Toshkent kimyo-texnologiya instituti «silikat materiallar, nodir va kamyob metallar texnologiyasi» kafedrasi hisob izoh yozuvi
Download 0.57 Mb. Pdf ko'rish
|
shinni mahsulotlarini ishlab chiqarishda ishlov berish sexininig loyihasi va kamerali pechning issiqlik texnik hisobi
11 4. Ishlab chiqarishda fizik-kimyoviy jarayonlarning nazariy asoslari Silikat materiallariga issiqlik ishlovini berish jarayonlari eng ma'suliyatli va eng murakkab hisoblanib buning natijasida xom ashyo va yarim tayyor mahsulotlarda qaytmas fizik-kimyoviy jarayonlar ro’y berib, ularning agregat holatida va hajmida keskin ravishdagi o’zgarishlar bo’lmagan holda fazaviy tarkibi, struktura tuzilishi va fizik-texnik xususiyatlari yangilanib, foydalanish uchun kerakli bo’lgan xususiyatlarini egallaydilar. Quritish jarayonining nazariy asoslari Quritish deb, qattiq holdagi materialdan bug’latish yordamida namlikni chiqarib yuborish jarayoniga aytiladi. Quritish jarayoni material hajmining o’zgarishi bilan birga kechadi, bu qisqarish deb ataladi. Qisqarish jarayonida material deformatsiyaga uchrab buyumlarning sinishi va yorilishi mumkin. Quritilayotgai material ko’p komponentli tizim hisoblanib, u qattiq skeletdan, namlikdan, havo va suv bug’laridan tashkil topadi. Materialning atrof muhitga nisbatan 3 ta agregat holati mavjud: nam, muvozanat va gigroskopik. Nam holat deb material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi atrof muhitdagi suv bug’larining portsial bosimidan katta bo’lgan holatga aytiladi. Ana shu sharoitda materialdan namlik yo’qoladi. Muvozanat holatda ikkala portsial bosimining qiymatlari tnglashadi va bu sharoitda material qurimaydi. Gigroskopik holatda material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi atrof muhitdagi suv bug’larining portsial bosimidan kichik bo’ladi. Bu hol faqat sun'iy ravishda hosil qilinishi mumkin. Quritilayotgan material unga ta'sir etayotgan qurituvchi agent ta'sirida ochiq yuzasi orqali namlikni chiqara boshlaydi. Materialning nam saqlovchisini vaqt davomida o’zgarishi grafik usulda aniqlanadi va qizdirish chizig’i deb ataladi. 6-rasm da kapillyar g’ovakli kolloid material uchun quritish chizig’i va materialning temperatura o’zgarishi keltirilgan. Punktir chiziq bilan quritgich agentining quruq t s va ho’l t m termometrlar bilan o’lchangan va doimiy qiymatda ushlab turiladigan temperaturasi ifodalangan. U p - quritgich agentiga nisbatan materialning muvozanat namligining chizig’i. O’rtacha nam saqlovchisi U 0 va t
0 temperaturaga ega bo’lgan material qurilmaga solinib, u orqali t s >t
0
va suv bug’larining portsial bosimi P 1 bo’lgan qurituvchi agent yuboriladi. P 1 ga
material yuzasidagi suv bug’larining portsial bosimi P 1 bo’lgani uchun namlikni chiziq 1 orqali bera boshlaydi. Quritgich agenti namlikni assimilyasiya qilib to’yinadi va qurilmadan chiqib ketadi. Uning o’rniga quritgich agentining yangi portsiyalari kela boshlaydi. Materialda vaqt birligi ichida yuqolayotgan namlikning miqdori osha borib, a nuqtada maksimumga erishadi. Bir vaqtda materialning temperaturasi t 0 dan t
m gacha
oshib, a 1 nuktada material yuzasi shudring nuqtasiga yetadi. Unda quritgich agentining temperaturasi ho’l termometri temperaturasiga etadi. Materialdan namlikni chiqish jarayonining o’sib borish bosqichi quritishning birinchi bosqichi deyiladi, bunda material yuzasi a 1 gacha qiziydi. U qisqa bo’lib, τ 1 bilan belgilangan. a nuqtadan δ nuqtagacha nam saqlovchi bir xil tezlikda yuqola boshlaydi, material yuzasining temperaturasi o’zgarmaydi. Bunda material yuzasidan namlik bug’lanib, issiklik bug’ hosil bo’lishiga sarflanadi.
