Ma’ruza 13 Mavhum qaynash gidrodinamikasi

4.3-rasm. Donador zarrachalar qatlamidagi bosim farqining oqim tezligidan bog`liqligi.

Mavhum qaynash ikki xil (bir jinsli va turli jinsli) ko`rinishda yuz beradi. Bir jinsli mavhum qaynashda birinchi (W<sub>k</sub>) va ikkinchi kritik (W<sub>B</sub>) tezliklar o`rtasida qattiq material zarrachalari butun qatlam balandligi bo`yicha bir xil tarqalgan bo`ladi. Amaliy jihatdan bunday mavhum qaynash jarayoni tomchili suyuqlik (masalan, suv) yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Turli jinsli mavhum qaynash asosan qattiq modda zarrachalarini gaz oqimi yordamida mavhum qaynash holatiga keltirilganda yuz beradi. Bunda birinchi va ikkinchi kritik tezliklar oralig’ida qattiq modda zarrachalari qatlam bo`ylab har xil tarqalgan bo`ladi. Turli jinsli qatlamning hosil bo`lish darajasi zarrachalarning yuzasi va shakliga, qattiq materiallar zarrachalari va harakatdagi oqim zichliklarining nisbatiga, zarrachalarning diametriga, oqimning tezligiga, gaz tarqatuvchi to`rning xiliga bog’liq bo`ladi.
Oqim tezligi zarrachalarni muallaq holatda ushlab turish uchun etarli darajada bo`lmagan sharoitda, qatlamning hajmi, uning balandligi H₀ va qatlamdagi bo`sh hajmning ulushi ε<sub>0</sub> o`zgarmas bo`ladi. Agar oqim tezligi birinchi kritik tezlikdan ko`proq va ikkinchi kritik tezlikdan kamroq bo`lgan sharoitda, ya`ni W_KB, qatlamning hajmi, balandligi H va qatlamdagi bo`sh hajmning ulushi ε kattalashadi, biroq uskunaning o`zgarmas kesimida bir xil nisbatda qoladi:
(1–ε₀) H₀ = (1–ε) H . (4.13)

Zich va mavhum qaynash qatlamlari o`rtasidagi bog’liqlik 4.3-rasmda ko`rsatilgan. Grafikning OA va OB chiziqlari bilan belgilangan chop qismi oqimning zich qatlam orqali harakatini ifoda qiladi, bunda oqim tezligining ortishi bilan qatlamning gidravlik qarshiligi ko`payib boradi. B nuqtada qatlamning qarshiligi uning og`irligiga teng bo`lib qoladi va qatlam zarrachalari muallaq holatga o`tadi. Ushbu nuqtaga to`g’ri kelgan tezlikni birinchi kritik tezlik yoki mavhum qaynashning boshlanish tezligi W_K deb ataladi.

A nuqtadagi bosim farqi (mavhum qaynash holatidan oldin) qatlam og`irligidan ΔP<sub>0</sub> (bosim cho`qqisi) ga teng bo`lgan miqdorda ko`p bo`ladi. Bosim cho`qqisi zarrachalar o`rtasidagi tortishuv kuchlarini engishga sarflanadi. ΔP<sub>0</sub> ning qiymati zarrachalarning joylanish zichligi, shakli va ularning yuza holatiga bog`liq bo`ladi.
Oqimning W<sub>K</sub> dan keyingi ortishi bilan qatlamdagi bosim farqi ΔP o`zgarmaydi, mavhum qaynash chizig’i esa abstsissa o`qiga nisbatan parallel bo`lib boradi (BC). Bunday holat W_V ning qiymatigacha davom etadi. C nuqtaga to`g’ri kelgan tezlik zarrachalarning muallaq tezligi (suzib yurish tezligi) yoki ikkinchi kritik tezlik deb yuritiladi.
Agar oqimning tezligi W<sub>B</sub> dan katta bo`lsa pnevmotransport rejimi paydo bo`ladi. Bunday rejimda qatlamdagi zarrachalarning massasi kamayadi, oqibat natijada qatlamning gidravlik qarshiligi ham kamayadi.
Mavhum qaynash holatida balandligi H bo`lgan qatlamning kesimida bosim va og`irlik kuchlarining balansi ro`y beradi, ya’ni:
, (4.14)
bu yerda ρ_q – qattiq zarrachalarning zichligi, kg/m³; ρ_m – muhitning zichligi, kg/m³; ε – qatlamdagi zarrachalar oralig`idagi bo`sh hajmning ulushi; g – erkin tushish tezlanishi, m²/s.

Agar qattiq zarrachalarning o`lchami kattalashib, uskunaning diametri kichiklashsa va gazning tezligi ko`paysa, o`zaro porshenli qatlam paydo bo`ladi (4.2 rasm, a). Porshenli qatlamda qattiq fazaning vertikal yo`nalishdagi aralashtirilishi qiyinlashadi. Nam qattiq materiallar yoki juda kichik o`lchamli (masalan, o`lchami mikron atrofida) materiallar mavhum qaynash holatiga keltirilganda kanal hosil qiluvchi qatlam paydo bo`ladi (4.2-rasm, b). Bunda gaz kanallar orqali o`tib ketadi, qattiq materiallarning asosiy massasi o`zgarmay qolaveradi. Konussimon va konus-silindrsimon uskunalarda kanal hosil qiluvchi qatlam favvorali qatlamga aylanadi (4.2-rasm, v, g). Bunday sharoitda gaz yoki suyuqlik oqimi asosan uskunaning o`qi bo`ylab qattiq zarrachalar bilan birgalikda harakat qiladi va favvora kabi ularni yuqoriga tarqatadi. So`ngra qattiq zarrachalar uskuna devori yonidan pastga qarab harakat qiladi.