1-БОБ. УМУМИЙ ҚОНУН– ҚОИДАЛАР 1.1. НЕФТЬ-ГАЗНИ ҚАЙТА ИШЛАШ ЖАРАЁНЛАРИ ВА УС- КУНАЛАРИ ФАНИНИНГ МАЗМУНИ ВА МАҚСАДЛАРИ

Маълум бир шароитларда табиат ва ишлаб чиқаришда моддалар ҳолатининг ўзгаришлари жараёнлар деб юритилади. Атроф муҳитда юз берадиган ҳодисаларни табиий жараёнлар деб аталади. Бундай жараёнларга, масалан, қуйидагилар киради: сув ҳавзалари юзасидан сувнинг буғланиши, турли омиллар таъсирида ер қатлами юзасининг исиши ёки совиши, музнинг эриши, сувнинг дарё ва сув ҳавзаларидаги ҳаракати, турли материаллардан намликнинг ажралиб чиқиши ва бошқалар. Табиий жараёнларни ўрганиш натижасида олинган маълумотлар ҳамда фан ва техника ютуқлари асосида, табиатнинг маҳсули бўлган хомашёни қайта ишлаб, ундан саноат миқёсида ишлаб чиқариш воситалари ва истеъмол маҳсулотлари олиш мақсадида турли жараёнлар ташкил этилади. Бундай жараёнларни технологик жараёнлар деб аталади.

Масалан, нефть хом ашёсини кимёвий технология йўллари асосида қайта ишлаб, ундан турли мотор ёнилғилари, мойлаш материаллари, эритувчилар, гудрон, олтингугурт ва бошқа маҳсулотлар олинади. Кимёвий технология фанининг асосий мақсади – табиий ва сунъий хом ашёларни энг тежамли ва экологик жиҳатдан тоза усуллар ёрдамида қайта ишлаб, керакли материаллар ҳамда маҳсулотлар олишдан иборат. Замонавий кимёвий технология табиий ва техника фанларининг ютуқларига асосланиб, физикавий ва кимёвий жараёнлар, машиналар ва ускуналарнинг бирлигини, саноат миқёсида турли моддалар, маҳсулотлар, материаллар ва буюмларни ишлаб чиқариш, технологик жараёнларни энг қулай йўллар билан олиб бориш, уларни бошқариш муаммоларини ўрганади.

Нефть ва газни қайта ишлаш технологияси бир неча босқичларни ўз ичига олади: нефть ва газни бирламчи қайта ишлаш; термик ва каталитик крекинг; платформинг; гидротозалаш; мойларни депарафинизация қилиш ва бошқалар. Нефть ва газни қайта ишлашда кимёвий технологиянинг хилма-хил жараёнлари қўлланилади: ректификация, абсорбция, экстракциялаш, адсорбция, қуритиш, кристалланиш, тиндириш, фильтрлаш, центрифугалаш ва бошқалар. Булардан ташқари, турли кимёвий ва каталитик жараёнлар (пиролиз, каталитик крекинг, риформинг, гидротозалаш ва бошқалар) ҳам ишлатилади. Нефть ва газни ишлашдаги хилма-хил жараёнларни амалга ошириш учур турли иш режимларида ишлайдиган ускуналардан фойдаланилади: масалан, ҳарорат-600С (мой ишлаб чиқаришдаги кристалланиш жараёни) дан С гача (пиролиз),

босим эса чуқур вакуум (оғир нефть қолдиқларини қайта ишлаш) дан 150 МПа (полиэтилен ишлаб чиқаришда) гача ўзгариши мумкин. Умуман олганда, нефть ва газни қайта ишлашда гидромеханик, механик, иссиқлик алмашиниш, модда алмашиниш ва кимёвий жараёнлар ва ускуналар ишлатилади. Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари фани – «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси» таълим йўналиши асосида бакалавр ва магистрлар тайёрлашда муҳим аҳамиятга эга бўлиб, мутахассислар учун қуйидаги вазифаларни ҳал этиш имкониятларини яратиб беради:

1. Ишлаб турган нефть ва газ саноати корхоналарида энг мақбул (яъни оптимал) технологик режимларни танлаш, замонавий ускуналарнинг юқори унумдорлик билан ишлаши, маҳсулотларнинг сифатини яхшилаш, экология муаммоларини муваффақиятли ечиш. 2. Лойиҳалаш пайтида юқори самарали ва кам чиқиндили технологик схемаларни яратиш ва ускуналарнинг энг мақбул русумларини танлаш.

