2. Gidrаvlikа аsоslаri. Suyuqliklаrning аsоsiy fizik xоssаlаri

1. Oqim tezligi _o_kP1 bo’lganda donador material qatlami
qo’zg’almas holatda bo’ladi (21.1-rasm, a- sxema). Bu paytda qatlamning gidravlik qarshiligi ortib boradi (21.2-rasm, a-sxemadagi AV chiziq), uning bo’shliq hajmi va balandligi deyarli o’zgarmaydi (21.2-rasm, b-sxemadagi AV chiziq). Oqimni qo’zg’almas donador qatlamdagi harakatining asosiy qonuniyatlari 21.1 bandda ko’rib chiqilgan.

2. Oqim tezligi _o=_kP1 bo’lsa qurilmada mavhum qaynash qatlami yuzaga keladi (21.1-rasm, b-sxema; 21.2-rasm, a- va b- sxemalardagi S nuqta). Bu paytda mavhum qaynash qatlamining gidravlik qarshiligi

∆P = G/F , (21-8)
bu yerda G- qatlamdagi zarrachalarning og’irligi; F- qurilmaning ko’ndalang kesim yuzasi.
Donador qatlamdagi zarrachalarning og’irligini quyidagicha ifodalash mumkin
G = FH(1-)(_Z-)g , (21-9)
bu yerda N- zarrachalar qatlamining balandligi; ₃ va - qattiq zarrachalar va ishchi muhitning zichliklari; g- erkin tushish tezlanishi.
(21-8) tenglamaga asosan
∆P = N(1-)(_Z-)g . (21-10)
Mavhum qaynash holatida mahsulot qatlamidagi zarrachalar turli yo’nalishlar bo’ylab siljib, intensiv aralasha boshlaydi (21.1- rasm, b-sxema). Qatlamning erkin yuzasida to’lqinlanish va chayqalishlar kuzatiladi. Bu paytdagi qatlam holatining manzarasi xuddi qaynayotgandek kurinadi.
Mavhum qaynash holatida zarrachalar qatlamining balandligi o’sadi va undagi bo’shliq hajm ulushi ortadi (21.2-rasm, a-sxemadagi VS chiziq). Ushbu tasvirdagi VS chiziq qattiq zarrachalar o’rtasidagi tortishish kuchlarining ta’sirini ifodalaydi.

3. _kP1_o_kP2 chegaralarda oqim tezligini ortishi tufayli zarrachalar yanada intensivroq aralashadi, qatlam balandligi (21.2-rasm, b- sxemadagi VS chiziq) va undagi bo’shliq hajm ulushi ham ortib boradi. Bu paytda qatlamning gidravlik qarshiligi deyarli o’zgarmaydi (21.2-rasm, a-sxemadagi SD chiziq).
4. Oqim tezligi _o_kP2 bo’lganda mavhum qaynash qatlami buziladi. Qatlamdagi zarrachalarni oqim bilan birga qurilmadan uchib chiqib ketish holatlari kuzatiladi. Zarrachalarning massaviy ravishda qurilmadan uchib chiqib ketish holati pnevmotransport (gidrotransport) jarayonlariga monand bo’ladi. Ushbu uslubdan texnikada sochiluvchan materiallarni quvurlar bo’ylab uzatishda foydalaniladi. Don mahsulotlari korxonalarida unni qopsiz tashish va siloslarga yuklash kabi jarayonlar bunga misol bo’la oladi.
Qattiq zarrachalarni qurilmadan chiqib ketish tezligi _kP2 erkin shopirilish _sh tezligi deb ham yuritiladi. _o=_sh bo’lgan holatda qattiq zarrachalar qatlamining bo’shliq hajmi juda katta bo’ladi ( 1). Bu paytda zarrachalarning og’irligi oqimning ko’tarish kuchi bilan muvozanatda bo’lishi sababli ular bir-biridan bog’liq bo’lmagan holatda harakatlanib, erkin uchib yuradi, cho’kmaydi va oqim bilan qurilmadan chiqib ham ketmaydi (21.2-rasm, a- va b- sxemalardagi D nuqta). SHuning uchun zarrachalarni ushbu holatdagi tezligini cho’kish jarayoni uchun tavsiya etilgan
Ar = (3/4)Re² va Re = Ar/(18+0.61AP1^/2)
tenglamalar yordamida aniqlash mumkin.
SHunday qilib, ishchi muhit tezligiga ko’ra mavhum qaynash qatlamining uch xil rejimlari mavjud:
- filtrlash rejimi _o_kP1;
- mavhum qaynash qatlami _o_kP1;
- pnevmotransport rejimi _o_kP2 .
5. Mavhum qaynash jarayonidan so’ng, oqim tezligining susayishi paytida, qatlamning gidravlik qarshiligi VA chiziq bo’yicha emas, aksincha SE chizig’i bilan (21.2-rasm, a-sxema) tavsiflanadi. Ushbu gisterezis quyidagicha tushuntiriladi: mavhum qaynash qatlamida bo’lgan zarrachalar qatlamining erkin bo’shliq hajmi jarayondan avvalgi holatga nisbatan katta bo’ladi. SHu sababdan, jarayon so’ngida hosil bo’lgan qatlamning gidravlik qarshiligi ham kichik bo’ladi. Mavhum qaynash qatlami ikkinchi bor takrorlansa, ushbu gisterezis holati qayta kuzatilmaydi.
SHunday qilib, mavhum qaynash qatlamidagi oqimning ishchi tezligi _kP1_o_kP2 chegaralarda bo’lishi kerak.
Mavhum qaynash jarayoni qatlamdagi zarrachalarning aralashish intensivligini ko’rsatuvchi mavhum qaynash soni K_ bilan tavsiflanadi
K_ = _o/_kP1 , (21-11)
bu yerda _o- oqimni qurilmaning ko’ndalang kesim yuzasiga nisbatan olingan ishchi tezligi.
Tajribalar o’tkazish yo’li bilan har bir jarayon turi uchun K_ qiymatlarining optimal chegaralari aniqlanadi. Odatda, K_=2 bo’lgan hollarda zarrachalarning intensiv aralashuviga erishish mumkinligi aniqlangan.
Mavhum qaynash qatlamining strukturasi ishchi muhit turidan (gaz yoki suyuqlik) bog’liq bo’ladi. Texnikada mavhum qaynash qatlami asosan gaz oqimida tashkil etiladi.
_kP1 - _kP2 tezliklar oralig’ida donador materiallarning mavhum qaynash holati bir jinsli yoki turli jinsli bo’lishi mumkin.

Bir jinsli mavhum qaynash qatlamida (21.3-rasm, a-sxema) material zarrachalari qatlam balandligi bo’yicha bir xilda tarqalgan bo’ladi. Aksincha hollarda, zarrachalar qatlam bo’yicha notekis holatda tarqalgan bo’ladi. Bu paytda zarrachalarning holati turli jinsli mavhum qaynash qatlami ko’rinishida (21.3-rasm, b-sxema) bo’ladi.
Sanoat qurilmalarida turli jinsli qatlam holatlarini hosil bo’lishi qurilma va zarrachalarning shakli, o’lchami va yuzasiga, zarrachalar va oqim zichliklarining nisbatiga, oqim tezligi va gaz tarqatuvchi to’rning turiga bog’liq bo’ladi.
K_ soni qiymatini ortishi bilan qatlamning turli jinslilik darajasi ortadi. Bu paytda qatlamdagi gaz oqimi nafaqat uzluksiz oqim, balki pufakcha shaklida ham harakatlanishi mumkin (21.3-rasm, v-sxema). Harakatdagi gaz pufakchalari qatlamdagi zarrachalarning aralashuvini tezlashtiradi. Kelgusida, gaz sarfining ortishi bilan pufakchalar o’lchami qurilma diametrigacha kattalashuvi mumkin. Bu paytda gaz pufakchasi ustidagi zarrachalar qatlamining porshenli harakati kuzatiladi (21.3-rasm, g-sxema). Bu pufakchalar qatlamdan chiqish paytida yorilib, qatlam balandligini to’lqinlanishiga va undagi ma’lum bir qism zarrachalarning yuqoriga itqitilishiga sabab bo’ladi. SHu tariqa zarrachalarning gaz oqimi bilan qurilmadan chiqib ketish ehtimoli ortadi.
Porshenli qaynash rejimida gaz oqimi va material zarrachalari o’rtasidagi kontakt yuzaning bir xilligi buzilib, qattiq fazani vertikal yo’nalishda aralashuvi yomonlashadi, gaz oqimi va zarrachalar o’rtasidagi kontakt yuza qisqaradi. Porshenli rejim qurilma diametri kichik, zarrachalar o’lchamlari katta va gaz oqimi tez bo’lgan hollarda kuzatilishi mumkin.
O’ta kichik o’lchamli (masalan, kukunsimon), namligi yuqori va zichlashuvchanlik xususiyatiga ega bo’lgan material zarrachalariga mavhum qaynash qatlamida ishlov berish jarayonida kanalli qatlam holati (21.3-rasm, d-sxema) kuzatilishi mumkin. Bu paytda gaz oqimining asosiy qismi hosil bo’lgan kanallar orqali, qatlamdagi mahsulot zarrachalari bilan o’zaro kontaktga kirishmasdan, erkin o’tib ketadi. Gaz oqimi tezligining ortishi bilan bu kanallar to’la yo’qolishi yoki gaz tarqatuvchi to’r ustidagi qatlamdagina qisman saqlanib qolishi mumkin.
Konussimon tubli qurilmalarda kanalli mavhum qaynash qatlami favvorali qatlamga aylanadi (21.3-rasm, ye-sxema). Bunday rejimda qurilmaning o’qi bo’ylab harakatlanayotgan gaz oqimi qattiq material zarrachalarini favvora shaklida yuqoriga otadi.
Xozirgi kunda mavhum qaynash qatlamini hosil qilishning ilmiy jihatdan asoslangan yangi usullari mavjud. Bunday usullar qatoriga bosim ta’siridagi yuqori haroratli qatlam, markazdan qochma kuch maydonidagi qatlam, oqimni impulьsli tsirkulyatsiyasiga ega qatlam, vibratsiya ta’siridagi qatlam va uyurmaviy qatlam hosil qilish usullarini misol qilib keltirish mumkin.
SHarsimon va unga yaqin bo’lgan shakllardagi zarrachalar qatlamini mavhum qaynash holatiga keltiruvchi oqimning birinchi kritik tezligi analitik uslubda, Re kriteriysining kritik qiymati bo’yicha, aniqlanishi mumkin
Re_kr = Ar/(1400+5.22AP1^/2), (21-12)
bu yerda Re_kP1=_kP1d₃/; Ar=(d³²g/²)(₃-_m); d- zarrachalarning o’rtacha diametri; - ishchi muhitning dinamik qovushqoqligi.
Re_kr kriteriysining son qiymati bo’yicha _kP1 aniqlanadi. SHundan so’ng, (21-4) tenglamadan K_ qiymatlari uchun oqimning ishchi tezligi _o hisoblanadi. _o qiymatlari bo’yicha qurilmaning diametri aniqlanadi:
D = [4Q/(_o)]^1/2 . (21-13)
Mahsulot zarrachalarining qatlamda bo’lish vaqti
_o’rt = m/G , (21-14)
bu yerda m- qatlamdagi qattiq materialning massasi, kg; G- material sarfi, kg/sek.
Mayda donador materialning mavhum qaynash qatlamini gidravlik qarshiligi quyidagi tenglama asosida aniqlanadi
ΔP = 150(1-)²H_o(K_sh³d²). (21-15)
Mavhum qaynash qatlamidan mahsulot zarrachalarining uchib chiqish tezligi _kP2 ham (21-12) tenglamadan aniqlanishi mumkin. Buning uchun Re_kr ifodasidagi _kP1 o’rniga _kP2 quyiladi.
Mavhum qaynash qatlamli qurilmalar
Jarayonni amalga oshirilish sharoitlari, mahsulot sifatiga ko’rsatiladigan talablar va mahsulot hamda ishchi muhit o’rtasidagi ta’sirning spetsifik xususiyatlarini hisobga olgan holda, mavhum qaynash qatlamli qurilmalarning ko’plab turlari yaratilgan.
Davriy va uzluksiz rejimda ishlovchi bunday qurilmalarda mahsulot gaz oqimi bilan parallel, qarama-qarshi va kesishuvchan yo’nalishlarda kontaktda bo’ladi.
Mavhum qaynash qatlamli ayrim qurilmalarning printsipial tuzilish sxemalari 21.4-rasmda tasvirlangan.
21.4-rasmning a-sxemasida tasvirlangan tsilindrik adsorber uzluksiz rejimda ishlaydi. Adsorbent qurilmaning yuqori qismidagi patrubkadan gaz taqsimlovchi panjara ustiga uzluksiz to’kilib turadi. Panjara ostidan yuqoriga qarab yo’naltirilgan gaz oqimi material qatlamidan o’tib, uni mavhum qaynash holatiga keltiradi. Qurilmada ishlov berilayotgan material satxi quyilish patrubkasi vositasida rostlanadi.
Ushbu tipdagi qurilmadan gazlarni tozalovchi adsorber yoki sochiluvchan materiallaruchun quritgich sifatida foydalanish mumkin.

