Ilmiybaza.uz ISSIQLIK ENERGETIK QURILMALARI. QISHLOQ XO'JALIGIDA ISSIQLIKNI QO'LLASH Reja 1. Буғлатиш. Умумий тушунчалар. 2. Буғлатишнинг назарий асослари. 3. Буғлатиш усуллари. 4. Оддий буғлатишнинг моддий баланси. Ilmiybaza.uz 1. Буғлатиш. Умумий тушунчалар. Қаттиқ, учувчан бўлмаган ёки учувчанлиги ёмон бўлган моддалар эритмаларини қайнатиш даврида эритувчисини ва хосил бўлган буғларни чиқариб юбориш жараёнига буғлатиш дейилади. Одатда, саноат миқёсида буғлатиш жараёни эритмаларни қайнатиш йўли амалга оширилади. Эритмаларни буғлатишдан мақсад уларнинг концентрациясини орттириш бўлиб, яъни эритмаларни қуюқлаштиришдир. Агарда, қуюқлаштирилган эритмалардан яна эритувчи чиқарилса, қаттиқ моддалар кристаллана бошлайди ва кристаллар ажралиб чиқади. Суюлтирилган эритмалар концентрациясини ошириш ёки улардан эриган моддаларни кристаллаш усулида ажратиб олиш учун буғлатиш жараёни қўлланилади. Кимё, озиқ - овқат ва бошқа саноатларда буғлатиш жараёнидан кенг кўламда фойдаланилади. Масалан, туз, ишқор каби моддаларнинг сувли эритмаларини, минерал ва органик кислоталар, кўп атомли спиртлар, шакар ва консерва махсулотларини ишлаб чиқариш технологиясида томат, сут ва шарбатларни концентрлашда бу жараёнсиз технологияни тасаввур қилиб бўлмайди. Шу билан бирга, ушбу жараённи тоза эритувчи ишлаб чиқариш учун хам қўлласа бўлади. Шуни алохида қайд этиш керакки, агар буғланиш жараёни қайнаш температурасидан паст, исталган температурада эритма юзасида содир бўлса, буғлатиш эса - қайнаш температурасидан юқори температурада, эритманинг бутун хажмида юз беради. Ушбу жараёнлар буғлатиш қурилмаси деб номланадиган қурилмаларда амалга оширилади. Маълумки, узлуксиз ва узлукли буғлатиш жараёнларини ташкил этиш мумкин. Узлукли ишлайдиган қурилмалар, одатда кам миқдорда махсулот ишлаб чиқарадиган технологияларда қўлланилади. Ilmiybaza.uz Йирик саноат корхоналарида узлуксиз ишлайдиган буғлатиш қурилмаларидан фойдаланилади ва уларнинг иссиқлик алмашиниш юзалари 600...1000 м2 бўлади. Бундай қурилмаларнинг тежамлилигини аниқловчи асосий омил бўлиб, ундаги буғ ва сув сарфи хисобланади. Буғлатиш вакуум, атмосфера ва юқори босим остида олиб борилиши мумкин. Вакуум остида буғлатиш пайтида иккиламчи буғни махсус конденсаторда конденсациялаш йўли билан қурилмада вакуум хосил қилинади ва насос ёрдамида конденсацияланмаган газлар сўриб олинади. Бу усулда жараён олиб борилса, эритманинг қайнаш температурасини пасайтиришга эришса бўлади. Натижада юқори температурага ўта таъсирчан махсулотлар сифатини сақлаб қолиш имконияти туғилади. Ундан ташқари, вакуумни жараёнда қўллаш, харакатга келтирувчи куч миқдорини оширади ва буғлатиш қурилмасининг иссиқлик алмашиниш юзасини, хамда металл сарфини камайтириш имконини беради. Вакуум остида буғлатишнинг яна бир афзаллиги шундаки, паст температура ва босимли иссиқлик элткичлардан фойдаланиш мумкин. Бу усулда буғлатилганда, хосил бўлган иккиламчи буғни, кейинги корпусда бирламчи буғ сифатида қўллаш мумкин. Албатта, бу усулнинг камчиликлари хам бор: жараёнда вакуумни қўллаш унинг нархини оширади; буғлатгичдан ташқари бир нечта қўшимча қурилма ва мосламалар ишлатиш керак. Атмосфера босимида буғлатиш жараёнида хосил