Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

7.2. ИССИҚЛИК ЎТКАЗИШИНИГ АСОСИЙ ТЕНГЛАМАСИ

Иссиқлик алмашиниш жараёнларида иссиқлик бир муҳитдан иккинчисига ўтади. Кўпинча иссиқлик ташувчи агентлар бир-биридан девор орқали (ускуна ёки қувурнинг девори ва ҳоказо) ажратилган бўлади. Ҳарорати юқори бўлган муҳитдан ҳарорати паст бўлган муҳитга бирор девор орқали иссиқликнинг берилиши иссиқликнинг ўтиши деб аталади. Бунда берилган иссиқликнинг миқдори Q иссиқлик ўтказишнинг асосий тенгламаси орқали топилади:
Q = КΔt_ўр Fτ, (7.1)
бу ерда К – иссиқлик ўтказиш коэффициенти; Δt_ўр – иссиқ ва совуқ муҳит ҳароратларининг ўртача фарқи; Ғ – муҳитларни ажратувчи девор юзаси; τ – жараённинг давомийлиги.
Узлуксиз ишлайдиган турғун жараёнлар учун (7.1) тенгламадаги τ ҳисобга олинмайди. У ҳолда:
Q = КΔt_ўрF . (7.2)
(7.1) тенгламадаги К – иссиқликнинг биринчи муҳит марказидан ажратувчи деворга иссиқлик бериш, девор орқали иссиқлик ўтказувчанлик ва девор юзасидан иккинчи муҳит марказига иссиқлик бериш йўллари орқали ўтиш тезлигини белгиловчи коэффициент.
К нинг қийматини топиш учун иссиқ муҳитдан совуқ муҳитга текис девор орқали иссиқликнинг ўтиш жараёнини кўриб чиқамиз (7.1-расм).
Турғун жараёнлар учун биринчи муҳит марказидан деворга берилган, девордан ўтган ва девордан иккинчи муҳит марказига берилган иссиқликнинг миқдори ўзаро тенг, яъни:
. (7.3)
бу ерда α₁ – ҳарорати юқори муҳитдаги иссиқлик бериш коэффициенти; – иссиқ муҳит марказидаги ҳарорат; – девор юзасининг иссиқлик муҳити томонидаги ҳарорати; λ – девор материалининг иссиқлик

Q α2 δ α1 λ

7.1-расм. Иссиқ муҳитдан совуқ муҳитга текис девор орқали иссиқлик ўтиш жараёнининг схемаси.

ўтказувчанлик коэффициенти; δ – деворнинг қалинлиги; – девор юзасининг совуқ муҳит томонидаги ҳарорати; α₂ – ҳарорати паст муҳитдаги иссиқлик бериш коэффициенти; – совуқ муҳит марказидаги ҳарорат.

(7.3) ифодалардан қуйидагиларни олиш мумкин:

. (7.4)
(7.4) тенгламаларнинг чап ва ўнг томонларини ўзаро қўшамиз:
= (7.5)
ёки
Q = F ( ). (7.6)
(7.2) ва (7.6) тенгламаларни ўзаро солиштириш натижасида текис девор учун қуйидаги ифодаларни олиш мумкин:
К = (7.7)
ёки
. (7.8)
Иссиқлик ўтказиш коэффициентига тескари бўлган қиймат иссиқлик ўтишининг термик қаршилиги деб юритилади. ва қийматлар иссиқлик беришнинг термик қаршиликларини, эса деворнинг термик қаршилигини ифодалайди.

Иссиқлик ўтказиш коэффициенти қуйидаги ўлчов бирлигига эга:

К = .
Шундай қилиб, иссиқлик ўтказиш коэффициенти К ҳарорати юқори бўлган муҳитдан ҳарорати паст бўлган муҳитга вақт бирлиги ичида ажратувчи деворнинг 1 м² юзасидан муҳитлар ҳароратлари фарқи 1 градус бўлганда ўтказилган иссиқликнинг миқдорини билдиради.
Кўп қатламли девордан иссиқлик ўтиш жараёнида ҳар бир қатламнинг термик қаршиликлари ҳисобга олинади. Бу ҳолда К нинг қиймати қуйидаги тенглама билан топилади:
, (7.9)

бу ерда i – қатламнинг тартиб сони; n – қатламлар сони.

Нефть ва газни қайта ишлаш технологиясида кўпинча иссиқлик қувур юзаси орқали ўтади. Цилиндрсимон юзадан иссиқлик ўтишининг принципиал схемаси 7.2-расмда кўрсатилган. Қувур ичида ҳарорати t₁ бўлган иссиқ муҳит бўлиб, ундан иссиқлик қувурнинг ички юзасига берилади (α_и). Қувур

αu αт

7.2-расм. Цилиндрсимон юзадан иссиқлик ўтишининг схемаси.

ташқарисидаги ҳарорати t₂ бўлган совуқ муҳит бор. Қувур ташқи юзасидан совуқ муҳитга иссиқликнинг берилиши α_Т билан ифодаланади. Қувурнинг баландлиги L, ички радиусини r_и, ташқи радиусини эса r_Т билан белгилаймиз. Цилиндрсимон юзадан ўтказилган иссиқлик миқдори қуйидаги тенглама орқали топилади:

Q = K_R2 π τ (t₁ – t₂) . (7.10)

К_R нинг қиймати эса қуйидаги тенглама билан ҳисобланади:

К_R = . (7.11)

К_R иссиқлик ўтказишнинг чизиқли коэффициенти деб аталади. Агар К нинг қиймати юза бирлигига нисбатан олинса, К_R нинг қиймати қувур узунлигининг бирлигига нисбатан олинади. Шу сабабли К_R= ўлчов бирлигига эга.

Қалин деворли цилиндрсимон юзаларни, жумладан, катта қалинликдаги изоляция қатлами билан қопланган қувурларни ҳисоблашдагина (7.10) ва (7.11) тенгламалардан фойдаланилади. Юпқа деворли қувурларни ҳисоблашда эса (7.2) ва (7.7) тенгламалардан фойдаланиш мумкин.