Ракитин Олег : другие произведения.

Вопросы ускорения теплового сигнала

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Исследован характер изменения теплового ускорения, длины тепловой гиперболической волны в зависимости от скорости внешнего массового потока. Определено взаимное влияние массового и теплового потоков.

   УДК 530.162; 536.2; 536.24.
   Вопросы ускорения теплового сигнала.
   Ракитин О.И., ведущий инженер.
  
   Реферат.
   Исследован характер изменения теплового ускорения, длины тепловой гиперболической волны в зависимости от скорости внешнего массового потока. Определено взаимное влияние массового и теплового потоков.
  
   Следует отличать вопросы динамики, возникающие по чисто упругим основаниям, от динамики, возникающей по тепловым причинам. Очевидно, поэтому следует отличать массовый поток, вызванный только градиентом давления, от теплового потока, который в потенциале несет массовый поток, и который вызван градиентом температуры. Массовый поток может находиться при вынужденных изотермических условиях и создается, очевидно, за счет перепада давления. В качестве примера, это обычные системы термических воздуходувок. Очевидно, массовый поток не может передаваться твердому телу, а вот его, скажем, тепловой потенциал передается и очень даже хорошо. С другой стороны, массовый поток может вызываться и за счет перепада температур. Обычный случай в промышленных установках - это подача массового изотермического потока к некоему объекту, находящемуся при иной температуре. Вот тогда и возникает тепловой поток между данным изотермическим массовым потоком и данным объектом, связанных переносом квазичастиц. При этом следует отметить, что кинетические коэффициенты упругости и температуропроводности для обычных теплоносителей разнятся по порядку величины в -106 раз соответственно. Это замечание сделано к порядку малости различных по своей природе процессов. Итак, в данном контексте массовый поток - это перенос обычного вещества в пространстве, несущего определенный тепловой потенциал, а тепловой поток - это перенос вещества в форме квазичастиц или низкотемпературной плазмы в составе тела или системы тел/1,2,7/.
   Отсюда следует различать упругую силу массового потока и тепловую силу, вызывающую тепловой поток или динамические тепловые изменения в среде. Как указывалось ранее, - это разные порядки малости.
   Из классической физики известно, что сила, которая воздействует на объект, это -
   F = m а, (1)
   где m - масса объекта, а - линейное ускорение, которое определяется следующим образом:
   а = (v - v0)/ tр (2)
   где v - скорость объекта, v0 - начальная скорость объекта, tр - время движения объекта (релаксации).
   Очевидно, тепловая сила, которая связана с перемещением квазичастиц внутри тел, - это/3,4,7/
   Fт = mт aт, (3)
   Здесь mт = dт V - масса низкотемпературной плазмы тела, dт - плотность низкотемпературной плазмы в данном теле (порядок ее зависит от диэлектрической проницаемости e и пропорционален электрической постоянной eо= 8,85 10-12 кг/м3:
   dт= eeо, (4)
   V - объем тела. Тепловое ускорение поэтому, рис.1, определим как
   aт = (vт - v0т)/ tр , (5)
   где v0т и vт - тепловая начальная и приобретенная скорость низкотемпературной плазмы тела соответственно. []
   Время релаксации tр = const и для массового потока, и для теплового вследствие первичности упругого возмущения. Очевидно, возможно и обратное, когда первично тепловое возмущение, а вторично упругое, но tр = const по-прежнему и для массового потока, и для теплового.
   Отсюда тепловое ускорение aт определяется, в конечном счете, скоростью массового потока, как такового, при известных линейных размерах объекта (L), где происходит взаимодействие:
   aт = (vт - v0т) (v - v0)/ L = vт v /L, (6)
   причем последнее при v0т = 0, v0 = 0. Следовательно, величина теплового ускорения прямо пропорциональна скорости массового потока
   К тому же, за данное вынужденное время релаксации теплового сигнала, определенное массовым потоком, тепловой сигнал в иной среде распространяется на величину тепловой гиперболической волны l и тогда тепловое ускорение примет следующий вид, рис.2,3: [] []
   aт = vт2/l , (7)
   т.к. время внешнего возмущения (релаксации)
   tр = l / vт, (8)
   если длина гиперболической тепловой волны l определяется, как/5/
   l=(Btр)0,5 , (9)
   а ее скорость, как
   vт =(B/tр)0,5 , (10)
   то тепловое ускорение этой волны:
   aт = B0,5 / tр1,5 . (11)
   Заметим, что тепловую силу можно представить и в таком виде/3/:
   Fт = d S B D(vт) = m aт (12)
   Тогда после ряда простых преобразований получим следующее выражение для теплового ускорения:
   aт = vт D(vт) (13)
   Отсюда выражение для тепловой силы примет следующий вид:
   Fт = m vт D(vт) = Pт D(vт) (14)
   где Рт - тепловой импульс.
   После интегрирования выражений (13) и (14) получим
   aт = vт2/(2l) (15)
   Fт = m vт2/(2l) = Е / l (16)
   где Е = m vт2/2 - кинетическая энергия теплового потока.
   Согласно рис.2,3 данное тепловое ускорение падает с ростом атмосферного давления в пузырьках воздуха в слое кипящей воды, а также с ростом величины этого слоя. Аналогичная зависимость для воды, только зависимость от атмосферного давления тут весьма слабая. Следует вот еще что отметить, что тепловое ускорение в воздушной и водяной среде различается соответственно на порядок величины.
   С другой стороны, сила тока I/3/ - это ускорение объема вещества, м3/с2:
   ф = I/dт , (17)
   Тогда линейное тепловое ускорение через силу тока можно выразить следующим образом:
   aт = I/(S dт) = ф / S, (18)
   где S - сечение, через которое течет тепловой ток I. Отсюда рассмотрим рис.4, 5. [] [] Величины силы теплового тока I или объемного ускорения ? низкотемпературной плазмы в воде и в воздухе весьма малые величины, чтобы их измерить современной техникой. Связано это с малым значением величины коэффициента температуропроводности.
   Согласно выражения (5) и (6), длина тепловой гиперболической волны тогда будет, рис.6:
   l = L vт/v (19)
   []Таким образом, толщина прогреваемого материала на данной его длине L обратно пропорциональна скорости массового потока v. При v стремится к бесконечности l стремится к 0, а при v стремится к 0 l стремится к бесконечности. Поэтому при прогреве того или иного материала всегда стоит вопрос о рециркуляции теплоносителя.
   С другой стороны, тепловая скорость определяется как/6/
   vт = D(B) (20)
   Тогда значение тепловой силы:
   Fт = mт vт/tр = mт D(B)/tр (21)
   В таком случае, бесспорно:
   B l
   Fт = (mт/tр)Инт(dB / Инт(dx)) = d v2 S = E /l (22)
   Bo 0
   Q= Fт l = (mт /tр) D(B) = Gт D(B) (23)
   где Q = E - теплота, D(B) = В - В0 - разность потенциалов, Gт = mт /tр - расход низкотемпературной плазмы.
   Если выразить последнее выражение через ускорение поверхности фронта гиперболической волны x (м2/с2), то получим следующее выражение:
   Fт = mт xт /l , (24)
   где xт = D(B)/tр = vт2 (25)
   Физический смысл соотношения aт = xт / l, понятно, - линейное ускорение: ускорение распространения поверхности Btр фронта гиперболической волны l, по форме совпадающее с выражением (6).
   Расход низкотемпературной плазмы (м3/с) (рис.7,8) определяется следующим образом: [] []
   G = I/ Ф, (26)
   где Ф - массовый расход низкотемпературной плазмы для данного тела, кг/(м3с). Причем расходы плазмы так мизерны, что измерить их при помощи современной техники не представляется возможным.
  
