Урганч давлат университети

Мавхум қайнаш қатламининг гидродинамикаси.
Мавхум қайнаш қатламиқуйидагича хосил килинади. Ихтиёрий шаклдаги вертикал идиш (масалан, цилиндрсимон) тубига сим тур урнатилиб, унинг юзасига маълум бир калинликда сочилувчан донадор каттик материал заррачалари тукилади. Шундан сунг аппарат тубидан юкорига, тур оркали хаво (ёки суюқлик) окими юборилади.
Дастлаб хаво окимининг тезлиги (сарфи) кичик булганда тур устидаги материал қатлами кузгалмас булади. Хавонинг тезлиги маълум бир кийматларга эга булганда, қатламдаги материални огирлиги газ окимининг гидродинамик босимига тенг булиб колади. Натижада гидродинамик мувозвнат юзага келиб, заррачалар бир-бирига нисбатан турли йуналишлар буйича силжий бошлайди.
Газ тезлиги янада оширилса, заррачалар харакати тезлашади, қатлам кенгаяди ва у худди кайнаётгандек булиб куринади. Қатламни бундай холати мавхум қайнаш холати дейилади.
Материал қатламининг узгармас холатдан мавхум қайнаш холатига утиш жараёнига тугри келувчи хаво (суюқлик) тезлиги мавхум қайнашнинг бошланиш тезлиги ёки биринчи критик тезлик w_кр1деб юритилади.
Келгусида, хаво тезлиги янада оширилса, гидродинамик босим кучлари материални огирлик кучларидан ортиб кетади. Натижада материал доналари хаво окими билан аппаратдан учиб чикиб кетиши мумкин. Ушбу холатга мос келувчи оким тезлиги материалларни учиб чикиб кетиш тезлиги ёки иккинчи критик тезлик w_кр2деб юритилади.
Газ (суюқлик) окими тезлигига кура донадор материал қатламининг асосий холатларини тахлил киламиз.
1. Оким тезлиги w_окр1 булганда донадор материал қатламикузгалмас холатда булади. Бу пайтда қатламни гидравлик каршилиги ортиб боради, унинг бушлик хажми ва баландлиги деярли узгармайди.
2. Оким тезлиги w_о=w_кр1 булган холатда қурилмада мавхум қайнаш қатлами юзага келади. Бу пайтда мавхум қайнаш қатламининг гидравлик каршилиги DP
DP = G/F , (3-192)
бу ерда G- қатламдаги заррачаларнинг огирлиги; F- қурилманинг кундаланг кесим юзаси.
Донадор қатламдаги заррачалар огирлигини қуйидагича ифодалаш мумкин
G = FH(1-e)(r_З-r)g , (3-193)
бу ерда Н- заррачалар қатламининг баландлиги; r₃ ваr- каттик заррачалар ва ишчи мухитнинг зичликлари; g- эркин тушиш тезланиши.
(3-19 ) тенгламага асосан
DP = Н(1-e)(r_З-r)g . (3-194)
Мавхум қайнаш холатида махсулот қатламидаги заррачалар турли йуналишлар буйлаб силжиб, интенсив аралаша бошлайди. Қатламни эркин юзасида тулкинланиш ва чайкалишлар кузатилади. Бу пайтдаги қатлам холатининг манзараси худди кайнаётгандек куринади.
Мавхум қайнаш холатида заррачалар қатламининг баландлиги усади, ундаги бушлик хажм улуши эса ортади. Ушбу тасвирдаги ВС чизик каттик заррачалар уртасидаги торшишиш кучларининг таъсирини ифодалайди.
3. w_кр1окр2 чегараларда оким тезлигини ортиши туфайли заррачалар янала интенсиврок аралашади, қатлам баландлиги ва ундаги бушлик хажм улуши хам ортиб боради. Бу пайтда қатламнинг гидравлик каршилиги деярли узгармайди.
4. Оким тезлиги w_о ³w_кр2 булганда мавхум қайнаш қатлами бузилади. Қатламдаги заррачаларни оким билан бирга қурилмадан учиб чикиб кетиш холатлари кузатилади. Заррачаларни массавий равишда қурилмадан учиб чикиб кетиш холати пневмотранспорт (гидротранспорт) жараёнларига монанд булади. Ушбу услубдан техникада сочилувчан материалларни қувурлар буйлаб узатишда фойдаланилади. Каттик заррачаларни қурилмадан чикиб кетиш тезлиги w_кр2 эркин шопирилиш w_ш тезлиги деб хам юритилади. w_о= w_ш булган холатда каттик заррачалар қатламининг бушлик хажми жуда катта булади (e»1). Бу пайтда заррачаларни огирлиги окимнинг кутариш кучи билан мувозанатда булиши сабабли улар бир-биридан боглик булмаган холатда харакатланиб, эркин учиб юради, чукмайда ва оким билан қурилмадан чикиб хам кетмайди (3.9..2- расм, а- ва б-схемалардаги Д нукта). Шунинг учун заррачаларни ушбу холатдаги тезлигини чукиш жараёни учун тавсия этилган
Ar = z(3/4)Re² ва Re = Ar/(18+0.61ÖAr ) (3-195)
Тенгламалар ёрдамида аниқлаш мумкин.
Шундай килиб, ишчи мухит тезлигига кура мавхум қайнаш қатламининг уч хил режимлари мавжуд:
- фильтрлаш режими w₀кр1;
- мавхум қайнаш қатлами w₀>w_кр1;
- пневмотранспорт режими w₀>w_кр2 .
5. Мавхум қайнаш жараёнидан сунг оким тезлигини пасайиши пайтида қатламнинг гидравлик каршилиги ВА чизик буйича эмас, аксинча СЕ чизиги билан тавсифланади. Ушбу гистерезис қуйидагича тушунтирилади: мавхум қайнаш қатламида булган заррачалар қатламининг эркин бушлик хажми жараёндан аввалги холатга нисбатан катта булади. Шунинг учун жараён сунгида хосил булган қатламнинг гидравлик каршилиги хам кичик булади. Мавхум қайнаш қатлами иккинчи бор такрорланса ушбу гистерезис холати кузатилмайди.
Шундай килиб, мавхум қайнаш қатламидаги окимнинг ишчи тезлиги w_кр10кр2 чегараларда булиши керак.
Мавхум қайнаш жараёни қатламдаги заррачаларни аралашиш интенсивлигини курсатувчи мавхум қайнаш сони К_w билан тавсифланади
К_w= w_о / w_кр1 , (3-196)
бу ерда w_о- қурилманинг кундаланг кесимига нисбатан олинган окимни ишчи тезлиги.
Хар бир жараён тури учун К_w кийматларининг оптимал чегаралари тажрибалар утказиш йули билан аникланади. Одатда, К_w=2 булган холларда заррачаларни интенсив аралашувига эришиш мумкинлиги аникланган.
Мавхум қайнаш қатламининг структураси ишчи мухитни туридан (газ ёки суюқлик) боглик булади. Техникада мавхум қайнаш қатлами асосан газ окимида ташкил этилади.
w_кр1 - w_кр2 тезликлар оралигида донадор материалларнинг мавхум қайнаш холати бир жинсли ёки турли жинсли булиши мумкин.
Бир жинсли мавхум қайнаш қатламида материал заррачалари қатлам баландлиги буйича бир хилда таркалган булади. Аксинча холларда, заррачалар қатлам буйича нотекис холатда таркалган булади. Бу пайтда заррачаларни холати турли жинсли мавхум қайнаш қатлами куринишида булади.
Саноат қурилмаларида турли жинсли қатламни хосил булиш даражаси қурилма ва заррачаларни шакли, улчами ва юзасига, заррачалар ва оким зичликларининг нисбатига, окимни тезлигига ва газ таркатувчи турнинг турига боглик булади.
К_w сони кийматининг ортиши билан қатламни турли жинслилик даражаси ортади. Бу пайтда қатламдаги газ окими нафакат узлуксиз оким, балки пуфакча шаклида хам харакатланиши мумкин. Харакатдаги газ пуфакчалари қатламдаги заррачаларнинг аралашувини тезлаштиради. Келгусида, газ сарфининг ортиши билан пуфакчалар улчами қурилма диаметригача катталашуви мумкин. Бу пайтда газ пуфакчаси устидаги заррачалар қатламининг поршенли харакати кузатилади. Бу пуфакчалар қатламдан чикиш пайтида ёрилиб, қатлам баландлигини тулкинланишига ва ундаги маълум бир кисм заррачаларни юкорига иткитилишига сабаб булади. Шу тарика заррачаларни газ окими билан қурилмадан чикиб кетиш эхтимоли ортади. Поршенли қайнаш режимида газ окими ва материал заррачалари уртасидаги контакт юзанинг бир хиллиги бузилиб, каттик фазани вертикал йуналишда аралашуви ёмонлашади, газ окими ва заррачалар уртасидаги контакт юза кискаради.
Поршенли режим қурилманинг диаметри кичик, заррачаларни улчамлари катта ва газ окими тез булган холларда кузатилиши мумкин.
Ута кичик улчамли (масалан, кукунсимон), намлиги юкори ва зичлашувчанлик хусусиятига эга материал заррачаларига мавхум қайнаш қатламида ишлов берилса, каналли қатлам холати кузатилиши мумкин. Бу пайтда газ окимининг асосий кисми хосил булган каналлар оркали, қатламдаги махсулот заррачалари билан узаро контактга киришмасдан, эркин утиб кетади. Газ окими тезлигини ортиши билан бу каналлар тула йуколиши ёки газ таркатувчи тур устидаги қатламдагина кисман сакланиб колиши мумкин.
Конуссимон тубли қурилмаларда каналли мавхум қайнаш қатлами фавворали қатламга айланади. Бундай режимда қурилманинг уки буйлаб харакатланаётган газ окими каттик материал заррачаларини фаввора шаклида юкорига отади.
Шарсимон ва унга якин булган шакллардаги заррачалар қатламини мавхум қайнаш холатига келтирувчи окимнинг биринчи критик тезлиги аналитик услубда, Re критерийсининг критик киймати буйича, аникланиши мумкин
Re_кр = Ar/(1400 + 5.22ÖAr, (3-197)
бу ерда Re_кр1= w_кр1dr₃/m; Ar = (d³r²g/m²)(r₃-r_м); d- заррачаларнинг уртача диаметри; m- ишчи мухитнинг динамик ковушкоклиги.
Re_кр критерийсининг сон кийматидан w_кр1 аникланади. Шундан сунг, (3-189) тенгламадан К_w кийматлари учун окимни ишчи тезлиги w_о хисобланади. w_о кийматлари буйича қурилманинг диаметри аникланади
D = Ö 4Q/(pw_о) . (3-198)
Махсулот заррачаларини қатламда булиш вакти
t_урт = m /G , (3-199)
бу ерда m- қатламдаги каттик материалнинг массаси, кг; G- материал сарфи, кг/сек.
Майда донадор материалнинг мавхум қайнаш қатламини гидравлик каршилиги қуйидаги тенглама асосида аникланади
P = 150 (1-e)² mHw_о(К_ш e³ d²). (3-200)
Мавхум қайнаш қатламидан махсулот заррачаларининг учиб чикиш тезлиги w_кр2 хам (3.9-197) тенгламадан аникланиши мумкин. Бунинг учун Re_кр ифодасидаги w_кр1 урнига w_кр2 куйилади.