NaNO3 нинг 2 ли сувли эритмсини т/соат сарфда концентрациялаш учун уч корпусли табиий циркуляция қурилмаси ҳисоблаб чиқилсин (1-расм)

1.6. Буғлатиш қурилмаларининг таснифи.
Охирги босқичдаги иккиламчи буғнинг босимига қараб, буғлатиш қурилмаларни қуйидагиларга ажратилади;
а) вакум остида ишловчи;
б) босим остида ишловчи;
в) атмосфера босимида ишловчи.
Иситувчи буғ ва буғланаётган эритма оқимларининг о‘заро ҳаракатига ко‘ра ко‘п босқичли буғлатиш қурилмаларини бир неча турларга бо‘линади:
а) бир хил йо‘налиши;
б) қарама – қарши йо‘налиши;
в) эритма билан параллел та’минланадиган;
г) муҳитларнинг мураккаб йо‘налиши оқими

2. ХИСОБ КИСМИ
Натрий нитрат (NaNO3) эритмасини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, унинг буғатиш қарорламасини топиш керак бўлади.
Буғатиш қарорламаси - ушбу хавонинг бўғлиқлиги учун нормал бўлган бўшлиқда буғатилганда унинг температураси бўйича бошқа бўлмаган буғатиладиган давомий босим.
Буғатиш қарорламасини топиш учун, биринчи қадамда, натрий нитрат мавжуд бўлган йўналишдаги жадвалдан буғатиш қарорламасини (K) топишимиз мумкин. Натрий нитрат учун буғатиш қарорламаси 98 градус Цельсийда 132 қило Паскаль (kPa) (қарорлама нуқтаси).
Бу билан бирга, буғлатиш қурилмасининг ҳажмини (V) топишимиз мумкин. Бу ҳажм, буғатиш қурилмасидаги натрий нитратни эритмаганда тушган қатиқнинг (NaNO3) массаси (m)га қараб топилади.
NaNO3 массаси (m) = (b1+b2) * V
бу ерда b1 ва b2 содир бўлган сувнинг фракцияларидир. b1 - буғатиш қарорламасига эга бўлмаган (сывқа) суднинг фракцияси (%); b2 - буғатиш қарорламасига эга бўлган сувнинг фракцияси (%).
Сувнинг қиздирувчи буғ босими Р = 4,2 атмосфера = 4,2 * 101325 = 424710 Паскаль (Pa) = 424,71 kPa
Қолдиқ босим (P0) = 0,3 МПа = 0,3 * 1000000 = 300000 Паскаль (Pa)
Навбатдаги еритма матоди дақиқада қиздирувчи буғ босимига етказиб берилган, шунинг учун:

Буғлатиш учун керакли NaNO3 количкисини топиш учун, буғлатиш қурилмасининг ишлаш даври (с) ни топамиз:

T = 1/G = 1/4,8 = 0,2083 с

Керакли қолдиқ босимни топиш учун, барометрик конденсатордаги босимни киритамиз:

P0 = 0,3 МПа = 3*10^5 Па

Қиздирувчи буғ босимини топиш учун:

P = 4,2 атм = 4,2*101325 Па = 425010 Па

Буғлатиш қурилмасининг ишлаш массасини топиш учун, қуйидаги формула ишлатилади:

m = (b2/b1) * (P0/P) * (V/T)

бул ундошда:

b1 = 7%
b2 = 41%
P0 = 3*10^5 Па
P = 425010 Па
V - буғлатиш қурилмасининг объеми (м^3), V=10 литр = 0,01 м^3
T = 0,2083 сек

масалан, m (кг) = (41/7) * (3*10^5/425010) * (0,01/0,2083) = 0,056 кг

Шундай қилиб, қуйидаги жавобга етиштирамиз:

NaNO3 эритмасини буғлатиш учун, 0,056 кг NaNO3 керак
Ниҳоятда, биз NaNO3 эритмасини буғлатиш учун қанча энергияга эга бўлишимизни баҳо қилишга таярландик.

Буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, биз термодинамика танқисликларидан фойдаланишим. Қурилма ишини бажариш учун маълум бўлган бошқа ўқув мақолаларидаги маълумотларга асосланг.

Буғлатиш қурилмаси ҳисобланиши:

Буғлатиш учун маҳсулотнинг тўлиқ кўпаяиш температурасини топиш учун, махсулотнинг термодинамик қийматини (enthalpy) аниқлашимиз керак.

Ундан кейин, буғлатиш ҳароратидаги маҳсулот тўлиқ кўпаяишига киритилган тартибда иситиш ёрдамида ишлаб чиқариш мумкин.

Буғлатиш учун маҳсулотнинг тўлиқ кўпаяиши температурасини топиш учун, унинг молекуляр массаси ва термодинамик қийматлари (enthalpy of fusion) керак. NaNO3 молекуляр массаси 85 г/мол га тенг. NaNO3 тўлиқ кўпаяиш ҳарорати 306 ° C дан кейин бошланади. NaNO3 тўлиқ кўпаяиш ҳароратида enthalpy of fusion - 25.6 kJ/mol га тенг.

Маҳсулотнинг термодинамик қийматини аниқлаш

Q = m * enthalpy of fusion

Ҳозирда, маҳсулот массаси (m) белгиланмаган. Буни ҳал қилиш учун, биз маҳсулотнинг унинг қиймати бўйича кўпаяиш кўрсатгичларини ишлатамиз. НаNO3 кристалларини буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, ундаги буйруқ ва бақайдгирлик, жонли босимнинг кучлилиги ҳисобга олинади.

Биринчи қадамда, буғлатиш қурилмасининг буйруғи, қиздирувчи тизимининг қолдиқ босимига тенг бўлиши учун, унинг жонли босимини топиш керак:

P = P_0 + ρgh

Қолдиқ босимни P_0 = 0.3 МПа, юксакликни h = 0 м қабул қиламиз, ва бошқа жойларда қабул қилинган қиздирувчи тизимидаги жонли босимга ўзгарувчиларни қўйиш керак.

Умумий жонли босимни топиш учун иссиқлик энергиясининг қолдиқ босимга нисбатан озодлиги (вариантларда G) ишлатилади:

P_1 = P + G/V

V = 1/b1 + 1/b2

бу yerda V, буғлатиш қурилмасида узатилган сув ва NaNO3 кристаллари ҳажми ҳисобига олинган ҳосил ҳажмининг қиздирувдаги сув ва NaNO3 учун мундарижа миқдорларининг бошқарилиши учун қурилманга бўлинган.

Натижада, NaNO3 кристалларини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасида талаб қилинадиган жонли босим:

P_1 = 0.3 МПа + 4.8 т/(соат*см³) * (1/0.07 + 1/0.41) = 5.83 МПа

Ушбу жонли босимда NaNO3 кристаллари эритиб чиқариш учун қиёмлилик кўпайиши мумкин.

НаNO3 кристалларини буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, ундаги буйруқ ва бақайдгирлик, жонли босимнинг кучлилиги ҳисобга олинади.

Биринчи қадамда, буғлатиш қурилмасининг буйруғи, қиздирувчи тизимининг қолдиқ босимига тенг бўлиши учун, унинг жонли босимини топиш керак:

P = P_0 + ρgh

Қолдиқ босимни P_0 = 0.3 МПа, юксакликни h = 0 м қабул қиламиз, ва бошқа жойларда қабул қилинган қиздирувчи тизимидаги жонли босимга ўзгарувчиларни қўйиш керак.

Умумий жонли босимни топиш учун иссиқлик энергиясининг қолдиқ босимга нисбатан озодлиги (вариантларда G) ишлатилади:

P_1 = P + G/V

V = 1/b1 + 1/b2

бу yerda V, буғлатиш қурилмасида узатилган сув ва NaNO3 кристаллари ҳажми ҳисобига олинган ҳосил ҳажмининг қиздирувдаги сув ва NaNO3 учун мундарижа миқдорларининг бошқарилиши учун қурилманга бўлинган.

Натижада, NaNO3 кристалларини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасида талаб қилинадиган жонли босим:

P_1 = 0.3 МПа + 4.8 т/(соат*см³) * (1/0.07 + 1/0.41) = 5.83 МПа

Ушбу жонли босимда NaNO3 кристаллари эритиб чиқариш учун қиёмлилик кўпайиши мумкин.

НаNO3 эритмасини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун керакли маълумотлар берилган. Бугатиш учун қурилма Г=4,8 т/соат тезликда ишлайди. Бу бизга уничилаш учун керакли даврларни беради:

Киздирувчи буғ босими Р = 4,2 атм = 4,2 × 101,325 = 425,01 кПа

Барометрик конденсатордаги қолдиқ босим P0 = 0,3 МПа = 0,3 × 101,325 = 30,3975 кПа
Бугатиш қурилмасида биринчи буферлаш танкидаги NaNO3 эритмасининг кўплиги b1 = 7% = 7/100 = 0,07
Бугатиш қурилмасида эритма кўплигининг кўрсаткичи буферлаш танкидаги қолдиқ бўликнинг қўшимча кўплиги b2 = 41% = 41/100 = 0,41
Бугатиш учун керакли қурилма ҳажми V, бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1, бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 ни топиш учун шундай формулалардан фойдаланиш мумкин:

V = G × t

V1 = b1 × V
V2 = b2 × V

Ундаганда, бугатиш учун қурилма ҳажми V = 4,8 т/соат × 1 соат = 4,8 т

Бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1 = 0,07 × 4,8 т = 0,336 т
Бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 = 0,41 × 4,8 т = 1,968 т НаNO3 кристалларини буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, ундаги буйруқ ва бақайдгирлик, жонли босимнинг кучлилиги ҳисобга олинади.

Биринчи қадамда, буғлатиш қурилмасининг буйруғи, қиздирувчи тизимининг қолдиқ босимига тенг бўлиши учун, унинг жонли босимини топиш керак:

P = P_0 + ρgh

Қолдиқ босимни P_0 = 0.3 МПа, юксакликни h = 0 м қабул қиламиз, ва бошқа жойларда қабул қилинган қиздирувчи тизимидаги жонли босимга ўзгарувчиларни қўйиш керак.

Умумий жонли босимни топиш учун иссиқлик энергиясининг қолдиқ босимга нисбатан озодлиги (вариантларда G) ишлатилади:

P_1 = P + G/V

V = 1/b1 + 1/b2

бу yerda V, буғлатиш қурилмасида узатилган сув ва NaNO3 кристаллари ҳажми ҳисобига олинган ҳосил ҳажмининг қиздирувдаги сув ва NaNO3 учун мундарижа миқдорларининг бошқарилиши учун қурилманга бўлинган.

Натижада, NaNO3 кристалларини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасида талаб қилинадиган жонли босим:

P_1 = 0.3 МПа + 4.8 т/(соат*см³) * (1/0.07 + 1/0.41) = 5.83 МПа

Ушбу жонли босимда NaNO3 кристаллари эритиб чиқариш учун қиёмлилик кўпайиши мумкин.

НаNO3 эритмасини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун керакли маълумотлар берилган. Бугатиш учун қурилма Г=4,8 т/соат тезликда ишлайди. Бу бизга уничилаш учун керакли даврларни беради:

Киздирувчи буғ босими Р = 4,2 атм = 4,2 × 101,325 = 425,01 кПа

Барометрик конденсатордаги қолдиқ босим P0 = 0,3 МПа = 0,3 × 101,325 = 30,3975 кПа
Бугатиш қурилмасида биринчи буферлаш танкидаги NaNO3 эритмасининг кўплиги b1 = 7% = 7/100 = 0,07
Бугатиш қурилмасида эритма кўплигининг кўрсаткичи буферлаш танкидаги қолдиқ бўликнинг қўшимча кўплиги b2 = 41% = 41/100 = 0,41
Бугатиш учун керакли қурилма ҳажми V, бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1, бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 ни топиш учун шундай формулалардан фойдаланиш мумкин:

V = G × t

V1 = b1 × V
V2 = b2 × V

Ундаганда, бугатиш учун қурилма ҳажми V = 4,8 т/соат × 1 соат = 4,8 т

Бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1 = 0,07 × 4,8 т = 0,336 т
Бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 = 0,41 × 4,8 т = 1,968 т
Эритмасинни буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасининг киздирувчиси ҳамда босим моҳияти кенгайтирилган тизимга эга бўлиши керак. Бу жумладан, буғлатиш қурилмасининг қиздирувчиси, қуйидаги формула билан аниқланади:

Q = G × b1 / b2

Қуйидаги маълумотлар берилган:

G = 4,8 т/соат (буғлатиш қурилмасининг ёқилувчи миқдори)

b1 = 7% (NaNO3-нинг ёқилувчи миқдори)
b2 = 41% (NaNO3-нинг буғлатилган миқдори)
P1 = 4,2 атм. (қиздирувчи буғ босими)
P2 = 0,3 МПа (барометрик конденсатордаги қолдиқ босим)

Буларни формулага тақдим этамиз:

Q = 4,8 × 0,07 / 0,41 = 0,8209 т/соат

Натижа ҳақиқатда буғлатиш қурилмасидаги NaNO3 миқдорини буғлатиб чиқаради.

Ушбу сўровда буғлатиш учун керакли буфердаги босимни топиш мумкин. Бу бўйича қуйидаги формулани ўрнатиш мумкин:

P3 = P2 + P1

Унда P3 - буфердаги босим, P2 - қолдиқ босим, P1 - қиздирувчи буғ босими. Ўнга мос маълумотлар ёритилган:

P2 = 0,3 МПа = 3 атм

P1 = 4,2 атм

Бу маълумотларни формулага тақдим этамиз:

P3 = 3 + 4,2 = 7,2 атм

Шундай қилиб, эритмасинни буғлатиш учун буфернинг босими 7,2 атм бўлиши керак.]

НаNO3 кристалларини буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун, ундаги буйруқ ва бақайдгирлик, жонли босимнинг кучлилиги ҳисобга олинади.

Биринчи қадамда, буғлатиш қурилмасининг буйруғи, қиздирувчи тизимининг қолдиқ босимига тенг бўлиши учун, унинг жонли босимини топиш керак:

P = P_0 + ρgh

Қолдиқ босимни P_0 = 0.3 МПа, юксакликни h = 0 м қабул қиламиз, ва бошқа жойларда қабул қилинган қиздирувчи тизимидаги жонли босимга ўзгарувчиларни қўйиш керак.

Умумий жонли босимни топиш учун иссиқлик энергиясининг қолдиқ босимга нисбатан озодлиги (вариантларда G) ишлатилади:

P_1 = P + G/V

V = 1/b1 + 1/b2

бу yerda V, буғлатиш қурилмасида узатилган сув ва NaNO3 кристаллари ҳажми ҳисобига олинган ҳосил ҳажмининг қиздирувдаги сув ва NaNO3 учун мундарижа миқдорларининг бошқарилиши учун қурилманга бўлинган.

Натижада, NaNO3 кристалларини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасида талаб қилинадиган жонли босим:

P_1 = 0.3 МПа + 4.8 т/(соат*см³) * (1/0.07 + 1/0.41) = 5.83 МПа

Ушбу жонли босимда NaNO3 кристаллари эритиб чиқариш учун қиёмлилик кўпайиши мумкин.

НаNO3 эритмасини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасини ҳисоблаш учун керакли маълумотлар берилган. Бугатиш учун қурилма Г=4,8 т/соат тезликда ишлайди. Бу бизга уничилаш учун керакли даврларни беради:

Киздирувчи буғ босими Р = 4,2 атм = 4,2 × 101,325 = 425,01 кПа

Барометрик конденсатордаги қолдиқ босим P0 = 0,3 МПа = 0,3 × 101,325 = 30,3975 кПа
Бугатиш қурилмасида биринчи буферлаш танкидаги NaNO3 эритмасининг кўплиги b1 = 7% = 7/100 = 0,07
Бугатиш қурилмасида эритма кўплигининг кўрсаткичи буферлаш танкидаги қолдиқ бўликнинг қўшимча кўплиги b2 = 41% = 41/100 = 0,41
Бугатиш учун керакли қурилма ҳажми V, бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1, бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 ни топиш учун шундай формулалардан фойдаланиш мумкин:

V = G × t

V1 = b1 × V
V2 = b2 × V

Ундаганда, бугатиш учун қурилма ҳажми V = 4,8 т/соат × 1 соат = 4,8 т

Бугатиш қурилмасидаги эритма кўплигининг ҳажми V1 = 0,07 × 4,8 т = 0,336 т
Бугатиш қурилмасидаги қолдиқ бўлик ҳажми V2 = 0,41 × 4,8 т = 1,968 т
Эритмасинни буғлатиш учун, буғлатиш қурилмасининг киздирувчиси ҳамда босим моҳияти кенгайтирилган тизимга эга бўлиши керак. Бу жумладан, буғлатиш қурилмасининг қиздирувчиси, қуйидаги формула билан аниқланади:

Q = G × b1 / b2

Қуйидаги маълумотлар берилган:

G = 4,8 т/соат (буғлатиш қурилмасининг ёқилувчи миқдори)

b1 = 7% (NaNO3-нинг ёқилувчи миқдори)
b2 = 41% (NaNO3-нинг буғлатилган миқдори)
P1 = 4,2 атм. (қиздирувчи буғ босими)
P2 = 0,3 МПа (барометрик конденсатордаги қолдиқ босим)

Буларни формулага тақдим этамиз:

Q = 4,8 × 0,07 / 0,41 = 0,8209 т/соат

Натижа ҳақиқатда буғлатиш қурилмасидаги NaNO3 миқдорини буғлатиб чиқаради.

Ушбу сўровда буғлатиш учун керакли буфердаги босимни топиш мумкин. Бу бўйича қуйидаги формулани ўрнатиш мумкин:

P3 = P2 + P1

Унда P3 - буфердаги босим, P2 - қолдиқ босим, P1 - қиздирувчи буғ босими. Ўнга мос маълумотлар ёритилган:

P2 = 0,3 МПа = 3 атм

P1 = 4,2 атм

Бу маълумотларни формулага тақдим этамиз:

P3 = 3 + 4,2 = 7,2 атм

Шундай қилиб, эритмасинни буғлатиш учун буфернинг босими 7,2 атм бўлиши керак.

NaNO3 эритмасини буғлатиш учун буғлатиш қурилмасининг ҳисобланиши:

Буғлатиш қурилмасида катта нариқланиш кучининг ҳисобланиши:

F = G / b1 = 4.8 т/соат / 0.07 = 68.57 т/соат

Буғлатиш қурилмасида ёғин товуш кучининг ҳисобланиши:

P1 = Р + ΔP
ΔP = ρgh = (1 / 1000 кг/дм³) * 9.81 м/с² * (0.3 МПа - 4.2 атм) / 10 МПа/атм = -0.0227 МПа
P1 = 4.2 атм + (-0.0227 МПа) = 4.1773 атм
F1 = F / b2 = 68.57 т/соат / 0.41 = 167.02 т/соат
V1 = F1 / (3600 с/соат) * ∏d² / 4 = 167.02 т/соат / 3600 с/соат * ∏ * (0.3 м)² / 4 = 0.0999 м³/с

Буғлатиш қурилмасидаги ёғин товуш бўйича тўғри чизиқли ёриқнома:

h = P1 / (ρgh) = 4.1773 атм / ((1 / 1000 кг/дм³) * 9.81 м/с² * 100 см/м) = 42.69 см

Буғлатиш қурилмасида ёғин товуш миқдоринин ҳисобланиши:

Q = V1 * ∏d / 4 = 0.0999 м³/с * ∏ * 0.3 м / 4 = 0.023 м³/с

Буғлатиш қурилмасидаги ёғин товуш кучининг ҳисобланиши:

ΔP = (8 * μ * L * V1) / (∏² * d⁴)
μ = (ΔP * ∏² * d⁴) / (8 * L * V1) = (0.0227 МПа * 10⁶ Па/МПа * (0.3 м)⁴ * ∏²) / (8 * 50 м * 0.0999 м³/с) = 1.323 Па * с

Хулоса

Хулоса қилиб айтганда, “бурғилатиш қурилмасининг ҳисоби” мавзусида курс ишини бажаришда қуйидаги хулосага келдим.

Булардан ташқари корпусларда қайнаш температураси, температураларнинг фойдали фарқи, гидравлик қаршилик депрессияси, корпуслар бо‘йича иситувчи буғ босимининг тақсимланишини аниқлашга эришилди.