Монография toshkent «malik print co»

4.10-rasm. Yog‘ochni yonish paytida uni yig‘ish (birlashtirish) holati va kimyoviy tarkibidagi o‘zgarishlar sxemasi. O‘qlar quyidagilarni bildiradi: 1 - radiatsiya, konveksiya va issiqlik o‘tkazuvchanligi natijasida issiqlik kiritish; 2 - yog‘ochni quritish; 3 - yog‘och pirolizi; 4 - koks hosil bo‘lishi;

5 - gazsimon va tarqoq piroliz mahsulotlarini oksidlash;

6 - kul hosil bo‘lishi; 7 - kuydurgi zarralarining shakllanishi va yo‘q bo‘lib ketishi; 8 - tutun zarralarining shakllanishi va ularning nurlanishi.

Tenglamalarning asosiy tizimi:

Massa, impuls va energiyaning saqlanish qonunlarini ifodalovchi tenglamalar sistemasini olganda biz quyidagicha taxmin qilamiz:

1. 
   Yonish jarayonida yog‘ochning kondensatlangan fazasi to‘rt komponentdan iborat: dastlabki quruq material, suv, pirolizning kondensatlangan mahsuloti (ko‘mir) va ko‘mirning yonish mahsu- loti - kul.
   
2. 
   isitish natijasida yog‘och yoqilganda, qaytarib bo‘lmaydigan bir hil parchalanish reaksiyasi sodir bo‘ladi
   

V A → V A + V A + ∑V¹4αA4α (1)
1 1 2 2 3 3
Bu yerda A₁ - nam yog‘ochning dastlabki kondensatlangan mod- daning timsoli, A₂ - suvning belgisi, A₃ - kondensatlangan reaksiya mahsuloti (ko‘mir)ning belgisi, A4α - parchalanish reaksiyasining (pi- roliz) gazsimon yonuvchan mahsulotlarining timsolidir - SO, N₂,SN₄,
V ,V ,V va V¹4α - mos keladigan stoxiometrik koeffitsientlar.
1 2 3
Massaning saqlanish qonunini ifoda etuvchi stixiometrik aloqani

1. 
   olishda biz 4.10-rasmda ko‘rsatilgan sxemadan foydalandik. Massani (vazni), harakat miqdorini va energiyani saqlash qonun-
   

laridan foydalangan holda yog‘ochni yoqish va yonish jarayonlarini o‘rganish tavsiya etiladi. Bundan tashqari [194; 26 b]ning ma’lumot- lari asosida quyidagi taxminlar qilingan:

1. 
   Yog‘och ikki bosqichli yonuvchan deformatsiyalanmaydigan g‘ovakli-dispersli muhit bo‘lib, quyidagi bosqichlardan iborat:
   

• 
  φ₁- quruq yonuvchan organik moddalar
  
• 
  φ₂- g‘ovaklardagi ushbu modda bilan bog‘langan suv;
  
• 
  φ₃- koks (qattiq yog‘och piroliz mahsuloti);
  
• 
  φ₄- kul;
  
• 
  φ₅- gaz fazasi;
  
• 
  φ₆- kuydirgi zarralari;
  
• 
  φ₇- tutun zarralari;
  
• 
  φ₈- bulutli kunda «yog‘och - atrof-muhit» bo‘limi chegarasida suv tomchilari.
  

2. 
   Dispers zarrachalarining tezligi va harorati fazodagi (makonda- gi) mos keladigan nuqtada tashuvchining gaz fazasining tezligi va haroratiga to‘g‘ri keladi.
   
3. 
   Gazli dispers faza yog‘och-qipiqli plitalarni yoqishning umumiy matematik modelidagi kabi tarkibiy qismlardan iborat.
   
4. 
   Gaz fazasining harakat tenglamasidagi inersiya kuchlari bosim kuchi bilan taqqoslaganda unchalik katta emas va impulsni saqlash tenglamalaridan Darsining kvadratik qonuni shaklida foydalanish mumkin [194; 26 b].
   
5. 
   Tarqalgan tutun zarralari bo‘shlig‘idagi gaz fazasi o‘rtasidagi energiya almashinuvining ta’siri makrog‘ovaklarning devorlari bilan issiqlik almashinuviga nisbatan ahamiyatiz bo‘lishi mumkin va ik- kinchisi volumetrik issiqlik uzatish koeffitsientini tanlashda hisobga olinadi.
   
6. 
   Gaz fazasining harorati dispers tutun zarrachalarining harorati- ga to‘g‘ri keladi.
   

Berilgan taxminlarga asoslanib, xamda[184; 185-190 b, 186; 67 b] ilmiy ishlarida keltirilgan ma’lumotlar asosida olingan quyidagi tenglamalar tizimiga egamiz.
∂ρ\∂t+ ∂ρνj/∂xj=Q, j=1,2,3 (2)
φ grad p=-(µ/K_s+β/v/√K_s)ν+ρF, φ=∑ φ₁ (3)
Quruq yog‘och lignin va sellyulozadan iboratligi ma’lum [75;
164 b].

- R

(R
dT\dt∑ρ_i φ_i c_i =∂/∂xj∂(λ_effj ∂/∂x_i)+ ∂/∂x_i(ρ∑D_effα S_{p α}∂c_α/∂x_j)+…

s s
8- 8+
) (4)

ρdαCα/dt=Rα+∂/∂x_i(ρD_effα +∂s_α/∂x_i)-s_αQ, α=1,2….N (5)
∑ρ_i φ_ic_pi ∂T_s /∂t=∂/∂x_i (λ_si ∂T_s /∂t)+q_1s R_1s – q_2s R_2s +…α_ν(T-T_s) (6) ρ₁=∂φ₁/∂T=-R_1s; ρ₂=∂φ₂/∂T=-R_2s;ρ₃=∂φ₃/∂T=-R_3s; ….
α R -R^s =R (7)
4 3s 7 4s
∑C_α=1; ∑φ_i=1 (8)
P=ρ_rRT∑C_αr/M_α; N_r=N-3 (9)

c 1s 2s 1 3 6 7 8
Q=(1-α )R +R +Mc/M R +R^s + R^s + R^s
(10)

Bu yerda: t - vaqt, r - har qanday x nuqtaning radiusli vektori (1,2,3), ∂/∂x_i- -umumiy vaqt hosilasining belgisidir; Q - gaz tarqala- digan fazaning massa (ommaviy) hosil bo‘lish tezligi; R ,R^s , R^s ,

R
3 6 7

8

α
^s – filtrlash koeffitsientlari, C - gaz fazasining, tarkibiy qism-
larining suv bug‘lari va gazsimon piroliz mahsulotlarining alohi- da qismlarining doimiy bosimidagi issiqlik sig‘imi; vj,|v| – gaz va tarqalgan zarralarning o‘rtacha tezligi tarkibiy qismlari va moduli; ρi – i -fazaning haqiqiy zichligi; 2 – bug‘larning ommaviy konden- satsiyasi va gazni tarqatish fazasida bo‘sh suvning bug‘lanishi; q_1s – yog‘och pirolizining isishi, bog‘langan suvning bug‘lanishi va koks yoqilishi; q – CO, H , CH₄ yonish issiqligi; r – yog‘och g‘ovaklari- dagi gaz bosimi; cα – gaz tarqaladigan muhitda α -komponentning massa konsentratsiyasi (ommaviy to‘planishi); N – gaz tarqal- adigan muhitdagi tarkibiy qismlar soni; Ng = N – 3 – gaz fazasi- ning tarkibiy qismlari miqdori ; Rα – zarrachalar pirolizi, suvning bug‘lanishi, geterogen va bir hil kimyoviy reaksiyalar natijasida gaz fazasining α -tarkibiy qismining massa hosil bo‘lish tezligi; K_rs – bug‘ kondensatsiyalanish paytida kuydiruvchi zarrachalar, tutun va suv tomchilarining massa hosil bo‘lish tezligi; ρg=7g_1α =∑ρ – gaz

fazasining zichligi; ραg – gaz fazasi tarkibiy qismlarining qisman zichligi (indeks 1 kislorodga mos keladi, 2 – SO; 3 – N₂; 4 – SN₄; 5 – SO₂; 6 – N₂; 7 – suv bug‘iga mos keladi); ρ – gaz aralashmasi uchun massa konsentratsiyasi; α – gaz tarqaladigan aralashmaning tarkibiy qismlarining massa (ommaviy) konsentratsiyasi;
ρ_rRT – gaz tarqaladigan fazaning alohida qismlarining qisman zichligi (α = 1,2,…10; birinchi yettita qiymat gaz fazasining tarkibiy qismlariga, oxirgi 8 qiymat zarrachalarga to‘g‘ri keladi; 9 - tutun
zarralariga; 10 - suv tomchilariga to‘g‘ri keladi); ρ = ρ_rR - gaz tarqaladigan aralashmaning zichligi; q_1s – gaz fazasining, kuydirgi zarralarining, tutun zarralarining va yog‘och mikrog‘ovaklaridagi suv tomchilarining haqiqiy zichligi; ∂φ₁/∂T - gaz fazasining, kuydir- gi, tutun va suv zarralarining yog‘och g‘ovaklaridagi hajmi ulushi; λ – gaz fazasining molekular issiqlik o‘tkazuvchanligi koeffitsienti; μ – G‘ovaklardagi gazning dinamik yopishqoqligi koeffitsienti; βs – filtratsiya qonunidagi empirik koeffitsient (3); k – (3) tenglamadagi o‘tkazuvchanlik koeffitsienti; Deffα – α-komponentining samarali tarqalish koeffitsienti, shu jumladan kuydirgi, kul va suv tomchilari; αv – ichki issiqlik uzatish koeffitsienti; R5α – gaz fazasi tarkibiy qismlarining ommaviy o‘zgarishi darajasi (1-indeks O₂ ning o‘zgari- shi tezligiga mos keladi, 2 – COning yonishiga, 3 – N₂, , 4 – SN₄ ga mos keladi); R_1s – kondensatlangan fazalar moddaning hosil bo‘lishi (yo‘q bo‘lib ketishi) ning massa tezligi (1-ko‘rsatkich yog‘ochning piroliz tezligiga, 2-o‘rmon bilan bog‘liq suvning bug‘lanishiga, 3-ni koks yoqish uchun mos keladi); T hamda Ts – gaz va kondensat- langan fazalar harorati; λs – g‘ovakli kondensatlangan fazaning (yog‘ochning) issiqlik o‘tkazuvchanligi; q – kimyoviy reaksiyalar- ning termal ta’siri; k = 1, 2, 3,
bu yerda 1 piroliz reaksiyasiga to‘g‘ri keladi, 2 - bog‘langan suvning ommaviy bug‘lanish darajasiga, 3 - heterojen koksning te- zligiga to‘g‘ri keladi; αS – koksning yog‘och soni; R – universal gaz doimiysi; M_S i M₁ – uglerod va kislorodning atom va moleku- lar massalari; M_α – gaz fazasining α -komponentining molekular og‘irligi;
qoida tariqasida, F = g - tortishish tezlashishi; λeff va μeff - gazning issiqlik o‘tkazuvchanligi va yopishqoqligining samarali koeffitsientlari; αv = sαs - bu yog‘och qatlamidagi hajmli issiqlik
o‘tkazuvchanlik koeffitsienti; s -mikrog‘ovaklarni hisobga olgan holda yog‘ochning o‘ziga xos sirt maydoni; αs - odatdagi yog‘och elementining atrof-muhitga nisbatan issiqlik o‘tkazuvchanlik koef- fitsienti; (10) ning pastki qismida “js” kondensatlangan moddalar ishtirokidagi reaksiyalarga mos keladi; ustki satrdagi “s” indeksi - tarqalgan fazaning xarakteristikalariga to‘g‘ri keladi. (2) tenglamasi
- gaz fazasining differensial shaklidagi massasini saqlash qonuni; 3 - ushbu fazaning gazli filtratsiya tenglamasi: (4) - gaz fazasida energiyaning saqlanish qonuni; (5) - gaz fazasining α-komponen- ti massasining saqlanish tenglamasi; (6) - kondensatlangan fazada energiya tejash qonuni; (7), (8) tenglamalar - har xil fazalarning hajm fraksiyalarining (ulushlarining) harakatlarini tavsiflaydi va (9) ifoda g‘ovaklardagi gaz fazasining tenglamasidir.
O‘tkazish koeffitsientlari, termofizik va termokinetik konstan- talar, shuningdek, o‘tadigan yog‘och qatlamidagi yakuniy bir hil kimyoviy reaksiyalar quyidagi shaklga ega:
1) CO + 12O₂= C O₂,
2) SH₄ + 2 O₂ = CO₂ + 2 H₂O. (11)
Ushbu reaksiyalar uchun kimyoviy kinetika tenglamalari quyi-
dagicha yoziladi [160; 32 b]

dy /dt=-K X X^0,25 T^2,25 exp(-E /RT) = g
(12)

1 1 1 3 1 1
dy /dt=-K X X^0,25 T^2,25 exp(-E /RT) = g
2 2 3 5 2s 2
bu yerda, K va X - oldingi (eksponensial) omillar; 1 va 2 - uglerod oksidi CO va metanning molyar hajmdagi konsentratsiyasi; E - tegishli reaksiyalarning faollashuv energiyalari; r - molyar hajm- li reaksiya tezligi.
Ikki fazali muhitda bog‘langan suv R_2s ning bug‘lanish tezligi- ni aniqlash uchun - Gers - Knudsen qonunining analogi ishlatiladi [194; 45 b]
R = S P A φ [K exp (-E /RT)-P ]/(2πRT M )^0,5 (13)
2s 2 2 3 2 2s 2s 2 2 2
Bu yerda
s - suvning o‘ziga xos yuzasi; M₂ M - suvning molekular og‘irligi; As A - bu empirik omil;
P - suv bug‘ining qisman bosimi; π =3,14; E2s
E - suvning bug‘lanishi jarayonining faollashuv energiyasi; k - bu oldingi (eksponensional) omil.

