Kimyoviy va oziq-ovqat texnologiyalari kafedrasi

4. Ishlab chiqarishda fizik-kimyoviy jarayonlarning nazariy asoslari

Silikat materiallariga issiqlik ishlovini berish jarayonlari eng ma'suliyatli va eng murakkab hisoblanib buning natijasida xom ashyo va yarim tayyor mahsulotlarda qaytmas fizik-kimyoviy jarayonlar ro’y berib, ularning agregat holatida va hajmida keskin ravishdagi o’zgarishlar bo’lmagan holda fazaviy tarkibi, struktura tuzilishi va fizik-texnik xususiyatlari yangilanib, foydalanish uchun kerakli bo’lgan xususiyatlarini egallaydilar.

Quritish jarayonining nazariy asoslari

Quritish deb, qattiq holdagi materialdan bug’latish yordamida namlikni chiqarib yuborish jarayoniga aytiladi. Quritish jarayoni material hajmining o’zgarishi bilan birga kechadi, bu qisqarish deb ataladi. Qisqarish jarayonida material deformatsiyaga uchrab buyumlarning sinishi va yorilishi mumkin. Quritilayotgai material ko’p komponentli tizim hisoblanib, u qattiq skeletdan, namlikdan, havo va suv bug’laridan tashkil topadi. Materialning atrof muhitga nisbatan 3 ta agregat holati mavjud: nam, muvozanat va gigroskopik. Nam holat deb material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi atrof muhitdagi suv bug’larining portsial bosimidan katta bo’lgan holatga aytiladi. Ana shu sharoitda materialdan namlik yo’qoladi. Muvozanat holatda ikkala portsial bosimining qiymatlari tnglashadi va bu sharoitda material qurimaydi. Gigroskopik holatda material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi atrof muhitdagi suv bug’larining portsial bosimidan kichik bo’ladi. Bu hol faqat sun'iy ravishda hosil qilinishi mumkin. Quritilayotgan material unga ta'sir etayotgan qurituvchi agent ta'sirida ochiq yuzasi orqali namlikni chiqara boshlaydi. Materialning nam saqlovchisini vaqt davomida o’zgarishi grafik usulda aniqlanadi va qizdirish chizig’i deb ataladi. 6-rasm da kapillyar g’ovakli kolloid material uchun quritish chizig’i va materialning temperatura o’zgarishi keltirilgan. Punktir chiziq bilan quritgich agentining quruq t_s va ho’l t_m termometrlar bilan o’lchangan va doimiy qiymatda ushlab turiladigan temperaturasi ifodalangan. U_p - quritgich agentiga nisbatan materialning muvozanat namligining chizig’i. O’rtacha nam saqlovchisi U₀ va t₀ temperaturaga ega bo’lgan material qurilmaga solinib, u orqali t_s >t₀ va suv bug’larining portsial bosimi P¹ bo’lgan qurituvchi agent yuboriladi. P¹ ga material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi P¹ bo’lgani uchun namlikni chiziq 1 orqali bera boshlaydi. Quritgich agenti namlikni assimilyasiya qilib to’yinadi va qurilmadan chiqib ketadi. Uning o’rniga quritgich agentining yangi portsiyalari kela boshlaydi. Materialda vaqt birligi ichida yuqolayotgan namlikning miqdori osha borib, a nuqtada maksimumga erishadi. Bir vaqtda materialning temperaturasi t₀ dan t_m gacha oshib, a¹ nuktada material yuzasi shudring nuqtasiga yetadi. Unda quritgich agentining temperaturasi ho’l termometri temperaturasiga etadi. Materialdan namlikni chiqish jarayonining o’sib borish bosqichi quritishning birinchi bosqichi deyiladi, bunda material yuzasi a¹ gacha qiziydi. U qisqa bo’lib, τ¹ bilan belgilangan. a nuqtadan δ nuqtagacha nam saqlovchi bir xil tezlikda yuqola boshlaydi, material yuzasining temperaturasi o’zgarmaydi. Bunda material yuzasidan namlik bug’lanib, issiklik bug’ hosil bo’lishiga sarflanadi.

