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-БОБ. ИССИҚЛИК ЎТКАЗИШ АСОСЛАРИ

7.1. УМУМИЙ ТУШУНЧАЛАР

Нефть ва газни қайта ишлаш, нефть кимёси ва саноатнинг бошқа соҳаларида иссиқлик алмашиниш жараёнларидан кенг фойдаланилади. Масалан, нефть ва мазутни ҳайдаш, пиролиз, каталитик крекинг, риформинг, гидротозалаш ва мойларни тозалаш каби жараёнларда турли иссиқлик алмашиниш ускуналари ишлатилади.

Бир қатор технологик жараёнларининг йўналиши иссиқлик энергиясининг берилиши ёки узатилиши натижасида маълум бир ҳароратга эга бўлган ҳолатдагина юз беради. Тезлиги иссиқликнинг берилиши ёки узатилиши билан боғлиқ бўлган жараёнлар (иситиш, совитиш, буғлатиш, конденсациялаш ва ҳоказо) иссиқлик алмашиниш жараёнлари деб юритилади.
Ҳар хил ҳароратга эга бўлган жисмларда иссиқлик энергиясининг биридан иккинчисига ўтиши иссиқлик алмашиниш жараёни деб аталади. «Иссиқ» ва «совуқ» жисмларнинг ҳароратлари ўртасидаги фарқ иссиқлик алмашинишининг ҳаракатлантирувчи кучи ҳисобланади. Ҳароратлар фарқи бўлганда термодинамиканинг иккинчи қонунига кўра иссиқлик энергияси ҳарорати юқори бўлган жисмдан ҳарорати паст бўлган жисмга ўз-ўзидан ўтади. Жисмлар ўртасидаги иссиқлик алмашиниши эркин электрон, атом ва молекулаларнинг ўзаро энергия алмашиниши ҳисобига содир бўлади. Иссиқлик алмашинишида қатнашадиган жисмлар иссиқлик ташувчи деб аталади. Иссиқлик тарқалишининг учта принципал тури бор: иссиқлик ўтказувчанлик, конвекция ва иссиқликнинг нурланиши.
Бир-бирига тегиб турган кичик заррачаларнинг тартибсиз ҳаракати натижасида юз берадиган иссиқликнинг ўтиш жараёни иссиқлик ўтказувчанлик (ёки кондукция) дейилади. Газ ва томчи суюқликларда молекулаларнинг ҳаракати натижасида ёки қаттиқ жисмларда кристалл панжарадаги атомларнинг тебраниши таъсирида ёхуд металларда эркин электронларнинг диффузияси оқибатида иссиқлик ўтказувчанлик жараёни содир бўлади. Қаттиқ жисмларда, газ ёки суюқликларнинг юпқа қатламларида иссиқлик асосан иссиқлик ўтказувчанлик орқали тарқалади.
Газ ёки суюқликларда макроскопик ҳажмларнинг ҳаракати ва уларни аралаштириш натижасида юз берадиган иссиқликнинг тарқалиши конвекция деб аталади. Конвекция икки хил (эркин ва мажбурий) бўлади. Газ ёки суюқлик айрим қисмларидаги зичликларнинг фарқи натижасида ҳосил бўладиган иссиқликнинг алмашиниши табиий ёки эркин конвекция дейилади. Ташқи кучлар таъсирида (масалан, суюқликларни насослар ёрдамида узатиш ёки уларни механик аралаштиргичлар билан аралаштириш пайтида) мажбурий конвекция пайдо бўлади.
Иссиқлик энергиясининг электромагнит тўлқинлар ёрдамида тарқалиши иссиқликнинг нурланиши деб юритилади. Ҳар қандай жисм ўзидан энергияни нурлатиш қобилиятига эга. Нурланган энергия бошқа жисмга ютилади ва қайтадан иссиқликка айланади. Натижада нур билан иссиқлик алмашиниш содир бўлиб, у ўз навбатида нур чиқариш ва нур ютиш жараёнларидан ташкил топади.
Ҳақиқий шароитларда иссиқлик алмашиниш алоҳида олинган бирор усул билан эмас, балки бир неча усуллар ёрдамида юзага келади, яъни мураккаб иссиқлик ўтказиш жараёнлари амалга оширилади.
Иссиқлик алмашиниш жараёнлари турли русумдаги ускуналарда амалга оширилади. Иссиқлик алмашиниш ускуналарининг ишлаш режимига кўра жараёнлар икки хил (турғун ва нотурғун) бўлади. Узлуксиз ишлайдиган ускуналарнинг турли нуқталаридаги ҳарорат вақт давомида ўзграмайди, бундай ускуналарда кетаётган жараён турғун бўлади. Нотурғун жараёнларда (даврий ишлайдиган иссиқлик алмашиниш ускуналарида) ҳарорат вақт давомида ўзгариб туради (масалан, иситиш ёки совитиш пайтида).
Иссиқлик алмашиниш ускуналаридаги иссиқлик алмашиниш жараёнлари ҳар хил ҳолатлар (иссиқлик ўтказувчанлик, конвекция, иссиқликнинг нурланиши ва ҳоказо) нинг мажмуаси асосида юз беради. Уларни бир-биридан ажратиш мумкин эмас. Шу сабабдан муҳандислик ҳисоблашларда иссиқликнинг турли ҳилда тарқалишини умумлаштирилиб, яхлит иссиқлик ўтказиш жараёни, деб қабул қилинади.