бўлган иккиламчи буғ атроф мухитга чиқариб юборилади. Бундай усул энг содда деб хисобланса хам, лекин у иқтисодий жихатдан энг тежамсиздир. Юқори босим остида буғлатиш жараёнида хосил бўлган иккиламчи буғ қайтадан буғлатиш жараёнида, хамда бошқа мақсадлар учун хам ишлатиш мумкин. Бу усулда жараён юқори босимда олиб борилгани учун, эритмаларнинг қайнаш температураси анча кўтарилади. Бошқа мақсадлар учун ишлатиладиган иккиламчи буғ - экстра буғ деб номланади. Юқори босим остида буғлатиш жараёнида ажралиб чиққан Ilmiybaza.uz иккиламчи буғни қайтадан қўллаш, вакуум остида буғлатишга нисбатан иссиқликдан тўла миқдорда фойдаланиш имконини беради. Шунинг учун, ушбу усул фақат иссиқликка бардош эритмаларни буғлатиш учун кўлланилади. Ундан ташқари, юқори босим остида буғлатиш жараёни учун юқори температурали иссиқлик элткичларни ишлатиш керак. Бу хол албатта унинг энг асосий камчилигидир. Атмосфера босими, айрим холларда вакуум остида жараён олиб борилганда, бир корпусли буғлаткичлардан фойдаланилади. Лекин, саноат миқёсида кўпинча бир неча қурилмадан йиғилган кўп корпусли буғлатиш қурилмаларида жараённи олиб бориш кенг тарқалган. Бундай қурилмаларда фақат биринчи корпусда бирламчи буғ ишлатилади. Иккинчи, учинчи ва кейинги корпусларда эса, олдинги корпусда ажралиб чиққан иккиламчи буғ кўлланилса, элткич тежалишига сабабли бўлади ва буғ сарфининг камайишига олиб келади. Бир корпусли буғлатиш қурилмаларида хам, бирламчи буғ сарфини камайтириш мумкин. Бунинг учун, қурилмадан чиқаётган иккиламчи буғ иссиқлик насоси ёрдамида бирламчи буғ температурасига тўғри келадиган босимгача сиқилади ва қайтадан эритмани буғлатиш учун қурилмага йўналтирилади. 2. Буғлатишнинг назарий асослари Буғлатиш жараёнида эритмаларнинг концентрацияси ортади ва натижада унинг физик ва иссиқлик хоссалари ўзгаради. Буғлатиш қурилмаларини хисоблаш, лойихалаш ва эксплуатация қилиш учун мухим бўлган эритмаларнинг баъзи бир хоссаларини кўриб чиқамиз. Температура депрессияси - . Эритма Тэ ва эритувчилар Т қайнаш температуралари ўртасидаги фарқдир, яъни  t = Tэ –Т температура депрессияси деб номланади. Эритмалар назариясидан маълумки, бир хил Т температурада тоза эритувчи устидаги буғларининг босими р, эритма устидаги буғларнинг босими рэ дан хар доим кўп бўлади. Ёки бир хил босимда тоза эритувчининг қайнаш температураси эритманинг қайнаш Ilmiybaza.uz температурасидан паст бўлади. Эритмаларнинг температура депрессияси эритувчи ва эриган моддалар хоссаларига боғлиқдир. Босим ва концентрация ортиши билан температура депрессияси ошади. Кўпинча ушбу кўрсаткич тажрибавий йўл билан аниқланади. Маълумки, буғлаткичларда иссиқлик йўқотилиши оқибатида температураларнинг пасайиш ходисаси юз беради. Натижада температуралар фарқи камаяди ва жараён интенсивлиги сусаяди. Температуралар йўқотилиши , температура депрессияси , гидростатик  ва гидравлик депрессия  лар йиғиндисига тенг, яъни:  = + + . Агар, эритманинг атмосфера босимдаги температура депрессияси атм маълум бўлса, исталган бошқа босимлардаги депрессия Тишенко формуласидаги тахминан хисоблаб аниқланиш мумкин: атм r T      2 ,162 10 2 (1) бу ерда Т - маълум босимдаги тоза эритувчининг қайнаш температураси, К; r - маълумки босимдаги тоза эритувчининг буғлатиш иссиқлиги, кЖ/кг; атм - атмосфера босимидаги температура депрессияси, 0С. Агар, атм катталиги бўйича тажрибавий маълумотлар йўқ бўлса, уни бир нечта усул билан тахминан хисоблаб топиш мумкин. Бирор босимда эритманинг битта қайнаш температураси маълум бўлса - Бабо, иккита температураси маълум бўлганда эса - Дюринг ёки Киреев қоидасига биноан аниқлаш имкони бор. Бабо қоидасига биноан, бирор концентрацияли эритма устидаги буғ босимининг пасайиши (р1 -р2)/р1 ёки р2/р1 температурага боғлиқ эмас ва ўзгармас қийматга тенгдир: const K p p   1 2 (2) бу ерда р1 ва р2 - эритувчи ва эритма буғларининг босимлари. Гидростатик депрессия - . Буғлаткич қайнаш трубаларининг бир Ilmiybaza.uz қисми суюқлик билан тўлиб турган бўлади ва унинг устида буғ - суюқликдан иборат эмульсия қатламида юқорига қараб кўтарилган сари буғнинг миқдори ошиб боради. Агар, қайнаш трубасидаги суюқлик ва эмульсияни шартли равишда суюқлик деб номласак, унда гидростатик босимлар фарқи хисобига трубанинг пастки қисмидаги суюқликнинг қайнаш температураси тепа қисмини-кидан юқори бўлади. Гидростатик эффект хисобига эритма қайнаш температурасининг ортиши гидростатик депрессия деб аталади. Буғлатиш жараёни вакуум остида олиб борилганда, гидростатик депрессия салмоқли бўлади. Tўйинган сув буғи tc ва иккиламчи буғ температура T лари орасидаги фарқ гидростатик депрессияни беради: T tc      (3) Ушбу тенглик эритма харакатини инобатга олмагани учун унинг хатолиги катта. Шунинг учун  нинг қийматлари тажрибавий усулда топилади. Вертикал буғлаткичда интенсив харакатланаёган эритмалар учун  миқдори 1...30С ораликда қабул қилиниши мумкин. Гидравлик депрессия - . Ушбу депрессия иккиламчи буғнинг сепаратор ва қувурлар орқали харакати даврида ишқаланиш ва махаллий қаршиликларни енгиши туфайли вужудга келадиган температура йўқотилишлар. Ушбу гидравлик қаршиликларни енгиш вақтида босимнинг камайиши, температура пасайишига сабабчи бўлади. Демак, гидравлик қаршиликлар туфайли эритма қайнаш температурасининг кўпайиши гидравлик депрессия деб номланади. Одатда  нинг қиймати 0,5...1,5 0С оралиғида бўлади. Юқорида қайд этилган депрессияларни хисобга олсак, эритманинг қайнаш температураси қуйидагича хисобланади: Ilmiybaza.uz tк  T     (3) бу ерда T - иккиламчи буғ температураси, К Эритмалар иссиқлик сиғими температура ва эриган моддалар концентрациясининг функциясидир. Кўпчилик эритмалар иссиқлик сиғими аддитивлик қоидасига бўйсинмайди. Шунинг учун эритманинг ушбу хоссасини эриган модда ва эритувчилар иссиқлик сиғимлари ёрдамида аниқлаб бўлмайди. Шуни алохида таъкидлаш керакки, эритма концентрацияси қанчалик катта бўлса, унинг иссиқлик сиғими шунчалик аддитивлик қоидасига кам бўйсинади. Эритманинг ушбу хоссаси махсус адабиётларда келтирилган. Эритиш иссиқлиги эритманинг концентрацияси, эритувчи ва эриган моддалар хоссаларига боғлиқ.