Suyuqlik muvozanatdagi harakati, ularning asosiy qonuniyatlari

25.2-rasm. Absorbsiya jarayonining ish va muvozanat chiziqlari:
1 — absorbentning sarfi Z, bo’lgandagi ish chizig`i; 2 — absorbentningsarfi L<sub>min</sub> bo’lgandagi ish chizig`i; 3 — muvozanat chizig`i Y*=f(x).
Absorbentning sarfi mini­mal bo’lganda ish chizig`ining muvozanat chiziq bilan kesishgan nuqtasi K da jarayonning harakatlantiruvchi kuchi nolga teng bo’ladi.
Absorbsiya tezligi. Absorbsiya jarayonining sxemasi 25.3-rasmda ko’rsatilgan. Suyuq faza A oqimning asosiy massasi (yoki markazi) va yupqa chegara qatlamdan iborat bo’ladi. Gaz fazasi B esa suyuq chegara qatlamga tegib turgan yupqa chegara qatlamiga ega.

25.3-rasm. Absorbsiya jarayonining sxemasi.
Ushbu chegara qatlamlarda yutilayotgan komponent faqat diffo’ziya ta`sirida tarqaladi. Shunday qilib, modda o’tkazishga tochsqinlik qiladigan hamma qarshiliklar yupqa chegara qatlamlarda yig`ilgan bo’ladi.
Suyuq chegara qatlamdagi modda o’tkazishga bo’lgan qarshilikni gaz chegara qatlamdagi qarshilikni esa bilan belgilab, quyidagi tenglamalarga erishamiz:
(25.9)
(25.10)
Bu yerda — gaz fazasidagi modda berish koeffitsienti; — suyuq fazadagi modda berish koeffitsienti; m — muvozanat chizig`i qiyalik burchagining tangensi (yoki proporsionallik koeffitsienti).
Modda berish koeffitsientlarining qiymatlari suyuqlik va gaz fazalari o’rtasida kontakt hosil qilish usuliga, gaz va suyuqlikning fizik xossalariga va ularning harakat tezliklariga bog`liq. Modda berish koeffitsientlarining miqdori kriterial va empirik tenglamalar yordamida topiladi.
Absorberlarni hisoblash. Absorberlarni hisoblashda quyidagi kattaliklar berilgan bo’ladi: gazning sarfi G, gazdagi tegishli komponentning boshlang`ich Y<sub>b</sub> va oxirgi Y<sub>0</sub> konsentratsiyasilari, tegishli komponentning suyuqlikdagi boshlang`ich konsentratsiyasi x_b quyidagi qiymatlar esa aniqlanishi kerak: absorbentning sarfi L, absorbentning diametri D_a va balandligi H, qurilmaning gidravlik qarshiligi .
Absorberlarni hisoblash quyidagi tartibda olib boriladi.
1) Y-x diagrammasida muvozanat bog`liqligi Y*=f(x) chizilib ning qiymati aniqlanadi. Fazalarning muvozanat holatidagi tarkiblari maxsus adabiyotlarda berilgan bo’ladi.
2) Absorbentning sarfi L topiladi, buning uchun avvalo uning minimal sarfi quyidagi tenglama orqali aniqlanadi:
(25.11)
Sochngra hisoblaniladi, bu erda, — absorbentning ortiqcha kerakligini bildiruvchi koeffitsient (odatda ). L ning topilgan qiymatiga asosan moddiy balans tenglamasi bo’yicha absorbentning oxirgi tarkibi x<sub>0</sub> ni aniqlash mumkin.
3) Y-x diagrammasida ish chizig`i chiziladi, bu chiziq koordinatalari Y_b,x₀ va Y₀, x_b bo’lgan nuqtalardan ochtgan tochg`ri chiziqni tashqil etadi.
4) Yutilgan komponentning miqdori quyidagi moddiy balans tenglamasiga asosan aniqlanadi:
(25.12)
5) Absorberning balandligi H va diametri D<sub>a</sub> topiladi. Modda almashinish qurilmalarining asosiy o’lchamlarini aniqlash tartibi 23- mavzuda keltirilgan.
6) Absorberlarning gidravlik qarshiligi topiladi. Qurilmalarning gidravlik qarshiliklarini aniqlash tartibi ularning turiga qarab har xil bo’ladi. Masalan, nasadkali absorberning gidravlik qarshiligi quyidagicha topiladi. Buning uchun dastlab quruq nasadkaning gidravlik qarshiligi ( Pa) topiladi:
(25.13)
bu yerda, H — nasadka qatlamining balandligi, m; dE — nasadka elementlari tashqil qilgan kanallarning ekvivalent diametri, m; — nasadka qatlamidagi gazning haqiqiy tezligi, m/s; — ishqalanish va mahalliy qarshiliklarni engish uchun ketgan bosimning yo’qotilishini hisobga oluvchi qarshilik koeffitsienti.
Nasadka qatlamidagi gazning haqiqiy tezligi quyidagi yo’l bilan aniqlanadi:
bu yerda — gazning mavjud tezligi yoki qurilmaning to’la kesimiga nisbatan olingan gazning tezligi, m/s; — nasad­kaning erkin hajmi yoki nasadkalar oralig`idan bochshliq hajm.
Qarshilik koeffitsienti ning qiymati Re mezoniga bog`liq. U nasadkaning turli elementlari uchun gazning harakat rejimiga asosan empirik tenglamalar bilan aniqlanadi. Masalan, absorberlardagi tartibsiz joylashtirilgan halqali nasadkalarda gazning laminar rejimdagi harakati uchun (Re<40)
(25.14)
Turbulent rejimdagi gazning harakati uchun (Re > 40); (25.15)
Kolonnaga tartibli joylashtirilgan halqali nasadkalar uchun: (25.16)
bu yerda, — gaz uchun Reynolds mezoni;
— gazning zichligi, kg/m³; — gazning dinamik qovushoqlik koeffitsienti, Pa•s.
Kolonna ishi davomida namlangan nasadkaning gidravlik qarshiligi ( , Pa) taxminan quyidagi empirik formuladan aniqlanadi:
(25.17)
bu yerda, i — namlash zichligi, m³/m² s; v — nasadkaning kattaligi va namlash zichligiga qarab tajriba orqali aniqlanadigan koeffitsient. Masalan, namlash zichligi i = (0,5-36,5) • 10-³ m³/m² s bo’lganda o’lchami 25x25x3 mm bo’lgan nasadka uchun v = 51,2 bo’ladi.