12
Bu bosqichda material markazidagi temperatura asta-sekin oshib yuza temperaturasigacha yetadi. Bu bosqich a nuktadan 8 gacha ifodalanib, doimiy tezlikdagi quritish bosqichi deyiladi. Bunda δ nuqtasi materialning kritik nam saqlovchisiga ega holatiga to’g’ri keladi. Bu holatda qisqarish tugab, materialda struktura hosil bo’lish jarayoni yakunlanadi. Bosqichning cho’zilishi τ 2 – τ
1 bilan belgilanadi. δ nuqtadan o’rtacha yakuniy nam saqlovchi U k gacha, ya'ni materialni qurilmadan chiqarib olish holatigacha, namlikni yuqolishi sekinlashadi va chiziq bir asimptotik holda muvozanat holati U
r gacha yaqinlashadi. Bu tushib ketayotgan tezlikdagi quritish bosqichi deyiladi. Bu bosqich eng uzoq bo’lib, uning boshlanishi chiziq 2 da δ nuqtada ifodalanadi. Bu nuqtada materialning t n temperaturasi keskin oshib, uchinchi bosqichda asimptotik ravishda quritgich agentining quruq termometri bo’yicha temperaturasiga yetib oladi. Bosqichning uzunligi [τ 3 -(τ
2 + τ
1 )] bilan ifodalanadi. Quritish jarayonidagi qisqarishlar va deformatsiyalanish Quritilayotgan materialdan namlikni chiqib ketish jarayonida u qisqaradi. Tuproqqa nisbatan materialning chiziqli o’lchamlari va namligi orasida quyidagi bog’lanish mavjudligi aniqlangan: l = l 1 [1 +α ω ( W – W1 )] l – jinsning boshlang’ich uzunlik o’lchami, sm 1 1 – W 1 namlikdagi uzunlik o’lchovi, sm α ω – chiziqli qisqarish koeffitsiyenti W – jinsning boshlang’ich namligi W – jismning oxirgi namligi Absolut chiziqli qisqarish Δ1=1 - 1
1 sm nisbiy chiziqli qisqarish δ= (l – 1 1 ) /l 1 = Δl / l
1 yoki δ= Δ1 / 1 1 • 100% yoki δ= (1 -1 1 ) / l
1 =α ω ( W – W 1 ) yoki δ=α ω 100 /р ( C - С 1 ) =α
C ( C - C
1 ) α с - namlik bo’yicha 1g/sm 3 konsentratsiya farqiga nisbatan chiziqli qisqarish koeffisiyenti. Buyum jismi bo’ylab namlikning barobar taqsimlanmasligi va quritishning barabar bo’lmasligi buyumning qalinligi va uning gabarit o’lchamlariga nisbatan kuzatilishi mumkin. Buyumni quritishda vujudga kelgan kuchlanishlar qisqarishning kattaligiga proporsionaldir. Kuchlanishlar oqibatida buyumlar yuzasida cho’zilish kuchlari vujudga kelib, ular buyumlarda yoriqlarni hosil qiladi. Quritish jarayonida yoriqlarni vujudga keltiruvchi kuchlanganlikning qiymati jismning yuzasi va markazidagi namlik
13 konsentratsiyaning farqi va α с ning kattaligi bilan bog’liq, lekin u buyumning qalinligi va namlik gradiyenti bilan bog’lik emas, Buyumlarni quritish tabiiy va sun'iy bo’lishi mumkin. Tabiiy quritish ochiq havoda o'tkazilib, qurituvchi agent hisoblangan havo ventilyatorsiz chiqarib yuboriladi. Sun'iy quritish ma'lum qurilmalarda kechib, ularda suv bug’larini yutgan qurituvchi agent ventilyatorlar yordamida chiqarib yuboriladi. Materialga issiqlik koloriferda isitilgan yoki o’choqda yoqilg’ini yoqish yordamida olingan qurituvchi agent yordamida beriladi. Hozirgi vaqtda buyumlarning 70 — 80% sun'iy ravishda quritiladi.
