Mavhum qaynash qatlamining turlari va gidrodinamikasi. Reja: Mavhum qaynash egri chiziqlari. Mavhum qaynash soni

4-Mavzu: MAVHUM QAYNASH QATLAMINING TURLARI VA GIDRODINAMIKASI.
Reja:
1.Mavhum qaynash egri chiziqlari.
2.Mavhum qaynash soni.
3. Mavhum qaynash qatlamining turlari.
4.Oqimchali mavhum qaynash.
5.Mavhum qaynash qatlamli qurilmalar.
Kimyo va oziq - ovqat texnologiyasi jarayonlarida ayrim elementlardan tarkib topgan qo’zg’almas qatlam materiallari orqali tomchili suyuqlik yoki gazlar oqib o’tadi.
Donador qatlam elementlarining shakli va o’lchami turli - tuman ko’rinishga ega: masalan, filьtrlar cho’kma qatlamining mayda zarrachalari; granula; tabletka, katalizator yoki adsorbent bo’laklari; absorbtsion va rektifikatsion kolonnalardagi yirik nasadkalar.
Biror qatlam zarrachalarining o’lchami bir xil yoki turlicha bo’lishiga qarab, donador qatlamlar monodispers yoki polidispers bo’lishi mumkin.
Donador qatlam orqali suyuqlik harakati davrida qatlam zarrachalari orasidagi bo’shliqlar suyuqlik bilan to’lib turadi. Bunda, suyuqlik qatlamning zarrachalarini, elementlarini yuvib va noto’g’ri shaklli kanallar orqali oqib o’tadi. Bunday harakat gidrodinamikaning aralash masalasini tashkil etadi.
Suyuqlik oqimi istalgan tezliklarda, faqat pastdan yuqoriga harakat qilgandagina, donador qatlam orqali suyuqlik harakati qonuniyatlari ushbu jarayon uchun taalluqlidir. Suyuqlik oqimining yuqori chegarasi qatlam qo’zg’almas holati bilan belgilanadi.1-rasmda qattiq zarrachalar qatlamining pastdan yuqoriga ko’tariluvchi oqim tezligiga bog’liqlik 3 holati tasvirlangan.
Gaz taqsimlash to’ri orqali pastdan yuqoriga qarab kichik tezlik bilan gaz yoki suyuqlik oqimi yuborilsa, donador qatlam qo’zg’almas holatida qoladi (1 a-rasm). Bunda oqim tezligi o’zgarishi bilan qatlam (solishtirma yuza, g’ovaklilik va hokazo) ning xarakteristikalari o’zgarmaydi. Qatlam orqali o’tayotgan gaz (yoki suyuqlik) oddiy, filtrlanib harakatlanadi.
Lekin, gaz (yoki suyuqlik) oqimining tezligi asta - sekin oshirib borilsa, tezlikning ma’lum bir kritik qiymatida qatlamdagi zarrachalar og’irligi bilan oqimning gidrodinamik bosim kuchi tenglashadi. Bunda qatlamning qo’zg’almas holati buziladi va uning g’ovakliligi, balandligi ko’payib boradi. SHu vaqtda qatlam zarrachalari siljib boshlaydi va qatlam oquvchanlikka ega bo’lib boshlaydi. Agar gaz oqimi tezligi yanada oshirilsa, qatlam kengayadi, zarrachalar harakati faollashadi, lekin gidrodinamik muvozanat hali ham buzilmaydi. Bu hol qatlamning mavhum qaynash jarayoniga o’tganligini ko’rsatadi, ya’ni butun qatlam xuddi qaynayotgandek bo’lib ko’rinadi (1b-rasm). Qatlamning bunday holatida qattiq zarrachalar intensiv, tartibsiz, turli yo’nalishlarda harakat qiladi.

Agar gaz oqimining tezligi yanada oshirilsa, qatlam g’ovakliligi va balandligi keskin ko’payib boradi. Gaz tezligi ma’lum bir kritik qiymatga yetganda mavhum
qaynash qatlami buziladi. Bunda gidrodinamik bosim kuchlari qatlam zarrachalari og’irlik kuchidan oshib ketadi va qattiq zarrachalar gaz oqimi bilan birga uchib
chiqa boshlaydi (1v-rasm). Gaz oqimi bilan qattiq zarrachalarning yoppasiga uchib chiqa boshlash hodisasi pnevmotransport deb nomlanadi va sanoatda
sochiluvchan materiallarini uzatish uchun ishlatiladi.2-rasmda donador qatlam balandligi va gidravlik qarshiligining oqim sohta (qurilma ko’ndalang kesim yuzasiga nisbatan hisoblangan tezlik) tezligidan bog’liqlik grafiklari keltirilgan.

