Modda almashinish asoslari

|
Modda almashinish asoslari
|
bet | 1/26 | Sana | 12.06.2024 | Hajmi | 57,05 Kb. | | #262898 |
Bog'liq ATJ YAKUNIY
Modda almashinish asoslari. Modda almashinish, modda o‘tkazish, tezlik, faza, muvozanat, komponent, moddiy balans, tenglama, molekulyar, turbulent, konvektiv, modda berish, koeffisiyent.
Kimyo sanoatida turli-tuman texnologiya jarayonlari ishlatiladi. Bunday jarayonlar ayrim belgilariga asosan bir necha sinflarga bo‘linadi. Texnologiya jarayonlarini ularning xarakatlantiruvchi kuchiga kura turlarga bulish maksadga muvofik. Shunga ko’ra asosiy jarayonlar 5 guruhga bo’linadi: Mexanik jarayonlar- qattiq, materiallarni mexanik kuch ta’sirida qayta ishlash bilan bog‘liq. Bunday jarayonlar qatoriga maydalash, saralash, uzatish, aralashtirish va shu kabilar kiradi. Bu jarayonlarning tezligi qattiq jismlarning mexanik qonuniyatlari bilan ifodalanadi. Bunda xarakatlantiruvchi kuch vazifasini mexanik bosim kuchi yoki markazdan kochma kuch bajaradi. Gidromexanik jarayonlarni- suyuq va gazsimon sistemalardagi xarakat (aralashtirish, filtrlash, chuktirish) bilan bog‘liq jarayonlar tashkil etadi. Bunday jarayonlarning tezligi gidromexanika konunlari bilan aniqlanadi. Gidromexanik jarayonlarning xarakatlantiruvchi kuchi - gidrostatik va gidrodinamik bosimdir. Issiqlik almashinish jarayoni - temperaturalar farqi mavjud bo’lganda bir (temperaturasi yuqori) jismdan ikkinchi (temperaturasi past) jismga issiqlikning utishidir. Bu guruhga isitish, sovitish, bug’latish, kondenslash va suniy sovuq xosil uzatish qilish jarayonlari kiradi. Jarayonning tezligi gidrodinamik rejimga bog‘liq xolda issiqlik qonunlari bilan ifodalanadi. Issiqlik jarayonlarining xarakatlantiruvchi kuchi sifatida issiq va sovuq muxitlar o’rtasidagi temperaturalar farqi ishlatiladi. Modda almashinish jarayonlari - bir yoki bir necha komponentlarning bir fazadan fazalarni ajratuvchi yuza orkali ikkinchi fazaga utishidir. Komponentlar bir fazadan ikkinchi fazaga molekulyar va turbulent diffuziyalar yordamida utadi. Shu sababli bu jarayonlar diffuzion jarayonlar xam deyiladi. Bu guruxga absorblash, adsorblash, suyuqliklarni xaydash, ekstraklash, kristallash, kuritish jarayonlari kiradi. Jarayonlarning tezligi fazalarning gidrodinamik xarakatiga bog‘liq bulib, modda o‘tkazish konuniyatlari bilan ifodalanadi. Modda almashinish jarayonlarining xarakatlantiruvchi kuchi fazalardagi konsentrasiyalarning farki bilan belgilanadi. Kimyoviy jarayonlar (ya’ni reaksiyalar) - moddalarning o‘zaro ta’siri natijasida yangi birikmalarning xosil bo‘lishidir. Kimyoviy reaksiyalarda issiqlik va modda almashinish jarayonlari ham sodir bo‘ladi. Bu guruxdagi jarayonlarning tezligi kimyoviy kinetika konuniyatlari bilan ifodalanadi. Reaksiyalar tezligi, ayniksa, sanoat miqyosida, moddalarning gidromexanik xarakatiga, kimyoviy jara yonlarning xarakatlantiruvchi kuchi esa reaksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentrasiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Kimyo sanoatidagi texnologiya jarayonlari davriy va uzluksiz ravishda o‘tkaziladi. Jarayonlar vaqt davomida parametrlarning uzgarishiga karab turgun va turgunmas bo‘ladi. Tezlik, konsentrasiya, temperatura kabi parametrlar vakt davomida uzgarsa, jarayon turg‘unmas, aksincha, agar bu parametrlar o’zgarmasa jarayon turg‘un deyiladi. Kimyo va kimyoviy sanoatida asosan uzluksiz texnologiya jarayonlaridan foydalaniladi.
Sanoatda quyidagi modda almashinish jarayonlari ishlatiladi
Absorbsiya
Suyuqliklarni ekstraksiyalash
Suyuqliklarni haydash
Adsorbsiya
Quritish
Qattiq moddalarni eritish va ekstraksiyalash
Kristallanish
Moddalarni o`tkazish murakkab jarayon bo`lib bir yoki bir necha kompanentni bur fazadan ikkinchi fazaga fazalarni ajratib yuza orqali o`tishni belgilaydi.
