Jarayonining

28-MARUZA
MAVZU: QURITISH JARAYONI. REJA:

1. 
   Quritish jarayonining nazariy asoslari
   
2. 
   Nam havoning asosiy xossalari
   
3. 
   Nam havoning holat diagrammasi
   
4. 
   Quritishning tezligi
   

Nam materiallarni qurituvchi agent yordamida suvsizlantirish jarayoni quritish deb ataladi. Bu jarayonda namlik bug`lanish yuli bilan qattiq faza tarkibidan gaz (yoki bug`) fazasiga o’tadi. Nam materiallarni quritish jarayonining sanoatda tashqil etish katta ahamiyatga ega. Quritilgan materiallarni transport vositasida o’zatish arzonlashadi, ularning tegishli xossalari yaxshilanadi, qurilma va quvurlarning korroziyaga uchrashi kamayadi. Materiallarni uch xil usulda: mexaniq, fizik-kimyoviy va issiqlik yordamida suvsizlantirish mumkin.

Mexaniq usul bilan suvsizlantirish tarkibida ko’p miqdorda suv to’tgan materiallarni quritish uchun ishlatiladi. Bu usul bilan suvsizlantirishda namlik siqish yoki sentrifugalarda markazdan qochma kuch ta`sirida ajratib olinadi. Odatda mexaniq yul bilan namlikni ajratish- materiallari suvsizlantirishda birinchi bosqich hisoblanadi. Mexaniq suvsizlantirishdan sochng yana bir qism namlik qoladi, bu qolgan namlikni issiqlik yordamida, ya’ni quritish yuli bilan ajratib chiqariladi.
Fizik-kimyoviy usul bilan materiallarni suvsizlantirish, asosan laboratoriya sharoitlarida ishlatiladi. Bu usul suvni o’ziga tortuvchi moddalar (masalan, sulfat kislota, kalsiy xlorid) dan foydalanishiga asoslangan. Yopiq idish ichida suvni tortuvchi modda ustiga nam material joylashtirish yuli bilan uni suvsizlantirish mumkin.
Issiqlik ta`sirida suvsizlantirish (quritish) sanoatning turli sohalarida keng ishlatiladi. Quritish ko’pchilik ishlab chiqarishlarning oxirgi, ya’ni tayyor mahsulot olishdan oldingi jarayon hisoblanadi. Ayrim ishlab chiqarishlarda materiallarni suvsizlantirish ikki bosqichdan iborat bo’lib, namlik avval arzon jarayon hisoblangan mexaniq usul bilan, sochngra qolgan namlik esa quritish yo’li bilan ajratiladi. Bunda jarayonning samaradorligi ortadi.
Quritish ikki xil (tabiiy va sunchiy) yo’l bilan olib boriladi. Materiallarni ochiq havoda suvsizlantirish tabiiy quritish deyiladi, bu jarayon o’zoq vaqt davom etadi. Sanoatda materiallarni suvsizlantirish uchun sunchiy quritish usuli ishlatiladi, bu jarayon maxsus quritkich qurilmalarda olib boriladi.
Quritilishi lozim bo’lgan materiallar uch turga bo’linadi:
qattiq (donali, bo’lak-bo’lakli, zarrachali); pastasimon; suyuq (eritmalar, suspenziyalar).
Issiqlik tashuvchi agentning quritilayotgan material bilan o’zaro kontakt qilish usuliga ko’ra quritish quyidagi turlarga bo’linadi:

1. 
   konvektiv quritish nam material bilan qurituvchi agent tochg`ridan-tochg`ri o’zaro aralashadi;
   
2. 
   kontaktli quritish issiqlik tashuvchi agent va nam material o’rtasida ularni ajratib turuvchi devor bo’ladi;
   
3. 
   radiasiyali quritish issiqlik infraqizil nurlar orqali tarqaladi;
   
4. 
   dielektrik quritish material yuqori chastotali tok maydonida qizdiriladi;
   
5. 
   sublimatsiyali quritish material mo’zlagan holda, yuqori vakuum ostida suvsizlantiradi.
   

