Градиенту температур

Рассмотрим простейший случай диффузии атомов примеси из области 2, где их концентрация равна'N2, в область / с концентрацией примеси Nr
Такая же картина наблюдается и в р-области: положительный заряд притянутых дырок экранирует отрицательный заряд инжектиро-1 ванных электронов. Поэтому избыточные дырки и электроны, инжектированные соответственно в п- и в р-области, не создают в них нескомпенсированных объемных зарядов, которые своим полем могли бы препятствовать движению неосновных носителей в объем полупроводника. Перемещение этих носителей в глубь полупроводника осуществляется исключительно путем диффузии, скорость которой пропорциональна градиенту концентрации дырок dpjdx в п-облас-ти и градиенту концентрации электронов dnp/dx в р-области.

Согласно закону диффузии Фика, скорость диффузии прямо пропорциональна градиенту концентрации

путем диффузии, пропорциональной dC/dx (т. е. градиенту концентрации на внешней поверхности отложений);

Здесь DC — коэффициент диффузии для смеси воздух — водяной пар, отнесенный к градиенту концентрации; он определяется из соотношения

где v — коэффициент кинематической вязкости смеси, м2/сек; kc — коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту концентрации, MZ/4.

Следовательно, плотность потока теплоты согласно формуле (2-1-4) прямо пропорциональна градиенту концентрации внутренней энергии тела. Коэффициент пропорциональности av является коэффициентом диффузии внутренней энергии.

В монокапиллярно-порястом теле (с монокапиллярной структурой) перенос жидкости происходит с некоторой конечной 'Скоростью t^Kan. обусловленной действием капиллярных сил (t^ = vttan), В большинстве случаев перенос пара и воздуха в порах тела происходит диффузионным путем (взаимная диффузия пара и воздуха). Только при наличии градиента общего давления (grad p) внутри пористого тела будет фильтрационный перенос пара и воздуха. Известно, что при наличии испарения жидкости с поверхности мениска капилляров взаимная диффузия пара и воздуха вызывает • конвективный перенос влажного воздуха (сте-фановский поток), однако этот вид переноса можно учитывать путем введения множителя в формулу для диффузии пара в паровоздушной смеси, так как линейная скорость конвективного переноса Стефана v j прямо пропорциональна градиенту концентрации пара или градиенту парциального давления пара. Аналогичным путем вносится поправка на диффузионное скольжение. Кроме того, под влиянием теплового скольжения влажный воздух движется с некоторой скоростью, которая прямо пропорциональна температурному градиенту. Поэтому этот вид переноса учитывается в виде составляющей термодиффузионного переноса.

В то же время согласно закону Фика указанный поток пропорционален градиенту концентрации с1С/с1х, характеризующему бесконечно малое изменение концентрации с1С диффундирующего вещества (по направлению оси х) на бесконечно малом отрезке пути Ах. Если обозначить коэффициент пропорциональности через I), то можно запи-

даря градиенту концентрации вещества по толщине окисла и градиенту

пропорционально градиенту концентрации диффундирующего вещества (dC/dx, моль/м4):

Коррозионно-эрозионный износ металла можно графически изобразить кривой, приведенной на рис. 5.1. На вертикальную ось нанесена глубина износа As, а на горизонтальную ось — обобщенная сила очистки Р, под воздействием которой с труб могут отделяться золовые отложения и произойти разрушения оксидной пленки. При паровой или воздушной обдувке силу Р, например, можно считать пропорциональной удельному силовому импульсу, при дробеочистке — энергии дроби, при водяной обмывке — возникающим в оксидной пленке термическим напряжениям либо градиенту температур, при виброочистке — импульсу инерционных сил и т. д. Можно также представить схему, когда на поверхность одновременно влияют силы различной природы. Представленный на рисунке график построен для известного момента времени

Этот вывод и эта формула получены Релеем. Из нее вытекает, что расход тепла пропорционален градиенту температур Т и имеет одно и то же значение при различных w и с, но при постоянном произведении WC.

Здесь Qb — тепло, выделившееся за счет прохождения электрического тока, оно подсчитывалось по квадрату силы тока и сопротивлению переходного участка, измеренному, как было описано выше, в специальных опытах; AQX — тепло, подведенное к объему за счет разности аксиальных тепловых потоков на грани-цах рассматриваемого участка. Тепловой поток со стороны центральной части трубки подсчитывался по градиенту температур в центральной части, сечению трубки и соответствующему значению коэффициента теплопроводности стенки. Градиенты температур вдоль утолщенного конца трубки не могли быть подсчитаны на основании прямых измерений, поэтому они приняты равными градиентам температур вдоль гильз термопар. Для подсчета градиентов промерены поля

Автор [Л. 452] измерил стационарным методом по градиенту температур коэффициент эффективной теплопроводности по горизонтали Я^ слоев мелких частиц, псевдоожиженных

Исследованиями 3. Ф. Чуханова и других авторов [7, 8] показано, что мгновенный нагрев углей до высоких температур возможен лишь при размере частиц меньше 50 мк. Прогрев более крупных частиц идет со значительной разницей температур на поверхности и в центре частицы. Это особенно наглядно показали Б. В. Канторович и 10. А. Финаев [9] при изучении скорости прогрева кусков торфа размером 5—15 мм при внесении в печь с температурой 1200° С. За 70% общего времени прогрева частицы прогревались только на глубину 0,2 радиуса. Такой ход прогрева приводит к тому, что в крупных частицах при скоростном нагреве, благодаря градиенту температур, должны протекать реакции, соответствующие как низким, так и высоким температурам.

При инженерных тепловых расчетах сложный механизм теплопередачи в такой изоляции условно заменяют теплопроводностью; принимают, что тепловой поток QHs прямо пропорционален градиенту температур. Коэффициент пропорциональности —-

1. Гипотеза о прямой пропорциональности вектора теплового потока градиенту температур

1. Гипотеза о прямой пропорциональности вектора теплового потока градиенту температур .................. —

1. Предполагается, что движение частиц от факела к поверхности нагрева происходит в основном за счет сил термофореза, т. е., что интенсивность загрязнения пропорциональна градиенту температур в тепловом пограничном слое топочных газов. (Это допущение подтверждается опытными данными Розенберга, Семененко и Троянкина [Л. 95, 125], результатами наших экспериментов (см. § 3-2) .и проведенными расчетными оценками различных сил (см. рис. 4-1), показывающими, что силы термофореза на порядок и более превышают силы тяжести, электростатического притяжения, силы Лоренца и светового давления. Поток массы твердой фазы к стенке для рассмотренных характеристик топочного процесса намного превышает поток диффузионного и инерционно-турбулентного переноса).

В настоящей статье задача, рассмотренная в работе [1], распространяется на случай движения жидкости в канале, подогреваемом снизу,, что соответствует отрицательному градиенту температуры по длине канала. Такая задача также представляет практический интерес. Влияние подогрева снизу на движение жидкости и теплообмен в канале удобно исследовать путем сравнения этих двух задач.

Жидкость нагревается с нижнего конца, что соответствует отрицательному градиенту температур по высоте канала.