрэг дээр хэтрүүлж хучлага хийвэл дулааны алдагдлыг ихэсгэдэг.

Хучлагын зузаан нь хэтэрч эхлэх тэр зузааны хэмжээг `заагийн зузаан` гэж нэрлэнэ.  Тэрхүү зузааны радиусыг заагийн радиус гэж нэрлэнэ.  Энэ нь

rзааг = kхучлага/hгадаад орчин

гэж тодорхойлогдно. h нь илчний дамжуулалтын коэффициент болно.

III Конвекци

Конвекци нь хөдөлгөөнтэй шингэний халалтаар дамжих дулааны дамжуулалт юм.  Шахсан конвекци нь тоног төхөөрөмж ашиглан хөдөлгөөнт шингэнээр дулаан дамжуулахыг хэлнэ (насос, сэнс гэх мэт).

Шахсан конвекцийг `Ньютоны Конвекцийн Хууль` тодорхойлно.  Тэр нь

 Q’  = hA (Tw – Tгадаад орчин)

IV Цацрагийн дамжилт буюу радиаци

Цацрагаар буюу радиацаар дамжуулагдсан дулаан нь 700 nm –ээс 105 nm –ийн хоорондох долгионы урттай цахилгаан соронзон цацраг болно.  Цацраг нь тэр чигтээ нэгэн долгионы урттай байвал `нэг өнгийн` цацраг гэж нэрлэгднэ.

Биетрүү цацарсан цацраг нь биед шингэж, эсвэл биетээс ойж, эсвэл биетээр дамжин явж болно.

Биетэд шингэсэн энергийг (absorbtion) а,ойсон энергийг (reflection) p, дамжин явсан энергийг (transmitted) т гэж тэмдэглэвэл эдгээр энергиүдийн нийлбэр нь цацрагийн нийт энергитэй тэнцүү болно.

а + p + т = нийт энерги.

хэрэв эдгээрийг бутархай тоогоор тэмдэглэж нийт энергийг 1 гэж тэмдэлгэвэл

а + p + т = 1.

Тунгалаг биш хатуу биетийг цацраг дамжин явахгүй (нэвтлэхгүй) учраас т = 0 гэж тооцно.  Зарим шингэний хувьд бас цацраг дамжин явах боломжгүй учраас т = 0 байна.  Хийнүүд нь цацрагийг ойлгохгүй учраас p = 0 гэж тооцдог.

`Идеал радиатор` буюу `хар биет` нь өөр дээр нь ирсэн цацрагийн энергийг тэр чигт нь шингээж авах бөгөөд а = 1 байна.  Бодит ертөнц дээр хар биет нь онолын хувьд боломжтой боловч практикын хувьд биелдэггүй болно.

Тусгах чадвар (emissivity) нь аливаа биетийн дулаан дамжуулалтыг хар биетийн дулаан дамжуулалттай харьцуулсан харьцаа болно.

ε = Q’биет / Q’идеал радиатор

Хар биет буюу идеал радиаторын хувьд мэдээж ε = 1 байна.

Биетээс цацрагаар дамжин гарах энерги нь Стефан-Больцманы хуулиар илэрхийлэгднэ:

Q’цацраг = ε σ А Т4

σ = 5.67 х 10-8

А = биетийн гадаргын талбай,

Т = биетийн температур.

Хоёр биет хооронд дамжих дулааны энерги нь

Q’1-2 = σ А F1-2 (T14 – T24)

гэж тодорхойлогдох бөгөөд F1-2  нь хэлбэр байрлалын фактор бөгөөд биетүүдийн хэлбэр, тусгах чадвар, хоорондын чиглэл зэргээс шалтгаалан өгөгднө.

V Сунасан гадарга

Аливаа биетийн үргэлжилсэн гадарга буюу сунасан гадарга нь (extended surface) тухайн биетийн дулааны энергийг гадагшлуулан дамжуулж (кондукци) улмаар конвекци ба радиациар (цацраг) тэрхүү дулааны энергийг гадагш гарган шилжүүлдэг шинж чанартай байдаг.

Сунасан гадарга нь (далавч гэх мэт) гол зориулалтын хувьд өөр үүрэгтэй байдаг ч гэсэн дулаан дамжуулах буюу гадагшлуулах шинж чанартай юм.

Биетийн үргэлжилсэн (сунасан) гадарга нь тухайн эх биетээсээ дулаан дамжуулах дамжуулалтыг хэмжихийн тулд тухайн сунасан гадарга дээрхи цэг бүр дээр байгаа температурыг тогтмол гэж үзнэ.

Тэгш өнцөгт хэлбэрийн талбайтай сунасан гадаргын дулаан дамжуулалт нь

Q’ = √(h P k A) ×(Tэх биет – Tгадаад орчин ) × tan h({√(hP/kA)}L)

гэж тодорхойлогдно.

P нь талбайн периметрийг илэрхийлж байгаа болно.

  1. Barsbold Narantuya
    October 31, 2012 at 5:32 pm

    Mash ih bayarlalaa. Tanii ajil uils butemjtei, sanasan buhen n dardan zamaar bodojin bielj baih boltugai. Sain saihniig husey!

  2. Erdene
    September 13, 2013 at 3:27 am

    hi.Nadad neg asuultand hariulaad uguuch? Huviin oron suutsnii halaaltand “plate heat exchanger” suuriluulah gesen yum.100m2 talbaitai suutsand heden c/kal dulaan shaardlagatai,mun systemiin niit halaaltiin us 60 liter bol, plate heat exchangert heden liter us ergeldej baival tohiromjtoi ve,heden kw–n tsahilgaan halaagch suuriluulah shaardlagatai ve.mongold

  3. hishgee
    March 1, 2015 at 1:32 pm

    Ахин олон2 гоё мэдээ оруулаарай😀

  4. okhin
    October 15, 2015 at 8:07 am

    Thanks a lot. All the best.

  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: