|
р
\
F
14.1-расм. Масса утказиш жараёнида фазаларда концентрациянинг
тацсимланиши.
Фазалар бир-бирига нисбатан маълум тезликда, яъни турбулент
режимда харакат килади ва кузгалувчан ажратувчи юзага эга. Таркалувчи
модда Fx фазадан Fu фазасига ажратувчи юза оркали модда бериш жараён
оркали утади. Модда утказиш жараёни хар бир фазадаги турбулент окимнинг
структурасига боглик. Гидродинамикадан маълумки, турбулент окимда
каттик юза устида чегаравий катлам хосил булади. Хар бир фаза ядрога (ёки
фазанинг асосий массаси) ва фазанинг чегаравий юпка катламга эга булади.
Фазанинг ядросида модда асосан турбулент пулсациялар ёрдамида таркалади
ва таркалувчининг концентрацияси (sou va sox) амалий жихатдан узгармас
кийматга эга булади. Чегаравий катламда турбулент режим аста-секин суниб
боради, натижада ажратувчи юзага якинлашган сари концентрацияси узгариб
боради. Ажратувчи юзанинг узида модданинг таркалиши жуда секинлашади,
чунки модданинг утиши факат молекуляр диффузиянинг тезлигига боглик
булиб колади. Фазалар уртасидаги ишкаланиш ва суюк фаза чегарасидаги
сирт таранглик кучлари таъсирида ажратувчи юза якинида концентрация
кескин, тахминан тугри чизик буйича узгаради.
Шундай килиб, турбулент окимда фазанинг ядродан фазаларни
ажратувчи чегарагача (ёки тескари йуналишда) модда берилиши параллел
равишда молекуляр ва турбулент диффузиялар ёрдамида амалга оширилади,
бирок фазанинг асосий массасида модданинг берилиш жараёни диффузия
йули билан боради.
Демак, модда утказишнинг тезлиги харакатлантирув-чи кучга тенг
булган, таксимланаётган модданинг фаза ядроси билан чегаравий катламлари
орасидаги концентрациялари фаркига тугри пропорционал булади. Фаза
ядросидан чегаравий катламга ёки ажратувчи юзага берилаётган модданинг
микдори модда бериш тенгламаси билан аникланади:
газ фазаси учун, Fu
бу ерда M -вакт бирлиги ичида берилган модданинг микдори; Д , Д -газ
ва суюклик фазаларидаги модда бериш коеффициентлари; (u - uch) -модда
беришнинг Fu фазадаги харакатлантирувчи кучи; (xch-x) -модда беришнинг
Fx фазадаги харакатлантирувчи кучи; uch ва x ch хар бир фазанинг ядросидаги
уртача
концентрацияси;
uch,
x ch
-тегишли
фазалар
чегарасидаги
концентрациялар; F - фазаларни ажратувчи юза.
Модда
бериш
коеффициенти
(15.8),
(15.9)
тенгламаларидан
аникланади:
М = Ру ■
F ■
(у - уч)
(14.8)
суюклик фазаси учун, Fx
(14.9)
М
кг / с
м
(14.10)
Модда бериш коеффициентлари (Д, Д ) вакт бирлиги ичида
жараённинг харакатлантирувчи кучи бирга тенг булганда юза бирлигидан
фазаларни ажратувчи юзадан фазанинг ядросига (ёки тескари йуналишда -
фазанинг ядросидан ажратувчи юзага томон) утган модданинг массасини
билдиради.
Модда бериш коеффициенти физик узгармас катталик эмас, у фазанинг
физик хоссаларига (зичлик, ковушкоклик ва бошкалар), мухитнинг
гидродинамик
режимларига,
(ламинар
ёки
турбулент
оким)
модда
алмашиниш курилмасининг конструктив тузилишига ва унинг улчамларига
боглик булган кинетик катталикдир, яъни:
Д — f ( Р , И , D >w ’ L i L i )
Шундай килиб, модда бериш коефициенти Д нинг бир катор узгарувчан
факторларга богликлиги сабабли, улар орасидаги богланишини аниклаш
учун хамда модда бериш коеффициентининг кийматини хисоблаш учун
ухшашлик назариясидан фойдаланилади. Ухшашлик назарияси асосида бу
богликликларни
ифодаловчи,
модда
беришнинг
умумий
критериал
тенгламаларини келтириб чикарамиз.
Ухшашлик назарияси усуллари ёрдамида бир нечта диффузион
t
критерийлари хосил килинган. Булар жумласига (Nu ), фуре (Fo ’), Пекле (Re ’),
Прандтл (Rr ’) диффузион критерийлар киради.
Нусселт диффузия критерийси куйидаги куринишга эга:
Nu' —
(14.11)
бу ерда Д -модда бериш коеффициенти; D -молекуляр диффузия
коеффициенти; L -системанинг аникловчи улчами. ухшаш системаларнинг
ухшаш нукталарида N u' критерийси бир хил кийматга эга булади. Бу
ухшашлик критерий фазалар ядросининг ва дифузион чегара катламидаги
модда утказиш интенсивлигини ифодалаб ва улар орасидаги нисбатни
курсатади.
Нусселт критерийси тенгламасида хисобланаётган модда бериш
коеффициенти булгани учун у аникланувчи критерийдир.
Фуре
диффузия
критерийси
нотургун
холдаги
модда
бериш
жараёнларини ифодалайди ва куйидаги катталиклар оркали белгиланади:
f
O —1^
(14.12)
бу ерда х- жараённинг давомийлиги.
Нотургун ухшаш системалар ухшаш нукталарида Фуре критерийси бир
хил кийматга эга булиб, вакт бирлиги ичида модда берилишининг
узгаришини курсатади.
Пекле критерийси ухшаш системаларнинг ухшаш нукталарида
конвектив ва молекуляр диффузиялар оркали утаётган модда массаларининг
нисбати даражасини белгилайди ва куйидаги тенглама билан аникланади:
Pe = ^
(14.13)
бу ерда w - окимнинг тезлиги. Куп холларда Re критерийси урнига
Прандтл диффузия критерийси ишлатилади:
P r= P eL = w d: w d =
v
=
(1414)
Re'
D '
Do'stlaringiz bilan baham: |