Қўшимча қаттиқ моддалар эриши даврида кристаллик панжара бузилади. Албатта, бунинг учун энергия сарфланади ва оқибатда эритманинг совиши рўй беради. Агар, эритувчи ва эрийдиган моддалар ўзаро кимёвий реакцияга киришса, гидратлар хосил бўлиб, жараён натижасида иссиқлик ажраб чиқади. Шундай қилиб, эритиш иссиқлиги эриш ва кимёвий ўзаро таьсир иссиқликлари йиғиндисига тенг. Осон гидрат хосил қиладиган моддалар мусбат эритиш иссиқлигига (сувда), эга; гидрат хосил қилмайдиган моддалар - манфий эритиш иссиқлигига эга. 3. Буғлатиш усуллари Саноатда мавжуд технологияларда асосан қуйидаги буғлатиш усулларидан фойдаланилади: - оддий буғлатиш (узлукли ва узлуксиз); - кўп корпусли қурилмаларда буғлатиш (фақат узлуксиз); - иссиқлик насосларини қўллаб буғлатиш. Эритмалар ва иситувчи буғ хоссаларига қараб хамма 3 та буғлатиш усуллари вакуум ва босим остида ўтказилиши мумкин. Иссиқлик элткич сифатида, деярли хар доим, тўйинган сув буғи ишлатилади. Камдан - кам холларда эритмалар электр токи ёки оралиқ иссиқлик элткичлари ёрдамида Ilmiybaza.uz иситилади. Оддий буғлатиш. Иссиқлик тежалиши катта ахамиятга эга бўлмаган ва унумдорлиги кичик бўлган қурилмаларда оддий буғлатишдан фойдаланилади. Ундан ташқари, температура депрессияси юқори эритмаларнигина узлукли ишлайдиган, бир корпусли буғлатиш қурилмасида амалга ошириш иқтисодий жихатдан тўғри ва мақсадга мувофиқдир. Узлукли буғлатишни икки хил йўл билан олиб бориш мумкин: бошланғич эритмани даставвал юклаш ва оз-оз миқдорда юклаш. Узлуксиз ишлайдиган оддий буғлатиш қурилмаси 1-расмда келтирилган. Бошланғич концентрацияли эритма насос 1 ёрдамида сарф ўлчагич 2 орқали иситкич 3 га узатилади. У ерда эритма қайнаш температурасигача иситилади ва сўнг буғлаткич 4 га буғлатиш учун юборилади. Қурилма 4 нинг пастки қисмида эритма сув буғи ёрдамида иситилади, натижада эритувчи буғлатади. ¥осил бўлган иккиламчи буғ қурилма 4 нинг юқори қисми бўлмиш сепарацион бўлимида майда томчилардан ажратилади ва барометрик конденсатор 5 га йўналтирилади. Ундан иккиламчи буғ конденсацияланади. Конденсацияланмаган инерт газлар ушлагич 6 орқали вакуум - насос 8 1-расм. Бир корпусли, узлуксиз ишлайдиган буғлатиш қурилмасининг схемаси. 1, 8 - насослар; 2 - сарф ўлчагич; 3 - иситкич; 4 – буғлаткич; 5 - барометрик конденсатор; 6 - ушлагич; 7 - барометрик труба. Ilmiybaza.uz ёрдамида сўриб олинади. Совутувчи сув билан хосил бўлган конденсат барометрик труба 7 орқали йиғгичга тушурилади. Қуюқлаштирилган эритма насос 8 ёрдамида тайёр махсулот омборига узатилади. Вакуум остида эритмаларни буғлатиш жараёнини ташкил этишнинг бир қатор афзалликлари бор: эритма қайнаш температураси пасаяди; паст босимли буғларни иссиқлик элткич сифатида қўллаш мумкин. Марказий циркуляция трубали, узлуксиз ишлайдиган буғлаткич 1- расмда кўрсатилган. Буғлаткич асосан икки қисмдан, яъни иситувчи камера 1 ва сепаратор 2 дан иборат бўлади. Камера 1 кўпинча тўйинган сув буғи билан иситилади. Сув буғи камеранинг трубалараро бўшлиғига йўналтирилади, у ерда труба девори орқали ўз иссиқлигини эритмага узатади ва совитиш натижасида конденсацияланади. Хосил бўлган конденсат камеранинг пастки қисмидаги штуцер орқали ташқарига чиқарилади. Трубаларда иситилаётган эритманинг температураси ортиши билан зичлиги камаяди. Натижада, эритма труба бўйлаб юқорига кўтарилади ва девор орқали ўтаётган иссиқлик таъсирида қайнаш бошланади. Қайнаш жараёнида хосил бўлаётган иккиламчи буғ эритмадан ажрайди ва сепаратор 2 га қараб харакатланади. У