2-mavzu. Kimyoviy texnologiyada energiyani tejashning nazariy asoslari va usullari. Reja: Termodinamika qonun va usullaridan samarali foydalanish

Ochiq termodinamik tizim deb – boshqa tizimlar bilan modda almashinuvi amalga oshadigan tizimga aytiladi.

ENERGETIK BALANS

• Termodinamikaning asosiy koidalarining ayrimlarini keng tarkalgan texnologik jarayon-bug‘latish (1-1 rasm) misolida izoxlab berish mumkin.
• Bug‘lanish energiya oqimlari:
• Rasm.1-1.
• Q1T1- keltirilgan issiklik;
• Q2T2- olib ketilgan bug‘lar issiqligi;
• Qn - atrof muxitga tarkaladigan
• issiqlik yo‘qotmasi.

Apparatga T1 temperaturada keltirilgan issiklik miqdori Q1 va bug‘lantirilayotgan modda bug‘lari bilan olib ketilayotgan T2 temperaturadagi (masalan: suv bug‘lari bilan) issiqlik miqdori Q2. Bundan tashqari ma’lum miqdordagi issiqlik atrof muxitda yo‘qoladi (Qn – issiqlik yo‘qotmasi). Termodinamikaning birinchi qonuniga ko‘ra:

• Apparatga T1 temperaturada keltirilgan issiklik miqdori Q1 va bug‘lantirilayotgan modda bug‘lari bilan olib ketilayotgan T2 temperaturadagi (masalan: suv bug‘lari bilan) issiqlik miqdori Q2. Bundan tashqari ma’lum miqdordagi issiqlik atrof muxitda yo‘qoladi (Qn – issiqlik yo‘qotmasi). Termodinamikaning birinchi qonuniga ko‘ra:
• (1.1)
• (1.1) tenglamasi – bug‘lanishning
• energetik balansining tenglamasidir.

Agarda issiklik yukotmalarini xisobga olmasak ya’ni Qn

• Agarda issiklik yukotmalarini xisobga olmasak ya’ni Qn

Shunday qilib, yuqorida keltirilgan misoldagi umum qabul qilingan energetik balans jarayon to’g’risida juda xam muhim informatsiyani beradi. Ammo bu informatsiya to’la emas va jarayon to’g’risida notugri tassavurga olib kelishi mumkin. Avvalambor energetik balansdan jarayon energetik sarfietiga nimalarni kiritish ravshan emas. Keng tarqalgan Qn=0 bulganda termodinamikaning birinchi qonunidan foydalanilsa bu masala rasman (formalno) yechimga ega emas.

• Shunday qilib, yuqorida keltirilgan misoldagi umum qabul qilingan energetik balans jarayon to’g’risida juda xam muhim informatsiyani beradi. Ammo bu informatsiya to’la emas va jarayon to’g’risida notugri tassavurga olib kelishi mumkin. Avvalambor energetik balansdan jarayon energetik sarfietiga nimalarni kiritish ravshan emas. Keng tarqalgan Qn=0 bulganda termodinamikaning birinchi qonunidan foydalanilsa bu masala rasman (formalno) yechimga ega emas.

• Agarda Q2 issiklikdan foydalanilmasa, u xolda bu sarfietlar Q1 teng bo‘ladi deb qabul qilinadi. Agar Q2 issiqlikdan to‘la foydalanilsa, u xolda energetik sarfietlar rasman (formalno) nolga teng, bu esa «soglom aql» deb ataluvchi fikrga ziddir. Xaqiqatan, birinchidan sarfietlar mavjud, ikkinchidan ularni miqdoriy jixatdan aniqlash qiyin. Bu xolda yana jarayonni samaradorligini va uning takomillashganlik darajasini baxolash qiyin. Ko’pincha jarayonning samaradorligini baxolash uchun foydali ish koeffitsientini (FIK) ishlatishadi. FIK foydali samaradorlikning sarfietlarga nisbatiga barobardir. Ushbu xolda «issiqlik» yoki «termik» FIK barobar bo‘ladi.
• (1.2)
• Demak, issiqlik FIK to‘la foydali informatsiya bermaydi, chunki xar kanday jarayon, uning texnologik shakllanishiga qaramay barcha oqimlarni to‘la xisobga olganda FIK birga va birga yaqin buladi. Agarda olingan natijaga ishonsak jarayonni takomillashtirishga xojat qolmaydi.

Keltirilgan misolga o’xshash misollarni cheksiz davom ettirish mumkin. Barcha kimyoviy ishlab chiqarishda katta miqdordagi issiqlik sistemadan ikkilamchi energetik resurslar (IER) deb ataluvchi ko’rinishda olib ketiladi. Energotexnalogiya tizimini to‘g‘ri yaratish zaminida birlamchi energoresurslardan foydalanishni mumkin qadar kamaytirish yoki tashqaridan beriladigan issiqlik va elektr energiyasidan butunlay voz kechish uchun qilinadigan tadbirlar yotadi. Bu yo‘lda energokimyo - texnalogiya tizimlarini ishlab chiqarish maqsadga muvofiqdir. Unda esa energetik jixozlar kimyo texnologik jixozlar bilan to‘g‘ridan to‘g‘ri bog‘lanib yagona tizimni xosil qiladi. Bunda kimyoviy omillarning o‘zgarishi energetik omillarning o‘zgarishiga va aksinchaga olib keladi. EKTTda ishlab chiqarish texnologik va energetik bosqichlarda mustaxkam bog‘lanish vujudga keladi. Birlamchi energiya reseruslarini tejash maqsadida ikkilamchi energiya reseruslaridan keng foydalaniladi. Ikkilamchi energiya reseruslari (IER).

• Keltirilgan misolga o’xshash misollarni cheksiz davom ettirish mumkin. Barcha kimyoviy ishlab chiqarishda katta miqdordagi issiqlik sistemadan ikkilamchi energetik resurslar (IER) deb ataluvchi ko’rinishda olib ketiladi. Energotexnalogiya tizimini to‘g‘ri yaratish zaminida birlamchi energoresurslardan foydalanishni mumkin qadar kamaytirish yoki tashqaridan beriladigan issiqlik va elektr energiyasidan butunlay voz kechish uchun qilinadigan tadbirlar yotadi. Bu yo‘lda energokimyo - texnalogiya tizimlarini ishlab chiqarish maqsadga muvofiqdir. Unda esa energetik jixozlar kimyo texnologik jixozlar bilan to‘g‘ridan to‘g‘ri bog‘lanib yagona tizimni xosil qiladi. Bunda kimyoviy omillarning o‘zgarishi energetik omillarning o‘zgarishiga va aksinchaga olib keladi. EKTTda ishlab chiqarish texnologik va energetik bosqichlarda mustaxkam bog‘lanish vujudga keladi. Birlamchi energiya reseruslarini tejash maqsadida ikkilamchi energiya reseruslaridan keng foydalaniladi. Ikkilamchi energiya reseruslari (IER).

• Barcha kimyoviy ishlab chiqarishda energiyaning talay qismi tizimdan IER sifatida chiqib ketadi. Agar biror tizimda endotermik kimyoviy reaksiya ketayotgan bo‘lsa, unda tizimga berilgan issiqlikning bir qismi Qx kimyoviy reaksiya borishi uchun sarf bo‘lsa qolgani esa Q2 issiq xoldagi reaksiya maxsuloti bilan IER sifatida chiqib ketadi.
• Q1 = Q2 + Qx