Bu bosqichda material markazidagi temperatura asta-sekin oshib yuza temperaturasigacha yetadi. Bu bosqich a nuktadan 8 gacha ifodalanib, doimiy tezlikdagi quritish bosqichi deyiladi. Bunda δ nuqtasi materialning kritik nam saqlovchisiga ega holatiga to’g’ri keladi. Bu holatda qisqarish tugab, materialda struktura hosil bo’lish jarayoni yakunlanadi. Bosqichning cho’zilishi τ₂ – τ₁ bilan belgilanadi. δ nuqtadan o’rtacha yakuniy nam saqlovchi U_k gacha, ya'ni materialni qurilmadan chiqarib olish holatigacha, namlikni yuqolishi sekinlashadi va chiziq bir asimptotik holda muvozanat holati U_r gacha yaqinlashadi. Bu tushib ketayotgan tezlikdagi quritish bosqichi deyiladi. Bu bosqich eng uzoq bo’lib, uning boshlanishi chiziq 2 da δ nuqtada ifodalanadi. Bu nuqtada materialning t_n temperaturasi keskin oshib, uchinchi bosqichda asimptotik ravishda quritgich agentining quruq termometri bo’yicha temperaturasiga yetib oladi.

Bosqichning uzunligi [τ₃-(τ₂+ τ₁)] bilan ifodalanadi.

Quritish jarayonidagi qisqarishlar va deformatsiyalanish

Quritilayotgan materialdan namlikni chiqib ketish jarayonida u qisqaradi. Tuproqqa nisbatan materialning chiziqli o’lchamlari va namligi orasida quyidagi bog’lanish mavjudligi aniqlangan:

l = l₁ [1 +α_ω ( W – W1 )]

l – jinsning boshlang’ich uzunlik o’lchami, sm 1₁ – W₁ namlikdagi uzunlik o’lchovi, sm α_ω – chiziqli qisqarish koeffitsiyenti

W – jinsning boshlang’ich namligi

W – jismning oxirgi namligi

Absolut chiziqli qisqarish

Δ1=1 - 1₁ sm nisbiy chiziqli qisqarish δ= (l – 1₁) /l₁= Δl / l₁ yoki δ= Δ1 / 1₁ • 100% yoki δ= (1 -1₁) / l₁=α_ω( W – W₁) yoki δ=α_ω 100 /р ( C - С₁) =α_C( C - C₁)

α_с - namlik bo’yicha 1g/sm³ konsentratsiya farqiga nisbatan chiziqli qisqarish

koeffisiyenti.

Buyum jismi bo’ylab namlikning barobar taqsimlanmasligi va quritishning barabar bo’lmasligi buyumning qalinligi va uning gabarit o’lchamlariga nisbatan kuzatilishi mumkin. Buyumni quritishda vujudga kelgan kuchlanishlar qisqarishning kattaligiga proporsionaldir. Kuchlanishlar oqibatida buyumlar yuzasida cho’zilish kuchlari vujudga kelib, ular buyumlarda yoriqlarni hosil qiladi. Quritish jarayonida yoriqlarni vujudga keltiruvchi kuchlanganlikning qiymati jismning yuzasi va markazidagi namlik konsentratsiyaning farqi va α_с ning kattaligi bilan bog’liq, lekin u buyumning qalinligi va namlik gradiyenti bilan bog’lik emas,

Buyumlarni quritish tabiiy va sun'iy bo’lishi mumkin. Tabiiy quritish ochiq havoda o'tkazilib, qurituvchi agent hisoblangan havo ventilyatorsiz chiqarib yuboriladi. Sun'iy quritish ma'lum qurilmalarda kechib, ularda suv bug’larini yutgan qurituvchi agent ventilyatorlar yordamida chiqarib yuboriladi. Materialga issiqlik koloriferda isitilgan yoki o’choqda yoqilg’ini yoqish yordamida olingan qurituvchi agent yordamida beriladi. Hozirgi vaqtda buyumlarning 70 — 80% sun'iy ravishda quritiladi.