3. Танланган ускуналарни замонавий ҳисоблаш воситалари ёрдамида техник жиҳатдан тўғри ва илмий асосланган услублар билан ҳисоблаш, нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналарини ҳисоблашнинг принципиал жиҳатдан янги услубларини ишлаб чиқиш. 4. Нефть кимёси ва нефть-газни қайта ишлаш соҳалари бўйича илмий-тадқиқот ишларини бажариш пайтида жараёнларнинг бориш тезлигини аниқлайдиган омилларни ўрганиш, уларни ҳисоблаш бўйича умумлашган боғлиқликларни олиш ва лаборатория тадқиқотлари натижаларини тезлик билан амалиётга жорий этиш.

Шундай қилиб, Жараёнлар ва ускуналар фани асосида технологик жараёнларни ҳисоблаш ва таҳлил қилиш, уларнинг энг мақбул катталикларини топиш, керакли ускуналарни лойиҳалаш ва уларни ҳисоблаш мумкин. Ушбу фан машина ва ускуналарни оқилона ишлатиш ҳақида ҳам маълумот беради ҳамда уларнинг қувватини ошириш усулларини ўргатади. Жараёнлар ва ускуналар фанида асосий жараёнларнинг назарияси, ушбу жараёнлар амалга ошириладиган машина ва ускуналарнинг тузилиш принциплари ва уларни ҳисоблаш услублари ўрганилади. Асосий жараёнларнинг қонуниятларини ўрганиш ва ускуналарни ҳисоблаш услубларини тузишда гидромеханика, физика, нефть ва газ кимёси, физикавий кимё, термодинамика, қаттиқ жисм механикаси, кимёвий кинетика каби фанларнинг фундаментал қонунлари асос қилиб олинади.

Охирги йилларда фанда янги йўналиш – нанотехнология юзага келди. Нанотехнологиянинг асосий моҳияти – керакли атомни бирорта замонавий асбоб-ускуна ёрдамида тегишли молекуланинг таркибига олдиндан хисоблаб чиқилган схема асосида жойлаштиришдан иборат. Ушбу технологиянинг мақсади – атомлардан тегишли хоссаларга эга бўлган моддаларни олиш. Бу соҳада олимлар томонидан дастлабки қадамлар қўйилди. Нанотехнология ёрдамида келгусида экологик жиҳатдан ўта соф моддаларни олиш имконияти пайдо бўлади, бундай технология чиқиндисиз ишлайди, албатта. Бундай мақсад – ҳозирча яхши ниятдир. Шу кунда эса нефть-газни қайта ишлаш саноатининг бир қатор муҳим муаммолари (масалан: нефтни қайта ишлаш корхоналарида катта ҳажмда пайдо бўладиган буғ-ҳаво аралашмалари таркибидан енгил учувчан углеводородларни ажратиб олиш; табиий газни механик аралашмалар, намлик ва олтингугурт бирикмаларидан комплекс усул билан чуқур тозалаш; табиий газни чуқур қайта ишлаб, ундан этан, пропан, бутан ҳамда суюқ ёнилғи олиш) Жараёнлар ва қурилмалар фанининг ютуқлари асосида ҳал қилинмоқда.

1.2. НЕФТЬ–ГАЗНИ ҚАЙТА ИШЛАШНИНГ АСОСИЙ ЖАРАЁНЛАРИ ВА УСКУНАЛАРИНИ СИНФЛАШ Нефть ва газни қайта ишлаш технологиясида турли- туман технологик жараёнлар қўлланилади. Бундай жараёнлар айрим белгиларга асосан бир неча синфларга бўлиниши мумкин. Технологик жараёнларни уларнинг ҳаракатлантирувчи кучига кўра турларга бўлиш мақсадга мувофиқ бўлади. Шунга кўра асосий жараёнлар 5 гуруҳга бўлинади: механик жараёнлар; гидромеханик жараёнлар; иссиқлик алмашиниш жараёнлари; модда алмашиниш жараёнлари; кимёвий жараёнлар. Механик жараёнлар қаттиқ материалларни механик куч таъсирида қайта ишлаш билан боғлиқ бўлади. Бундай жараёнлар қаторига майдалаш, элаш, узатиш, қисмлаш, аралаштириш ва шу каби жараёнлар киради. Бу жараёнларнинг тезлиги қаттиқ жисмларнинг механик қонуниятлари билан ифодаланади. Бундай жараёнларда ҳарақатлантирувчи куч вазифасини механик босим кучи ёки марказдан қочирма куч бажаради.

Суюқ ва газсимон системалардаги ҳаракат билан боғлиқ бўлган жараёнлар гидромеханик жараёнларни ташкил этади. Бундай жараёнлар қаторига тиндириш, фильтрлаш, центрифугалаш, аралаштириш, суюқлик ёки газнинг сочилувчан материаллар қатламидан оқиб ўтиши каби жараёнлар киради. Ушбу жараёнларнинг тезлиги гидромеханика қонунлари билан аниқланади. Гидромеханик жараёнларнинг ҳаракатланувчи кучи – гидростатик ва гидродинамик босимдир. Иссиқлик алмашиниш жараёнлари – ҳароратлар фарқи мавжуд бир (ҳарорати юқори) жисмдан иккинчи (ҳарорати паст) жисмга иссиқликнинг ўтишидир. Бу гуруҳга иситиш, совитиш, буғлатиш, конденсациялаш, эриш, қотиш каби жараёнлар киради. Жараённинг тезлиги гидродинамик режимга боғлиқ ҳолда иссиқлик узатиш қонунлари билан ифодаланади. Иссиқлик жараёнларининг ҳаракатлантирувчи кучи сифатида иссиқ ва совуқ муҳитлар ўртасидаги ҳароратлар фарқи ишлатилади.

Модда алмашиниш жараёнлари – бир ёки бир неча компонентларнинг бир фазадан, фазаларни ажратувчи юза орқали, иккинчи фазага ўтишидир. Компонентлар бир фазадан иккинчи фазага молекуляр ва турбулент диффузиялар ёрдамида ўтади. Шу сабабли бу жараёнларни диффузион жараёнлар ҳам дейилади. Бу гуруҳга ҳайдаш, ректификация, абсорбция, десорбция, адсорбция, экстракциялаш, қуритиш, кристалланиш каби жараёнлар киради. Жараёнларнинг тезлиги фазаларнинг гидродинамик ҳаракатига боғлиқ бўлиб, модда ўтказиш қонуниятлари билан ифодаланади. Модда алмашиниш жараёнларининг ҳаракатлантирувчи кучи фазалардаги концентрацияларнинг фарқи билан белгиланади.

Кимёвий жараёнлар – моддаларнинг ўзаро таъсири натижасида янги бирикмаларнинг ҳосил бўлишидир. Кимёвий реакциялар вақтида одатда иссиқлик ва модда алмашиниш жараёнлари ҳам содир бўлади. Кимёвий жараёнлар қаторига крекинг, кокслаш, пиролиз, гидрогенизация, риформинг, полимерланиш, алкиллаш, оксидлаш, водородни ажратиш, изомерланиш каби жараёнлар киради. Бу гуруҳдаги жараёнларнинг тезлиги кимёвий кинетика қонуниятлари билан ифодаланади. Реакцияларнинг тезлиги, айниқса саноат миқёсида, моддаларнинг гидромеханик ҳаракатига ҳам боғлиқ бўлади. Кимёвий жараёнларнинг ҳаракатлантирувчи кучи реакцияга кираётган моддаларнинг концентрацияларига боғлиқ бўлади. Нефть-газни қайта ишлаш корхоналарида ишлатиладиган ускуна ва машиналар ҳам 5 гуруҳга бўлинади: механик ускуналар (майдалагичлар, тегирмонлар, саралашгичлар, транпортёрлар, дозаторлар, аралаштиргичлар);

гидромеханик ускуналар (тиндиргичлар, фильтрлар, центрифугалар, аралаштиргичлар, мавҳум қайнаш қатламли ускуналар, циклонлар, электродегидраторлар, электрофильтрлар); иссиқлик алмашиниш ускуналари (иссиқлик алмашгичлар, қувурсимон ўтхоналар, совитгичлар, буғлатгичлар, конденсаторлар, эриш ўтхоналари); модда алмашиниш ускуналари (ҳайдаш кублари, ректификацион коллоналар, абсорберлар, десорберлар, адсорберлар, экстракторлар, қуритгичлар, кристаллизаторлар); кимёвий реакторлар (ичи бўш реакторлар, қўзғалмас қатламли реакторлар, мавҳум қайнаш қатламли реакторлар, фаввора ҳосил қилувчи қатламли реакторлар, ҳаракатчан қатламли реакторлар, аралаштиргичли реакторлар). Нефть ва газни қайта ишлаш саноат корхоналаридаги технологик жараёнлар даврий ва узлуксиз равишда ўтказилади. Жараённинг тезлигини белгиловчи қийматларнинг вақт давомида ўзгаришига қараб, жараёнлар турғун ва турғунмас бўлади. Тезлик, концентрация, ҳарорат каби қийматлар вақт давомида ўзгарса жараён турғунмас, аксинча, агар бу катталиклар ўзгармаса жараён турғун дейилади. Замонавий нефть ва газни қайта ишлаш саноатида асосан узлуксиз технологик жараёнлар ишлатилади.

1.3. МОДДА ВА ЭНЕРГИЯНИНГ САҚЛАНИШ ҚОНУНЛАРИ Модда ва энергиянинг сақланиш қонунлари Жараёнлар ва ускуналар фанида алоҳида ўринни эгаллайди. Ушбу фанда модда ва энергиянинг сақланиш қонунлари моддий ва энергетик баланслар шаклида ишлатилади. Масалан, ускунада (1.1 -расм) қандайдир жараён рўй бермоқда. Бу ускунага жараёнда қатнашаётган А, В ва С компонентлари кирмоқда. Ушбу компонентлар газ, буғ, суюқлик ёки қаттиқ ҳолатда бўлиши мумкин. Ускунада рўй берган жараён натижасида ҳосил бўлган моддалар Д ва Е ускунадан чиқарилади. Маълумки, ускунага кираётган моддаларнинг массавий йиғиндиси ускунадан чиқаётган моддаларнинг массавий йиғиндисидан кўп ҳам, кам ҳам бўлиши мумкин эмас. Бу ҳолат моддаларнинг сақланиш қонунидан келиб чиқади. Натижада қуйидаги тенгликни ёзиш мумкин:

1.1–расм. Моддий баланс схемаси. m A + m B + m C = m Д + m E, (1.1) бу ерда m A, m B, m С, m Д, m E – A, B, C, Д, E компонентларнинг массалари. (1.1) тенглама моддий балансни ифода қилади.

Ҳаракатдаги оқим учун модданинг сақланиш қонуни узлуксизлик тенгламаси орқали ифода қилинади. Ускунанинг (1.2-расм) иккита кесимлари F1 ва F2 орқали W1 ва W2 тезликлар билан ўтаётган оқим учун узлуксизлик тенгламаси қуйидагича ёзилади: F 1 W 1 = F 2 W 2. (1.2) 1.2–расм. Ҳаракатдаги системалар учун оқимнинг узлуксизлиги.

