|
Massa uzatuvchining asosiy kinetik tenglamasi
|
| bet | 15/104 | | Sana | 17.02.2024 | | Hajmi | 13,19 Mb. | | #158020 |
Bog'liq JIXOZ majmua oxirgi variyantiMassa uzatuvchining asosiy kinetik tenglamasi. Qattiq jism strukturasi, jarayon rejimi va qattiq, fazadagi modda konsentratsiyasidan kelib chiqkan holda jarayon tezligini belgilovchi stadiya - tashqi yoki ichki massa o‘tkazuvchi bo‘lishi mumkin yoki jarayon tezligiga ta’sir qilishi mumkin.
Ichki va tashqi massa almashinuvining jarayon kinetikasiga ta’sirini tavsiflash uchun kriteriy ViD xizmat qiladi. Bu kriteriy tashqi diffuznoy qarshilikning ichki diffuznoy qarshilikka nisbatidan iboratdir. Birinchi yaqinlashuvda quritish vaqtidagi massa uzatuvni tasvirlash uchun massa uzatuvning asosiy tenglamasidan foydalanish mumkin. Massa uzatuv koeffitsiyentlarini hisoblash, masalan, quyidagi tenglama bo‘yicha bajariladi:
bu yerda βu — tashqi fazadagi massa chiqaruv koeffitsiyenta; 1 — jismning o‘ziga xos o‘lchami; Ar — muvozanat egri chizig‘i burchagining tangensi; ψ -plastina 1, silindr 2 va shar 3 uchun teng bo‘lgan shakl koeffitsiyenti; n -qattiq jismdagi konsentratsiyalar taqsimlanishi tenglamasidagi daraja ko‘rsatgichi.
Jarayon tashqi diffuziya qismida o‘tkazilganda, ViD < 0,1 bo‘lganda, masalan purkash yo‘li bilan kuritilganda, tenglama quyidagicha o‘zgaradi: K = βU. Bu holatda jarayon tezligi butunligicha tashqi diffuznoy faktorlar bilan belgilanadi. Bir vaqtning o‘zida issiqlik va massa almashinuvning kinetik koeffitsiyenlarini aniqlash uchun quyidagi ko‘rinishdagi kriterial tenglama keltiriladi Nu = A RenPr°'33Gu°'175.
Bu tenglamadagi Guxman kriteriysi Gu suyuqlikning adiabatik sharoitdagi hajmili bug‘lanishini ifodalaydi. Tenglamalardagi A va p qiymatlari apparatdagi gidrodinamik rejimga bog‘liqdir. Kriterial tenglamadan aniqlanadigan issiqlik va massa chiqaruv koeffitsiyentlarining qiymati jarayonning o‘rtacha xarakatlantiruvchi kuchini aniqlash usuliga bog‘liqdir. Xar hil mualliflar o‘rtacha xarakatlantiruvchi kuchli xisoblashda turlicha metod va usullardan foydalanayotganligi tajribalardan olinayotgan ma’lumotlarning bir-biriga muvofiq, emasligining sabablaridan biridir.
ViD > 50 bo‘lganda, jarayon tezligi material ichidagi massa o‘tkazuvchanlik bilan limitlanadi va (6.1) dan kelib chiqadiki, K = f(k).
Kapillyar-g‘ovakli materiallarda modda joyining o‘zgarishi konsentratsiyalar va temperaturalar gradiyentlari ta’siri ostida amalga oshishi mumkin. Quritish qattiq rejimda o‘tkazilib, materialda temperaturalarning yuqori ko‘rsatgichli gradiyentlari paydo bo‘lganda, termodiffuziya xodisasi kuzatiladi.
R = const bo‘lganda i = -kpTB(∆x + δ ∆t), bu yerda δ - ki / k -termodiffuziyaning nisbiy koeffitsiyenti.
Massa o‘zgaruvchanlik koeffitsiyentining material namligi bilan bog‘liqligi ancha murakkab bo‘lib, bu murakkablik xar bir material uchun k ni tajriba yo‘li bilan aniqlash zarurligini taqazo etadi.
Konvektiv quritishda modda diffuziyasining asosiy yo‘nalishiga qarshi yo‘naltirilgan termodiffuzion oqim massa o‘tkazuvchanlik tezligini pasaytiradi. Radiatsion-konvektiv quritishda namlik termodiffuziyasi mexanizmi konsentratsion diffuziya ustun keladi: ∆x ga qaraganda tezroq rivojlanadigan termik gradiyent ta’sirida namlik jism ichiga kuchishga Harakat qiladi. Bu holatda namlik va issikdik oqimlari yo‘nalishlari bir xildir. Ayni shu vaqtning o‘zida suyuqlikping jism yuzasidan bug‘lanishi sodir bo‘lib, jismda namlik mavjud bo‘lishi gradiyentining ortishiga olib keladi. ∆x > δ ∆t bo‘lganda, namlik oqimining yo‘nalishi o‘zgaradi va namlik jismning ichki qatlamlaridan yuzasiga ko‘chadi. Bunda termodiffuziya modda diffuziyasiga to‘sqinlik qiladi.
Shunday qilib, radiatsion-konvektiv quritishda material doimiy emas, balki vaqti-vaqti bilan nurlanish zonasida bo‘lib turishi lozim. Bunday jarayon nurlantirilayotgan soxta suyultirilgan qatlamda o‘tkazilishi mumkin, bu qatlamda joyini o‘zgartirayotgan zarrachalar faqat qisqa muddatgina nurlanish zonasi bo‘lib, isishga ulguradi. Bunda zarrachalar yuzasidagi namlik bug‘lanadi. Nurlanish zonasidan tashqarida bo‘lganlarida, zarrachalarning nurlantirilayotgan qatlamdagi temperaturalaridan pastrok temperaturali gaz ta’sirida zarrachalar namlikni bug‘lantirib soviydi. Qatlam yadrosi temperaturasini qabul qilib, zarrachalar xarorati pasayadi. Xarorat gradiyentining yo‘nalishi o‘zgarib namlik mavjudligi gradiyentining yo‘nalishi bilan mos keladi. Bu davrda termodiffuziya namlikning kuchishiga yordam berib, jarayonni tezlashtiradi.
Keltirilgan massa va issiqlik o‘tkazuvchanlik tenglamalari asosida kapillyar-g‘ovakli jismda massa va issikilk o‘tkazish uchun (R = const) differensial tenglamalar sistemasi hosil kilindi [20]:
bu yerda suyuqlikning bug‘ga aylanishining fazaviy
koeffitsiyenti.
Differensial tenglamalar tizimini yechish materialdagi nostatsionar konsentratsiya va temperatura maydonlarini hisoblab chiqarishga imkon beradi. Hisoblashning bunday yo‘li nazariy jixatdan eng asoli hisoblanadi, chunki u jarayon muddatini va binobarin quritgich o‘lchamlarini ham aniqlashga imkon beradi.
Agar polimer materiallarni konvektiv quritish sharoitida termodiffuziya ta’sirini hisobga olmasak unda (6.2) tenglama quyidagicha o‘zgaradi:
Agar konsentratsiyalarning ma’lum intervalida k = const ga teng bo‘lsa, bu massa o‘tkazuvchanlik tenglamasi chiziqli tenglama bo‘ladi:
Agar to‘g‘ri geometrik shakldagi jismda namlik dastlabki bir tekisda taqsimlanish holatida bo‘lsa hamda tashqi fazaning doimiy parametrlari va doimiy o‘tkazish koeffitsiyentlari bilan birga uchinchi turdagi chegara sharoitlari mavjud bo‘lsa, bunday jism uchun tenglama (6.4) ning umumiy-echimi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
bu yerda An = fi(Bid) — jism shakli va chegara sharoitlariga bog‘liq funksiya;
µn =f2(Vid) — xarakteristik tenglama ildizlari.
Quritishning dastlabki shartlariga qattiq. jismda namlikning bir tekisda taqsimlanishi muvofiq, keladi. Chegara sharti quyidagicha ko‘rinishda:
bu yerda kn massa o‘tkazuvchanlikning jism yuzasi bo‘yicha o‘rtacha
koeffitsiyenti.
t = 0 ga teng bo‘lib, moddaning jismdagi konsentratsiyasi o‘zgarishi
parabolik qonuni amal qilgan sharoitda massa o‘zgaruvchanlik tenglamasi yechilib, quyidagi ifoda hosil kilindi (bunda konsentratsiyalarning ma’lum
intervallarida k = const ga tengligi ehtimol qilinadi):
bu yerda R - - qattiq. jism kalinligining yarmisi bo‘lib, u orqali modda diffuziyalanadi (masalan, plastina qalinligininng yarmisi). (6.5) dan kelib chiqadiki:
bu yerda K -— quritish tezligi koeffitsiyenti bo‘lib, u kinetik faktorlarga, shuningdek quritish usuli, apparat konstruksiyasi, jarayon rejimiga ham boshikdir.
ViD > 50 bo‘lganda (6.6) dan kelib chiq,adiki:
Hosil qilingan tenglama massa o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentlarini zonal usul bilan quritish kinetikasi egri chiziqlaridan aniqlashga imkon beradi.
Massa o‘tkazuvchanlik bo‘yicha ma’lumotlarga ega bo‘linganda, quritish jarayonining umumiy davom etish muddatini zonal metod bilan quyidagi tenglama bo‘yicha aniqlash mumkin:
bu yerda va — koeffitsiyentlar bo‘lib, ular yuzaning j yo‘nalishidagi shakliga va i intervalidagi ViD kattaligiga bog‘liqdir; p- nam materialning parchalanish zonalari soni, bo‘larning Har birida ki = const; s - jismdagi diffuziya yo‘nalishining soni: cheklangan plastina, cheksiz silindr va shar uchun s = 1, chekli silindr uchun s = 2, to‘g‘ri burchakli parallelepiped uchun s = 3.
t ning topilgan qiymati fakat davriy yoki uzluksiz ishlaydigan ideal siqib chiqaruv apparatidagi jarayonning davom etish muddatiga muvofiq bo‘ladi. Amalda oraliq, tipdagi apparatlardan foydalaniladi, bularda konsentratsiyalar va temperaturalar maydonlari apparat konstruksiyasi, gidrodinamik rejim, ko‘ndalang qorishtiruv va oqimlar strukturasi bilan belgilanadi. Shuning uchun jarayon muddati va apparat o‘lchamlarini hisoblashda jarayon xarakatlantiruvchi kuchining taxlil etilishi talab qilinadi. Massa o‘tkazuvchanlik tenglamasiga asoslangan hisoblash usuli katta ichki diffuznoy qarshilikka ega bo‘lgan polimer materiallar uchun xozirga kunda eng afzal metod hisoblanadi, ayniqsa bu metodning qattiq, fazali sistemalarda jarayonlarni fizik modellashda asos bo‘lishi mumkinligini hisobga olganda.
Rasm 6.2. Sorbsiya izotermalari — suv bug‘inig 25 °C dagi desorbsiyasi:
1 — poliamid 6; 2 — poliamid 6,6; 3 — poliamid 6,10; 4 — poliamid 12; 5 —PETF, tutash chiziqdarning n-geksan sorbsiyasi, punktir — n-geksan desorbsiyasi
|
| |