Oxirgi uchta usul sanoatda nisbatan kam ishlatiladi va odatda quritishning maxsus usullari deb yuritiladi. Sanoatda asosan quritishning konvektiv usuli keng qo’llaniladi.
Nam havoning asosiy xossalari
Nam havo quruq havo va suv bug`larining aralashmasidan iborat. Quritish jarayonida nam havo namlik va issiqlik tashuvchi agent vazifasini bajaradi. Ayrim sharoitlarda tutunli gazlar yoki ularning havo bilan aralashmasi ishlatiladi, biroq nam havo va tutunli gazlarning fizik xossalari bir-biridan faqat son qiymati bo’yicha farq qiladi. Nam havoning asosiy xossalari quyidagi tushunchalar bilan belgilanadi: absolyut namlik, nisbiy namlik, nam saqlash, entalpiya.

Absolyut namlik. Nam havoning hajm birligiga tochg`ri kelgan suv bug`larining miqdori absolyut namlik deb ataladi va (kg/m³) bilan belgilanadi. Agar nam havo sovitilib borilsa, ma’lum haroratga etgach, namlik shudring sifatida ajrala boshlaydi. Namlik bunday holatda ajralishga tochg`ri kelgan haroratga shudring nuqtasi deb ataladi. Bunday sharoitda havo tarkibida maksimal miqdorda suv bug`i bo’ladi. Havoning tochyinish paytidagi absolyut namligi orqali ifodalanadi.
Nisbiy namlik. Havo absolyut namligining tochyinish paytidagi absolyut namlikka nisbati nisbiy namlik deb ataladi. Havoning namligi (tochyinish darajasi) quyidagi ifoda bo’yicha topiladi:

  ^сб 
_
^pсб p_
, (30.1)

bu yerda,P _сб — tekshirilayotgan nam havodagi suv bug`larining parsial bosimi, Pa; P <sub></sub> —
berilgan harorat va umumiy barometrik bosimda tochyingan suv bug`larining bosimi, Pa.
Nisbiy namlik havoning muhim xossasi hisoblanadi. Havo tarkibida namlik qancha kam bo’lsa, bunday havo quritish jarayonida shuncha samarali ishlatiladi. Namlik bilan tochyingan havodan qurituvchi agent sifatida foydalanish mumkin emas.
Nisbiy namlikni aniqlash uchun psixrometrdan foydalaniladi. Psixrometr ikkita termometrdan iborat bo’lib, bitta termometrning sharchasi doim ho’llab turiladi va u ho’l termometr deb yuritiladi. Ikkinchisi esa quruq termometr deb ataladi. Quruq va ho’l termometrlar

ko’rsatishlarining ayirmasi
t  t_к
 t _х
haroratlarning psixrometrik ayirmasi deyiladi. Nisbiy

namlik qancha kam bo’lsa, ho’l termometr sharchasi yuzasida suvning bug`lanishi shuncha tez boradi, natijada sharcha tezlik bilan soviydi. Shu sababli havoning nisbiy namligi kamayishi

bilan haroratlarning psixrometrik ayirmasi ko’payadi. Bu ayirma t
asosida va psixrometrik

jadvallar yoki diagrammalar yordamida havoning nisbiy namligi topiladi.
Nam saqlash. 1 kg absolyut quruq havoga tochg`ri kelgan suv bug`larining miqdori havoning nam saqlashi deb yuritiladi. Bu kattalik x (kg/kg) yoki d (g/kg) bilan belgilanadi. Havoning nam saqlashi quyidagi nisbat orqali topiladi:

_{х } ^mсб
^mкх

_ сб
^кх
(30.2)

bu erda, m _сб — nam havoning berilgan hajmidagi suv bug`lari massasi, kg; m _кх — nam

havoning berilgan hajmidagi absolyut quruq havoning massasi, kg;  _кх
havoning zichligi, kg/m³.
— absolyut quruq

Nam havoning entalpiyasi. Nam havoning entalpiyasi (J/kg quruq havo) quruq havo entalpiyasi bilan shu nam havoda bo’lgan suv bug`ining entalpiyasi yig`indisiga teng:
I=C _кх t+xi _уб (30.3)
bu erda, C _кх — qumq havoning solishtirma issiqlik sig`imi, J/kg K; t — havo harorati, °C; i <sub>уб</sub> —
o’ta qizdirilgan bug`ning entalpiyasi, J/kg.
O’ta qizdirilgan bug`ning entalpiyasi i <sub>уб</sub> (J/kg) quyidagi tenglama orqali topiladi.
i <sub>уб</sub> =r+C <sub>б</sub> t (30.4)
bu erda, r = °S dagi bug`ning entalpiyasi; r = 2495 10³ J/kg;
3

C _б — bug`ning solishtirma issiqlik sig`imi, C _б =1,97-10
J/(kg K).

