Mavhum qaynash qatlami issiqlik almashtrgichlar

MAVHUM QAYNASH QATLAMI ISSIQLIK ALMASHTRGICHLAR
REJA
1.Mavhum qaynash qatlamlari
2.Issiqlik almashinishi
3.Issiqlik almashtrgich qurulmalari
1. Mavhum qaynash qatlamlari

Moddaning gaz holatiga o’tish hodisasiga bug’ hosil bo’lishi deyiladi. Bu jarayon suyuqlikning bug’lanishi yoki qaynashi yo’li bilan amalga oshishi mumkin.

Suyuqlikning erkin sirtidan har qanday temperaturada bug’ hosil bo’lishi jarayoniga qaynash deyiladi.
Mavhum qaynash yoki real qaynash jarayonini tajribada tekshirish asosida quyidagi qonuniyatlar aniqlangan:
1) Qaynash suyuqlikning erkin sirtida hosil bo’ladi va suyuqlik sirti ortishi bilan qaynash ham kuchayadi.
2) Qaynash har qanday temperaturada ham yuz berib turadi va temperatura ko’tarilgani sari kuchaya boradi.
3) Qaynash bug’ molekulalarining tarqalib ketish surati ortishi bilan tezlashadi, masalan, shamolda, ventilyator ta‘sirida qaynash kuchayadi.
4) Qaynash tezligi bosimga teskari proporsional, yani bosim kamayganda qaynash kuchayadi.
5) Qaynash tezligi suyuqlikning kimyoviy tarkibiga bog’liq. Masalan, efir, spirt suvdan tezroq qaynaydi.
Suyuqlik tashqaridan issiqlik olmasdan qaynaganda ichki energiyasi kamayadi, binobarin, suyuqlik soviydi. Yana bir misol, sopol ko’zaga quyilgan suv sopoldan sizib chiqib, sirtini ho’llaydi va bug’lanadi. Natijada idishdagi suvning sovushi sababli issiq kunda ham «muzdek» bo’lib turadi.
Qaynash deb suyuqlik ichidagi to’yintiruvchi bug’ning bosimi suyuqlik erkin sirtidagi tashqi bosimga teng bo’ladigan temperaturadagi intensiv bug’lanish jarayoniga aytiladi.
Suyuqlik qaynash jarayonining sodir bo’lishini qarab chiqaylik. Har qanday sharoitda suv va suyuqliklarning ichida havo pufakchalari mavjuddir. Shunday qilib, suyuqlikning qaynash hodisasi, pufakchalarining suyuqlik ichidagi harakati sababi suyuqliklarning kuchli ajralishidan yoki konveksiyalanishidan iboratdir. Binobarin, suyuqlik hajmi bo’yicha temperatura bir xil va to’yingan bug’ning bosimi tashqi bosimga teng bo’lganda qaynash boshlanadi. Suyuqlik to’yingan bug’ning bosimi tashqi bosimga teng yoki katta bo’lgan temperaturaga qaynash temperaturasi deyiladi.
Suyuqlikdagi pufakchalar bug’lanish markazidan iborat bo’lganligidan, bu markazlar bo’lmasa qaynash jarayoni boshlanmaydi. Shuning uchun bug’lanish markazlari bo’lmagan suyuqliklarin qaynash temperaturasidan ham yuqori temperaturada isitish mumkin. Masalan suvning ichidagi gazi chiqarib yuborilgandan so’ng, suvni 110⁰С gacha isitilsa ham u qaynamaydi. Tajribadan ma‘lumki suyuqlikning qaynash temperaturasi eritilgan moddalarga ham bog’liq. Eritmaning qaynash temperaturasi sof erituvchining temperaturasidan ham orta boradi, masalan toza destirlangan suv 100⁰С temperaturada qaynasa 6,6% tuz eritmali sho’r su 101⁰С da 25,5 % namakob esa 105⁰С temperaturada qaynaydi.
Suyuqlik ichidagi to’yingan bug’ning bosimi tashqi bosimga tenglashgan sharoitdagi temperaturada qaynash jarayoni boshlanganligi uchun, suyuqlikning qaynash temperaturasi tashqi bosimga bog’liq. Har qanday suyuqlikning qaynash nuqtasida to’yingan bug’ining bosimi normal atmasfera bosimiga, ya‘ni R=760 mm sim ust =1,0132*10⁵ Pa (N/m²) teng bo’lishi kerak.
Ba‘zi suyuqliklarning qaynash temperaturasi quyidagi jadvalda keltirilgan:

Modda	tк ^0 С	Modda	tк ^0 С
Aseton	56,2	Simob	357
Benzin	150	Etil spirti	78
Suv	100	Etil efir	35

Tashqi bosim kamayganda suyuqlikning qaynash temperaturasi kamayadi, aksincha tashqi bosim ortganda suyuqliklarning qaynash temperaturasi ortadi.
O’lchashlarning ko’rsatishicha 10 atm tashqi bosimda suvning qaynash temperaturasi +180⁰С bo’lsa, 33 atm tashqi bosimda esa suvning qaynash temperaturasi +240⁰С ga tengdir. Atmasfera bosim ostida ochiq idishdagi suyuqlikni qaynatilganda o’nga tushirilgan termometrning ko’rsatishi, suyuqlik to’liq bug’lanib ketmaguncha o’zgarmasdan qoladi. Suyuqlikning bug’lanish isiqligi ham moddaning erish issiqligi singari massasiga proporsionaldir.


.
L-proporsionallik koeffisenti.
Solishtirma bug’lanish issiqligini quyidagicha ta‘riflash mumkin:
Solishtirma bug’lanish issiqligi deb, qaynash harorati massasi bir birlikka teng suyuqlikni to’liq bug’ga aylanishi uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdoriga son jixatdan teng bo’lgan fizik kattalikka aytiladi. Berilgan suyuqlik uchun solishtirma bug’lanish issiqligi harorat ortishi bilan kamaya boradi. Bunda issiqlik balansi tenglamasini tuzish uchun quydagilar aniqlanadi:

1. 
   Qaynash temperaturasidagi bug’ning kondensasiyalanishidan ajralgan issiqlik miqdori :
   

2. 
   Bug’dan hosil bo’lgan qaynash temperaturasi t_б dagi suyuqlikning 0 temperaturagacha soviganda ajralgan issiqlik miqdori:
   

3. Kalorimetr va suvning boshlang’ich t_б temperaturadagi 0 gacha isiganda olgan isiqlik miqdorlari mos ravishda quydagiga teng bo’ladi:


4. Energiyaning saqlanish qonuniga binoan tekshirilaetgan suyuqlikning chiqargan Q₁ Q₂ issiqlik miqdorlari kalorimetr va suvning olgan Q₃, Q₄ issiqlik miqdoriga teng




Nihoyat bunday suyuqlikning solishtirma bug’lanish issiqligi quydagiga teng bo’ladi:

Amalda suyuqlikning solishtirma bug’lanish issiqligi ko’pincha tajriba yo’li bilan aniqlanadi.
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. Issiqlik almashinish Issiqlik oʻtkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya yoʻli bilan sodir boʻladi. Isituvchi sirt Issiqlik uzatuvchi sirt deb ataladi. Issiqlik almashinish da suyuqlik yoki gaz (bugʻ) ish muhiti hisoblanadi. Issiqlik almashinish nazariyasi energiyani uzatish haqidagi taʼlimotning bir qismi boʻlib, texnik termodinamika bilan birga Issiqlik texnikasishtt na-zariy asosini tashkil qiladi. Bugʻ Kozonlarida, bugʻ va gaz turbinalarida, pechlarda Issiqlik almashinish hodisasi roʻy beradi. Tabiatda uzluksiz Issiqlik almashinish yuz berib turadi. Issiqlik almashinishning nazariy va amaliy masa-lalari issiqlik texnikasida oʻrganiladi.
Issiqlik almashtirgich - bu har xil haroratga ega bo'lgan ikkita muhit o'rtasida issiqlik almashinadigan texnik qurilma.
Ishlash printsipiga ko'ra issiqlik almashtirgichlar rekuperator va regeneratorlarga bo'linadi. Rekuperatorlarda harakatlanuvchi issiqlik tashuvchilar devor bilan ajratiladi. Ushbu turga turli xil dizayndagi issiqlik almashinuvchilari kiradi. Qayta tiklanadigan issiqlik almashtirgichlarda issiq va sovuq sovutish suvi navbat bilan bir xil sirt bilan aloqa qiladi. Issiq sovutish suvi bilan aloqa qilganda devorda issiqlik to'planadi va sovuq bilan aloqa qilganda chiqariladi, masalan, yuqori o'choqli pechlarda.
Issiqlik almashtirgichlar neftni qayta ishlash, neft-kimyo, kimyo, yadro, sovutish, gaz va boshqa sanoatning texnologik jarayonlarida, energetika va kommunal xo'jaliklarda qo'llaniladi.
Issiqlik almashtirgichning konstruksiyasi foydalanish shartlariga bog'liq. Issiqlik uzatish bilan bir vaqtda fazali o'zgarishlar, masalan, kondensatsiya, bug'lanish, aralashtirish kabi qo'shni jarayonlar sodir bo'ladigan qurilmalar mavjud. Bunday qurilmalarning o'z nomlari bor: kondensatorlar, evaporatorlar, sovutish minoralari, aralashtirish kondensatorlari.
Issiqlik tashuvchilarning harakat yo'nalishiga qarab, rekuperativ issiqlik almashtirgichlar bir yo'nalishda parallel harakat bilan to'g'ridan-to'g'ri oqim, parallel kelayotgan harakat bilan qarshi oqim, shuningdek, ikkita o'zaro ta'sir qiluvchi vositaning o'zaro ko'ndalang harakati bilan bo'lishi mumkin.
Muayyan turdagi issiqlik almashtirgichni tanlash ikkita suyuqlik oqimining tabiatiga, ularning bosimiga, haroratiga, oqim tezligiga va kerakli issiqlik uzatish tezligiga bog'liq. Shuning uchun ma'lum bir vaziyatda qaysi issiqlik almashtirgichdan foydalanish mumkinligi to'g'risida qaror qabul qilish uchun issiqlik almashtirgichning asosiy ishlash tamoyillarini tushunish muhimdir.
Issiqlik almashtirgich - bu issiqlikni bir suyuqlik yoki muhitdan boshqasiga o'tkazish imkonini beruvchi qurilma. Muhit sifatida suyuqliklar, gazlar yoki har xil haroratdagi qattiq moddalardan foydalanish mumkin. Issiqlik uzatish jarayoni ikkita gaz, ikkita suyuqlik yoki bitta gaz va bitta suyuqlik orasida bo'lishi mumkin. Suyuqliklar issiqlik almashtirgich turiga ko'ra ajratilishi yoki bevosita aloqada bo'lishi mumkin. Issiqlik ikki suyuqlik o'rtasida harorat farqi tufayli atrofdan hech qanday issiqlik yutmasdan yoki yo'qotmasdan uzatiladi.
