1. Modda almashinuv asoslari Moddalar almashinuvi yoki metabolizm

Rektifikatsion kolonnalarni hisoblash
Misol tariqasida etil spirti-suv aralashmasini ajratish uchun uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonnani (tarelkali) hisoblashni ko`rib chiqamiz. Etil spirti-suv aralashmasining massaviy sarfi G=800 kg/soat etil spirtining boshlang‘ich eritmadagi kontsentratsiyasi a<sub>f</sub> = 20% (mass); etil spirtning ditsillyatdagi kontsentratsiyasi a<sub>d</sub> = 91% (mass); etil spirtining kub qoldig‘idagi kontsentratsiyasi a<sub>w</sub> = 2,6% (mass); flegmaning ortiqchalik koeffitsienti <sub>R</sub> = 1,3;  = 0,5; tarelkalar orasidagi masofa h = 200 mm; isituvchi bug‘ bosimi p<sub>b</sub> = 0,3 MPa; rektifikatsiya jarayoni atmosfera bosimida tashkil etilgan. Ditsillyat G<sub>d</sub>, kub qoldig‘i G<sub>w</sub> va tarelkalar miqdori n, hamda kolonna balandligi N, diametri D<sub>k</sub>va isituvchi bug‘ sarfi D larni aniqlash zarur.
Moddiy balans (5.125) formuladan hosil bo`layotgan ditsillyat miqdorini aniqlaymiz:
formuladan esa kub qoldig‘ining miqdori topiladi:
Rektifikatsiya jarayonini u-x koordinatlarida qurish uchun boshlang‘ich aralashma, ditsillyat va kub qoldiqlari tarkibidagi engil uchuvchan komponent kontsentratsiyasini quyidagi formulalar yordamida mol ulushlarda ifodalash mumkin:
bu erda M_a va M_v- engil spirt va qiyin suv uchuvchan komponentlarning molekulyar massalari:
Tajriba malumotlari asosida u - x kordinatlarida boshlang‘ich aralashma uchun muvozanat chizig‘ini qo`ramiz.
(5.137) formula yordamida minimal flegma sonini aniqlaymiz:
bu erda y<sub>fm</sub> - boshlang‘ich aralashma tarkibidagi engil uchuvchan komponent bilan muvozanatda bo`lgan bug‘dagi engil uchuvchan komponent kontsentratsiyasi.
Kolonna yuqori qismi uchun ishchi chizig‘ini qurish uchun (5.138) formuladan haqiqiy flegma sonini hisoblaymiz:
Kesma V ning uzunligini topamiz (5.46-rasm):
So`ng, ordinata o`qida V=0,3 kesmani o`lchab, uni A nuqta (x<sub>d</sub> = u<sub>d</sub> koordinatli) bilan birlashtiramiz va kolonnaning yuqori qismi uchun ishchi chiziq olamiz. Patski qism uchun ishchi chiziq esa, V nuqtani (x<sub>f</sub>, u<sub>f</sub> - kordinatli) S nuqta (x<sub>w</sub> = y<sub>w</sub>koordinatli) bilan birlashtirib aniqlanadi.
Kolonna patski va yuqori qismlaridagi kontsentratsiya o`zgarishi pog‘onalarining soni (n) ni aniqlaymiz. Buning uchun muvozanat va ishchi chiziqlari orasiga A nuqtadan S gacha pog‘onali chiziqlar o`tkazamiz. Tarelka soni (5.66) formula yordamida topiladi, yani:
Kolonnaning haqiqiy balandligi esa
bu erda h – tarelkalar orasidagi masofa, m. Qurilma diametri ushbu formuladan hisoblanadi:
bu erda V - kolonnadagi bug‘ sarfi; w<sub>u</sub>- bug‘ning ishchi tezligi.
bu erda t<sub>yp</sub>= 87°S - kolonnadagi bug‘larning o`rtacha temperaturasi. Kolonnadagi bug‘ning tezligi quyidagicha aniqlanadi:
bu erda _ts, _b - suyuqlik va bug‘ning o`rtacha zichliklari.Bug‘ning o`rtacha zichligi:
Kubdan chiqayotgan bug‘ning zichligi (bug‘ faqat toza suvdan iborat deb taHmin qilinganda),
bu erda t_w = 95°S - kubdagi aralashma qaynash temperaturasi.
Deflegmatorga kirayotgan bug‘ning zichligi (bug‘ faqat toza spirtdan iborat deb taHmin qilinganda),
bu erda t_d+78°S - spirtning qaynash temperaturasi.
Kolonnadagi suyuqlikning o`rtacha zichligini 78°S li spirt zichligi va kubda suvning qaynash temperaturalarining o`rtacha qiymati deb topamiz:
Unda Ishchi tezlikni ruxsat etilgan chegaraviy tezlikdan 20% ga kam miqdorda qabul qilamiz, yani Unda, kolonnaning diametric Issiqlikning umumiy sarfi rektifikatsion kolonnaning issiqlik balansidan aniqlanadi:
bu erda r_d = 850 kJ/kg aralashmaning issiqlik hosil qilish issiqligi; ts_f = 4310, ts_d = 3600, ts_w = 4190 J/(kgK) solishtirma issiqlik sig‘imlar; t_f, t_d, t_w - x_f, x_d, x_w 5.46-rasmdagi egri chiziqlaridan topiladigan qaynash temperaturalari; t_f = 87°S, t_d = 78°S, t_w = 95°S ga teng deb qabul qilamiz.
Atrof muHitga issiqlikning yo`qotilishi umumiy issiqlik sarfidan 3...5% deb qabul qilinadi, yani
Issiqlik sarfi: <sub>Isituv</sub>chi bug‘ sarfi:
bu erda i = 2730 kJ/kg - isituvchi bug‘ entalpiyasi; i = 558,9 kJ/kg – kondensat entalpiyasi. Isituvchi bug‘ va kondensatlarning entalpiyalari to`yingan suv bug‘i bosimi bo`yicha jadvaldan aniqlanadi.
4. Diametr, balandlik, chiziqli tezlik, massaviy tezlik, tenglama, tarelka, nasadka, gidravlik qarshilik, quruq tarelka, suyuqlik qatlami, sirt taranglik Chiziqli tezlik - bu ob'ekt va belgilangan nuqta orasidagi o'zgarish tezligi. Matematik jihatdan, hisoblash nazariyalariga ko'ra, tezlik dx/dt ga teng (d, dt x deb o'qiladi). U in bilan ham belgilanadi. Chiziqli tezlik - bu vektor miqdori. Chiziqli tezlik bir zumda harakatlanish yo'nalishiga ega. Tezlik - nisbiylik varianti, ya'ni yorug'lik tezligiga mos keladigan tezliklar uchun nisbiylik qonunlari qo'llanilishi kerak. Nisbiy tezlik - bu ob'ektning boshqa jismga nisbatan tezligi. Vektor shaklida bu V̰ _{A rel B} = V̰ _A - V̰ _B sifatida yoziladi. V̰ _rel - "A" ob'ektining "B" ob'ektiga nisbatan tezligi. Odatda ikkita ob'ekt orasidagi nisbiy tezlikni hisoblash uchun tezlik uchburchagi yoki tezlik parallelogrammasi ishlatiladi. Tezlik uchburchagi nazariyasida aytilishicha, agar V _{A rel Yer} va V _{Earth rel B} uchburchakning ikki tomonida kattalik va yo'nalishga mutanosib ravishda ko'rsatilgan bo'lsa, uchinchi chiziq nisbiy tezlikning yo'nalishi va kattaligini ko'rsatadi. Chiziqli tezlik sekundiga metr bilan o'lchanadi. Chiziqli tezlik ta'rifini ob'ektning bir vaqtning o'zida siljishi sifatida ham qabul qilish mumkin. Faqat chiziqli tezlikning kattaligi jismning tezligini ko'rsatadi. Nasadkalarning turlari.
a – kо‘tariluvchi – kurakchali, b – sektorli, v,g – tarqatuvchi, d – berk yacheykali.
Quritilgan material donalarining о‘lchamlari va xossalariga kо‘ra qurilmalarda har xil nasadkalardan foydalaniladi (10.2 - rasm). Katta bо‘lakli va qovushib qolish xususiyatiga ega materiallarni quritish uchun kо‘taruvchi parrakli nasadkalar, yomon sochiluvchan va katta zichlikka ega bо‘lgan katta bо‘lakli materiallarni quritish uchun esa sektorli nasadkalar ishlatiladi. Kichik bо‘lakli, tez sochiluvchan materiallarni quritishda tarqatuvchi nasadkalar keng ishlatiladi. Mayda qilib ezilgan, chang hosil qiluvchi materiallarni berk yacheykali donasimon nasadkalari bо‘lgan barabanlarda quritish maqsadga muvofiqdir. Ayrim sharoitlarda murakkab nasadkalardan foydalaniladi.
Barabanli quritgichlarda materialning yaxshi aralashishiga erishiladi, natijada qattiq va gaz fazalari oralig‘ida uzluksiz kontakt yuz beradi. Bunday quritgichlarning ish unumdorligi bug‘lanayotgan namlik bо‘yicha 100-120 kgm^3. soat gacha yetadi. Barabanning diametri esa 1200 dan 2800 mm gacha boradi. Barabanli qurilmalar katta miqdordagi mahsulotlarni quritish uchun ishlatiladi.