(12)da R yog‘ochdagi suv bug‘ining qisman bosimini topish uchun Dalton qonuni [57; 30-48 b] ishlatiladi. Keyin P₂ uchun biz- da quyidagi ifoda bor
P₀=Pc₂ M/M₂ (14)
bu yerda M - aralashmaning molyar massasi; R - gaz aralashma-
sidagi bosim; c - suv bug‘ining massa (ommaviy) konsentratsiyasi.
Effektiv diffuziya koeffitsientlari Fristrom-Vestenberg formulasi bilan aniqlanadi:
Dα = (1 − c )(∑ x /dα ) ^-1
α i j
dα =1,66˙10^-7[(M +M )/ M + M )]^0,5T^1,67/PϬ²+(ε /KT)^0,17 (15)
j α j 2 j jα
Gaz fazasi tarkibiy qismlarining issiqlik o‘tkazuvchanligi formu- lasi [61; 302 b] dan olingan

j

j

r
λ = λ ⁰(0,115+ 0,35c /R ), (16)
c - gaz fazasining tarkibiy qismlarining massa konsentratsiyasi; N - gaz fazasining tarkibiy qismlarining soni;
c_r - bu individual qismlarning issiqlik sig‘imi; λ - ko‘p fazali muhitning issiqlik o‘tkazuvchanligi; λ_is va λ₅,
Ϭ - bu kondensatlangan va gaz fazalari tarkibiy qismlarining is-
siqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti.
(2), (3) - (7) tenglamalarda (16) kimyoviy reaksiyalarning massa nisbati quyidagicha bo‘ladi: R₁ = η₁R_1s− M_1r , R₂ = η₂
R_1s− R_2s + 2 M₂ 2_r R₃ = − η₃R_3s − M₃ R_{r /2} − 2 M₃ 2_r , R₄ = M_4(1r
+2r ),
R₅ = η₄R_1s− M_{5 2r} ; (17)
Yog‘ochni yoqish paytida atmosfera yuzasi qatlamidagi transport
jarayonlarini matematik modellashtirishda tarqalib ketgan (koks va kuydiruvchi zarrachalar) va yog‘ochni yoqish gazsimon mahsulot- lari bo‘lgan konvektiv ustun paydo bo‘ladi. Ushbu ustunning holat parametrlarini (tezlik, bosim, harorat, komponentlarning konsentrat- siyasi) matematik tavsifi matematik fizikaning murakkab vazifasidir. Ushbu tenglamalar tizimini olovlarning umumiy matematik modeli- dan alohida holat sifatida olish mumkin [194; 67 b]. Ushbu tizimni soddalashtirish uchun quyidagi taxminlar qilingan:

1. 
   Yog‘ochni yoqish natijasida olov manbai tomonidan isitiladi- gan havodan, shuningdek piroliz va o‘tinni yoqish mahsulotlaridan konvektiv ustun paydo bo‘ladi.
   
2. 
   Muammoning bayonini soddalashtirish uchun konvektiv ustun- ni aksimetrik deb hisoblash mumkin.
   
3. 
   Yong‘in natijasida kelib chiqadigan gaz tarqaladigan muhitning holatini tavsiflash uchun [194; 78b] da taklif qilingan tenglamalar tizimidan alohida holat sifatida atmosferadagi o‘tinlarni yondiradi- gan maydondagi o‘tkazish jarayonlarini modellashtirish uchun te- gishli tenglamalar tizimini olish mumkin.
   
4. 
   Atmosferaning chegarasi va yog‘ochning yonishi chegarasi- da massa saqlash qonunlarini, harakat miqdori va energiyani ifoda etuvchi munosabatlar amalga oshirilishi kerak, misollar [184; 185- 190 b] da berilgan.
   

Bundan tashqari, yog‘ochni yondirish va yoqish kabi barqaror bo‘lmagan muammoni matematik modellashtirish uchun [61; 302 b] da keltirilganlarga o‘xshash dastlabki shartlar zarur.
Tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, ishlab chiqilgan polimer olovbar- dosh tarkiblar yog‘ochning zarur olovga chidamliligini ta’minlaydi. To‘liq ikki faktorli eksperiment o‘tkazildi, uning maqsadi o‘zgaruv- chan olov bardosh tarkibning konsentratsiyalari bo‘lgan modifikatsi- ya jarayonining tegishli matematik modelini olish edi. Optimallash- tirish parametri qilib yong‘inga qarshilik ko‘rsatkichi olindi.
Eksperimentning o‘zgaruvchanlik darajasi va rejalashtirish ma- tritsasi 4.4-jadvalda keltirilgan.