Oÿzgarchi termal qarshilish astidagi issiqlik

---

dM
KF T t
=
) R r
ÿ +
t
d
t
+ 1
OÿZGARCHI TERMAL
QARShILISH ASTIDAGI ISSIQLIK
OÿTKAZIShINING MATEMATIK
MODELI
F
4
ÿ
1
2
(
)
(
Markov Andrey Viktorovich, muhandislik fanlari doktori. fanlari professori jarayonlar va qurilmalar SPbGTI(TU), markov-
[e-mail] Markova Alla Valentinovna, t.f.n. texnologiya. Fanlar. Dotsent jarayonlar va qurilmalar SPbGHFA, [e-mail]
Qabul qilingan sana - 2012 yil 31 yanvar
Kalit so'zlar: matematik model, davriy apparat, issiqlik uzatish, ifloslanishning
issiqlik qarshiligi, optimal ish rejimi.
Kapasitiv partiya apparatida issiqlik uzatishning matematik modeli ko'rib
chiqiladi, bu ifloslanishning issiqlik qarshiligining o'zgarishini hisobga oladi.
Issiqlik almashinuvi yuzasida konlarning issiqlik qarshiligining doimiy o'sish
tezligida jarayonning vaqt davomiyligini hisoblash uchun analitik ifodalar
olinadi. Issiqlik almashinuvi yuzasini tozalash chastotasini hisoblash uchun
tavsiya etilgan usul apparatning maksimal ishlash rejimida ishlashini
ta'minlaydi.
UDC 66.021.4:66.040.3
Issiqlik almashinuvi uskunasining ishlashi paytida uning
yuzasida istalmagan moddalar yoki ifloslantiruvchi moddalar
muqarrar ravishda yotqiziladi, bu issiqlik uzatish koeffitsientining
pasayishiga va jarayonning davomiyligining oshishiga olib keladi.
Shuning uchun, loyihalashda issiqlik almashinuvi yuzasi kattaroq
bo'lgan issiqlik almashtirgichlar tanlanadi. Kontaminatsiya miqdori
vaqt o'tishi bilan to'planadi va qurilmani tozalash kerak bo'ladi,
ya'ni. texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash uchun qo'shimcha vaqt
talab etiladi. Bularning barchasi asbob-uskunalar unumdorligining
pasayishiga va kapital va operatsion xarajatlarning oshishiga olib
keladi. AQSh sanoatida ifloslanish va korroziyadan har yili
yo'qotishlar milliardlab dollarni tashkil etadi [1]. So'nggi yillarda
xorijda kimyoviy uskunalarning ifloslanishiga qarshi
kurashish masalalari bo'yicha muntazam ravishda konferentsiyalar
o'tkazilmoqda [2-4]. Ochig‘i, mamlakatimizda bu masalaga biroz
e’tibor qaratish lozim.
Bu yerda M - apparatdagi suyuqlikning massasi, kg; c - suyuqlikning
solishtirma issiqlik sig'imi, J/(kg K); t - suyuqlik harorati, °S; T -
sovutish suvi harorati, ° S; t —vaqt, s; K - issiqlik uzatish
koeffitsienti, Vt / (m2 K); F - issiqlik uzatish yuzasi maydoni, m2 ;
R - apparatga qaytarilgan suyuqlikning nisbati (qayta oqim bilan
distillash jarayonlari uchun, R - reflyuks soni); r - bug'lanish issiqligi,
J / kg.
