Мавзу: Mavxum qaynash qatlami gidrodinamikasi

12-МАЪРУЗА

Мавзу: Mavxum qaynash qatlami gidrodinamikasi..

Режа:

1. 
   Умумий тушунчалар.Суюликларни донасимон катламдан утиши.
   
2. 
   Мавхум қайнаш қатламининг холатлари.
   
3. 
   Аралаштиргич тузилиши ва турлари.
   

Таянч суз ва иборалар: Суспензия, аэрация, солиштирма юза, эмприк тенглама, донасимон материаллар, механик, циркуляцион, турбулизатор ердамида, пневматик аралаштириш.

Муаммоли вазият савол ёки топшириқ:
Суюқликнинг донасимон қатламда қандай ъаракатланади.
Маъруза матнининг мавзусини диққат билан ўқиб ечимини топасиз.



1. УМУМИЙ ТУШИНЧАЛАР. СУЮҚЛИКНИ ДОНАСИМОН ҚАТЛАМДАГИ ХАРАКАТИ
Купчилик Кимёвий жараёнларида суюқлик ва газлар сочилувчан донасимон материаллар катламидан ўтказилади. Ишлатиладиган донасимон материаллар хилма-хил булиб, уларнинг шакли ва улчамлари хам турлича бўлади. Агар донасимон материаллар диаметри бир хил булса, бир улчамли катлам ва хар хил булса куп улчамли катлам дейилади. Бу жараёнларда суюқлик ва газлар донасимон материалларнинг орасидан ва каналларидан утади. Донасимон материаларнинг катлами гидравлик каршилик, солиштирма юза, заррачалар орасидаги бушлик х,ажми, материалларнинг улчами ва шу каби 'катталиклар билан ифодаланади.
Баландлиги Н ва кундаланг кесими юза Р булган донасимон катламнинг гидравлик каршилиги Р_к ни Дарси - Вейсбах тенгламаси ёрдамида аниклаш мумкин:
(1)
бу ерда l - катламдаги суюқлик окими утадиган каналнинг узунлиги;  - окимнинг каналдаги уртача тезлиги; d_э- каналнинг эквивалент диаметри; _к=f(Re_k) катламнинг каршилик коэффициенти.
Катлам учун Рейнольдс мезони:

ЁДДА ТУТИНГ!

бу ерда ₀ - суюқликнинг мавхум тезлиги.

Мавхум тезлик суюқлик хажмий сарфини катламнинг кундаланг кесими юзасига булган нисбатига тенг: ₀=V/F
Катлам каналидаги суюқликнинг хакикий тезлиги:
(2)
бу ерда  - катламдаги буш хажмнинг улуши.
Донасимон материаллар орасида буш х,ажмнинг катламнинг хажмига нисбати буш хажмнинг улуши (ёки говаклилик) дейилади ва  билан белгиланади:
(3)
бу ерда V-донасимон катлам хажми; V₃ - катламдаги заррачалар эгаллаган хажм; V₆- катламдаги буш хажм.
Заррачаларнинг солиштирма юзаси (f_c,м²/м^з) ва уларнинг оралиғидаги каналларнинг эквивалент диаметри (d_э, м) куйидаги тенгламалар ёрдамида аникланади:
(4)
(5)
бу ерда d-заррачаларнинг диаметри, м.
Каналларнинг узунлиги катлам баландлиги оркали аникла­нади:


(6)

бу ерда - тажриба коэффициенти, >1.

d_э, , l кийматларини (1) тенгламага куйиб, куйидаги тенгламага эришамиз:
(7)

Ламинар оким учун катламнинг каршилик коэффициенти:

(8)

Бундай холатда:

(9)

(9) тенглама ёрдамида суюқлик ёки газнинг говаксимон катлам оркали фильтрлаш пайтида катламнинг гидравлик каршилигини аниклаш мумкин.

Донасимон катламдаги суюқликнинг турбулент окими учун унинг кийматини аниклаш жуда кийин вазифа хисобланади. Шу сабабли бундай шароитда Р_к нинг киймати куйидаги эмпирик тенглама билан топилади:


(10)
Агар катлам заррачаларининг шакли шарсимон булмаса, бундай шароитда (7) ва (10) тенгламалардан фойдаланишда шаклни белгиловчи катталик  нинг киймати хисобга олиниши керак:
(11)
бу ерда f₃-текширилаётган заррачанинг хакикий юзаси; f_ш- текширилаётган заррачанинг хажмига тенг булган шарнинг юзаси.
Масалан, шарсимон заррачалар учун =1; куб учун =0,806; цилиндр учун =0,69.


2.МАВХУМ КАЙНАШ КАТЛАМИНИНГ ХОЛАТЛАРИ.

Муаммоли вазият савол ёки топшириқ:
Мавъум қайнаш ъолатининг асосий хусусиятлари.
Маъруза матнининг мавзусини диққат билан ўқиб ечимини топасиз.

Хозирги вактда каттик донадор материалларнинг мавхум кайнаш холат саноатнинг турли тармокларида, жумладан бир катор Кимёвий технология жараёнлари (адсорблаш ва десорблаш, куритиш, каттик материалларни эритиш ва экстраклаш, иссиқлик алмашиниш ва хоказо) да истикболли усул сифатида кенг кулланилмокда. Бу усул каттик заррачалар билан мухит (суюқлик ёки газ) уртасида узлуксиз контактни яратиб беради.

4.21- расм. Мавхум кайнаш катламинииг холатлари:

а) кузгалмас катлам (фильтрлаш режими); б) бир жинсли мавхум кайнаш катлами; в) турли жинсли мавхум кайнаш катлами, г) каттик доначаларнинг оким билан чикиб кетиши.

Бундай шароитда жараённинг энг мухим катталиклари (температура ва концентрация) нинг бараварлашиши юз беради.

Мавхум кайнаш жараёнида фазалар уртасидаги контакт юза катта булиши туфайли жараён бир неча марта тезлашади, натижада курилманинг унумдорлиги ошади. Мавдум кайнаш катламининг гидравлик каршилиги нисбатан катта эмас. Донасимон заррачалар к,атламини хосил килиш учун ихтиёрий шаклдаги (масалан, цилиндрсимон) вертикал идишга донасимон каттик материал солинади. Материал газ таркатувчи тур устига жойлаштирилади. Агар тур оркали пастдан юкорига каратиб кичик тезлик билан газ ёки суюқлик окими юборилса, материал катлами узгармай колади (4.21-расм, а). Газ окими тезлигини аста-секин купайтириб борилса, тезлик махлум кийматга эга булганда катламдаги материалнинг огирлиги окимнинг гидродина­ мик босим кучига тенг булиб колади, бунда каттик заррачалар гидродинамик мувозанат холатини эгаллайди ва хар хил йуналишда силжий бошлайди. Газ тезлигини яна оширсак катлам кенгаяди, заррачалар харакатининг тезлиги ортади, бунда гидродинамик мувозанат бузилмайди. Бундай шароитда катлам мавхум кайнаш холатини эгаллайди, яхни катлам худди кайнаётгандек булиб куринади (4.21-расм, б, в).
Мавхум кайнаш холатида материал харрачаларининг огирлиги G нинг курилма кундаланг кесими F га нисбати узгармас бeлади:
(4.58)
буерда Р_к- мавхум кайнаш холатидаги катламнинг гидравлик каршилиги, Па.
Суюқлик билан боғлиқ булган системалар (суюқлик-суюқлик, суюқлик-каттик жисм, суюқлик-газ) даги аралаштириш энг мухим гидромеханик жараён булиб, мухитга ташки куч таъсирида кушимча импулғс беришга асосланган. Аралаштиргич, суюқлик ёки газнинг ингичка окими таъсирида курилма хажмидаги окувчан мухит заррачаларини бир-бирига нисбатан куп маротаба силжитишга асосланган жараён аралаштириш деб аталади.
Аралаштириш куйидаги максадлар учун ишлатилади: а) кат­тик, заррачаларни суюқлик хажмида бир текисда таркатиш (суспензия хосил килиш); б) суюқлик заррачаларини тегишли улчамларгача майдалаш ва уларни суюқлик мухитда бир текисда таркатиш (эмулғсия хосил килиш); газ заррачаларини суюқликда бир текисда таркатиш (аэрация); г) суюқликни иситиш ёки совутиш жараёнларини тезлаштириш; д) аралашадиган системалардаги (масалан, каттик материалларни суюқлик ёрдамида эритиш) модда алмашинишини тезлаштириш.
Аралаштириш пайтида чегара катламнинг калинлиги камаяди ва узаро таъсир киладиган фазаларни ажратувчи юза доимо янгиланиб туради. Бунда мухитнинг турбулентлик даражаси ортиб, фазалар уртасида иссиқлик ёки модда алмашиниш шарт-шароитлари яхшиланади. Окибатда суюқлик мухитда аралашти­риш кимёвий, иссиқлик ва модда алмашиниш жараёнлари тезлигининг купайишига олиб келади.
Кимёвий саноатида аралаштиришнинг куйидаги усулларидан фойдаланилади: 1) механик; 2) циркуляцион; 3) турбулизатор ёрдамида; 4) пневматик. Бу усулларни танлаш пайтида бир неча шарт-шароитлар хисобга олинади: аралаштиришнинг максади; жараённинг асосий характеристикалари (температура, босим); аралашадиган мухитнинг хоссалари; курилманинг иш унумдорлиги.
Самарадорлик ва тезлик аралаштирувчи курилмаларнинг энг мухим характеристикалари хисобланади. Хар хил жараёнларда аралаштириш самарадорлиги турлича белгиланади. Масалан, агар каттик модданинг суюқликдаги суспензияси текширилаётган булса, аралаштирий самарадорлиги каттик модда заррачаларининг суюқликда бир хил таркалиш вакти билан белгиланади. Агар аралаштириш иссиқлик алмашинишни тезлатиш учун ишлатилса, у холда жараён самарадорлиги мухитдаги иссиқлик бериш коэффициентларининг канчага купайиши билан белгиланади. Аралаштиришнинг тезлиги тегишли максадга эришиш учун сарф бўладиган вакт билан белгиланади.