Kuydirishda sodir bo’ladigan fizik-kimyoviy jarayonlar Kuydirish jarayonidagi sodir bo’ladigan o’zgarishlar olinayotgan materialning turiga, xossalariga va kuydirish jarayonining usuli, tartibi hamda issiqlik qurilmasining turiga bog’lik. Keramik materiallarni kuydirish jarayonida materialni ma'lum miqdorda pishirish kuzda tutiladi. Bunda hosil bo’lgan suyuk faza materialning mayda zarrachalari atrofini o’rab olib, ularni bir —biriga bog’laydi va uning mexanik xosssalarini keskin sur'atda oshirib yuboradi. Kuydirish jarayonida bir vaqtda yana bir qator o’zgarishlar ro’y beradi, ularning qatoriga degidratlanish, yangi kimyoviy birikmalar va qorishmalarniig hosil bo’lishi, massa komponentlarining polimorf o’tishlari, rekristallizatsiya va boshqalar kiradi. Kuydirishda hosil bo’lgan suyuq faza material g’ovaklarini qisman va to’la ravishda qoplab, buyumlarning qisqarishini vujudga keltiradi. Materialni kuydirishdagi yakuniy temperatura ko’pincha aniq bir qiymat bo’lmay, u kuydirish tartibi bilan aniqlanadi. Kuydirishdagi jarayonlarniig to’la —to’kis borishligi uchun pechning ichida ma'lum bir gaz muhiti yaratiladi. Bundan tashqari, pechning ichida temperaturani kuydirilayotgan materialda mumkin qadar ichki kuchlanishlarni tug’dirmaslik maqsadida ma'lum bir tezlikda ko’tariladi. Kuydirishning davomiyligi pechning tuzilishiga bog’liq.
14 Maydalash Maydalash va tuyish haqidagi asosiy tushunchalar Qurilish materiallari sanoatidagi asosiy operatsiyalardan biri - birlamchi xom ashyo materiallarini o’lchamlarini kamaytirishdir. Maydalash deganda yirik bo’laklarni mayda bo’lakchalarga aylantirish jarayoni tushuniladi. Maydalash jarayoni tashqi kuchlar ta’sirida qattiq materialning yirik bo’laklarini bir necha bo’laklarga ajralishidan iboratdir. Bunda har bir bo’lakcha boshqa bo’lakchalardan butunlay ajralgan holda bo’ladi. Maydalash jarayonida jism (material)ning zarrachalarini o’zaro jipslashish kuchlarini yengishiga ma’lum bir miqdordagi energiya sarflanadi. Qattiq jism (material)ni yemirilishidan keyin ajralgan bo’lakchalarda yangi yuzalar hosil bo’ladi. Ko’pgina hollarda xom ashyo dastlabki maydalanishni talab etadi. Chunki, ko’pincha xom ashyo turli shakllardagi va ko’ndalangiga 1000-1200 mm bo’lgan bo’laklardan to zarrachalargacha bo’lgan o’lchamli bo’laklardan iborat bo’ladi. Sanoatda dastlabki bo’laklarga bo’lish uskunalaridan tortib, to juda mayin tuyish jihozlarigacha qo’llaniladi. Maydalash-tuyish jihozlarining asosiy texnik-iqtisodiy ko’rsatkichlari bo’lib, maydalash darajasi va olinayotgan mahsulot birligiga to’g’ri keladigan solishtirma energiya sarfi kabi ko’rsatkichlar xizmat qiladi. Materialning maydalanish darajasi deb, maydalanayotgan material bo’laklarining o’lchamini maydalashdan keyingi bo’lakchalarining o’lchami nisbatiga aytiladi. Bo’laklarning yirikligi ularning o’rtacha o’lchamlaridan olinadi. Bo’laklarning o’rtacha o’lchami quyidagi tenglama orqali aniqlanishi mumkin:
3
yoki 3
Bu yerda: l, b, h - mos ravishda bo’laklarning uzunligi, eni va balandligi. Bo’laklarning o’rtacha o’lchami maydalash darajasini aniqlashga xizmat qiladi:
O’z navbatida d ур topiladi: 2 2