Bug'lanish jarayonida (eritmaning konsentratsiyasi,
distillash) apparatdagi suyuqlik massasi va issiqlik uzatish yuzasi
kamayadi. Agar issiqlik uzatish asosan silindrsimon apparatning
yon yuzasi orqali sodir bo'ladi deb faraz qilsak (ko'ylagi bilan
qoplangan apparat uchun), taxminan
yovvoyi harakat. Bunday qurilmalarda mahsulot partiyalarini bir
necha marta ketma-ket ishlab chiqarish mavjud. Qurilma ichidagi
muhit odatda (sanoatning o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqqan
holda) turli moddalarning ko'p komponentli aralashmasidir. Ularning
ta'siri ostida idishning ichki yuzasida turli xil tabiatdagi konlarning
shakllanishi sodir bo'ladi. Keling, ifloslanish o'sishining issiqlik
almashinuvi jarayonlariga ta'sirini ko'rib chiqaylik: sig'imli partiya
apparatida suyuqlikni isitish va bug'lanish (eritmaning
kontsentratsiyasi, distillash). Kimyoviy o'zgarishlar va mexanik
aralashtirishning issiqlik ta'sirini hisobga olmagan holda mukammal
aralashtirilgan suyuqlik uchun issiqlik balansi tenglamasi
quyidagicha yozilishi mumkin [6]: dt Mc d
.
Sankt-Peterburg davlat texnologiya instituti
(texnika universiteti) 190013, Sankt-Peterburg, Moskovskiy
pr., 26 Sankt-Peterburg davlat kimyo farmatsevtika
akademiyasi 197376, Sankt-Peterburg, st. prof. Popova, 14
yozing [6]:
(1)
Kimyo va farmatsevtika sanoatida sig'imli qurilmalar
keng qo'llaniladi
M.
_ Bu yerda r - appa D dagi suyuqlikning zichligi
r
tezligi, kg/m3 ; D - apparat diametri, m.
(1) tenglamaning chap tomonini e'tiborsiz qoldirib, F
ifodasini ushbu tenglamaga almashtirib , o'zgaruvchilarni ajratib,
integrallashdan keyin quyidagilarga erishamiz:
A.V. Markov1 , A.V. Markova2
Issiqlik almashinuvi yuzasida konlarning paydo
bo'lishining sabablari har xil: dispers zarrachalarning cho'kishi,
kristallanish, korroziya mahsulotlarining cho'kishi, biologik kelib
chiqishi (biologik ifloslanish), kimyoviy reaktsiyalar (masalan,
polimerizatsiya yoki parchalanish) ) [2–4]. Amalda ifloslanish har
xil turdagi konlardan iborat. Ifloslanishning hosil bo'lish tezligiga
turli omillar ta'sir qiladi: sirt xossalari (orientatsiya, pürüzlülük,
yopishish tendentsiyasi), harorat, yuvish muhitining
tezligi, yopishqoqlik va boshqalar. Bugungi kunga qadar keng
ko'lamli eksperimental tadqiqotlar olib borildi, ifloslanishning turli
nazariy modellari. to'plash jarayoni taklif qilingan [2- 5]. Biroq,
ifloslanishdan kelib chiqadigan o'zgaruvchan issiqlik qarshiligining
issiqlik uzatishga ta'siri va apparatni tozalash chastotasi hali ko'rib
chiqilmagan.
Machine Translated by Google

---

C
S
t = t =
1
1
0
0
sm
ÿ
uchun
ichida
bilan
0
1
Mc
ÿ
ÿ
T t
T t
ln
Kd
t = -
ÿ
ÿ
ÿ ÿ
F
ÿ
ÿ
ÿ
( )
(
)
1
1
0
T t
ÿ
ÿ
ÿ
S
ÿ
=
T t
ÿ
ÿ
ÿ
ÿ ÿ
ÿ
a
1
K
+ r
1
1
+
=
1
r
f
1
=
=
+
1
1
K
a 2
v + t
K
K
K
=
t
d
1
V uchun
ÿ1
t = 2
C
= + t + t + t
[
] ÿ (
uchun
4
1
+ r
ÿ
n
R rD v
uchun
(
(
)
)
t = 1
C ÿ1
V uchun
)
dP . Men dN algebrasini
olaman
( )
() T t
ÿ
t
0
uchun
n
ÿ1
( = ÿt =
T
C
V uchun
MN
ÿ
P N
maks
T
+ t + t + t
=
=
TN
MN
n
t
0
uchun
0
1 =
N
N
i
i
1
N
ÿ
ÿ
N
N
t 1
1
ichida
uchun
O
bilan
ket
uchun
r
f
= n t 1
= n t r
f
Bu yerda
C
,
N uchun cal tenglama , bu son bilan echiladi
. (10)
.
eritmani konsentratsiyalash va
doimiydir.
(8)
(8) tenglamadan kelib chiqadiki, ifloslantiruvchi moddalar
qatlamining o'sishi va issiqlik qarshiligining oshishi tufayli suyuqlikning
har bir keyingi partiyasini davolash muddati C marta ortadi. Bu o'simlik
samaradorligining pasayishiga olib keladi.
.
.
qurilmada sti. Termofizik xususiyatlar va haroratlar jarayon uchun o'rtacha.
Bug 'bilan qizdirilganda T = const.
1-rasmda o'rnatish unumdorligining suvni isitish jarayoni
uchun apparatni tozalash chastotasiga bog'liqligi ko'rsatilgan. Maksimal
mahsuldorlik aniq ko'rinadi, bu ifloslanishning issiqlik qarshiligining o'sish
tezligining pasayishi bilan N ning katta qiymatlariga o'tadi.
qayerda
) 1ÿ vK 0 tpur
= 0 Raqamli
misol sifatida standart ko'ylagi bilan qoplangan po'lat idishdagi
suv va past qaynaydigan organik suyuqlik (aseton) uchun nisbatan tez
(isitish) va nisbatan sekin (bug'lanish) jarayonlarini hisoblashni keltiramiz.
Issiqlik tashuvchisi isituvchi bug'dir. Isitish jarayoni parametrlari:
suyuqlikning dastlabki harorati tn = 20 °C; suyuqlik atmosfera bosimida tk
qaynoq nuqtasiga qadar isitiladi ; 20K isitish oxirida harakatlantiruvchi
kuch; issiqlik uzatish koeffitsienti K0 = 600 Vt / (m2 K) suv uchun va K0 =
400 Vt / (m2 K) aseton uchun. Bug'lanish jarayoni parametrlari: Mk/Mn =
0,5; R =1; issiqlik uzatish koeffitsienti K0 = 1000 Vt / (m2 K) suv uchun va
K0 = 800 Vt / (m2 K) aseton uchun; harakatlantiruvchi kuch 20K.
Qurilmaning diametri D = 1,8 m, issiqlik almashinuvi yuzasi F = 9 m2 .
Yuklash hajmi V = 2,6 m3 . Depozitni shakllantirish tezligi [2-5]
ma'lumotlariga ko'ra 10 – 11 ÷ 10 – 4 m2 ÿK/Vt/s oralig'ida o'zgargan.
Qurilmani tozalash muddati 6 soat, yuklash va tushirish - 2 soat.
Tozalashning optimal chastotasi (qurilmani tozalash kerak
bo'lgan suyuqlik partiyalarining optimal soni) zavodning maksimal
ishlashiga erishish sharti asosida belgilanishi mumkin:
Suyuqlikning ikkinchi partiyasini davolash muddati (7) ifodaga
o'xshash tarzda hisoblanadi:
soat.
distillash;
N ning optimal qiymatini aniqlash uchun
(9)
lekin _
hosilasini nolga tenglashtiring
Suyuqlikni qizdirishda M = const, F = const. (1) tenglamaning
o'ng tomonidagi ikkinchi hadni e'tiborsiz qoldirib, T ÿ const deb faraz
qilsak, integrallashdan keyin quyidagilar hosil bo'ladi: ÿ
(7)
suyuqlikning oxirgi va dastlabki holatiga mos keladi
.
ifloslanish yo'q, Vt/(m2 K); a1, a1 - issiqlik uzatish koeffitsientlari, Vt / (m2
K); rcm - apparat devorining qarshiligi, (m2 K) / Vt; rf - ifloslanishning
issiqlik qarshiligi, (m2 K) / Vt. Umuman olganda, termal qarshilikning
o'zgarishi
ifloslanish.
Amaliy jihatdan eng muhim holatlar uchun biz o'zimizni v ÿ
const [1] taxmini bilan cheklashimiz mumkin. Suyuqlikning birinchi