Modda almashinish jarayonlarining tezligi asosan molekulyar diffuziyaga bog`liq bo`lgani uchun, ko`pincha bunday jarayonlar diffuziya jarayonlar deb ataladi.
Модда алмашиниш (ёки диффузион) жараёнлари учўн қуйидаги кинетик тенгламани ёзиш мумкин: * (1.7) бу ерда М — ўтказилган модда миқдори; Ғ ■— модда алмашиниш юзаси; Яг — модда ўтказишга бўлган қаршилик; Кз—~—- мод аз да ўтказиш коэффициента; АС — концентрациялар фарқи (ҳара- катлаитирувчи куч). Гидромеханик, иссиқлик ва модда алмашиниш жараёнлари учун қуйидаги умумий кинетик тенгламани ёзиш мумкин: I = Kx (L8) бу тенгламада I — жараённинг тезлиги; х — ҳаракатлантирувчи куч;о К — кинетик коэффициент. Ўрганилаётган жараённинг турига қараб кинетик коэффициент ҳар хил бўлиши мумкин (масалан, иссиқлик ёки модда алмашиниш коэффициента, фильтрловчи муҳитнинг ўтказувчанлиги). (1.8) тенглама маълум бир ҳаракатлантирувчи куч таъсирқп/а борадиган жараёнларгачмос келади. Агар икки ёки ундан ортйқ жараёилар бир вақтнинг .ўзида пар ал л ел. кете а, бунда ҳар/бир 15 жараённинг тезлйги тегишли ҳаракатлантирувчи куч миқдорига боғл^қ бўлади. Агар системада бир пайтда комплекс жараёнлар (диффузия ва иссиқлик жараёнлари) содир бўлса, уларнинг' ичидан асосий (бош) жараён ажратиб олинади. Одатда асосий жараённинг тезлиги қолган жараёнларнинг тезлигига ни'сбатан катта бўлади, Шу сабабли мураккаб комплекс жараёнларнинг самарадорлигини ошириш учун бош жараён тезлаштирилади. Қинетик тенгламаларни таҳлил қилиш технология жара- ёнларини тезлаштиришнинг умумий конуыиятини кўрсатиб беради: жарабннинг тезлигини ошириш учун ҳаракатлаитирувчи кучнижг қийматини кўпайтириш ёки қаршиликни камайтириш керак*
Modda va energiyaning saqlanish qonunlari «Jarayonlar va qurilmalar» fanida aloxida o‘rin egallaydi. Masalan, qurilmaga jarayonda qatnashayotgan A, V va S komponentlar kiritilmokda. Ushbu komponentlar gaz, bug‘, suyuqlik yoki qattiq xolatda bo‘lishi mumkin. Qurilmada ruy bergan jarayon natijasida xosil bo‘lgan moddalar D va Ye qurilmadan chiqadi. Qurilmaga kirayotgan moddalarning massaviy yig‘indisi qurilmadan chiqayotgan moddalarning massaviy yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak. Shunga asoslanib quyidagi tenglikni yozish mumkin: MA + MV + MS = MD + MYe Bu tenglama moddiy balansni ifodalaydi. Qurilmaga kiritilayotgan yoki chiqayotgan modda o‘zida maolum miqdorda energiya saqlaydi. Qurilmaga tashqaridan qo‘shimcha energiya kiritilishi mumkin. Jarayon davomida energiyaning maolum bir qismi atrof-muxitga yo‘qotiladi. Energiyaning saqlanish qonuniga asosan quyidagi tenglamani yozish mumkin. QA + QB + QC + QK = QD + QE + QY bu yerda QA ,QB ,QC - A, V va S komponentlar bilan kelayotgan issiqlik miqdori; QD , QE - D va Ye komponentlar bilan chiqib ketayotgan issiqlik miqdori; QK - qurilmaga tashqaridan kelayotgan issiqlik miqdori; QY - atrof-muxitga yo‘qotilgan issiqlik miqdori. Bu tenglama energetik balansni ifodalaydi va issiqlik balansini bildiradi. Moddiy va issiqlik balansi tenglamalari texnologiya jarayonlarini o‘rganishda ko‘p ishlatiladi.
Konvektiv issiqlik almashinishda ushbu element suyuqlikning bir nuqtasidan ikkinchisiga ko'chadi. Bu holatdagi elementning temperatura o'zgarishi substansional hosila yordamida ifodalanishi mumkin. Agar elementning fazodagi x, y, z o'qlar 265 bo'yicha ko'chishini w» Wj, Wz deb belgilasak, unda element tempcraturasming toMiq o'zgarishini xarakterlovchi substansional hosila quyidagi ko'rinishga cga bo'ladi:
Turbulent diffuziya. Turbulent tebranish ta'sirida oqimning harakatida bir fazadan ikkinchisiga moddaning tarqalishi turbulent diffuziya deb nomlanadi. Turbulent diffuziya tezligi oqimning turbulentlik darajasiga, jarayonning gidrodinamik rejimida bog'liqdir.
|
| |