d d d ур Bu yerda D ўр - maydalashgacha bo’lgan bo’laklarning o’rtacha o’lchami mm hisobida; d ур - maydalashdan keyingi bo’lakchalarning o’rtacha o’lchami. U ham mm hisobida olinadi; d 1 va d 2 - katta va kichik bo’lakchalarning o’lchami. Aralashmadagi bo’lakchalarning o’rtacha o’lchami quyidagi formula orqali topiladi:
....... ....... 3 2 1 3 2 1 3 2 1
ур1 , d ур2 , d ур3 …..d урn - fraksiya bo’lakchalarining o’rtacha o’lchami;
1 , 2 , 3 ,…. n - fraksiyalarning protsent hisobidagi og’irligi. Maydalanayotgan bo’lakchalar shakliga ko’ra uch turli bo’ladi: a) kubsimon. ularda uzunlik l ning eni b va balandligi h ga nisbati 1:1: 0,5 bo’ladi;
15 b) pona shaklida (uchi qirra). ularda h<0,5b bladi; v) nina yoki ipsimon. ularda l>1,5b bo’ladi. Maydalanish darajasi maydalashga yuborilayotgan bo’laklarning shakli va kattaligiga bog’liq bo’ladi. Donalash jarayonida u 3 dan 20 va undan yuqori ko’rsatkichga ega bo’ladi. Tuyish jarayonida esa maydalash darajasi 500-1000 gacha bo’lishi mumkin. Bo’laklarning o’lchami elakli tahlil usullarida aniqlanadi. Yirik o’lchamdagi bo’laklarning o’lchamini aniqlashda ularning faqat eng yirik ko’ndalang o’lchami o’lchanadi. Bo’lakning eng katta o’lchami uning uzunligi, eni va balandligi kabi uch asosiy o’lchamdan eng katta o’lchamdagisi hisoblanadi va u maydalash uskunasining qabul qiluvchi qismini tanlashga asos bo’ladi. Dastlabki materialning yirikligi va maydalangan bo’laklarning o’lchamidan kelib chiqib maydalashning bosqichlari farqlanadi. Maydalash (bo’laklarga ajratish): 1. Yirik, bo’laklaring o’lchami 200-250 mm gacha maydalash; 2. O’rtacha, bo’laklarning o’lchami 20-200 mm gacha maydalash; 3. Mayda, bo’laklarning o’lchami 3-20 mm gacha maydalash. Maydalashning ko’rsatkichlari materialning mexanik mustahkamligi, shu jumladan uning siqilishdagi mustahkamligi ko’rsatkichi bilan harakterlanadi. Mustahkamlikka ko’ra ular quyidagi toifalarga ajratiladi: a) Yumshoq jinslar - siqilishdagi mustahkamligi 10 MN/m² (100 kg/sm²) dan kam. b) O’rtacha qattiqlikdagi jinslar - siqilishdagi mustahkamligi 10-50 MN/m² (100- 500 kg/sm²) v) Qattiq jinslar-siqilishdagi mustahkamligi 50 MN/m² va undan yuqori. Tog’ jinslarining qattiqligiga ko’ra tasniflash prof. M.M. Protodyakonovning shkalasi bo’yicha aniqlanadi. Ushbu shkalaga ko’ra tog’ jinslari qattiqliga ko’ra 10 ta toifaga bo’linadi. Bunda f koeffitsienti siqilishdagi mustahkamlikning 0,01 ga teng bo’lib, =2000kg/sm² va f=20 bo’ladi. Materialning qattiqlik darajasi shuningdek Moosning qattiqlik shkalasi bo’yicha ham aniqlanishi mumkin. Moos shkalasi qattiqlik darajasi ortib boruvchi 10 minerallardan iborat bo’lib, har bir mineral o’zidan oldingi mineralning yuzasida tirnash izlarini qoldiradi (tirnaydi). Bu minerallar quyidagilardir: 1-talk, 2-gips, 3-ohaktoshli shpat, 4-plavikli shpat, 5-apatit, 6-ortoklaz (dala shpati), 7-kvarts, 8-topaz, 9-korund, 10-olmos. Qattiqlik materialning tartib raqami bilan harakterlanadi. O’rganilayotgan materialning silliqlangan yuzasida tirnalgan iz qoldig’iga ko’ra qattiqlik darajasi aniqlanadi. Ko’pincha keramik materiallarning qattiqligini aniqlashda Brinnel usulidan foydalaniladi. Uning mohiyati quyida beriladi.
16 O’rganilayotgan materialning aniqlangan yuzasiga ma’lum R kuch bilan ma’lum o’lchamdagi po’lat zoldircha botiriladi. Materialning yuzasida S yuzaga ega bo’lgan sferik chuqurcha hosil bo’ladi. Brinnel bo’yicha qattiqlik ko’rsatkichi N qilib, R kuchning S yuzaga nisbati olinadi, yani N = P / S. Keyingi vaqtlarda materialdagi alohida-alohida kichik uchastkalardagi qattiqlikni o’rganishga imkon beruvchi usullardan keng foydalanilmoqda. Bu esa materialning alohida olingan tarkibiy tuzilmalarining qattiqligini o’rganishga imkoniyat yaratadi. Mikroqattiqlikni o’rganish nisbatan kichik kuch ta’sirida va kichik o’lchamdagi izlarni o’rganish asosida olib boriladi. Bu esa qattiqlikni o’rganishdan tashqari ko’p fazali materiallarda alohida fazalarning qattikligini o’rganishga xizmat qiladi. Yuqorida keltirilgan qattiqlikka ko’ra materiallarni tasniflash materialni bo’laklarini maydalashga ketadigan kuch (energiya) ning miqdorini aniqlash uchun zarur. Lekin materiallarni maydalash qobiliyatini baholashda ushbu ko’rsatkichlar yetarli emas. Masalan, siqilish mustahkamligiga ko’ra bir xil ikki turli materialni tanlash mumkin. Ammo ulardan biri juda mo’rt, ikkinchisi esa aksincha qattiq. Shuning uchun birinchisi ikkinchisiga nisbatan ancha oson maydalanadi. Materiallarni maydalanishga layoqati moyilligini baholash uchun maydalashga qobiliyatlilik koeffitsienti deb nomlanuvchi ko’rsatkichdan foydalaniladi. Maydalashga qobiliyatlilik koeffitsienti deb, bir xil maydalash darajasiga ega bo’lgan etalon materialni maydalashga ketadigan solishtirma energiya sarfining solishtirilayotgan materialni maydalashga ketadigan solishtirma energiya sarfiga nisbati aytiladi. Materiallar turli toifadagi uskunalarda maydalanadi. Ularda maydalash usullari turlicha (1-rasm) va ulardan asosiylari quyidagilardir: 1. Ezish. Material ikki sirt o’rtasida nisbatan sekin bosimni oshirish bilan eziladi. 2. Ishqalash. Material ikki harakatlanatgan sirt yoki turli shakldagi maydalovchi jismlar, shuningdek material bo’laklarining o’zaro ishqalanishi hisobiga maydalanadi. 3. Egish va yorish. Material bo’lagi ponasimon maydalovchi jismlarning ta’sirida maydalanadi. 4. Zarb. Material maydalovchi tosh, qo’zg’almas plita yoki o’zining boshqa bo’lagiga urilib maydalanadi. Maydalash va tuyish uskunalarida maydalash jarayoni ikki yoki undan ortiq usullarni muvofiqlashtirish (kombinatsiyalash) yo’li bilan olib boriladi. Materialni maydalashda qaysi usulni tanlashda maydalanayotgan materialning fizik-mexanik xossalari, bo’laklarning dastlabki o’lchami va talab etiladigan maydalanish darajasi hisobga olinadi. Maydalash va tuyish uskunalarining turlari. Maydalash va tuyish uskunalari ularning turlari va tuzilishining xilma-xilligi bilan ajralib turadi (2-rasm). ularni quyidagi asosiy ko’rinishlari bilan tasniflash mumkin. 1. Texnologik xususiyatlariga ko’ra:
17 a) Birlamchi maydalash uskunalari (material ombor yoki kondan bevosita uzatilganda); b) Ikkilamchi maydalash uskunalari (birlamchi maydalashdan o’tgan materialni maydalash uchun). 2.Tugal mahsulot zarrachalari (donalari) o’lchamiga ko’ra: a) O’lchami 0,5 mm dan yuqori bo’lgan kattalikdagi mahsulot olish uchun mo’ljallangan uskuna - maydalagichlar; b) O’lchami 0,5 mm dan kichik bo’lgan maydalangan mahsulot olish uchun mo’ljallangan uskuna - tegirmonlar; 3. Ishlash mohiyati va tuzilishining xususiyatlariga ko’ra: a,b) harakatlanuvchi sodda zhali va murakkab harakatlanuvchi jag’li majdalagichlar. sodda kharakatlanuvchi jali majdalagichlarda material ezish bilan, murakkab harakatlanuvchi jag’li majdalagichlarda esa ezish va davriy ravishdagi ishqalanish bilan majdalanadi; v,g) Harakatlanuvchi valli va harakatsiz o’qli konussimon maydalagichlar. Bunday maydalagichlar harakatsiz konussimon yuzaga tomon ilgarilanma harakatlanuvchi konusning doimiy ravishda yaqinlashuvi natijasida yoki harakatsiz konusning ichki yuzasiga nisbatan ekstsentrik aylama harakat vositasida materialni ezish va egish usulida ishlaydi; d) Valli maydalagichlar. Bunday maydalagichlarda material bir-biri tomoniga aylanayotgan ikki val o’rtasida asosan ezish, qisman ishqalash, qisman zarb berish yoki qisman egish yo’li bilan maydalanadi. Ularning tosh ajratgichli turida yulimshoq va nam materiallar ishlatilganida faqatgina maydalash (donalash) jarayoni ro’y berib qolmay, balki qattiq qo’shilmalar ham ajrab chiqadi;
18
y) Begunlar. Material silindrik jag’li g’ildirak bilan tekis jag’li palla o’rtasida ezish va ishqalash yo’li bilan maydalanadi; j) dezintegrator-savatli tegirmonlar. Material tez aylanma harakatlanuvchi rotorlarning zarbi vositasida maydalanadi. Ular odatda bir yoki ikki aylanuvchan rotorli 1-rasm.
Maydalash usullari: 1- ezish; 2- ishqalanish; 3- egish; 4- zarb. 2-rasm. Maydalash – tuyish uskunalarining chizmalari: а-jag’li oddiy harakatli maydalagich; b- jag’li murakkab harakatli maydalagich v- harakatli o’qli konussimon maydalagich; g- harakatsiz o’qli konussimon maydalagich; d- valli maydalagich; yo- begun; j- savatli tegirmon; z – bolg’ali maydalagich, i- halqasimon tegirmon, k- barabanli tegirmon; l - tebranma tegirmon.
19 qilib tayyorlanadi. Rotorlarda ikki, uch, to’rt va undan ham ko’p qator po’lat panjaralar joylashgan bo’ladi;
z) Bolg’ali maydalagichlar. Materialni sharnir moslamaga o’rnatilgan bolg’alarning zarbi bilan va qisman bolg’alar, broneplitalar va kolosniklar orasida ishqalash yo’li bilan maydalanadi; i) Oqimli tegirmonlar. Bosim ostida va katta tezlikda maydalash bo’limi tomon uchib borayotgan material zarralarining bir-biri bilan urilishi natijasida maydalanadi; k, l) Aylanma barabanli va tebranma tegirmonlar. Egri chiziqli tekisliklar - aylana- yo’lakcha, roliklar va zoldirlar o’rtasida material ezish va ishqalash natijasida maydalanadi;
|
ma'muriyatiga murojaat qiling