CC BY
0ГЕЛИОЦУРИЛМАЛАРДА ИССЩЛИК ВА МАССА АЛМАШИНУВИ ЖАРАЁНЛАРИ ВА ^АВО ^АРОРАТИ ТАБАКАЛАНИШИ Б.Э. Хайриддинов1, С.М. Хужакулов2, И.Л. Неъматов3 Э.М.Мейлиев1
1Каршинский государственный университет 2Каршинский инженерно-экономический институт 3Шахрисабзский военно-академический лицей "Темурбеклар мактаби" https://doi.org/10.5281/zenodo.11158900
Аннотация: Ишда гелиокурилманинг берк хажмдаги хавонинг иссиклик масса алмашинув жараёнлари ва температурали стратификацияси масалалари курилган. Гелиокуритгичда олинган тажриба маълумотларга асосан унинг баландлиги буйича хаво температурасининг узгаришини белгилайдиган корреляцияли ифодаси чикарилган.
Калит сузлар: гелиотеплица, конвекция, табакаланиш, иссиклик ва масса алмашинуви, харорат, босим, зичлик, хаво намлиги, консентрaция, куритиш материаллари.
ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ ВОЗДУХА В СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВКАХ
Аннотация: В работе рассмотрены вопросы тепломассообмена и процессы температурной стратификатсии воздуха в замкнутом объёме гелиоустановки. На основе опытных данных, полученных в гелиотеплице, выведена корреляционная зависимость, определяющая изменение температуры воздуха по её высоте.
Ключевые слова: гелиотеплица, конвекция, стратификация, тепломассообмен, температура, давление, плотность, влажность воздуха, концентрация, сушка материалов.
PROCESSES OF HEAT AND MASS EXCHANGE AND AIR TEMPERATURE STRATIFICATION IN SOLAR DEVICES
Abstract: In work questions of temperature stratification of air in the closed volume of solar installation are considered. On the basis of the skilled data received in a solar hothouse, the correlation dependence determining change of temperature of air on its height is deduced.
Keywords: helioteplitsa, convection, stratification, heat and mass exchange, temperature, pressure, density, air humidity, concentration, drying materials.
КИРИШ
Маълумки, ёпик хажмларда табиий конвекция жараёнларида иссиклик ва масса алмашинуви жараёнлари ва мухитнинг табакаланиши мавжуд [1], камрок зич катламлар зичрок катламлар устида жойлашганда. Иссиклик ва масса узатиш жараёнларида хам харорат, хам концентрацион табакаланиш содир булади. Атроф - мухит хароратининг узгариши унинг зичлигининг узгаришига олиб келади, иликрок хажм кутарилади, совукрок-пастга. Концентрацион табакаланиш атроф-мухит концентрациясининг фаркига боглик.
Паст хароратли куёш курилмаларида (иссикхоналар, куритгичлар, тузсизлантириш воситалари) деярли хар доим харорат табакаланиши мавжуд. Кундузи, изоляция даврида, куёш радиацияси курилманинг ички юзаларини иситади (тупрок, тусиклар, иссикхонадаги усимликлар, куритгичдаги куритиш материаллари).
Табиий конвекция оркали иссиклик х,аво мухитига узатилади. Структуранинг ёпик хажмидаги бу жараёнлар структуранинг баландлиги буйича хавонинг харорат
табакаланишига олиб келади. Кечаси табакаланиш сакланиб колади, харорат пасайиши билан табакаланиш даражаси пасаяди. АСОСИЙ ЩСМ
Табакаланишнинг баъзи бир бузилиши табиий шамоллатиш ва мажбурий шамоллатиш, инфилтрация ва дизайндаги хаво эксфилтрацияси туфайли юзага келади. Табиий конвекция яна баркарорлашишга олиб келади. Баркарор табакаланишнинг мавжудлиги шарти атроф-мухит зичлигининг вертикал равишда пасайиши билан белгиланади:
%«>■ о)
Нам х,аво, курук хаво ва хаддан ташкари кизиб кетган буг (туйинмаган хавода) ёки туйинган буг (туйинган хавода) дан ташкил топган идеал газлар аралашмаси сифатида каралади. Умуман олганда, мухитнинг нам хаво зичлиги харорат функцияси t, босим p ва буг концентрацияси C:
p=f(t,V,C). (la)
Гелиокурилмалар шароитида барометрик босим доимий p=const сифатида кабул килинади. Кейин Архимеднинг итариш кучини белгилайдиган зичлик фаркининг иссиклик узатиш ва концентрациянинг биргаликдаги таъсирига богликлигини куйидагича ифодалаш мумкин
Ap = Apt + Apc = po • ft • (t — th) + po • pc • (C — Ch), (2)
Бу ерда p0 = p(t, C) - танланган мухит зичлиги, унга нисбатан сузувчи куч аникланади, ph = p(th, Ch) - куриб чикилаётган зичлик.