Kuydirishda sodir bo’ladigan fizik-kimyoviy jarayonlar

Kuydirish jarayonidagi sodir bo’ladigan o’zgarishlar olinayotgan materialning turiga, xossalariga va kuydirish jarayonining usuli, tartibi hamda issiqlik qurilmasining turiga bog’lik.

Keramik materiallarni kuydirish jarayonida materialni ma'lum miqdorda pishirish kuzda tutiladi. Bunda hosil bo’lgan suyuk faza materialning mayda zarrachalari atrofini o’rab olib, ularni bir —biriga bog’laydi va uning mexanik xosssalarini keskin sur'atda oshirib yuboradi. Kuydirish jarayonida bir vaqtda yana bir qator o’zgarishlar ro’y beradi, ularning qatoriga degidratlanish, yangi kimyoviy birikmalar va qorishmalarniig hosil bo’lishi, massa komponentlarining polimorf o’tishlari, rekristallizatsiya va boshqalar kiradi. Kuydirishda hosil bo’lgan suyuq faza material g’ovaklarini qisman va to’la ravishda qoplab, buyumlarning qisqarishini vujudga keltiradi.

Materialni kuydirishdagi yakuniy temperatura ko’pincha aniq bir qiymat bo’lmay, u kuydirish tartibi bilan aniqlanadi.

Kuydirishdagi jarayonlarniig to’la —to’kis borishligi uchun pechning ichida ma'lum bir gaz muhiti yaratiladi. Bundan tashqari, pechning ichida temperaturani kuydirilayotgan materialda mumkin qadar ichki kuchlanishlarni tug’dirmaslik maqsadida ma'lum bir tezlikda ko’tariladi. Kuydirishning davomiyligi pechning tuzilishiga bog’liq.

Maydalash

Maydalash va tuyish haqidagi asosiy tushunchalar

Qurilish materiallari sanoatidagi asosiy operatsiyalardan biri - birlamchi xom ashyo materiallarini o’lchamlarini kamaytirishdir.

Maydalash deganda yirik bo’laklarni mayda bo’lakchalarga aylantirish jarayoni tushuniladi. Maydalash jarayoni tashqi kuchlar ta’sirida qattiq materialning yirik bo’laklarini bir necha bo’laklarga ajralishidan iboratdir. Bunda har bir bo’lakcha boshqa bo’lakchalardan butunlay ajralgan holda bo’ladi. Maydalash jarayonida jism (material)ning zarrachalarini o’zaro jipslashish kuchlarini yengishiga ma’lum bir miqdordagi energiya sarflanadi. Qattiq jism (material)ni yemirilishidan keyin ajralgan bo’lakchalarda yangi yuzalar hosil bo’ladi.

Ko’pgina hollarda xom ashyo dastlabki maydalanishni talab etadi. Chunki, ko’pincha xom ashyo turli shakllardagi va ko’ndalangiga 1000-1200 mm bo’lgan bo’laklardan to zarrachalargacha bo’lgan o’lchamli bo’laklardan iborat bo’ladi.

Sanoatda dastlabki bo’laklarga bo’lish uskunalaridan tortib, to juda mayin tuyish jihozlarigacha qo’llaniladi.

Maydalash-tuyish jihozlarining asosiy texnik-iqtisodiy ko’rsatkichlari bo’lib, maydalash darajasi va olinayotgan mahsulot birligiga to’g’ri keladigan solishtirma energiya sarfi kabi ko’rsatkichlar xizmat qiladi.

Materialning maydalanish darajasi deb, maydalanayotgan material bo’laklarining o’lchamini maydalashdan keyingi bo’lakchalarining o’lchami nisbatiga aytiladi.

Bo’laklarning yirikligi ularning o’rtacha o’lchamlaridan olinadi. Bo’laklarning o’rtacha o’lchami quyidagi tenglama orqali aniqlanishi mumkin: