Suyuqlik muvozanatdagi harakati, ularning asosiy qonuniyatlari

7-MARUZA
MAVZU: QO’ZG’ALMAS VA MAVXUM QAYNASH QATLAM GIDRODINAMIKASI.


REJA:
1."Mavxum qaynash qatlam"ini hosil qilish usullari
2."Mavxum qaynash qatlam"i jarayoni grafiklari
3."Mavxum qaynash qatlam"i uchun asosiy qonun va tenglamalar

Xozirgi paytda ximiya va oziq - ovqat sanoati texnalogiyalarida mavxum qaynash usuli keng ishlatilmokda. Issiqlik almashish, enish quritish ,adsorbtsiya kabi jarayonlarga mavxum qaynash usulini ko’llanishi kat­ta natijalar bermokda.Mavxum qaynash jarayonida fazalar o’rtasidagi kontakt yuza juda katta bo’ladi.Bunday sharoitda jarayon bir necha mart­ta tezlashmokda."Mavxum qaynash qatlam" ini quyidagicha hosil qilish mumkin (18- rasm).

18-rasm."Mavxum qaynash" qatlamining xolatlari

Mavxum qaynash sistemalari:

a -o’zgarmas qatlam; b-bir jinsli "Mavxum qaynar qatlam" i; v - turli jinsli "Mavxum qaynar qatlam" i g - qattiq donachalarning oqim bilan chiqib ketishi
Xoxlagan shakldagi / masalan tsilindrsimon / vertikal idishga donasimon qattiq material solinadi.Material gaz tarkatuvchi setka ustiga joylashtirilgan bo’ladi. Agar setka orqali pastdan yuqori ga ka­ratib kichiq tezlik bilan gaz yoki suyuqlik oqimi yuborilsa,mateoial qatlami o’zgarmay qoladi . Agar gaz oqimi tezligini as­ta-sekin ko’paytirib borilsa ,tezlik malum qiymatga ega bo’lganda qatlamdagi mateoial og’irligi oqimning gidrodinamik bosim kuchiga teng bo’lib qoladi,bunday xolatda qattiq zarrachalar gidrodinamik mu­vozanat xolatini egallaydi va o’zaro tsulsatsion siljiy boshlaydi.YAna gaz tezligini oshirsak qatlam kengayadi,zarrachalar harakatining in­tensivligi oshadi, bunda gidrodinamik muvozanat bo’zilmaydi.Bunday sharoitda qatlam mavxum qaynash xolatini egallaydi, yani qatlam xuddi qaynaetgandek bo’lib ko’rinadi qatlamning o’zgarmas xo­latdan mavxum qaynash xolatiga ochtishga toch`gri keladigan gaz yoki suyuq­likning tezligiga mavxum qaynashning boshlanish tezligi yoki birinchi kritik tezlik deb yuritiladi.
Agar gazning tezligini oshiraversak,malum bir qiymatga etganda gidrodinamik bosim kuchlari o`girlik kuchlaridan ortib ketadi,natijada qattiq material donachalari gaz oqimi bilan birga chiqib ketadi .
Qattiq material donachalarining gaz oqimi bilan chiqib ketish xo­latiga toch`gri keladigan tezlikka chiqib ketish tezligi yoki ikkinchi kritik tezlik deb ataladi.SHunday qilib, mavxum qaynash xolati birin­chi va ikkinchi kritik tezltelar o’rtasida yo’z beradi.
Donasimon material qurilmaga davriy yoki o’zluksiz ravishda berib va chiqarilib turilishi mumkin.SHunga ko’ra "Mavxum qaynar qatlam" ini davriy yoki o’zluksiz mavxum qaynash deb yuritiladi.
Mavxum qaynash xolat ikki xil ko’rinishda yo’z beradi: 1) bir jinsli gamogen); 2) turli jinsli (nogamogen). Gomogen mavxum qaynashda bi­rinchi va ikkinchi kritik tezliklar o’rtasida qattiq material zarracha­lari butun qatlam balandligi bo’yicha bir-xil tarqalgan bo’ladi.Amaliy jihat dan bunday mavxum qaynash xolat tomchili suyuqlik ( masalan,suv) yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Nogomogen mavxum qaynash asosan qattiq modda zarrachalari gaz oqimi yordamida mavxum qaynash xolatiga keltirlganda yo’z beradi.
Bunday xollarda birinchi va ikkinchi kritik tezliklar orali`gida qattiq modda zarrachalari qatlam bo’lib har- xil tarzda tarqalgan bo’ladi.
Nogomogen qatlamning hosil bo’lish darajasiga zarrachalarning yuza tuzilishi va shakli,qattiq material zarrachalari harakatdagi oqim zar­rachalarining nisbatiga, zarrachaning diametriga, oqimning tezligi va hossalariga, gaz tarkatuvchi reshetkaning xiliga, qatlamning ba­landligi va bo’qa shu kabi faktorlarga bo`gliq bo’ladi.
Mavxum qaynash jarayon har- xil sistemalarga bo’linadi.Ayrim sharo­itlarda gaz ko’piklariga ega bo’lgan qatlam hosil bo’ladi ( rasim"v"). Bir xil o’lchamlik ega bo’lgan katta zarrachalar mavxum qaynash xolatiga keltirilganda shunday xolat paydo bo’ladi.agur ochtkir uchli qattiq zar­rachalarning tomchili suyuqlik bilan mavxyoum qaynash xolatiga keltiril­ganda porshen hosil qiluvchi qatlam paydo bo’ladi Porshenli qatlamda qattiq fazaning vertikal yo’nalishidagi aralashtirilishi qiyinlashadi.
Nam qattiq materiallar yoki juda ham kichiq o’lchamli (masalan, o’lchami mikron atrofida) bo’lib, o’zaro birikib ketadigan materiallar
birinchi kritik tezlikka yaqinlashganda kanal hosil qiluvchi qatlam
paydo bo’ladi . Bunday xolatda gaz kanallar orqali utib
ketadi, qattiq materiallarning asosiy massasi o’zgarmay qolaveradi.
Ba`zi bir sharoitlarda gaz tezligining ortishi bilan kanallar yo’qolib ketadi yoki qisman gaz tarkatuvchi reshetka atrofida qoladi.
Konussimon va konus-tsilindrsimon qurilmalarda fontanli qatlam ­hosil bo’lishi mumkin .
Bunday sharoitda gaz yoki suyuqlik oqimi asosan qurilmaning ochki bo’ylab qattiq zarrachalar bilan birgalaikda harakat qiladi va fantan kabi ularni yuqori ga tarkatadi.Sochngra qattiq zarrachalar qurilma de­vori enida pastga qarab harakat qiladi.
Qattiq materiallarning mavxum qaynash xolatiga keltirishda o`girlik kuchidan tashqari magnit va markazdan kochirma kuchlar maydonidan ham foydalansa bo’ladi.

19-rasm.Mavxum qaynash jarayoning grafigi

- to’la bosim farqi;
- gaz yoki suyuqlik oqishining tezligi.
Mavxum qaynash jarayonning grafik tarizda tasvirlash mumkin.
OA - chizi`gi o’zgarmas qatlam orqali o’tayotgan gaz harakat ini tas­virlaydi. A - nuqtasi o’zgarmas qatlamni mavxum qaynash xolatiga ochtishini kursatadi, shu nuqtaga toch`gri kelgan tezlik Wo birinchi kritik tezlikni harakterlaydi. Mavxum qaynash jarayonning boshlanish bilan oqimning gidrodinamik bosim kuchlari qatlamdagi qattiq zarrachalar og’irligini muvozanatga solib turadi.Gaz oqimi tezligining oshishi bi­lan qattiq zarrachalar og’irligi o’zgarmaydi,zarrachalarni mavxum qaynash xolatida ushlab turish uchun zarur bo’lgan energiya sarfi ham bir xil qoladi.
Bu xolat grafikda VS gorizontal chizik bilan belgilanadi.S - nuqtaga toch`gri kelgan tezlik Wo ikkinchi kritik tezlikni harakter­laydi. Agar tezlik W > Wo bo’lgan qattiq zarrachalar oqim bilan bir­galikda qurilmadan chiqib ketadi.Bunday sharoitda qatlamdagi qattiq zarrachalar og’irligining kamayishi natijasida qattiq zarrachalarni mavjud qaynash xolatiga keltirish uchun kerak bo’lgan energiya sarfi kamayadi.SHu sababli bosimlar farqi - nuqtadan keyin kamayadi.Zarrachalar o’rtasidagi tortishuv kuchlarni engish uchun qochshimcha energiya sariflanishi sababli bosim chochqqisi hosil bo’ladi.Bo­sim chochqki sining kattaligi zarrachalarning shakli va yuzasining xola­tiga bo`gliq bo’ladi.
Agar gaz tezligini sekin asta kamaytirsak egri chizik A - nuqtasida kesishmaydi, balki pastrokdan utib, chochqki hosil qilmaydi.
Bunday xodisani nisterezis deb yuritiladi.
"Mavxum qaynar qatlam" ining asosiy qonunlari bilan tanishib chiqa­miz.
1. Mavxum qaynashning hosil buliish kritik tezligini topish uchun juda ko’p formulalar takdim etilgan.
Masalan, sharsimon bir jinsli zarrachalar uchun Todes o’z xodimlari bilan birgalikda quyidagi formulani takdim qiladi:
(84)
Bu erda:
(85)
(86)
d - qattiq zarrachalarning diametri, m; _m- muxitning zichligi, kg/m³; _kz- qattiq zarrachalarning zichligi, kg/m³; - muxitning absolyut epishkokligi, n sek/g;g - erkin tushish tezlanishi, m/s²;
2. Dastlabki olingan o’zgarmas qatlam va "Mavxum qaynar qatlam" i balandliklari o’rtasida quyidagi bo`gliqlik bor:


(87)

N - "Mavxum qaynash qatlam" ining balandligi;

- "Mavxum qaynash qatlam" ining poroznosti;
No - o’zgarmas qatlam balandligi;
₀ - o’zgarmas qatlam poroznosti.
- qatlamdagi faqat qattiq zarrachalar egallamagan hajm, m3.
3. Mavxum qaynash jarayoni mavxum qaynash soni K_w bilan harak­terlanadi:
(88)
Bu erda - apparatining to’la kesimiga nisbatan olingan oqim­ning ishchi tezligi, m/sek;
- "Mavxum qaynash qatlam" ining hosil bo’lish kritik tezligi, m/sek;
Mavxum qaynash soni zarrachalarning qatlamdagi aralashish intensiv­ligi kursatadi.
Tajriba yo’li bilan aniqlashga, "Mavxum qaynar qatlam" ida eng in­tensiv aralashishlik K_w = 2 teng bo’lganda bo’ladi.Lekin har bir texna­logiya jarayoni uchun K_w ning optimal soni tajriba yo’li bilan aniqlaniladi.
4. Bir xil darajada bo’lgan mavxum qaynash jarayoni amalga oshirish uchun reshetkadagi hamma teshikchalarning jonli umumiy yuzaning 1% dan 6 % gacha tashqil qilishi kerak.
5. Zarrachalarning qatlamda o’rtacha bo’lish vaqti quyidagicha bo’ladi:
(89)
bu erda G_m - qatlamda bo’lgan qattiq materialning massasi,
Q_c - qattiq materialning sarfi, kg/sek .
6. Qattiq zarrachalarning gaz yoki, suyuqlik oqimi bilan chiqib ke­tish tezligi ko’pincha Todes tenglamasi yordamida topiladi:
(90)
bu erda:

"Mavxum qaynash qatlam" ining gidravlik qarshiligi quyidagicha aniqlanadi:

(91)

Mavxum qaynash qatlamda ishlovchi reaktorlar kimyo-texnologik darayonlarda istikbolli qurilmalar xisoblanadi. Piritning yondirilish qurilmasi tipik misol bula oladi.