Agar quruq havoning solishtirma issiqlik sig`imi 1000 J/(kg K) deb olinsa, (30.3) tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
I= 1000 + x(2493 + 1,97t) J/kg quruq havo (30.5)
Demak, nam havoning issiqlik ushlashi (entalpiyasi) nam saqlash x va harorat t ga bog`liq bo’lib, nam havo tarkibida bo’lgan quruq havoning 1 kg miqdoriga nisbatan olinadi.

Nam havoning holat diagrammasiyu Nam havoning asosiy xossalari texnik hisoblashlar uchun zarur bo’lgan aniqlik bilan I—x diagrammasi yordamida topilishi mumkin. Bu diagramma L.K. Ramzin tomonidan 1917 yili taklif qilingan. I- x diagrammasini to’zishda bosimning qiymati o’zgarmas deb olingan, ya’ni P = 745 mm simob ustuni (99 kPa ga yaqin). Diagrammaning asosiy ochqlari oralig`idagi burchak 135° ga teng (30.1-rasm). Asosiy ochqlarga nam havoning ikkita asosiy xossalari-entalpiya I (J/kg quruq havo) va nam saqlash x (kg/kg quruq havo) joylashtirilgan. Diagrammadan foydalanish qulay bo’lishi uchun nam saqlashning qiymatlari yordamchi gorizontal ochqqa joylashtirilgan. Bunda I=const chiziqlar ordinata ochqiga nisbatan 135° burchak bilan ma’lum masshtabda va x = const chiziqlar esa yordamchi absissa ochqiga perpendikulyar qilib joylashtirilgan.
I-x diagrammasiga asosiy chiziqlardan tashqari quyidagi chiziqlar ham joylashtirilgan: o’zgarmas harorat chiziqlari yoki izotermalar (I = const), o’zgarmas nisbiy namlik chiziqlari
 =const; nam havodagi suv bug`ining parsial bosimi chizig`i.  = 100% chizig`i diagrammani ikki qismga bo’ladi. Bu chiziqning tepa qismi diagrammaning ish yuzasi deb ataladi va u tochyinmagan nam havoga tochg`ri keladi. Tochyinmagan nam havo qurituvchi agent sifatida ishlatiladi.  = 100% chizig`ining pastki qismida joylashgan yuza suv bug`i bilan tochyingan havoga tochg`ri keladi va quritkichlarni hisoblashda ishlatilmaydi.
Harorat 99,4°C ga etganda tochyingan bug`ning bosimi o’zgarmas barometrik qiymati (P = 745
mm simob ustuni) ga teng bo’lib qoladi, natijada nisbiy namlik  haroratga bog`liq bo’lmaydi. Bunday sharoitda  namlik saqlash x kabi amaliy jihatdan o’zgarmas qiymatni egallaydi. Shu sababli t= 99,4°C bo’lganda  = const chizig`i keskin buriladi va yuqoriga vertikal bo’ylab yunaladi.
I — x diagrammasi yordamida nam havoning istalgan ikkita xossasi bo’yicha uning holatini
belgilovchi nuqta (masalan, A nuqta) topiladi, sochngra bu nuqta yordamida nam havoning qolgan xossalarini aniqlash mumkin.

30.1-rasm. Nam havoning I— X diagrammasi.

Nam havodagi suv bug`ining parsial bosimi chizig`i diagrammaning pastki qismiga joylashtirilgan. Agar diagrammada nam havoning holatini belgilovchi nuqta ma’lum bo’lsa, suv bug`ining parsial bosimi qiymati R _а ni aniqlash mumkin.