Issiq lik almashinish jarayonlari buyicha umumiy tushunchalar. Xar xil temperaturaga ega bulgan jismlarda issiqlik energiyasining biridan ikkinchisiga o’tishi issiqlik almashinish jarayoni deb ataladi. Issiq va sovuq jismlarning temperaturalari o’rtasidagi fark issiqlik almashinishning xarakatlantiruvchi kuchi xisoblanadi. Temperaturalar farqi bulganda, termodinamikaning ikkinchi qonuniga kura issiqlik energiyasi temperaturasi yukori bulgan jismdan temperaturasi past bulgan jismga uz-uzidan utadi. Jismlar urtasidagi issiqlik almashinishi erkin elektron, atom va molekulalarning uzaro energiya almashinishi xisobiga sodir buladi. Issiqlik almashinish jarayonida qatnashadigan jismlar issikliqlik tashuvchilar deb ataladi.
Issiqlik utkazish - Issiqlik energiyasining tarqalish qonunlarini urganuvchi fandir. Issiqlik utkazish jarayonlari (isitish, sovutish, bug’larni kondensatsiyalash,bug’latish) kimyo sanoatida keng tarqalgan. Issiqlik uch xil yul bilan tarqalishi mumkin: Issiqlik utkazuvchanlik, konvektsiya va issiqlikning nurlanishi. Uzaro tegib turgan zarrachalarning tartibsiz xarakati natijasida issiqlikning tarqalish xodisasiga issiqlik utkazuvchanlik deyiladi. Kattik jismlarda va gaz yoki suyukliklarning yupka katlamlarida issiqlik asosan ushbu usulda tarkaladi. Gaz va suyukliklarining makroskopik xajmlarining xarakati va ularni aralashtirish natijasida yuz beradigan issiqlikningt arqalishi konvektsiya deyiladi. Konvektsiya erkin va majburiy bulishi mumkin. Gaz yoki suyukliklarning ayrim kismlaridagi zichliklar farki xisobiga ruy beradigan Issiqlikning almashinishi erkin konvektsiya deyiladi. Tashki kuchlar taʼsirida majburiy konvektsiya yuz beradi. Issiqlikning elektromagnit tulkinlar yordamida tarqalishiga issiqlikning nurlanishi deyiladi. Real sharoitlarda issiqlik almashinish aloxida olingan biror usul bilan emas, balki bir necha usullar yordamida yuzaga keladi, yaʼni murakkab Issiqlik utkazish jarayonlari amalga oshiriladi.
Tekis va silindrsimon davorning issiklik utkazuvchanligi. Bir-biriga tegib turgan kichik zarrachalarning tartibsiz xarakati natijasida yuz beradigan issiklikning utish jarayoni issiklik utkazuvchanlik (yoki konduktsiya) deyiladi.
Gaz vatomchili suyukliklarda molekulalarning xarakati natijasida yoki kattiq jismlarda kristall panjaradagi atomlarning tebranishi taʼsirida yoxud metallarda erkin elektronlarning diffuziyasi okibatida issiklik utkazuvchanlik jarayoni sodir buladi. Kattik jismlarda va gaz yoki suyukliklarning yupka katlamlarida issiklik asosan issiklik utkazuvchanlik orqali tarqaladi.
Sanoatda foydalanish uchun rekuperativ sirt qurilmalari aloqa vositalari o'rtasida issiqlik almashinuvi va termal jarayonlarni tashkil qilish uchun faol ishlatiladigan qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichni o'z ichiga oladi. Ushbu turdagi texnik xizmat ko'rsatish birinchilardan bo'lib paydo bo'lgan va hali ham bozorning katta ulushini egallaydi. Buning sababi shundaki, aksariyat ishlab chiqarish jarayonlari tizimning to'g'ri ishlashini ta'minlash uchun issiqlikni olib tashlash yoki qo'shish uchun iqtisodiy va samarali jarayonni talab qiladi. Quvurli issiqlik almashtirgichni o'rnatish ushbu muammoni eng yaxshi hal qiladi:
U yaxshilangan termodinamik xususiyatlarga ega, buning natijasida isitish yoki issiqlikning tiklanishi boshqa turdagi issiqlik almashtirgichlarga qaraganda tezroq sodir bo'ladi.
U turli xil texnologik jarayonlarga va ommaviy axborot vositalarining turlariga moslashishni osonlashtiradigan keng ko'lamli operatsion parametrlarga ega. Qobiqli va quvurli issiqlik almashinuvchilari issiqlik almashinuvi jarayonida ishtirok etadigan suyuqliklarning sifatiga nisbatan kamroq tanlanadi.
Qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichning ishonchli dizayni uni gidravlik zarbalar va harorat o'zgarishiga qarshi immunitetga ega.
Quvurli issiqlik almashtirgichlarni qurish

