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»

9.6. КОНВЕКЦИЯ ЮЗАСИНИ ҲИСОБЛАШ

Конвекция қувурларининг юзаси қуйидаги тенглама билан топилади:
, (9.13)
бу ерда Q_K – конвекция қувурлари томонидан қабул қилинган иссиқлик миқдори; К – тутунли газлардан хом ашёга иссиқлик ўтказиш коэффициенти; Δt_ЎР – тутунли газлар ва иситилаётган хом ашё ҳароратларининг ўртача фарқи.
Конвекция қуврларига берилган иссиқлик миқдорини печга киритилган Q_С ва радиант қувурлари томонидан ютилган Q_P иссиқликларнинг айирмасидан ҳам топиш мумкин6
Q_K = Q_С - Q_Р . (9.14)
Конвекция юзасини ҳисоблаш пайтида қуйидаги катталиклар маълум бўлади: ўтхонадан чиқиб кетаётган ва конвекция камерасига кираётган тутунли газларнинг ҳарорати (t_n); конвекция камерасидан чиқиб кетаётган тутунли газларнинг ҳарорати (t_yx); печга кираётган хом ашёнинг ҳарорати (t₁).
Қарама-қарши оқим учун ҳароратларнинг ўртача фарқи қуйидаги нисбат орқали аниқланади:
, (9.15)
бу ерда ва – тутунли газлар ва иситилаётган маҳсулот ҳароратларининг катта ва кичик ўртача фарқлари.
Конвекция юзасини аниқлашда иссиқлик ўтказиш коэффициенти К нинг қийматини топиш оғир вазифа ҳисобланади. Тоза юза учун К нинг қиймати қуйидаги тенглама ёрдамида топилади:
, (9.16)
бу ерда α₁ – газдан қувур юзасига иссиқлик бериш коэффициенти, Bm/(м²·К); α₂ – қувур деворидан иситилаётган оқимга иссиқлик бериш коэффициенти, Bm/(м²·К); δ – қувур деворининг қалинлиги, м; λ – қувур материалининг иссиклик ўтказувчанлик коэффициенти, Bm/(м·К).
α₁ нинг қиймати α₂ нинг қийматига нисбатан анча кам, чунки замонавий қувурли печларда α₁<60 бўлса, суюқ хом ашёлар учун α₂>600 Bm/(м²·К). Қувур деворининг қалинлиги кичик ва қувур деворининг материали юқори иссиқлик ўтказувчанликка (λ≈45Bm/(м·К) эга бўлганда, деворнинг термик қаршилиги δ/λ нинг қиймати ҳам жуда кичик бўлади. Бундай шароитда 1/α₂ ва δ / λ ларнинг қийматларини ҳисобга олмаса ҳам бўлади. Ушбу ҳолатда иссиқлик ўтказиш коэффициенти амалий жиҳатдан тутунли газлардан қувур юзасига иссиқлик бериш коэффициентига тенг бўлиб қолади. Демак К≈ α₁.
Конвекция юзаси ўзига иссиқликни уч хил йўл (тутунли газлар билан тўғридан-тўғри тўқнашуви; уч атомли газларнинг нурланиши; деворнинг нурланиши) билан қабул қилади. Шу сабабдан α₂ ни учта катталиклар (конвекция йўли билан иссиқлик бериш коэффициенти α_К, уч атомли газларнинг нурланиш коэффициенти α_Р ва девор юзасининг нурланиш коэффициенти) нинг йиғиндиси деб тушуниш мумкин. Девор юзасининг нурланиш коэффициенти одатда купайтувчи 1,1 ни қўллаш орқали ифода қилинади.
Шундай қилиб, тутунли газлардан қувур юзаларига иссиқлик бериш коэффициенти куйидаги тенглама орқали аниқланади:
α₂ = 1,1 (α_К + α_Р) . (9.17)
Уч атомли газлардан нурланиш орқали иссиқлик бериш коэффициенти α_Р ушбу газларнинг концентрацияси ва ҳароратига, қувур деворининг ҳароратига ва газ қатламининг баландлигига боғлиқ бўлиб, унинг қиймати иссиқлик техникаси фанида келтирилган услуб бўйича топилади.
Таҳминий ҳисоблашлар учун α_Р нинг қийматини Нельсон тенгламаси бўйича аниқлаш мумкин:
α_Р = 0,0256 t_ЎP – 2,33 , (9.18)
бу ерда α_Р – иссиқлик бериш коэффициенти, Bm/(м²·К).
Тутунли газларнинг ўртача ҳарорати ўртача лагорифмик фарқ сифатида топилади:
. (9.19)
Конвекция йўли билан иссиқлик бериш коэффициенти α_К қуйидаги бир неча омиллардан боғлиқ бўлади: тутунли газларнинг ҳаракат тезлиги u, қувурлар ташқи юзасининг ўртача ҳарорати t, қувурларнинг ташқи диаметри d, тутунли газлар ҳаракат йўналишидаги қувурлар қаторининг сони р ва қувурлар ўрамининг кенглиги ва чуқурлиги бўйича қувурларни жойлаштириш қадами S₁ ва S₂. Қувурли печларда конвекция қувурлари шахматсимон тарзда жойлаштирилган бўлади, чунки бундай шароитда иссиқлик бериш коэффициенти қувурларни йўлаксимон усул билан жойлаштиришга нисбатан анча юқори қийматга эга бўлади.
Конвекция йўли билан иссиқлик бериш коэффициенти α_К, Bm/(м²·К), қуйидаги тенглама ёрдамида аниқланиши мумкин:
α_К = 0,35 Eu^0,6/d^0,4 , (9.20)
бу ерда Е – тутунли газларнинг физик хоссаларидан боғлиқ бўлган коэффициенти, унинг қиймати 9.7-расмда кўрсатилган график бўйича топилади; u – газлар ҳаракатининг массавий тезлиги, кг/(м²·c); d – қувурлар диаметри, м.

E 0 200 400 600 800 t^0C 24 22 20 18 16 14

9.7-расм. (9.20) тенгламадаги Е коэффицентини аниқлаш учун график.
Тутунли газлар оқимининг конвекция камерасидаги массавий тезлиги:
u = , (9.21)
бу ерда В – ёнилғи сарфи, кг/соат; G – 1 кг ёнилғининг ёнишидан ҳосил бўлган ёниш маҳсулотларининг массаси, кг; ƒ – газларнинг ўтиши учун эркин кесим, м².
9.8-расмда конвекция камерасида қувурларни шахматсимон усул билан жойлаштириш схемаси келтирилган. Бундай шароитда тутунли газларнининг ўтиши учун эркин кесим қуйидаги тенглама орқали топилади:
ƒ = [(n - 1) S₁ + 2 - nd] L , (9.22)
бу ерда n – битта горизонтал қатордаги қувурлар сони; S₁ – ўраманинг кенглиги бўйича қувурлар ўқлари оралиғидаги масофа; = S₁/2; L – қувурнинг тутунли газлар томонидан сийпаб ўтиладиган баландлиги.



9.8-расм. Қувурларнинг конвекция камерасида жойланиш схемаси.