10. 
    diagrammasida nam havo bilan bog`liq bo’lgan istalgan jarayonlarni tasvirlash mumkin:
    
    1. 
       isitish va sovitish;
       
    2. 
       havoning entalpiyasi o’zgarmas paytda nam material bilan o’zaro ta`sir etish;
       

4. 
   turli ko’rsatkichlarga ega bo’lgan ikkita havo oqimlarini aralashtirish;
   
5. 
   bug` havo aralashmasidagi suvni kondensatsiyalash va hokazo.
   

Quritishning tezligiyuMaterialni quritish murakkab jarayon hisoblanadi. Avval namlik materialning ichki qismlaridan uning yuzasiga tarqaladi, sochngra namlik material yuzasidan bug`lanib qurituvchi agent (havo) tarkibiga o’tadi va quritkichdan tashqariga chiqib ketadi. Material tarkibidan namlikning bug`lanib chiqish jadalligi m material yuzasi birligidan vaqt birligi ichida bug`langan namlikning miqdori bilan o’lchanadi:
m = ^W (30.6)
F_
bu yerda, W — quritish paytida materialdan ajralib chiqqan namlik massasi; F — material yuzasi;

• 
  — quritishning umumiy vaqti.
  

Namlikning bug`lanish jadalligi nam material va atrof-muhit o’rtasidagi issiqlik va modda almashinish mexanizmiga bog`liq. Bu mexanizm juda murakkab bo’lib, ikki bosqichdan iborat:

1. 
   namlikning material ichida siljishi;
   
2. 
   material yuzasidan namlikning bug`lanishi.
   

Namlikning material yuzasidan bug`lanishi. Bu jarayon asosan bug`ning qattiq material yuzasidan havoning chegara qatlami orqali diffo’ziya yuli bilan ochtishidan iborat. Materialning yuzasidan namlikning bug`lanish yo’li bilan havo oqimiga ochtishi tashqi diffo’ziya deb ataladi. Tashqi diffo’ziya yordamida namlikning taxminan 90% i tarqaladi. Material yuzasidan atrof-muhitga namlik bug` holatida o’tadi. Tashqi diffo’ziyaning harakatlantiruvchi kuchi material yuzasidagi va atrof-muhitdagi konsentratsiyasilar yoki parsial bosimlar ayirmasi bilan ifodalanadi.
Diffo’ziya oqimidan tashqari namlik termodiffo’ziya yo’li bilan ham tarqaladi. Termodiffo’ziya hodisasi qatlamda haroratlar ayirmasining ta`siri natijasida yo’z beradi. Konvektiv quritish jarayoni nisbatan past haroratlarda olib borilsa, termodiffo’ziya orqali tarqalgan namlikning miqdori juda kichik bo’ladi.
Quritish tezligi o’zgarmas bo’lgan birinchi davrda materialning namligi gigroskopik namlikdan katta bo’ladi, material yuzasidagi bug` esa tochyingan bo’ladi (P_M – P_T). Bu davrda namlik materialning yuzasiga uning ichki qismlaridan katta tezlik bilan siljiydi. Material yuzasidan namlikning berilishi quyidagi tenglama orqali topiladi:
m=  (P_T –Px ) ----- (30.7)
bu yerda,  — modda berish (yoki namlik berish) koeffitsiyenti;
P_T — material yuzasidagi tochyingan bug`ning parsial bosimi;
Px — bug`ning havodagi parsial bosimi; V— barometrik bosim.
(30.7) tenglamadagi P_T –Px va V kattaliklar Pa yoki mm simob ustuni hisobida o’lchanadi. Namlik berish koeffitsienti  ning qiymati havoning tezligiga, qurituvchi agentning material yuzasini aylanib ochtish sharoitiga, materialning shakli va uning o’lchamlariga, quritish haroratiga va boshqa kattaliklarga bog`liq.  ning son qiymati tegishli kriterial tenglamalar yordamida aniqlanadi.
Namlikning material ichida siljishi. Materialning tashqi yuzasidan namlikning bug`lanishi natijasida material ichida namlik gradienti paydo bo’ladi, bu gradient ta`sirida materialning ichki qatlamlaridan uning yuzasiga qarab yo’nalgan namlikning harakati ichki diffo’ziya deb ataladi. Quritishning birinchi davrida (quritish tezligi o’zgarmas bo’lganda) material ichidagi namlikning o’zgarishi katta bo’ladi, bunda quritish tezligiga asosan material yuzasidan namlikning bug`lanish tezligi (ya’ni tashqi diffo’ziya) ta`sir qiladi. Biroq material yuzasidagi namlik kamayib borib gigroskopik namlikka etganda va undan keyin ham kamayishi davom etsa, ya’ni quritishning ikkinchi davrida, jarayonning tezligiga asosan ichki diffo’ziya ta`sir qiladi. Quritishning ikkinchi davrida jarayonning tezligi doim kamayib boradi.
Quritishning birinchi davrida material ichidagi namlik (kapillyarlardagi namlik va osmotik birikkan namlik) suyuqlik holatida tarqaladi. Ikkinchi davrning boshlanishida material yuzasining ayrim joylarida har xil shakldagi chuqur zonalar paydo bo’ladi va materialning ichida bug`lanish yo’z beradi. Bunda kapillyarlardagi namlik va adsorbsiya yo’li bilan birikkan namlikning bir qismi materialning ichida bug` holida siljiydi. Keyinchalik materialning yuza qatlami to’la qurib bo’lgandan sochng, bug`lanishning tashqi yuzasi borgan sari materialning geometrik yuzasidan kamayib ketadi. Bunday sharoitda namlikning ichki diffo’ziya yordamida siljishining ahamiyati ortadi. Ikkinchi davrning quritish tezligi turlicha kamayadigan bosqichida material bilan mustahkam bog`langan adsorbsiya namligi qattiq faza ichida faqat bug` holida tarqaladi.
Namlikning qattiq material ichida tarqalish hodisasi namlik o’tkazuvchanlik deb ataladi. Namlik o’tkazuvchanlikning tezligi yoki namlik oqimining zichligi namlik konsentratsiyasi gradientiga proporsionaldir:

m  D
gc


^м gn
(30.8)

bu yerda, D_M — namlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti.
Bu ifodaning ochng tomonidagi minus ishora namlikning konsentratsiyasi katta bo’lgan qatlamdan konsentratsiyasi kichik bo’lgan qatlamga qarab siljishini ko’rsatadi. Namlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti D_M ning (m²/s) fizik machnosi namlikning materialdagi ichki diffo’ziya koeffitsientini
ifodalaydi va issiqlik o’tkazish jarayonidagi harorat o’tkazuvchanlik koeffitsientiga ochxshaydi. Namlik o’tkazuvchanlik koeffitsiyentining qiymati namlikning material bilan birikish turiga, quritish haroratiga, materialning namligiga bog`liq bo’lib, faqat tajriba yo’li bilan aniqlanadi.
Quritishning tezligi va davrlari. Quritish qurilmalarini hisoblash va loyihalash uchun

quritish tezligini bilish zarur. Quritish tezligi u cheksiz qisqa vaqt 
namligining kamayishi orqali aniqlanadi:
Quritish tezligi tajriba yo’li bilan laboratoriya uskunalarida topiladi.
davomida material

Tajriba natijalaridan ma’lum bo’ldiki, quritish jarayoni ikki davrga ajratiladi. Birinchi davrda quritish tezligi o’zgarmas bo’lsa, ikkinchi davrda esa quritish tezligi doim kamayib boradi.
Ikkinchi davrda ancha murakkab jarayon sodir bo’ladi. Bu davrda birinchi davrda quritish tezligi asosan tashqi diffo’ziyaga bog`liq bo’ladi. Bu davrda qurituvchi agentning tezligi va uning ko’rsatkichlari (nisbiy namlik, harorat) hisoblash ishlarida katta ahamiyatga ega. Materialning ichida namlikning diffo’ziya orqali siljish tezligi katta qiymatga ega bo’ladi, biroq bu holat namlikning material yuzasidan berilish tezligini belgilaydi.
Bog`langan namlik ajrala boshlaydi. Quritish tezligi asosan material ichidagi namlikning tarqalish tezligiga bog`liq. Shu sababli ikkinchi davrda quritish tezligiga material tarkibi bilan bog`liq bo’lgan kattaliklar (quritilayotgan materialning shakli va o’lchamlari, materialning namligi, materialning namlik o’tkazuvchanligi) ta`sir ko’rsatadi. Quritish tezligiga havo oqimining tezligi va uning kattaliklari ham bir oz ta`sir qilishi mumkin.