Mundarija: Kirish I. Nazariy qism

1.2. Issiqlik balansi

Temperaturasi yuqori issiqlik eltkichdan berilayotgan issiqlik miqdori Q₁ temperaturasi past eltkichni isitish uchun Q₂ va ma’lum bir qismi qurilmadan atrof muhitga yo`qotilayotgan issiqlik o`rnini to`ldirish uchun Q<sub>yo’q</sub> sarf bo`ladi. Odatda, issiqlik qoplamali qurilmalar uchun Q_yo’q miqdori foydali issiqlik miqdorining 3...5% ni tashkil etadi. Shuning uchun, bu turdagi qurilmalarni hisoblashda Q_yo’q ni e’tiborga olmasa ham bo`ladi. Unda, issiqlik balansi quyidagi tenglik bilan ifodalanishi mumkin:

(1.1)
bu yerda Q - qurilmaning issiqlik yuklamasi.
Agar issiqlik eltkichning massaviy sarfi G₁, uning qurilmaga kirish entalpiyasi I_1б va chiqishdagisi esa I_1ch, sovuqlik eltkichning sarfi G₂ qurilmaga kirishdagi entalpiyasi I_2б va chiqishdagisi I_ch bo`lganda (1.1) tenglikni ushbu ko`rinishda yozish mumkin:


(1.2)
Agar issiqlik almashinish jarayonida issiqlik eltkichning agregat holati o`zgarmasa, unda uning entalpiyasi ushbu ko`rinishda ifodalanadi:

(1.3)
Odatda, texnik hisoblarda ma’lum temperatura uchun entalpiya qiymati jadval va diagrammalardan topiladi.
Agar ikkala eltkichning solishtirma issiqlik sig`imlari (S<sub>1</sub> va S<sub>2</sub>) temperaturaga bog`liq emas deb hisoblansa, unda issiqlik balansining tenglamasi quyidagi ko`rinishni oladi:


(1.4)
1.3. Issiqlik almashinish qurilmalari

Issiqlik tashuvchini qizdirish yoki sovitish uchun mo'ljallangan qurilma issiqlik almashinish qurilmasi deyiladi. Issiqlik tashuvchi sifatida suyuqlik yoki gaz ishlatiladi.

Issiqlik almashinish qurilmalarini ishlash prinsipiga ko’ra rekuperativ, regenerativ va aralashtirgichli qurilmalarga bo’lish mumkin.
Rekuperativ (yoki sirtiy) issiqlik almashinish qurilmalarida issiqlik tashuvchilar devor bilan ajratilgan bo`lib, issiqlik shu devor orqali o`tkaziladi.
Rekuperativ issiqlik almashinish qurilmalarida issiqlik isituvchi issiqlik tashuvchidan isitiladigan issiqlik tashuvchiga ajratgich devor orqali uzatiladi.
Shunday qurilmalarga bug' generatorlari,bug’ qizdirgichIari, suv isitgjchlari, havo isitgjchlari va turli xil bug’latish apparatlari kiradi.
Rekuperativ issiqlik almashinuv qurilmalari texnikada eng ko’p qo'llaniladi.Ularda suyuqlikning harakati asosan uch xil sxemada amalga oshiriladi:
To'g’ri oqimli issiqlik almashinish qurilmalarida soviq va qaynoq issiqlik tashuvchilar bir yo'nalishda bir- biriga parallel ravishda oqadi (1-rasm, a).
Qarshi oqimli qurilmalarda issiqlik tashuvchilar bir-biriga parallel, lekin qarama-qarshi yo'nalishda oqadi (1-rasm, b).
Ko’ndalang oqimli qurilmada issiqlik tashuvchilar perpendikulyar yo'nalishda oqadi (1-rasm, v).



1-rasm. Rekuperativ issiqlik almashinuv qurilmasining suyuqligi oqimining harakatiga ko’ra turlari. [4]
Regenerativ issiqlik almashinish qurilmalarida qattiq jismdan tashqil topgan birta yuza navbat bilan turli issiqlik tashuvchi agentlar bilan kontaktda bo`ladi, natijada bu jism bir issiqlik tashuvchidan olgan issiqligini ikkinchisiga beradi.
Regenerativ issiqlik almashinish qurilmalarida bitta isitilish sirtining o’zi goh qaynoq, goh soviq issiqlik tashuvchi bilan yuvilib turadi. Dastlab regenerator kanallaridan qizigan issiqlik tashuvchi yuboriladi va regeneratorning isitish sirti qiziydi, So’ngra soviq issiqlik tashuvchi yuboriladi va qizigan sirt issiqligini unga beradi.
Regenerativ issiqlik almashtirgichilar metallurgiya shisha pishirish va shunga o'xshash qizigan havo beriladigan boshqa pechlarda ishlatiladi.
Aralashtiruvchi issiqlik almashinish qurilmalarida ikki issiqlik tashuvchi agent bir-biri bilan o`zaro kontaktda bo`ladi.
Aralashtirgichli issiqlik almashtirgchlarda issiqlik almashinuvi qizigan va soviq issiqlik tashuvchilarning bir-biriga bevosita tegishi va aralashishi уо’li bilan amalga oshiriladi.
Aralashtiruvchi issiqlik almashinish qurilmalariga gradirnyalar, skrubberlar va boshqa qurilmalar kiradi.
Sirtiy issiqlik almashinish qurilmalari o`z navbatida qobiq - trubali, "truba ichida truba" tipidagi, zmevikli, plastinali, g’ilofli, spiralsimon, qovurgali va boshqa turlarga bo`linadi.
Kimyo sanoatida asosan sanab o`tilgan birinchi besh turdagi sirtiy issiqlik almashinish qurilmalari keng qo’llaniladi.

2-rasm. Issiqlik almashinish qurilmalarining turlari.

Qobiq-trubali issiqlik almashinish qurilmalari. Bu turdagi issiqlik almashinish qurilmalari qobiq ichida joylashgan trubalar to`plamidan tashqil topgan. Bunda trubalar ikki tomondan truba turiga qotirilgan bo`ladi, natijada trubalar tashqi sirti, qobiq va truba turi bilan chegaralangan trubalar orasidagi bo`shlik hamda issiqlik almashinish trubalarining ichki sirti va ikkita qopqoq bilan chegaralangan trubalar ichki bo`shligi yuzaga keladi. Ushbu qurilmalarda issiqlik trubalarning devori orqali uzatiladi. Truba orasidagi bo’shliqdan asosan yuzani ifloslantirmaydigan, cho`kma hosil qilmaydigan issiqlik tashuvchilar yuboriladi. Trubalar ichki bo`shlig’idan esa asosan isitilayotgan yoki sovitilayotgan suyuqlik yuboriladi. Issiqlik tashuvchilarning harakat tezligini oshirish yoki jarayonni samarali olib borish maqsadida bu qurilmalarning ikkala bo`shligi ham ko`p hollarda bir necha yo`lli qilib tayyorlanadi. Bir yo’lli qobiq-trubali issiqlik almashinish qurilmasi qobiq - 1, truba turlari -2, trubalar – 3, qopqoq – 4, issiqlik tashuvchilar kiradigan va chiqadigan shtutserlar - 5, 6, bolt - 7 va zichlagich - 8 dan iborat (3 - rasm).

3- rasm. Bir yo’lli qobiq trubali isitkichlar:
1-qobiq; 2-truba turlari; 3-trubalar; 4-qopqoq; 5-,6-issiqlik agentlari kiradigan va chiqadigan shtutserlar; 7- bolt; 8- qistirma. [5]

Issiqlik tashuvchilarning tezligini oshirish maqsadida ko`p yo`lli isitkichlar ishlatiladi. Bu isitkichlarda suyuqlikning sarfi kam bo`lganda ularning trubalardagi tezligi kichik bo`lib, natijada issiqlik almashinish koeffitsienti ham kam bo`ladi.

Ko`p yo`lli isitkichlarda trubalarni sektsiyalarga bo`lish uchun yoki muhit harakat yo`lining soniga qarab, isitkichning qopqog’i bilan truba turining orasiga ko`ndalang to`siqlar o`rnatiladi ( 4-rasm). Bunda har bir sektsiyadagi trubalarning soni bir xil bo`lishi kerak. Ko`p yo`lli isitkichlarda bir yo’lli isitkichlarga nisbatan muhitlarning tezligi yo`llarning soniga qarab proportsional o`zgaradi.

Kimyo sanoatida 4-6 yo`lli isitkichlar ishlatiladi, chunki yo`llarning soni ortib borishi bilan isitkichning gidravlik qarshiligi ortib, qurilmaning konstruktsiyasi murakkablashadi.
Qobiq-trubali isitkichlarda qobiq bilan trubalar orasidagi temperaturalarning farqiga qarab truba va qobiqning uzayishi har xil bo`ladi. Shuning uchun qobiq trubali isitkichlar konstruktsiyasiga ko`ra ikki xil bo`ladi: 1) qo`zg’almas turli isitkichlar; 2) kompensatorli isitkichlar.
Qo`zg’almas turli isitkichlarda issiqlik ta`sirida trubalar va qobiq har xil uzayadi, shu sababli bunday isitkichlar trubalar va qobiq o`rtasidagi temperaturalar farqi katta bo`lmaganda ( 50℃ gacha) ishlatiladi.
Temperaturalar farqi 50℃ dan katta bo`lganda trubalar va qobiqning har xil uzayishini kompensatsiyalash maqsadida linzali kompensatorli (4- rasm, a) va U - simon trubali (4 -rasm, b) qobiq trubali isitkichlar ishlatiladi.

4 - rasm. Ko’p yulli qobik trubali isitkichlar:

a) ikki yo`lli; b) to`rt yo`lli.
I - II - issiqlik tashuvchi agentlar; 1 - qopqoq; 2- ko`ndalang to`siqlar.
Linzali kompensator isitish trubalari va qurilma devori o`rtasidagi bosimgacha bo`lganda ishlatiladi.
U-simon qobiq trubali isitkichlarda issiqlik ta`sirida trubalarning uzayishidagi kompensatsiyani truba qurilmalarining o`zi bajaradi.

5-rasm. Temperatura yuqori bo`lganda qobiq va trubalarni uzaytirishni hisobga oluvchi qobiq-trubali isitkichlar:

1. 
   linza kompensatorli; b) U - simon trubali.
   

Zmeevikli issiqlik almashinish qurilmalari. Bu turdagi qurilmalar silindшrsimon qobiq ichida joylashgan spiralsimon zmeevikdan iborat. Bunda zmeevik asosan 25-75 mm li trubalardan tayyorlanadi. Zmeevik trubalaridan gaz yoki bug’ harakatlanadi (6- rasm).

6- rasm. Zmeevikli isitgich.
Suyuqlik bilan to`ldirilgan idishning hajmi katta bo`lgani va idish ichidagi suyuqlikning tezligi juda kichik bo`lgani uchun zmeevikning tashqi devori tomonidagi bug’ bilan suyuqlik orasida issiqlik berish koeffitsienti ham kichik bo`ladi. Qurilmaning hajmini kamaytirish va suyuqlikning tezligini oshirish uchun uning ichiga stakanga o`xshash idish joylashtiriladi.
Agar issiqlik tashuvchinig miqdori katta bo`lsa, bir necha parallel sektsiyalardan iborat bo`lgan zmeeviklar o`rnatiladi. Sektsiyalar bunday parallel ulanganda, muhitning tezligi va harakat yo`li kamayishi natijasida qurilmaning gidravlik qarshiligi ham kam bo`ladi. Bu qurilmalarda isitilayotgan suyuqlik asosan kichik tezlikda harakatlanganligi sababli zmeevik devoridan issiqlik erkin konvektsiya usulida o`tkaziladi. Ularning kamchiligi shundaki, issiqlik almashinish yuzasi va issiqlik berish koeffitsienti nisbatan kichik, lekin ularni ta`mirlash oson.
"Truba ichida truba" tipidagi issiqlik almashinish qurilmasi. Bu turdagi qurilmalar bir-biri bilan kontsentrik joylashgan ichki va tashqi trubadan tashqil topgan. Bularda isitilayotgan yoki sovitilayotgan mahsulot asosan ichki truba orqali uzatiladi. Trubalar orasidagi bo`shliqdan esa yuzani ifloslantirmaydigan issiqlik tashuvchi yuboriladi. [6]
Bu tipdagi isitkichlar yuqori bosimda va issiqlik tashuvchilarnig sarfi kam bo`lganda ham ishlaydi. Bunday qurilmalarning afzalligi shundaki, ularni tayyorlash oson. Kamchiligi: issiqlik almashinish yuzasi nisbatan kichik. Ishlab chiqarish yuzasini iqtisod qilish maqsadida bular bir-biri bilan kalach va patrubkalar yordamida tutashtirilgan bir necha elementli va bir necha sektsiyali qilib tayyorlanadi. «Truba ichida truba» tipidagi issiqlik almashinish qurilmaining sxemasi 7 - rasmda keltirilgan bo`lib, qurilma ichki truba 1, tashqi truba 2, kalach 3 va birlashtiruvchi patrubka 4 dan iborat (I, II issiqlik tashuvchi agentlar).



7- rasm. “Truba ichida truba” tipidagi isitkich:
I - II - issiqlik tashuvchi agentlar; 1 - ichki truba; 2 - tashqi truba; 3 - kalach; 4 - birlashtiruvchi patrubka.

Plastinali issiqlik almashinish qurilmasi. Bunday qurilmalar yupqa metall listlardan tayyorlangan bir necha qator parallel gofrirlangan plastinalardan tuzilgan. Plastinalar orasida hosil qilingan kanallar ikki guruhga bo`linadi: Birinchi guruh kanallardan issiqlik tashuvchi, ikkinchisidan esa issiqlik qabul qiluvchi agent harakat qiladi. Plastinalar qo`zg’aluvchi va qo`zg’almas plitalar orasida vintlar yordamida siqiladi. Ushbu qurilmaning afzallik tomoni shundaki, plastina yupqa (d=1-1,5mm) listdan tayyorlanganligi, oqimlar tezligining kattaligi sababli issiqlik o`tkazish koeffitsienti katta qiymatga ega.

Plastinali issiqlik almashinish qurilmaining umumiy ko`rinishi 8 - rasmda ko`rsatilgan bo`lib, unda isitgich sxemasi (a), isitgich plastinasining tuzilishi (b) tasvirlangan. Qurilma juft plastinalar 1, tok plastinalar 2, issiqlik tashuvchi agentlarning kirish va chiqish shtutserlari 3, 4, (I - suyuqlik uchun); shtutserlar 5, 6 (II - suyuqlik uchun); qo`zg’almas plita 7, harakatlanuvchi plita 8, tortish vinti 9, zichlagich 1, 4; suyuqlik teshiklari 2, 3 (I - suyuqlik uchun); teshiklar 5, 6 (II - suyuqlik uchun).
Kamchiligi: qurilmaning yuqori bosimda ishlatish va plastinalarni ta`mirlagach, ular orasida tegishli zichlikni ta`minlash imkoniyati yo`q.



8- rasm. Plastinali isitgich:

1. 
   isitgich sxemasi; b) isitgich plastinaning tuzilishi.
   

G’ilofli issiqlik almashinish qurilmasi. Ish unumdorligi kichik, davriy ishlaydigan korxonalarda qovushqoqligi katta bo`lgan suyuqliklarni isitish uchun asosan g’ilofli issiqlik almashinish qurilmalari ishlatiladi. Bu qurilmalarning ish hajmi asosan sferik taglikka ega bo`lgan tsilindr shaklida bo`lib, u tashqi tomondan g’ilof bilan qoplangan. G’ilofga berilgan suv bug’i tsilindr tashqi devorida kondensatsiyalanib, issiqlik devor orqali qurilmada isitilayotgan suyuqlikka yuboriladi. Issiqlik o`tkazish koeffitsientining qiymatini oshirish maqsadida bu qurilmalar ko’p hollarda aralashtirgich bilan ta`minlangan bo`ladi. G’ilofli issiqlik almashinish qurilmai 9 - rasmda keltirilgan bo`lib, qurilma korpus 1, bug’ qobigi 2 va flanets 3 dan iborat (a-yuqori bosimlar uchun; b-yuqori bosimlar uchun).

9- rasm. G’ilofli isitgich:

1. 
   yuqori bosimlar uchun; b) yuqori bosimlar uchun.
   

10. 
    – rasm. Zamonaviy issiqlik almashinish qurilmalari. [7]