   Литература.
      -- Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А.. Магнетизм - что это? К. Наукова Думка. 1981.
      -- Марахтанов М., профессор МГТУ, Марахтанов А., аспирант Калифорнийского университета, г. Беркли. Металл взрывается. Наука и жизнь.N4.02.
      -- Ракитин О.И. Тепломассоперенос в локально-неравновесных системах.// Промышленная теплотехника. Приложение к журналу. N4. т.25. 2003.
      -- Соболев С.Л. Процессы переноса и бегущие волны в локально-неравновесных системах//Успехи физических наук. 1991. Т.161.N3.
      -- Ракитин О.И. Локально-неравновесные процессы в дисперсных средах с малыми временами релаксации.// Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т.10. N3, с.423-426.
      -- Компанеец А.С. Курс теоретической физики. М. Просвещение.1975.
      -- Ракитин О.И. Волновая динамика локально-неравновесных систем. Свiдоцтво про реєстрацiю авторського права на твiр. N16209. 10.04.2006. Державний департамент iнтелектуально§ власностi. Укра§на.
  
  
  
   Подписи к рисункам.
   Рис.1. Объемное и линейное ускорение теплового потока.
   Рис.2. Тепловое ускорение низкотемпературной плазмы воздуха и воды при ее кипении.
  Рис.3. Тепловое ускорение низкотемпературной плазмы воздуха и воды при ее кипении.
   Рис.4. Сила тока в воздухе и в воде при ее кипении.
  Рис.5. Сила тока в воздухе и в воде при ее кипении.
   Рис.6. Зависимость длины тепловой волны от скорости упругого потока при Т= 100oC.
   Рис.7. Расход низкотемпературной плазмы воздуха и воды при ее кипении.
  Рис.8. Расход низкотемпературной плазмы воздуха и воды при ее кипении.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   6
  
  
  
  
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"