ерда буғ майда эритма томчиларидан ажратилади ва буғ ташқарига чиқарилади. Сепараторда ажратилган томчилар яна қайтадан буғлатаётган эритмага қўшилади. Эритманинг маълум қисми (зичлиги юқори) циркуляция трубаси орқали буғлатишнинг пастки қисмига тушади. Ушбу трубадаги эритма ва иситувчи трубалардаги «буғ - суюқлик» аралашмаси зичликлари ўртасидаги фарқ таьсирида бетўхтов равишда циркуляция қилиб туради. Концентрацияси ошган, яьни қуюқлашган эритма, қурилманинг пастки қисмидан чиқариб олинади. 4. Оддий буғлатишнинг моддий баланси Ilmiybaza.uz Оддий буғлатиш жараёнининг моддий баланси ушбу тенгламалр ёрдамида ифодаланади: W G G ox б   (4) бу ерда Gб – бошланғич эритма сарфи, кг/соат; Gох - қуюқлаштирилган эритма сарфи, кг/соат; W – буғлатилган сув миқдори, кг/соат. Эритмадаги қуюқ моддага нисбатан моддий баланс ушбу кўринишига эга: 100 100 ox ox б б x G х G    (5) бу ерда хб ва хох - эритманинг бошланғич ва охирги концентрациялари, % (масс). Агар, (4) ва (5) тенгламалардан буғлатилган сув миқдорини топиш мумкин:         ох б б х х G W 1 (6) Эритманинг охирги концентрацияси эса: W G х G х б б б ох   (7) 2-расм. Марказий циркуляция трубали буғлаткич. 1 - иситувчи камера; 2 - сепаратор; 3 - иситувчи трубалар; 4-циркуляция трубаси. Ilmiybaza.uz Қуюқлаштирилган эритма бўйича буғлаткичнинг иш унумдорлиги қуйидаги тенгламадан топилади: ох б б ox х х G G   (8) Оддий буғлатишнинг иссиқлик баланси Оддий буғлатиш жараёнининг иссиқлик баланси 3-расмда келтирилган иссиқлик оқимлари асосида битта тенглик ёрдамида ёзилиши мумкин: йук к иб ox ox ox ox б б б Q D I W I q x G G c t DI c t G ox          ,0 01 (9) бу ерда D - иситувчи буғ сарфи, кг/соат; I - иситувчи буғ энтальпияси, кЖ/кг; tб ва tох - эритманинг бошланғич ва охирги температуралари, °С; Iк - конденсат энтальпияси, кЖ/кг; q - эритмани хб ва хох гача қуюқлаштириш иссиқлиги, кЖ/кг; Qйук – иссиқликнинг атроф мухитга йўқотилиши, кЖ/соат. Gб cб tб - бошланғич эритма билан иссиқлик кириши; DI - иситувчи буғ билан иссиқлик кириши; Gох cох tох - қуюқлашган эритма билан иссиқлик чиқиши; 3-расм. Оддий буғлатиш жараёнидаги иссиқлик оқимлар схемаси Ilmiybaza.uz WIиб - иккиламчи буғ билан иссиқликнинг чиқиши; DIк - иситувчи буғ конденсати билан иссиқликнинг чиқиши; Gох0,01хох q - қуюқлаштириш иссиқлиги; Qйук - атроф мухитга иссиқлик йўқотилиши. Агар, (8) тенгламани (9) га қўйсак, ушбу кўринишга эришамиз йук к иб ox ox ox ox б б б б б Q D I q W I x G G c t DI Wc t c t G ox           ,0 01 (11) бундан ox йук ox б б иб ox ox б б ox ox ox I I Q I I с t W I I I q x c t c t G D           ,0 01 (12) (12) тенгламадан кўриниб турибдики, буғлатиш учун зарур бўлган иситувчи буғ сарфи, учта қўшилувчи ёрдамида аниқланади: - биринчиси, буғлатилаётган эритма энтальпиясини ўзгартириш учун зарур буғ сарфи; - иккинчиси, иккиламчи буғ хосил қилиш учун зарур буғ сарфи; - учинчиси, атроф мухитга йуқотилинаётган иссиқликни қоплаш учун зарур буғ сарфи. Биринчи ва учинчи қўшилувчилар қиймати, иккинчисига қараганда, жуда кичикдир. Шунинг учун, тахминий хисоблашларда к б б иб I I с t H    эканлигини инобатга олиб, эритмадан 1 кг сувни буғлатиш учун 1,1...1,2 кг иситувчи буғ керак деб қабул қилинади.