Vertikal holatda o’rnatiladigan tsilindrik siloslar (17.4-rasm, b-sxema) ko’p miqdordagi don mahsulotdarini yig’ish, ularni siqilgan havo yordamida aralashtirish va majburiy usulda shamollatish uchun qo’llaniladi. Ushbu maqsadlarni amalga oshirish uchun silosning tubi, dumalok kontsentrik to’siq yordamida, ikkita alohida qismlarga - tashqi va ichki halqasimon kameralarga ajratilgan. Ushbu qismlarga o’rnatilgan patrubkalar orqali qurilmaga havo beriladi. Tashqi halqaga beriladigan havo miqdori, ichki halqaga nisbatan, ikki marta ortiq bo’ladi. SHu sababdan, silosdagi donni devor chetidan uning markaziy o’qi tomon yo’nalgan tsirkulyatsiyaviy harakati yuzaga keladi. Don qatlamining mavhum qaynash holatidagi bunday harakati texnologik maqsadni tezda amalga oshirilishiga imkon beradi.

Zarrachalarining o’lchamlari kichik, yopishuvchan va elektrostatik xususiyatga ega bo’lgan materiallarni aralashtirish, ularning zichlashgan qatlamlarini buzish va bunday muhitda issiqlik (modda) almashinish jarayonlarini tezlashtirish uchun pnevmomexanik usuldan (21.4-rasm, v-sxema) foydalaniladi. Bu paytdagi mahsulotning mavhum qaynash qatlami mexanik aralashtirgichlar yoki vibratorlar yordamida qo’shimcha ravishda aralashtiriladi.
21.4-rasmning g-sxemasida tasvirlangan qurilma sochiluvchan materiallarni pnevmatik uslubda masofaga uzatish yoki ularni issiq havo okimida quritish uchun qo’llanishi mumkin. Qattiq material zarrachalarini havo oqimidagi kontsentratsiyasi shlyuzli zatvor vositasida rostlanadi.
Umuman olganda, mavhum qaynash qatlamli qurilmalar adsorbtsiya va quritish jarayonlarini amalga oshirish uchun keng qo’llaniladi.