Qatlam qo’zg’almasligi buzilib, mavhum qaynash holatiga o’tish paytidagi tezlik mavhum qaynashning boshlanish tezligi yoki birinchi kritik tezlik deb nomlanadi va w_mk harfi bilan belgilanadi. Agar, gaz oqimi tezligini w_mk gacha oshirib borilsa donador qatlam gidravlik qarshiligi ortib boradi (2 b-rasm). Lekin, w₀ qiymati oshishi bilan qatlamning balandligi umuman o’zgarmaydi (2a-rasm ABC chiziq).
Oqimning gidrodinamik bosim kuchi qattiq zarrachalar qatlami og’irlik kuchiga teng bo’lganda mavhum qaynash jarayoni boshlanadi. Lekin, amalda V nuqtadagi tegishli bosimlar farqi bevosita mavhum qaynash boshlanishiga (S nuqta) oid R dan, ya’ni qatlamni mavhum qaynash holatida ushlab turish uchun zarur gidrodinamik bosim kuchidan ko’proq bo’ladi.
Bunga sabab, qo’zg’almas qatlam holatidagi zarrachalar orasidagi tortishish kuchidir. Gaz oqimi tezligi w_mk bo’lganda, zarrachalar orasidagi tortishish kuchlarini yengadi va gidrodinamik bosim kuchi (R) qatlam zarrachalari og’irligiga tenglashadi.2b-rasmdan ko’rinib turibdiki, yuqorida aytilgan shartlar mavhum qaynash jarayonining hamma oraligida (S-E chiziq) bajarilmoqda. Mavhum qaynash boshlanishi bilan oqimning gidrodinamik bosim kuchlari qatlamdagi qattiq zarrachalar og’irligini muvozanatda ushlaydi.
Gaz oqimi tezligi ortishi bilan qatlam zarrachalari og’irligi o’zgarmaydi.
Demak, qatlamni mavhum qaynash holatida ushlab turish uchun zarur bo’lgan R ham bir xil bo’ladi. Bu holat SE chizig’i bilan ifodalanadi. Agar tezlik yana oshirilsa, mavhum qaynash muvozanati buzilib, qurilmadan gaz oqimi bilan zarrachalar yoppasiga uchib chiqa boshlaydi. Ushbu holatga oid tezlik uchib chiqish tezligi yoki ikkinchi kritik tezlik deb yuritiladi va w_uch belgi bilan ifodalanadi.
Bu holatda qatlamning g’ovakliligi juda katta bo’ladi, ya’ni  ni qiymati 1 yaqinlashib boradi. Agar, ishchi tezlik w₀ qiymati w_uch dan ozgina ortsa, zarrachalarning qurilmadan yoppasiga uchib chiqishi boshlanadi.
Agar, gaz oqimi tezligi asta - sekin kamaytirib borilsa, jarayon egri chizig’i AVS chiziq emas, balki CD chizig’i bilan ifodalanadi (2 b-rasm). Ushbu hodisa gisterezis deb nomlanadi. Gisterezis hodisasining paydo bo’lishiga sabab, zarrachalar o’rtasidagi o’zaro tortishish kuchi, ya’ni ushbu kuchni yengishga qo’shimcha energiya sarf bo’lishidir. Undan tashqari, mavhum qaynash jarayoni tugagandan so’ng, qo’zg’almas qatlam g’ovakliligi yoki balandligi mavhum qaynash jarayoni boshlashdan avvalgi qatlamnikidan bir oz ko’p bo’ladi (2-rasm). Buning isboti rasmdagi CD chiziqning AV dan tepada joylashganligidir.
Agarda jarayon yana qaytadan boshlansa, ya’ni gaz oqimi tezligi ortishi bilan qatlamning gidravlik qarshiligi AV chizig’i emas, balki CD chizig’i bilan ifodalanadi. Xulosa qilib aytganda, gisterezis hodisasi namoyon bo’lmaydi. Mavhum qaynash jarayoni egri chizig’ining shakli qatlam holatini ifodalaydi. Mavhum qaynash jarayoni w_mk va w_uch tezliklar oraligi bilan chegaralanadi.
Ishchi tezlik w ning mavhum qaynash boshlanishi tezligi w_mk ga nisbati mavhum qaynash soni K_w deb ataladi va u quyidagi ko’rinishga ega:
w⁰
K_w  (1)
wмк
Mavhum qaynash soni zarrachalarning aralashish intensivligi va qatlam holatini ifodalaydi.
Ko’pchilik holatlarda zarrachalarning intensiv aralashishi Kw=2 da bo’lishi tajriba yo’li bilan aniqlangan. Aniq texnologik jarayon uchun K_w ning optimal qiymati keng oralikda o’zgaradi va u tajriba yo’li bilan topiladi.
SHarsimon shaklli (f  1), govakliligi   0,4 bo’lgan qatlamning mavhum qaynashning boshlanish tezligi prof. O.M.Todes formulasi yordamida aniqlanishi mumkin:
Re _ ^Ar (2)

1400  5,22 Ar
bu yerda
Re_мк  wмкd 

Mavhum qaynash boshlanish tezligi:
Re  

w_мк  мк
d
(2) formuladagi Arximed (Ar) kriteriysi ushbu formuladan topiladi:
gdэ3 к  
Ar ^ ₂ 
 
bu yerda: d_e - zarracha ekvivalent diametri, m;  - muhit kinematik qovushoqligi, m²/s;  va _k – muhit va zarracha zichliklari, kg/m³.