Ushbu turdagi issiqlik almashtirgichlarning asosi quvurdir - tekis yoki kavisli elementlardan tayyorlangan quvurlar to'plamlari. Ular tayanchlarga (quvur plitalari) quvur va quvurlar orasidagi bo'shliqlar optimal ravishda ajratiladigan tarzda o'rnatiladi. Quvur plitalari panjarali tuzilishga ega va qalinligi 20 mm bo'lgan po'latdan yasalgan.

Ko'p o'tishli qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichning klassik dizayni suyuqlik oqimini boshqaradigan va uning harakatining intensivligini oshiradigan bir nechta qismlarni o'z ichiga oladi. Ularning mavjudligi turbulent sovutish suvi oqimlarini yaratishga yordam beradi, bu esa butun apparatning issiqlik uzatish tezligini oshiradi.
Quvurlar tizimi korpusga o'rnatiladi - qalinligi 4 mm bo'lgan po'lat plitalardan payvandlangan issiqlik almashtirgich tanasi. Korpusda issiqlik almashinuvi jarayonida ishtirok etadigan ommaviy axborot vositalarining kirish va chiqishi uchun bir nechta gardish mavjud. Issiqlik almashtirgichlar bir o'tishli, ikki o'tishli va to'rt o'tkazgichli qobiqli va quvurli issiqlik almashtirgichlarga bo'linadi. Texnik xizmat ko'rsatish, shuningdek, turli xil zarbalar bilan ham amalga oshirilishi mumkin.
Ikki turdagi qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichni sotib olishingiz mumkin: vertikal va gorizontal. Birinchisi gazsimon muhit bilan ishlashda ko'proq qo'llaniladi, chunki uning fazoviy yo'nalishi kondensatni olib tashlashni osonlashtiradi. Gorizontal joylashuv katta o'lchamdagi issiqlik almashinuvchilarini yaratishga imkon beradi, bu esa issiqlik quvvatini oshirish bilan ishlashni anglatadi. Qurilmalar korpusda joylashgan yuqori quvvatli tayanchlar yordamida o'rnatiladi.
Teplo-Polis kompaniyasidan individual xususiyatlarga ko'ra qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichni hisoblashni buyurtma qiling . Bu undan foydalanish samaradorligini oshiradi.
Qobiq va trubkadan foydalanishning afzalliklari
Ushbu turdagi issiqlik almashtirgichlarni ishlab chiqarish zarurati yuz yildan ko'proq vaqt oldin, o'sha paytda mavjud bo'lgan tizimlar sanoat ehtiyojlarini qondirmagan paytda paydo bo'lgan. Katta qobiqli va quvurli qurilmalar isitish, sovutish, kondensatsiya va bug'lanish qurilmalari sifatida ishlatilishi mumkin. Shuningdek, ular ommaviy axborot vositalarining turli yig'ilish holatlariga o'tish imkoniyatini qo'llab-quvvatladilar.
Sanoat korxonalari yuqori bosim va yuqori haroratlarda ishlash qobiliyati tufayli qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichlarni sotib olishlari kerak edi. Ular, shuningdek, ishonchliligi, mukammal ishlashi va texnik xizmat ko'rsatishning nisbatan qulayligiga ega edilar (qurilmalar bo'limlarda tozalanadi, ya'ni u boshqa turdagi texnik xizmat ko'rsatishdagi kabi energiya talab qilmaydi).
Ta'riflangan turdagi uskunaning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
turli xil oqim qismlarini ishlab chiqarish imkoniyati;
mustahkamlangan quvurlar va haroratni qoplash tizimlari bilan modernizatsiya qilish. Bularga suzuvchi boshli, linzali kompensator yoki U-naychali qobiqli (qobiq-trubka) issiqlik almashtirgichlar kiradi;
ularni ishlab chiqarishda issiqlikka chidamli, sovuqqa chidamli, kislotaga chidamli va boshqa turdagi materiallar ishlatiladi.