Neft va gazni qayta ishlash texnologiyasi

Issiqlik o’tkazuvchanlik
Qatgiq jismlarda issiqlik tarqalish jarayonini tajribaviy o‘rganish natijasida Fure (1768-1830) issikdik o‘tkazuvchanlikning asosiy qonunini kashf etdi. Ushbu qonunga binoan, issiqlik o‘tkazuvchanlik orqali uzatilgan issiqpik mikdori dQ temperatura fadienti ct/ch, vaqg dr ga va issiqlik oqimi yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan maydon yuzasi dF ga proporsional bo‘ladi, ya’ni
Issiqlik utkazuvchanlik koeffitsienti issiqlik almashinish yuza birligidan (1 m2) vaqg birligi davomida izotermik yuzaga normal bo‘lgan 1m uzunlikka to‘g‘ri kelgan temperaturalarning 1 K (°С) ga pasayishi vaqgida uzatilgan issiqlik miqdorini ifodalaydi. Jismlarning issiqlik utkazuvchanlik koeffitsienti uning tarkibi, fizik-kimyoviy xossalari, temperatura, bosim va boshqa katgaliklarga bog‘liq. Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti turli materiallar uchun quyidagi oralikda bo‘ladi:
- gazlar uchun 0,005...0,5 Vt(m-K);
- suyuqliklar uchun 0,08...0,7 Vt(m-K)
- issiqlik qoplama va qurilish materiallari uchun 0,22...3,0 Vt(m-K)
- metallar uchun 2,3...458,0 Vt/(m K).
Kimyo va boshqa sanoatlarda ko‘llaniladigan ayrim metallar issiqlik utkazuvchanlik koeffitsienti kuyidagi qiymatlarga ega: legirlangan po‘lat - 14...23; qo‘rgoshin — 35; uglerodli po‘lat - 45; nikel — 58; cho‘yan — 63; alyuminiy - 204; mis - 384; kumush - 458 Vt(m-K). Sanoatda eng ko‘p qo‘llaniladigan metallar va suyuqliklar issiqlik utkazuvchanlik koeffitsientlari 4.2 va 4.3 —rasmlarda keltirilgan.
Issikdik utkazuvchanlik yo‘li bilan issiqpikning tarqalishi matematik usulda differensial tenglama bilan ifodalanishi mumkin. Ushbu tenglama energiyaning saqdanish qonuni asosida keltirib chiqariladiva issiqlik
tarqatayotgan jism yoki muhitning fizik xossalari (zichlik r, issiqlik sig‘im c , issiqlik o‘tkazuvchanlik ) hamma yo‘nalishlarda va vaqg o‘gishi bilan o‘zgarmaydi deb qabul qilinadi. Issiqlik o‘gkazuvchanlikning differensial tenglamasini keltirib chiqarish uchun qatgiq jismdan qirralari dx, dy va dz bo‘lgan elementar parallelepiped ajratib olinadi .
Oldingizda kosada qo‘yilgan qaynoq sho‘rvaga qoshiqni solib qo‘ysangiz, ko‘p o‘tmay qoshiqni ham ushlay olmay qolasiz. Sababi, qoshiq tayyorlangan metall katta issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi. Shu sababli, metall qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismi, sho‘rva issiqligini butun metall bo‘ylab o‘tkazadi va qoshiq ham qizib ketadi. Umuman olganda, deyarli barcha metallar yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik namoyon qiladi va metallga uzatilgan issiqlik butun metall bo‘ylab juda tez tarqaladi.
O‘zi aslida, tabiatda har qanday jism o‘ziga xos issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi turli jinslarning issiqlik o'tkazuvchanligi. Metallarning issiqlik o‘tkazuvchanligining bu darajada yuqoril metallarning atom tabiati bilan bog‘liqdir. Metallarda atomlar uch o‘lchamli kristall panjara shaklida tartiblangan bo‘lib, ular o‘z o‘rta statistik vaziyati bo‘yicha muntazam tebranib turadi. Baland haroratli muhitga solingan metallda esa, atrof-muhitdagi haroratning yuqoriligi va katta tezlik bilan atrofdan o‘ziga kelib urilayotgan zarralarning shiddati ta'sirida, metall atomlarining tebranishi (vibratsiyasi) ham tezlashadi va yanada jadalroq titray boshlaydi. Metallning olovga kirib turgan qismi, yoki, qaynoq suyuqlikka botib turgan qismining harorat juda tezlik bilan, o‘sha olovning, yoki, qaynoq suyuqlikning haroratiga tenglashadi. Lo‘nda qilib aytganda, metallning harorati muhit harorati bilan tez tenglashadi. Shu sababli ham olovga teginib turgan metall qiziganda qizarib chog‘lanib ketadi.Baland haroratli muhitda termik qo‘zg‘algan metall atomlari o‘ziga qo‘shni bo‘lgan atomlar bilan ham to‘qnasha boshlaydi va issiqlik harakati energiyasini o‘ziga qo‘shni atomga uzatadi. Shu tarzda, qo‘shni atomlar ham tez qizib, muhit haroratigacha isiydi. o‘z energiyasini qo‘shni atomga bergani hamonoq, olovga eng yaqin turgan atomlar ushbu energiyani yana tezkorlik bilan olovdan kelayotgan issiqlik energiyasi hisobidan kompensatsiyalaydi va yana qo‘shnisiga energiya uzatadi. Shu tarzda, atomlararo zanjir orqali issiqlik metall bo‘ylab tezkorlik bilan tarqaladi va butun metall bo‘ylab yoyiladi. Shunday qilib, issiqlik o‘tkazuvchanlik bu - issiqlik o‘tkazuvchan moddani tashkil qiluvchi atom yoki molekulalarning o‘zaro to‘qnashishi orqali issiqlik uzatilishi va issiqlik almashinishi jarayonlarini asoslab berar ekan. Ya'ni, issiqlik harakati butun jism bo‘ylab tarqaladi; lekin, bu jarayonda issiqlikni bir-biriga uzatadigan atom va molekulalarning o‘zi harakatlanmaydi. Ular o‘z joyida mustahkam o‘rnashgan holda, issiqlikni qo‘shnisidan olib qo‘shnisiga uzatadi va shu tarzda, issiqlik almashinish jarayonida ishtirok etadi.
Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayonini bayon qiluvchi ixcham tenglama quyidagicha ko‘rinishga ega bu yerda Q - uzatilayotgan issiqlik energiyasi miqdori; A - issiqlik o‘tkazgich jismning ko‘ndalang kesim yuzasi; ΔT - ikki nuqta orasidagi haroratlar farqi; R esa - materialning issiqlik qarshiligi bo‘lib, u mazkur materialning issiqlik o‘tkazishga nisbatan qanday qarshilik ko‘rsatishini ifodalaydi. Biz yuqorida keltirgan misolda, ΔT - qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismidagi harorat va uning tashqarida, xona haroratida turgan qismi, ya'ni, sopidagi harorat ko‘rsatkichlari ayirmasiga teng bo‘ladi. A - qoshiqning ko‘ndalang kesim yuzasi; R esa har bir metall uchun o‘ziga xos bo‘lib, maxsus ma'lumotnoma-jadvallardan aniqlanadi. Formulaga qarab shu narsani oson payqash mumkinki, haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi qanchalik katta bo‘lsa, ushbu metall orqali shunchalik ko‘p issiqlik miqdori o‘tkaziladi. Shu bilan birga, agar haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi ma'lum bo‘lsa, unda bunday metall orqali issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichi, mazkur metallning issiqlik qarshiligiga teskari proporsional bo‘ladi. Ya'ni, metallning issiqlik qarshiligi qanchalik baland bo‘lsa, uning issiqlik o‘tkazuvchanligi shunchalik yomon bo‘ladi.