13-лаборатория иши

Лаборатория иши №18

ҚАТТИҚ ЗАРРАЧАЛАР ҚАТЛАМИНИНГ

ДИСПЕРСЛИГИНИ АНИҚЛАШ

Ишнинг назарий асослари

Cочилувчан материалларни заррачаларнинг диаметри d га боғлиқ бўлган ҳолда 5 та гуруҳга бўлиш мумкин:

1. 
   бўлакли - 10мм дан ортик;
   
2. 
   йирик донали - 2 – 10 мм;
   
3. 
   майда донали – 0,5 – 2 мм;
   
4. 
   кукунсимон – 0,05 – 0,5 мм;
   
5. 
   чангсимон – 0,05 мм.
   

Сочилувчан моддаларнинг мухим хусусиятларидан бири-бу дисперслиги
(1/d). Дисперслик сочилувчан моддаларнинг технологик хоссаларини белгилайди ва заррачаларнинг доналарини катта-кичиклиги буйича тақсимланиш функсияси ёки заррачаларнинг солиштирма юзаси (солиштирма юза деб – заррачаларнинг юзасини уларнинг хажми ёки массасига бўлган нисбатга айтилади) билан ифодаланади. Масалан сементнинг дисперс таркиби котиш жараёнида унинг мустахкамлигини белгилайди; заррачаларнинг ўлчами лак ва бўёқларнинг қоплаш хусусиятларни белгилайди ва х.
Сочилувчан моддаларнинг заррачаларини катта-кичиклигини ўлчаш, айниқса кукун ва чангсимон махсулотлар иштирокида борадиган саноат жараёнларида, мухим усуллардан биридир. Саноатда сочилувчан моддаларни таркибий қисми бўйича қуйидагича характерланади:
1) заррачаларнинг ўўлчамлари бўйича тақсимланиши билан;
2) заррачаларнинг солиштирма юзаларининг ўртача киймати билан.
Элакли тахлил. Сочилувчан материалнинг майдаланган намунасини тўрли элаклар тўпламидан ўтказиб бир неча фракцияларга ажратиш мумкин. Фракциялар сони 5 дан кам, 20 дан ортик бўлмаслиги керак. Ажратилган фракциялардаги заррачаларнинг ўлчамлари элакларнинг тешиклари билан чегараланган. Элакнинг ўлчами деб мато ёки тўр тўқилиши натижасида хосил бўлган квадрат ячейканинг томонларининг узунлиги тушунилади. Давлат стандартига биноан элак ячейкаларнинг куйи чегараси 40мкм бўлади. Яхши эланадиган (ёпишиб колмайдиган) кукунларни тахлил қилиш учун энг майда тешикли элаклар кулланилади. Элак ячейкаси уўлчамларининг, кейинги майда тешикли элак ячейкасининг ўлчамларига бўлган нисбати доимий киймат бўлиб, элаклар тўплами модули дейилади.
Элак тешиклари юзасининг йиғиндиси, элакнинг умумий юзасига бўлган нисбати ўзгармас бўлиб, ҳамма элаклар қатори учун 36% га тэнг бўлади.
Машиналар ёрдамида элаб дисперслик даражасини аниқлаш ушбу тартибда ўтказилади.
Тахлил қилинаётган намуна ячейкаси энг катта ўлчамли бўлган элакдан ўтказилади. Ўтган материал кейинги майда тешикли элакка келиб тушади ва шу кетма-кетликда энг майда ўлчамли элакгача бориб тушади. Одатда, саралаш даврида элаклар устма-уст қўйилади ва материал битта босқичда фракцияларга ажратилади.

18.1-расм. Элакли саралаш тахлили натижалари.

а-тақсимланишнинг дифференсиал тенгламаси;
б-тақсимланишнинг интеграл эгри чизиғи;
1-ўтиш; 2-элак колдиғи.
Элакли саралаш тахлили натижалари графикда материалдаги баъзи фратсияларнинг массавий улушини кўрсатувчи дифференсиал тақсимланиш эгри чизиғи тасвирида берилади ёки берилган ўлчовдан кичик (ёки катта) хамма фракцияларнинг йиғиндисини массавий улушини тасвирловчи интеграл (ёки кумулятив) тақсимланиш эгри чизиғида тасвирланган (18.1-расм).
Иккита ёнма-ён элак тешикларининг ўлчамларини биттасидан ўтиб иккинчисидан ушланиб колган ўртача арифметик киймати графикда нуқта билан белгиланган фракцияга тўғри келади.
Заррачаларнинг ўртача ўлчамини аддитивлик қоидаси буйича топилган ўртача диаметр d_урт орқали ифодалаш тавсия етилади:

d_урт=m₁d₁+m₂d₂+...+m_nd_n=Σm_id_i (18.1)

бу ерда m₁, m₂,…, m₃ – дисперс материал намунасидаги ҳар бир фракциянинг массавий улуши; i – фракциялар сони.

