1- ma’ruza kirish. Metallurgik jarayonlarda issiqlik vа mаssa almashuv fanining ahamiyati

Tosh ko‘mir - qo‘ng‘ir ko‘mirdan ancha farq qilib, tarkibidagi uglerodning miqdori 70-80 % gacha yetib, kislorodning miqdori esa 6-10% bo‘ladi. Toshko‘mir, zichligini yuqoriligi, havodagi namlikni tortib olish qobiliyatining pastligi va tarkibidagi uchuvchi elementlarning kamligi bilan qo‘ng‘ir ko‘mirdan farq qiladi. Toshko‘mir tarkibidagi elementlarning miqdoriga va energetik tasnifiga asosan bir necha sinflarga ajraladi, jumladan D - uzun alangali, G - gazli, J – moyli, K - koksli va h. k. Metallurgik pechlarda yoqilg‘i sifatida, D va G markali toshko‘mirlar
Metallurgik pechlarda boradigan jarayonlarni barchasini belgilovchi omil bu-issiqlik almashuvidir. Issiqlik almashuvi to’g’risidagi ilm - bu fanning jismlar o’rtasida issiqlikni tarqalishini o’rganadigan sohadir.
Issiqlik energiyasi barcha boshqa energiya turlari kabi yuqori potenstialdan (energiya zaxirasidan) o’zidan past bo’lgan potenstial tomon yo’naladi. Issiqlik energiyasini potenstiali – harorat bilan belgilanadi. O’z navbatida issiqlikni tarqalishi uni harorat maydoni deb, nomlanadi va uni matematik ifodasi – fazoni har qanday nuqtasidagi harorat, uch o’lchamli koordinatalar x, y, z sistemasi va vaqtni τ funkistya hisoblanadi.
t = ƒ (x, y, z, τ)
Agar issiqlik maydonida vaqt davomida harorat o’zgarmasa bunday maydon stastionar maydon deyiladi. Maydonda vaqt davomida harorat o’zgarsa nostastionarhisoblanadi.
Stastionar xollarda issiqlik almashuv tenglamasini keltirib chiqarish uchun bir koordinatli stastionar harorat maydonini olamiz, qaysiki tenglama quyidagicha aniqlanadi: t=f(x), ya’ni harorat o’zgarishi (Δt) izotermalar o’zgarishiga (Δh) nisbati bilan ifodalanadi:
grad/m
Ushbu bog’liqlik harorat gradienti deb ataladi. Maydon birligidan vaqt birligiga o’tkazilgan issiqlikni oqimining sirt zichligi q[kkal/m³·s] deb ataladi. Issiqlik o’tadigan sirtini F (m²), deb, vaqt (T) ni belgilasak o’tgan issiqlikni umumiy miqdori quyidagicha aniqlanadi:
Q = q F T, kkal
Fure qonuniga asosan sirtdan o’tayotgan issiqlikni miqdorini quyidagi matematik ifoda orqali yozish mumkin:
Q = - λ grad t,
λ - issiq o’tkazgichlik koeffistienti.
λ - moddaning fizik xarakteristikasi, strukturasi, hajm massasi, namligi, bosim va haroratga bog’liqdir. Haroratni hisobga olish katta ahamiyatga ega chunki harorat o’zgarsa λ ni qiymati ham o’zgaradi:
λ_t = λ₀ (1 ± Bt)
bundam - λ₀ -O°C haroratda materiallarning issiqlik o’tkazuvchanlik koeffistienti.
V - tajriba orqali topiladigan doimiylik.
Texnik hisoblarda λ _t- ni qiymati [kkal/(m · ch ·S)] moddalarni o’rtacha issiqlik o’tkazuvchanligini matematik ifodasi; gazlar uchun - 0, 005 - 0, 5; havo uchun O⁰S da - 0,02; suyuqlik uchun - 0, 08 - 0, 6; O⁰S da suv uchun - 0,48; issiqlik chidamli material uchun -0,6 - 6, 0; issiqlik izolyastiya materiali uchun - 0, 05 - 0, 20;
Nostastionar holatda issiqlik almashuvchanlik fazoning har bir nuqtasida haroratni o’lchash va vaqt davomida bir nuqtada ikkinchi nuqtaga uzatilgan issiqlik miqdori bilan belgilanadi. Bunda bog’liqlikni matematik ifodasi issiqlik uzatishning umumiy differenstial tenglamasi orqali aniqlansa maqsadg muvofiq bo’ladi.
dQ_x = dQ₁ - dQ₂
Ushbu tenglamaga asosan nostastionar holatda almashilgan issiqlik miqdori Q_x uch o’lchamli fazoda dx,dy,dz; hamda ox materialga berilayotgan Q₁ va materialdan ajralayotgan Q₂ issiqlik miqdorlarini farqi bilan aniqlanadi.