ISSIQLIK ALMASHINISH JARAYONLARI - Kimyoviy texnologiya” fakulteti “kimyoviy texnologiya” kafedrasi

|
Kimyoviy texnologiya” fakulteti “kimyoviy texnologiya” kafedrasi
|
bet | 3/13 | Sana | 21.05.2024 | Hajmi | 0,73 Mb. | | #248217 |
Bog'liq Gossipol smolasini qizdirish uchun Quvur ichida quvur tipidagi issiqlik1.2. ISSIQLIK ALMASHINISH JARAYONLARI
Kimyo va boshqa sanoatlarda issiqlik almashinish qurilmalarida oʻtkaziladigan suyuqlik va gazlami isitish, bugʻanish, sovitish va bugʻlami kondensatsiyalash jarayonlari juda keng tarqalgan.
Biror muhitdan boshqasiga issiqlik oʻtkazish uchun moʻljallangan moslama issiqlik almashinish qurilmasi deb nomlanadi. Issiqlik uzatish jarayonida qatnashayotgan muhitlar issiqlik eltkichlar deb ataladi. Yuqori temperaturali va issiqlik bemvchi muhit issiqlik eltkich deyiladi. Past temperaturali va issiqlik oluvchi muhit sovuqlik eltkich deyiladi.
Turli sanoatlarda toʻgʻridan toʻgʻri issiqlik manbai boʻlib, yoqilgʻilami yonishidan hosil boʻlgan gazlar va elektr energiyasi ham ishlatiladi. Bu turdagi bevosita issiqlik manbalaridan issiqlik olib, oʻzining issiqligini qurilma devori orqali isitilayotgan suyuqlik yoki gazga bemvchi moddalar oraliq issiqlik eltkichlar deb yuritiladi. Bunday issiqlik eltkichlarga suv bugʻ, issiq suv va yuqori temperaturali issiqlik eltkichlar (oʻta qizdirilgan suv, mineral moy, organik suyuqlik va ularning bugʻari, tuz eritmalari, suyuq materiallar va boshqalar) kiradi.
Oddiy temperatura (10-30 °C) largacha sovitish uchun suv hamda havo keng miqyosda va samarali qoʻllaniladi.
Issiqlik eltkichlami tanlashda ularning quyidagi xossalariga eʼtibor berish zarur:
-muhitni sovitish yoki sovitish darajasi va uni boshqarish;
- minimal massaviy va hajmiy sarflarda katta issiqlik almashinish tezligiga erishish;
-qovushoqligi kichik, zichligi, issiqlik sigʻimi va bugʻ hosil qilish issiqligi katta boʻlishi kerak;
- yonmaydigan, zaharlimas, issiqlikka chidamli boʻlishi zamr;
-issiqlik almashinish qurilma materialini yemirmasligi va buzmasligi kerak;
-arzon va kamyob boʻlmasligi zarur. Koʻp holatlarda issiqlik eltkichlar sifatida sanoat yarim mahsulot, mahsulot va chiqindilarning issiqligidan foydalanish iqtisodiy tomondan maqsadga muvofiqdir.
Elektr toki bilan isitish. Elektr toki yordamida materiallarni juda katta temperatura oraligʻda isitish, zarur temperaturani ushlab turish va oson rostlash mumkin. Undan tashqari, elektr isitish moslamalari sodda, ixcham, ishlatish va taʼmirlash qulaydir. Lekin elektr toki bilan isitish ancha qimmat.
Elektr tokini issiqlik energiyasiga aylantirish usuliga qarab ushbu usul bir necha turga boʻlinadi: elektr qarshiligi yordamida isitish, induksion isitish, yuqori chastotali isitish, elektr yoyi bilan isitish.
Elektr qarshiligi yordamida 1000-1100 °C gacha isitish mumkin. Atrof-muhitga issiqlik yoʻqotilishini bartaraf qilish uchun oʻtxona issiqlik qoplamasi bilan oʻraladi. oʻtxonaning asosiy isitish elementlari sim yoki lentasimon qilib nixrom qotishmasidan yasaladi.
Induksion isitish qurilma devori qalinligida oʻzgaruvchan tok maydoni taʼsirida foydali ish koeffitsiyenti uyurmaviy toklari hosil boʻladi va ular issiqlik ajralib chiqishga sababchi boʻladi.
Ushbu usulda bir tekisda isitish mumkin. Odatda induksion isitishda 400 °C temperaturaga erishish va kerakli temperaturani yuqori aniqlikda ushlab turish mumkin.
Bu usulning kamchiliklaridan biri-bu uning qimmatligi. Isitishni arzonlashtirish uchun kombinatsiyalashgan usuldan foydalaniladi. Buning uchun mahsulot toʻyingan suv bugʻ yordamida 180 °C gacha qizdiriladi va undan keyin induksion usulda kerakli temperaturagacha isitiladi.
Yuqori chastotali isitish. Ushbu usulda elektr toki oʻtkazmaydigan materiallar isitiladi, shuning uchun ham dielektrik usul deb nomlanadi
Yuqori chastotali isitgichning ishlash prinsipi quyidagicha: oʻzgaruvchan elektr maydoniga joylashtirilgan material molekulalari maydon chastotasi bilan tebranma harakat qila boshlaydi va qutblanadi. Material molekulalarining tebranma harakat energiyasi dielektrik molekulalari orasidagi ishqalanish kuchini yengishga sarflanadi va material massasida issiqlikka aylanadi. Ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori tok chastotasi va kuchlanish kvadratiga proporsionaldir. Isitish bu usulda bir tekisda boʻladi. Undan tashqari, isitish temperaturasi oson va aniq rostlanadi. Lekin bu turdagi isitkichlar murakkab va ularning foydali ish koeffitsiyenti juda past boʻladi. Ushbu usulda ishlaydigan isitkichlarda 1106-1108 Gs chastotali toklar qoʻllaniladi.
Bugʻ bilan isitish. Maʼlumki, sanoat miqyosida issiqlik eltkich sifatida toʻyingan suv bugʻ keng koʻlamda ishlatiladi, chunki u bir qator afzalliklarga ega. Masalan, bugʻ kondensatsiyalanganda juda katta miqdorda issiqlik ajralib chiqadi. Agar bugʻning bosimi 9,8104 N/m² boʻlsa, 2,26-106 J/kg miqdorda issiqlik berishi mumkin. Kondensatsiyalanayotgan bugʻning issiqlik berish koeffitsiyenti yuqori boʻlgani uchun, bugʻ tomonidagi termik qarshilik kichik boʻladi. Bu esa, bugʻ yordamida isitish uchun kam yuza talab etadi.
Toʻyingan bugʻning eng asosiy afzalliklaridan biri shundaki, maʼlum bir bosimda, bir xil temperaturada kondensatsiyalanadi. Bu hol tegishli isitish temperaturasini yuqori aniqlikda ushlab turish imkonini beradi. Zamr paytda bugʻ bosimini oʻzgartirish usuli bilan isitish temperaturasini boshqarib turish mumkin. Bugʻ kondensati issiqligidan foydalanish natijasida bugʻli isitkichlar F.I.K. juda yuqori boʻladi. Yana bir afzalligi shundaki, bugʻ yonmaydi va undan foydalanish qulay.
Suv bugʻining asosiy kamchiligi, bu uning temperatura ortishi bilan bosimining proporsional ravishda oʻsishidir. Shuning uchun, suv bugʻi yordamida 180-200 °C gacha isitish mumkin. Ushbu temperaturalarda bugʻning bosimi 1,0-1,2 MPa ga toʻgʻri keladi. Juda yuqori bosimli issiqlik eltkichlar ishlatilganda, qalin devorli va qimmat qurilmalardan foydalanishga toʻgʻri keladi.
Issiq suv bilan isitish. Ushbu usul mahsulotlarini 100 °C gacha isitish uchun qoʻllaniladi. 100 °C dan yuqori temperaturalargacha isitish uchun ortiqcha bosim ostidagi oʻta qizdirilgan suv ishlatiladi.
Suvning afzalliklari juda koʻp: yer kurrasida keng tarqalgan va arzon; korrozion faol emas. Odatda biror mahsulotni isitish issiqlik qurilmasining devori orqali amalga oshiriladi. Ayrim hollarda isitish uchun suv bugʻ kondensatining issiqligidan ham foydalanish mumkin.
Suv yoki boshqa organik suyuqliklar bilan isitish uchun koʻpincha sirkulatsion usul ishlatiladi. Sirkulatsion harakat erkin yoki majburiy boʻlishi mumkin. Lekin sanoatda nasos yordamida amalga oshiriladigan majburiy sirkulatsion jarayonlar keng tarqalgan.
Pomidor, bodring, poliz mahsulotlarini yetishtirishda issiqxona (teplitsa) larda zavod va fabrikalardan chiqarib tashlanayotgan issiq suvlar ishlatiladi.
Yuqori temperaturali organik suyuqlik va ularning bugʻari bilan isitish. Ushbu guruh issiqlik eltkichlariga quyidagi organik moddalar kiradi: glitserin, etilenglikol, naftalin, difenil efiri, difenilmetan, ditolilmetan, difenil va polifenollami xlorli mahsulotlari, mineral moylar, tetraxlordifenil, kremniy organik birikmalar va hokazolar.
Sanoatda eng keng tarqalgan yuqori temperaturali organik suyuqliklardan biri difenil aralashma (26,5-difenil va 73,5%-difenil efiri) sidir. Ushbu issiqlik eltkich sirkulatsion usulda isitish uchun ishlatiladi va erkin sirkulatsiya sharoitida issiqlik berish koeffitsiyenti 200-350 Vt/(m²-K).
Difenil aralashmasining asosiy afzalliklaridan biri shundaki, yuqori bosim ishlatmasdan turib yuqori temperaturalar olish mumkinligidir. Masalan, 300 °C temperaturada suv bugʻning bosimi 87,6 atm. boʻlsa, difenil aralashmasida esa — atigi 2,4 atm.
Ushbu guruhdagi organik suyuqliklar yordamida 250-400 °C temperaturagacha isitish mumkin.
Toʻyingan suv bugʻi bilan isitish. Ushbu usulda isitish amaliyotda keng miqyosda qoʻllaniladi. Bunga uning quyidagi afzalliklari sababchidir: kondensatsiyalanish jarayonida juda katta miqdorda issiqlik ajrab chiqadi (2024-2264 kJ/kg); kondensatsiyalanayotgan bugʻdan devorga issiqlik berish koeffitsiyenti juda yuqori; isitish bir tekisda sodir boʻladi. Oʻtkir bugʻ bilan isitishda suv bugʻ bevosita isitilayotgan suyuqlikka yuboriladi. Natijada bugʻ kondensatsiyalanadi va issiqligini suyuqlikka beradi. Jarayonda hosil boʻlgan kondensat suyuqlik bilan aralashib ketadi. Isitish va aralashtirish jarayonlarini birdaniga amalga oshirish uchun bugʻ barboter yordamida suyuqlik qatlamiga yuboriladi.
Isitilayotgan muhitni suv bilan aralashishi mumkin boʻlgan hollardagina oʻtkir bugʻ bilan isitish jarayoni qoʻllaniladi.
Ushbu usul koʻpincha suv va suvli eritmalarni isitish uchun ishlatiladi.
Kuchsiz bugʻ bilan isitishda issiqlik bugʻdan suyuqlikka ajratib turuvchi devor orqali uzatiladi. Qurilma ichida bugʻ kondensatsiyalangandan soʻng, uning bugʻ boʻshligMdan kondensat holatida chiqariladi. Hosil boʻlgan kondensatning temperaturasi isituvchi bugʻning toʻyinish temperaturasiga teng deb qabul qilinadi.
Tutun gazlari bilan isitish. Tutun gazlari bilan isitish turli sanoat sohalarida ancha vaqtdan beri qoʻllanilib kelinayotgan usullardan biridir. Tutun gazlari suyuq, gazsimon va qattiq yoqilgʻilarni maxsus oʻtxonalarida yondirish natijasida hosil boʻladi. Ushbu gazlar yordamida 1000-1100 °C temperaturagacha isitish mumkin.
Tutun gazlari yordamida isitishning kamchiliklari: kichik issiqlik berish koeffitsiyenti [35-60 Vt/(m² K)]; temperaturalarining farqi juda katta va isitish jarayoni bir tekisda emas; temperaturani rostlash murakkab; qurilma devorlarining oksidlanishi va tutun tarkibida zararli moddalarning borligi, ushbu usulni oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlashda qoʻllash mumkin emas.
Lekin kimyo sanoatida tutun gazlarini qoʻllash katta samara beradi, chunki ushbu gazlami ishlatishda qoʻshimcha yoqilgʻi talab etilmaydi. Shuning uchun tutun gazlarini isitish jarayonida qoʻllash iqtisodiy jihatdan juda foydalidir.
Kondensatsiyalash. Bugʻ yoki gazlarni, suv yoki havo yordamida sovitib, suyuq agregat holatiga oʻtkazish jarayoniga kondensatsiyalash deyiladi. Kondensatsiyalash jarayoni kondensatorlarda amalga oshiriladi. Ushbu jarayon kimyo va oziq-ovqat sanoatlarida turli moddalami suyultirish uchun qoʻllaniladi. Bugʻning kondensatsiyalanishida hosil boʻlgan kondensatning hajmi bugʻ hajmiga nisbatan taxminan 1000 marta kichik. Bu hodisa kondensatorlarda vakuum hosil boʻlishiga olib keladi.
Sovitish usuliga qarab kondensatsiyalanish jarayoni 2 turga boʻlinadi: sirtiy va issiqlik eltkichlami aralashtirish yoʻli bilan kondensatsiyalash.
Masalan, 1 kg suv bugʻning atmosfera bosimida kondensatsiyalanishida 2264 kJ miqdorda issiqlik ajralib chiqadi.
Sirtiy kondensatsiya issiqlik almashinish qurilmalarida amalga oshiriladi. Bunday qurilmalar sirtiy kondensator deb nomlanadi
Issiqlik eltkichlami aralashtirish yoʻli bilan kondensatsiyalash hoʻl va quruq kondensatorlarda olib beradi.
Hoʻl kondensatorlarda suv, kondensat va kondensatsiyalanmagan gazlar (masalan, havo) qurilmaning pastki qismidan maxsus, nam havoli nasos yordamida chiqariladi.
Quruq kondensatorlarda sovutuvchi suv va kondensat qurilmaning pastki qismidan, havo esa yuqori qismidan vakuum-nasos yordamida soʻrib olinadi. Kondensatorlar issiqlik eltkichlarning harakatiga qarab parallel va qarama-qarshi yoʻnalishli boʻladi.
Atrof-muhit temperaturasigacha sovitish. Materialdan issiqlik olish yoʻli bilan temperaturasini pasaytirish jarayoni sovitish deb nomlanadi.
Sanoat miqyosida gaz, bugʻ va suyuqliklar temperaturasini 15-20 °C gacha sovitish uchun havo va suv qoʻllaniladi. Mahsulotlami past temperaturalargacha sovitish uchun past temperaturali sovuqlik eltkichlar-freonlar, ammiak, uglerod dioksidi, sovutuvchi eritmalar va hokazolar ishlatiladi.
Suv bilan sovitish issiqlik almashinish qurilmasida amalga oshiriladi. Bu qurilmalarda issiqlik eltkichlar ajratuvchi devor orqali yoki bevosita aralashtirish natijasida issiqlik almashadi. Masalan, suvni gazlarga toʻgʻridan toʻgʻri purkash yoʻli bilan sovutiladi.
Odatda sovitish uchun 15-25 °C temperaturali oddiy suv yoki 8-12 °C artezian suvi ishlatiladi. Suvni tejash maqsadida ishlatib boʻlingan suvning temperaturasi gradirnyalarda sovutiladi va qaytadan issiqlik almashinish jarayonida qoʻllash uchun qaytariladi.
Muz bilan sovitish bir qator mahsulotlar tempera-turasini nolgacha sovitish uchun qoʻllaniladi. Maʼlumki, muz mahsulotga issiqligini berish natijasida 0 °C gacha isiydi va eriy boshlaydi. Shu paytda sovutilayotgan mahsu-lotdan issiqlik ajratib olinadi. Sovitish jarayoni davomiyligi tajriba oʻtkazish yoʻli bilan aniqlanadi.
Havo bilan sovitish tabiiy va sunʼiy usullarda amalga oshiriladi. Issiq mahsulotlami tabiiy usulda sovitish jarayoni atrof-muhitga issiqlik tarqatilishi hisobiga sodir boʻladi. Bu usulda sovitish qish faslida samarajli oʻtadi.
Suvlami havo yordamida gradirnyalarda sovitish sunʼiy sovitish usulida amalga oshiriladi. Gradirnyada sovitilayotgan suv yuqoridan pastga qarab purkalsa, sovutuvchi havo esa pastdan yuqori yoʻnalgan boʻladi. Bunda suyuqlik temperaturasining pasayishi faqat issiqlik almashinish hisobiga boʻlmay, balki suyuqlik bir qismining bugʻanishi hisobiga ham sovutiladi.
Atrof-muhit temperaturasidan past temperaturagacha sovitish
Kimyo, neft-gaz va oziq-ovqat mahsulotlarini atrof-muhit temperaturasidan past (+4--60 °C) temperaturalargacha sovitish, muzlatish va saqlash uchun sovutkichlar ishlatiladi. Sovutkichlarning asosiy ishchi qismi bu sovitish mashinalaridir.
Sovitish mashinalarida sovuqlik ishlab chiqarish uchun gazni siqish, kondensatsiyalash va bugʻlanish jarayonlardan tarkib topgan teskari aylanma termodinamik sikl qoʻllaniladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga binoan, atrof-muhit temperaturasidan past temperaturagacha sovitish, temperaturasi quyi sathdan yuqori sathga issiqlik oʻtkazish bilan bogʻliq boʻlganligi uchun, albatta energiya sarflanishi zarur. Bunday issiqlik uzatish Kamoning teskari sikli asosida amalga oshiriladi.
|
| |