Issiqlik almashinish

Issiqlik almashinish, issiqlik uzatish—issiqroq jismdan sovuqroq jismga issiqlik uzatilishi bilan bogʻliq boʻlgan oʻz-oʻzidan yuz beruvchi qaytmas jarayon; mikrozarralarning tartibsiz harakati bilan boglik boʻlgan, energiyasining bir jismdan ikkinchi jismga mikroskopik ish bajarmasdan uzatilishiga olib keluvchi jarayonlar majmui. I. a. issiklik oʻtkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya yoʻli bilan sodir boʻladi. Isituvchi sirt issiklik uzatuvchi sirt deb ataladi. I. a. da suyuqlik yoki gaz (bugʻ) ish muhiti hisoblanadi. I. a. nazariyasi energiyani uzatish haqidagi taʼlimotning bir qismi boʻlib, texnik termodinamika bilan birga issiklik texnikasishtt na-zariy asosini tashkil qiladi. Bugʻ Kozonlarida, bugʻ va gaz turbinalarida, pechlarda I. a. hodisasi roʻy beradi. Tabiatda uzluksiz I. a. yuz berib turadi. I. a. ning nazariy va amaliy masa-lalari issiqlik texnikasida oʻrganiladi. ^[1]


1- ma’ruza


KIRISH. Metallurgik jarayonlarda issiqlik vа mаssa almashuv fanining ahamiyati.
reja
1. Metallurgik jarayonlarda issiqlik vа mаssa almashuv
fanining tarixi.
2. Metallurgik jarayonlarda issiqlik vа mаssa almashuv
Fanining boshqa fanlar bilan bog’liqligi.

Dunyo miqyosida hozirgi paytda bir yilda 500 mln tonna po‘lat va 20 mln t har xil rangli metallar olinadi, xomashyodan metall olish asosan pirometallurgiya jarayonlari yoki yoqilg‘i sarfla­nadigan metallurgik pechlarda amalga oshiriladi. Zamonaviy metallurgik pech - yirik mexanizatsiyalangan va avtoma­tlash­tirilgan agregat bo‘lib, ularning o‘lchamlari ishlab chiqarish unumdorligiga qarab, uzunligiga 250m, eniga 15m va balandligi 30m ni tashkil qiladi. Bu pechlarda bir sutka davomida pech bir necha yuzdan minglab tonnagacha dastlabki xomashyo qayta ishlanadi va yuzlab tonna yoqilg‘i yoki minglab kVt elektr energiyasi sarflanadi. Pechlarning normal ishlashi uchun katta hajmli omborlar, shixta tayyorlaydigan joylar, transport xo‘jaligi, gaz tarmoqlari, kichik elektrostansiyalar va boshqa kerakli qurilmalarni jihozlash lozimdir. Pechning qurilish narxi yuzlab million so‘mlarni tashkil qiladi.

Pechning ichki ishlaydigan sirti o‘tga chidamli (ogneupor) g‘ishtlardan teriladi, ular 2000°C haroratga chidamli bo‘ladi.
Metallurgik pechni faqat yoqilg‘i yonadigan dastgoh deb tushunish mutlaqo noto‘g‘ridir. Zamonaviy pech-mukammal fizik-kimyoviy jarayonlar boradigan agregat bo‘lib, unda issiqlik texnikasi jarayonlari bilan bir paytda boshqa jarayonlar ham oqib o‘tadi: ya’ni yoqilg‘ining yonishi, elektr quvvatining issiqlik o‘z-garishi, materiallarning fizik-kimyoviy o‘zgarishlari, qattiq, suyuq va gaz fazalarini harakatlanishi va boshqalar.
Zamonaviy pechlarning ishlashini quyidagi bir-biriga chambarchas bog‘langan va bir-biridan kelib chiqadigan jarayonlar tashkil etadi, bularga quyidagilar kiradi:
1. Yoqilg‘ining yonishi yoki elektr quvvatining issiqlikka aylanishi energetik jarayoni.
2. Xomashyo va mahsulotlarning fizik-kimyoviy o‘zgarishlari texnologik jarayoni.
3. Issiqlik almashuv sirtqi va ichki, gaz, eritma va qattiq fazalar o‘rtasida issiqlik almashuv jarayoni.
4. Eritma va gazning harakatlanishi gidroaeromexanik jarayoni.
5. Qattiq moddaning harakatlanishi mexanik jarayoni.
O’z navbatida texnologik hamda boshqa jarayonlarni samarali o’tishi esa pechga berilayotgan issiqlikka uzviy bog’liqdir. Shu sababli metallurgiyada issiqlik texnika asoslari o’rganishni va o’zlashtirishni texnologik jarayonlar bilan tanishishdan boshlash maqsadga muvofiqdir.
Metallurgik pechda materiallarni fiziko-kimyoviy o’zgarish quydagi jarayonlarining o’zida jamlashtiriladi; ular:
1) sulfid, sulfat, oksid, gidrat, karbonat va boshqa murakkab birikmalarning termik parchalanishi;
2) komponentlarni oksidlanishi;
3) komponentlarni tiklanishi;
4) komponentlarni o’zaro almashuvi reakstiyaga kirishishi;
5) eritma paydo bo’lishi va bo’linishi; 6) shixtani fizikaviy holatni o’zgarishi - erishi, bug’lanish va hakazo.
Bu o’zgarishlar metallurgik pechda qattiq, suyuq va gaz fazalarda, asosan bir vaqtda ikki yoki uch fazali sistemalarda ro’y beradi.
Metallurgik jarayonlar - murakkab kompleks jarayon bo’lib, bir paytda o’nlab har xil, bir-biriga bog’liq va bir-biriga ta’sir etuvchi kimyoviy hamda fizikaviy jarayonlardan tashkil topadi.
Ma’lumki kimyoviy reakstiyalarni sonli va sifatli bog’liqliklarini hamda ularni borishini aniqlovchi qonuniyat kimyoviy termodinamika. Termodinamik tahlili yordamida kimyoviy reakstiyani yo’nalishi, ularni yakunlovchi ko’rsatgichlari fizikaviy holati va energetik tasniflarini olish mumkin.
Termodinamikada asosiy ko’rsatkichlardan biri Gipps energiyasi bo’lib, reakstiya davomida izobar-izotermik potenstialni o’zgarishlarni aniqlaydi:

bunda: R – universial gaz doimiyligi, 1,987 kkal/(grad.stol)
T – absolyut harorat, k.
- ni qiymati reakstiyani issiqlik effekti – N° va entropiyani o’zgarishi S° bog’liqdir.
Agarda xom ashyoni eritish jarayoni mahsulotning gaz xolida bo’lsa, masalan:

U holda G° qiymatini shu gazni parstial bosimi R orqali aniqlansa bo’ladi:

Metallurgik nazariyaning muhim qismi kimyoviy kinetika bo’lib, u kimyoviy reakstiyalarni tezligini o’rganadigan ilmdir. Kimyoviy reakstiyalarni tezligi jarayonni haroratini, bosimini va miqdoriy o’zgarishini bog’laydigan umumiy kinetik qonuniyatdir. Masalan, oddiy gomogen reakstiyani tezligi jarayonida ishtirok etayotgan materialni massasiga va haroratga bog’liq bo’lib, uni Vant-Goft va Arrenius tenglamasi orqali ifodalash mumkin.
;
bunda: A – reakstiya doimiyligi.
E – Aktivlanish quvvati;
R- Universial gaz doimiyligi, kkal/(grad. mol): R=1,987
T- absolyut harorat, °K
Metallurgik jarayonlar murakkab geterogen reakstiyalar asosida o’tadi, shuning uchun ularning tezligi faqat reakstiya tezligi emas, faol yuzada gazlarning almashuvini ta’minlovchi diffuziyaga ham bog’liqdir. Bunda komponentlarni o’zaro kimyoviy reakstiyani tezligi harorat bo’yicha eksponenti bilan o’zgaradi.
Fiziko-kimyoviy o’zgarishlarni samarali o’tishining muhim sharti shixtada moddalarni o’zaro to’qnashishi va aralashtirilishi. Ya’ni, moddalar qanchalik to’liq o’zaro to’qnashsa jarayon shuncha tezroq va to’laroq o’tadi. Materiallar qanchalik maydaroq bo’lsa, erisa yoki bug’lansa ularning to’qnashishi to’liqroq bo’ladi. Bunday sharoitlar qaynar qatlamli, shaxtali va elektro pechlarda, shuningdek avtogen sharoitida ishlaydigan zamonaviy eritish pechlarida yaratilgan.