Дисперс материал таркибининг бир жинслилигини қуйидаги усул билан аниқланадиган четланиш коэффициенти R_o характерлайди.
Қолдиқларнинг интеграл эгри чизиғидаги 84% массавий улушига жавоб берадиган d₈₄ элак ўлчамларидан юқоридаги эгри чизиқдаги 16% массавий улушига тўғри келган d₁₆ тешик ўлчамлари айрилади; ҳосил бўлган киймат икки баравар кўпайтирилган диаметрга булинади ва 100 га кўпайтирилади, яъни:
(18.2)
Шундай қилиб тахлил қилинаётган материалнинг умумий массасидан 16% ли энг катта ва энг кичик фраксия олиб ташланади ва сочилувчан материалнинг фақат қолган 2/3 кисми инобатга олинади. R_o канча кам бўлса шунча махсулот текис хисобланади.
Материални солиштирма юзасини аниқлаш. Кўпчилик технологик жараёнлар учун дисперсликнинг характеристикаси фақат битта катталик билан ифодаланганлиги туфайли қулай хисобланади. Кукуннинг солиштирма юзасини билиб S_сол заррачаларнинг ўртача диаметрини аниқлаш мумкин:
(18.3)
бу ерда n – намунадаги заррачалар сони; S_з ва δ_з - d_урт тенг бўлган заррачаларнинг ташки юзаси ва ҳажми, шунда тенг; М – намунанинг массаси; ρ_з – заррачанинг зичлиги.
Заррачаларнинг солиштирма юзасини турли усуллар билан аниқлаш мумкин. Энг соддаси, фильтрацион усул ёки атмосфера босимига яқин босимда, ҳаво ўтказувчанлик усулида S_сол ни аниқлаш (d_мах≤5 мм тенг бўлган заррачаларга тааллуқли).
Ушбу усул ҳавони ламинар харакат қонуниятларига асосланган. Маълум L (м) қатламли сочилувчан материалнинг гидравлик қаршилигини ∆Р (Па) газ ёки суюқлик оқимининг ламинар ҳаракатида қуйидаги формула буйича аниқлаш мумкин:
(18.4)
бу ерда μ ва w – оқимнинг динамик қовушқоқлиги (Па·с) ва тезлиги (м/с); d_ек – заррачалар орасидаги каналларнинг эквивалент диаметри.
(18.5)
бу ерда r₂ – гидравлик радиус;  – заррачалар орасидаги бўшлиқ; k= 1,25 заррачалар харакатсиз бўлган сохаларни инобатга олувчи коэффициент.
Сочилувчан материал қатлами (атмосфера босимига яқин босимда заррачалар деформатсияланмаслик шарти билан) тeрли даражада зичланиши мумкин, лекин бунда S_сол ўзгармас қолади. Бунда материал қатламидан ўтган ҳавонинг ҳаракати ўзгарувчан кесимли ва илонсимон чизиқли капиллярлар системасидан ҳаракатига ўхшаш деб ҳисобланади. Бирлик ҳажм қатламида капиллярларнинг ички юзаси, майдаланган материалнинг солиштирма юзасига тенг деб олинади (бу ерда заррачаларнинг ички ғоваклилиги инобатга олинмай, «ташқи» юза назарда тутилмоқда).
Капиллярларнинг кўндаланг кесимkари юзасининг йиғиндаси ε бўшлиққа, яъни дисперс материал билан тўлдирилмаган ҳажм улушига тўғри келади. Капиллярларнинг узунлиги кукун қатламининг баландлигига яқин деб қабул қилинади. Ҳавонинг оқим тезлиги эса, ҳаракатсиз соҳаларни инобатга олган ҳолда ҳисобланади.
Газларни фильтрлаш ёки сочилувчан материал қатламидан суюқликни ўтказиш жараёнлари учун Пуазейль қонуни қуйидагича ифодаланади:
(18.6)
бу ерда А – пропорционаллик коэффициенти. (18.5) тенгламани инобатга олган ҳолда заррачаларнинг солиштирма юзаси S_сол учун тенглама қуйидагича ифодаланади:
(18.7)
бу ерда F – қатламнинг юзаси, м²; τ – ҳавони фильтрлаш вақти, с; - дисперс материал қатламидаги ўртача босим, Па; V_х – фильтрланган ҳавонинг ҳажми (қовушқоқ оқим шароитида), м³; К_ш – тажриба натижалари бўйича 2,5 га тенг бўлган капиллярнинг шакл коэффициенти.
Заррача ўлчамлари 100 мкм дан кам бўлган юқори дисперс материалнинг қатламида хаво харакатланганда қатлам заррачаларига нисбатан «сирпаниш» эффекти туфайли Пуазейль қонунидан четланиш кузатилади.
Заррачалар ўлчами камайган сари сирпаниш оқимининг улуши ортиб боради ва бутун хаво оқимининг 80% ни ташкил қилиши мумкин. Сирпаниш оқимини инобатга олган холда (18.7) тенглама қуйидагича ўзгаради:
(18.8)
бу ерда V_с – газнинг сирпаниши билан боғлиқ бўлган оқимнинг хажми, см³;
Р – газ дойимилиги ; Т – абсолют температура, К; М – ҳавонинг моляр массаси, кг/моль.
Фильтрловчи оқимда сирпанишни пайдо бўлишини қатлам тузилишини (бошлиқ, каналларнинг қийшиқлиги ва х.), ҳамда оқимнинг физик хоссаларини инобатга олувчи Р₁ коэффициентнинг қийматидан билиш мумкин:
(18.9)
бу ерда К_у – ρ₁V_уW/(∆РFτ) тенг бўлган газнинг фильтрлаш коэффициенти (ёки қатламнинг ўтказувчанлиги); V_у – фильтрланган газнинг умумий ҳажми, м³; ρ – ҳавонинг зичлиги, кг/м³; μ – ҳавонинг динамик қовушқоқлиги, Па·с.

___________________

• 
  Газ оқимининг тезлиги чегара қатламидаги тезлик градиентига пропорсионалик деб хисобланади
  

Ўлчамсиз Р₁ коэффициентнинг ўзгариш 100 дан 0,1 гача бўлган оралиғида газ оқимида ковушок оқим хам сирпаниш оқими хам кузатилади. Р₁>100 бўлганда газнинг фақат ковушок оқими кузатилади.

Ишнинг максади: