2. Gidrаvlikа аsоslаri. Suyuqliklаrning аsоsiy fizik xоssаlаri

3. Massa, energiya va impulьs (harakat miqdori) o’tkazish qonunlari asosida substantsiya oqimi zichligining o’tkazish potentsialidan (gradientidan) bog’liqligi aniqlanadi. O’tkazish qonunlari asosida jarayon intensivligi va uni amalga oshiruvchi jihozning ish unumdorligi aniqlanadi.
Moddaning saqlanish qonuni
Moddaning (massaning) saqlanish qonunida ikkita chegaraviy holat mavjud bo’lishi mumkin.
1. Agar sistema bitta fazadagi (masalan, suyuqlik fazasidagi) bir necha n komponentdan iborat bo’lsa, u holda moddaning saqlanish qonuniga binoan, barcha komponentlar massalarining m_j yig’indisi sistemaning umumiy massasiga M teng bo’ladi:
m₁+m₂+m₃+........+m_n = m_j = M, (2-1)
bu yerda j= 1,2,3,…, n – komponentlar soni.
2. Agar sistema bir necha fazadagi (masalan, bug’, suyuqlik va qattiq jism holatidagi) bitta komponentdan iborat bo’lsa, u holda, moddaning saqlanish qonuniga binoan, barcha fazalar massalarining m_fj yig’indisi sistemaning umumiy massasiga M teng bo’ladi, ya’ni:
m_f1+m_f2 +m_f3+ ...m_fn = m_fj = M , (2-2)
bu yerda j=1,2,3,…, n- fazalar soni.
Yuqorida ko’rib chiqilgan ikki holat bo’yicha jarayonda qatnashuvchi har bir faza va har bir komponent uchun moddiy balans tenglamalarini tuzish mumkin.
Texnologik jarayonda qatnashuvchi barcha moddalar odatda uzluksiz harakatda bo’ladi. Harakatdagi moddiy oqim uchun moddaning saqlanish qonuni, xususiy holda, oqimning uzluksizligi tenglamasi orqali ifodalanadi:
Q_kir = Q_chiq yoki G_kir = G_chiq , (2-3)
bu yerda Q va G- oqimning hajmiy (m³/sek) va massaviy (kg/sek) sarflari.
Qurilmadagi kirish va chiqish quvurlarining kesim yuzalari f₁ va f₂ bo’lsa, ular bo’ylab harakatlanayotgan oqim tezliklari v₁ va v₂ bo’ladi. Ushbu holat uchun oqimning uzluksizlik tenglamasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
f₁v₁ = f₂v₂ yoki f₁v₁₂ = f₂v₂₂ , (2-4)
bu yerda: Q=fv yoki G=fv; p₁ va p₂- oqimdagi moddalarning zichliklari, kg/m³.
Shunday qilib, moddaning saqlanish qonuni o’rganilayotgan jarayonning moddiy balansi tenglamalari shaklida ishlatiladi.
Moddiy balans tenglamasini jarayonda qatnashuvchi barcha moddalar uchun, bitta komponent bo’yicha va bitta element uchun (masalan, kislorod balansi, uglerod balansi va x.) tuzish mumkin.
Mahsulot ishlab chiqarish turining ierarxiyaviy strukturasi bo’yicha moddiy balans tenglamalari qurilmaning bir qismida kechayotgan jarayon uchun, qurilmaning barcha qismlarida kechayotgan jarayonlar uchun, texnologik uskuna (texnologik bosqich) va texnologik tizim bo’yicha qabul qilinayotgan xom-ashyodan tortib, to ishlab chiqarilgan tayyor mahsulotgacha tuzilishi mumkin.
Jarayonning moddiy balans tenglamasi “qurilmaga retseptura bo’yicha kiritilayotgan barcha moddalarning massaviy yig’indisi M_kir qurilmadan qayta ishlanib chiqayotgan moddalarning massaviy yig’indisiga M_chiq teng” ligini ko’rsatadi:
M_kir = M_chiq . (2-5)
Texnologik jarayonlarni amalga oshirish paytida qayta ishlanadigan moddalar (materiallar, xom-ashyo) qisman yo’qotilishi mumkin. Bunday texnologik yo’qotilishlar M_yo’q miqdorini ishlab chiqarish chiqitlari, oqava suv va gaz tashlamalari tarkibida yo’qotiladigan moddalar hamda jihozlar germetikligining buzilishi sababli yuzaga kelishi mumkin bo’lgan yo’qotilishlar tashkil etadi. SHuning uchun jarayonning moddiy balansi umumiy holda quyidagicha yozilishi mumkin:
M_kir = M_chiq + M_yo’q . (2-6)
Davriy tartibda ishlovchi katta hajmli qurilmalarda amalga oshiriladigan nostatsionar jarayonlar uchun moddiy balans tenglamasini tuzish paytida mahsulotni qurilmaning ishchi hajmida yig’ilib qolishi ham hisobga olinadi
M_kir = M_chiq + M_yig’ . (2-7)
Moddiy balans tenglamalari asosida mahsulotning chiqish foizi (kontsentratsiyasi), xom-ashyo va tayyor mahsulot sarflari yoki ish tsikli uchun ularning zaruriy miqdorlari aniqlanadi.
Misol tariqasida eritmalarni bug’latib quyultirish jarayonlarining moddiy balansini (2.1-rasm) ko’rib chiqamiz. Eritmaning dastlabki sarfi G_o=10000 kg/soat, uning kontsentratsiyasi a_o=10% bo’lsin. Bug’latish jarayonida eritma tarkibidan W kg/soat miqdorda suv bug’lantiriladi. Quyultirilgan eritmaning oxirgi kontsentratsiyasi a₁=95% ga teng deb qabul qilamiz.
Jarayonning moddiy balansi quyidagicha ifodalanadi
G_o a_o = G₁ a₁ .
Ushbu tenglama asosida quyultirilgan eritma miqdorini hisoblaymiz
G₁ = G_o(a_o/a₁) =10000 (10/95) = 1052.631 kg/soat.
Jarayon mobaynida ajralib chiqqan ikkilamchi suv bug’i miqdori W dastlabki va quyultirilgan eritma sarflarining ayirmasiga teng bo’ladi:
W= G_o - G₁ = G_o[1- (a_o/a₁)] = 10000[1-(10/95)] = 8947.369 kg/soat.
Tekshirib ko’rsak:
G_o = G₁ +W =1052.631+8947.369 = 10000 kg/soat.