Паст хароратли куёш курилмаларида узатиш жараёнларида t ва C га караб зичликнинг узгариши чизикли деб тахмин килиш мумкин. Кейин мухитнинг температура в ва консентрациянинг вс кенгайиш коеффитсиентлари куйидаги ифодалар билан аникланади:
1 1
Идеал газлар учун — = (3 a)
(3) ва (3a) ифодалардан биз оламиз
<Ро-Ру
"У
Агар хавонинг харорати, босими ва нисбий намлиги маълум булса, хаво зичлиги куйидаги ифодалар билан аникланади [2].
p =ЕЕ; Т = 273,15 + t; ц = 28,95 — 10,93^; (4)
Бу ерда р - барометрик босим, Па; ц - нам хавонинг молекуляр массаси, кг/кмоль; R=8314 Дж/(кмоль^К) - универсал газ доимийси ; ф - нисбий намлик ; рн - туйинган буг босими, Па.
T=303-343 K харорат оралигида туйинганлик босими [3]
Vh = 4245,29 • exv [5201,3 — 1)]. (5)
Х,авонинг намлиги х (г/кг) ва буг концентрацияси С (кг/кг) [3]
x = 0,622 С=—. (6)
р-рн 1000 v '
(4) ва (5) формулаларга мувофик, < = сonst харорат ортиши билан хаво зичлиги деярли чизикли равишда камаяди (1-расм). Шундай килиб
^ = —дгай р (7)
ва Архимед кучи ^ = дгай t юкорига йуналган; качон ^ = —дгай t - пастга йуналган.
T ва p тенг шароитларда курук хаво зичлиги сув бугининг зичлигидан каттарокдир. Намлик микдори ошиши билан хаво зичлиги хам чизикли равишда пасаяди (расм. 1.2). Худди шундай (7) ёзилиши мумкин
^ = —дгай р (7а)
ва Архимед кучи ^ = дгайС юкорига йуналган; качон ^ = —дгай С - пастга йуналган.
Интервалдаги курук хаво зичлигининг харорат градиенти t = 20 — 70 °С таркиби:
^ = —0,0034 — 0,00494 (8)
Интервалда нам хаво зичлиги концентрацияси градиенти С=(10-110)/103 кг/кг (х=10-110 г/кг)
таркиби:
(МШ (8а)
др _ 0,00047-0,01 (кг^
дС 10 3
(8) ва (8а) дан куриниб турибдики, зичликнинг харорат градиенти консентрациядан 103 баравар юкори. Шунинг учун нам хаво зичлигининг асосий узгариши харорат узгариши билан белгиланади деб тахмин килиш мумкин ph =p(t). (2) формуладаги амалий хисоб-китобларда хисобга олинмаслиги мумкин Др^
Шундай килиб, табакаланишнинг пайдо булиши учун куйидаги шартни бажариш
кифоя
%>0 (9)
(1) ва (9) нисбатлар иссиклик ва масса узатиш жараёнларида табакаланишнинг баркарорлиги шартлари хисобланади. Паст хароратли куёш курилмаларида факат харорат табакаланишини хисобга олиш кифоя. Анъанага кура, куёш куритиш заводларида куритиш жараёнларида иссиклик ва масса узатишни урганишда волуметрик модел кулланилади, бу ерда куритиш камерасидаги параметрларнинг уртача кийматлари олинади [4,5]. Умуман олганда, назарий жихатдан, бу ёндашув куритиш камерасида содир буладиган жараёнларни тулик акс эттиради.
Аслида, куритиш материаллари аравачалар токчаларида бир неча катламларда жойлашган (расм. 3). Иссиклик ва масса узатиш жараёнлари факат куритиш материалининг жойлашиш катлами хажмида содир булади. Токчалар орасидаги ва аравадан ташкаридаги бушликларда бу жараёнлар мавжуд эмас ва факат атроф-мухитнинг табакаланиши баркарорлашади. Табиий конвекция шароитида мухитнинг табакаланиши материал катламининг вертикал жойлашишига караб иссиклик ва масса узатиш жараёнларига таъсир килади. Уз навбатида, иссиклик ва масса узатиш жараёнлари мухитнинг табакаланиш табакаланишига таъсир килади.
Гелиокуритгичларни ишлатиш тажрибаси шуни курсатадики, вертикал табакаланиш енг аник ва баркарордир (3,4-расм), структуранинг узунлиги буйича харорат табакаланишининг бузилиши деярли йук, кенглиги буйича тусиклар ва шамоллатиш
тешиклари якинида харорат табакаланишининг бузилиши кузатилади. куритиш жараёнларининг хакикий тавсифи учун куритиш материалининг катламли жойлашишини ва мухитнинг харорат табакаланишини хисобга олган холда иссиклик ва масса узатиш моделига эга булиш керак. Бундай моделни амалга ошириш куритиш шароитларини ва хажмий моделнинг етарлилигини, куритиш жараёнларининг тавсифини аникрок аниклашга имкон беради.
Х,аво хароратининг баландлиги узгариши куйидаги корреляцион богликлик билан ифодаланиши мумкин
to = tm - (Va); th = to exp (b-h) (10)
to - хаво харорати h=0 м; тм - баландликда улчанадиган уртача хаво харорати h = 1,5 - 1,7 м; а, б - експериментал равишда аникланган коеффитсиентлар.
Уртача експериментал маълумотларнинг регрессия тахлили асосида куйидаги коеффициент кийматлари олинган
а = 0,0425; б=0,029 (10а)
Шундай килиб, куп катламли куритиш модели билан хар бир катлам учун чегара шартлари куйидаги шаклга ега булади:
катламга кираверишда hн = hi; fe = t0 exp(b^); катламдан чикишда hk = hi+d; tk = t0 exp(frhk),
бу ерда хи - куритиш материали билан токчанинг баландлиги баландлиги, куритиш материалининг уртача еквивалент хажми, м.
(11)
м; д - катлам
1-расм. Х,арорат узгариши билан х,аво зичлигининг узгариши:
p=p(t) при 1-ф=0; 2-9=30%; 3-ф=50%; 4-ф=70%; 5-ф=90%.
2-расм. Намлик узгариши билан х,аво зичлигининг узгариши:
p=p(x) при 1-t=20°C; 2-t=35°C; 3-t = 50°С; 4-t=65°C; 5-t=80°C
3-расм. Гелио куритгичнинг схемаси: 1-куритиш камераси-хаво иситгичи, 2-шиша тусик, 3-пастки ва 4 - юкори шамоллатиш тешиклари, 5-куритиш материаллари билан аравачалар-токчалар
О 1 2 3 4 Ь, м
4-расм. Гелиокуритиш курилмасида хаво хароратининг уртача узгариши (август): а-масофада баландликда L=3 м; Б- узунлиги баландликда Н = 1,6 м; 1-Минимал соат 6 да; 2- максимал соат 14 да; а- арава - токчалар жойлашган жой.
Адабиётлар
1. Джалурия И. Естественная конвекция./М.: Мир, 1983, 399 с.
2. Крум Д. Кондиционирование воздуха и вентиляция зданий./М.: Стройиздат, 1980, 395 с.
3. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизатсии тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. /М.: Стройиздат, 1983, 317 с.
4. Ким В.Д., Хайриддинов Б.Э., Холлиев Б.Ч. Естественно - конвективная сушка плодов в солнечных сушильных установках: практика и теория. /Т.: Фан, 1999, 378с.
5. Хайриддинов Б.Э., Халимов Г.Г. Нурматова Д.Ж. Математическая модель взаимосвязанного тепло- и массопереноса при конвективной сушке влажного материала при заданном законе изменения температуры теплоносителя. //Научно-технический журнал ФерПИ, 2018, Том 22, №2, С73-78