Ускунага кираётган ёки ундан чиқаётган модда ўзида маълум миқдорда энергияни ушлайди. Ускунага ташқаридан қўшимча энергия (масалан, электр токи ёрдамида қиздириш) ҳам киритилиши мумкин. Жараён давомида энергиянинг маълум бир қисми атроф муҳитга тарқалиб йўқолади (1.3-расм). Энергиянинг сақланиш қонунига асосан қуйидаги тенгликни ёзиш мумкин: Q A +Q B +Q C +Q қ = Q Д + Q Е + Q Й, (1.3) бу ерда Q A,Q B,Q C - A, B ва C компонентлар билан ускунага кирган иссиқлик миқдорлари; Q Д,Q Е – Д ва E компонентлар орқали ускунадан чиққан иссиқлик миқдорлари; Q Қ - ускунага ташқаридан киритилган қўшимча

1.3–расм. Энергетик баланс схемаси. иссиқлик миқдори; Q Й – атроф муҳитга тарқалиб йўқолган иссиқлик миқдори. (1.3) тенглама энергетик балансни ифода қилади. Хусусий ҳолатда ушбу тенглама иссиқлик балансини билдиради.Моддий ва иссиқлик баланси тенгламалари технологик жараёнларни ўрганишда кенг ишлатилади.

1.4. ЖАРАЁНЛАР ВА УСКУНАЛАРНИ ҲИСОБЛАШ ТАРТИБИ Нефть-газни қайта ишлаш соҳасида ишлатиладиган ускуналарни ҳисоблаш қуйидаги мақсадлар учун амалга оширилади: уларнинг ўлчамларини асослаш; иссиқлик, сув буғи, сув, электр энергияси, катализаторлар, бошқа реагентларнинг миқдорини аниқлаш; ускуналар ва уларнинг айрим қисмларининг тузилиш русумларини танлаш ҳамда қандай материаллардан тайёрланиш мумкинлигини аниқлаш. Жараёнлар ва ускуналарни ҳисоблаш ишлари уч гуруҳ (технологик, гидравлик ва механик) га бўлинади. Технологик ҳисоблаш пайтида жараённинг иш кўрсатгичлари (босим, ҳарорат ва бошқалар) асосланади, моддий ва энергетик оқимлар аниқланилади ҳам сарфлаш меъёрларига аниқлик киритилади.

Гидравлик ҳисоблаш пайтида технологик ҳисоблаш натижасида топилган ишчи муҳитлар моддий ва энергетик оқимларини таъминлай оладиган ускунанинг ишчи кесимлари ўлчамлари ва босим фарқлари аниқланилади. Механик ҳисоблашдан мақсад материални танлаш, ускуна элементларининг тузилиши, девор қилинлиги ва бошқа кўрсатгичларни аниқлашдан иборат. Жараёнлар ва ускуналарни ҳисоблаш одатда ишчи кўрсатгичлар, оқимлар, контруктив тузилишнинг турли вариантларида олиб борилади. Бундай ишларни бажариш катта меҳнатни талаб қилади. Агар ҳисоблашлар шахсий компьютерларда олиб борилса, қисқа вақтда натижа олиш мумкин. Бир неча вариантларни ўзаро солиштириш оқибатида энг мақбули топилади. Бундай пайтда оптималлаш мезони

(солиштирма капитал маблағларнинг минимал қиймати, энергетик сарфларнинг минимал қиймати, товар маҳсулотининг максимал чиқиши, металл ушлашликнинг минимал миқдори ва ҳоказо) дан фойдаланилади. Стандартлашган ускуналардан фойдаланилган пайтда эса қуйидаги дастлабки ҳисоблашлар олиб борилади: ускунанинг ўлчамлари бўйича унинг иш унумдорлиги ва ишлаш режимлари асосланади ҳамда қабул қилинган ускунадан берилган иш шароитларида ишлатиш имконияти аниқланилади. Янги ускуналарни лойиҳалаш уч босқичдан иборат бўлади: лойиҳалаш учун топшириқ; техник лойиҳа; иш чизмалари. Лойиҳалаш учун топшириқда асосий принципиал масалалар ҳал қилинади, жараённинг технологик схемаси ва асосий ускуналарни танлаш аниқланилади.

Ҳисоблаш ишлари йириклашган кўрсатгичлар бўйича олиб борилади ва оқибат натижада ускунанинг русуми, унинг энг катта ташқи ўлчамлари, массаси, энергия ва материалларнинг сарфлари аниқланилади. Техник лойиҳада иш чизмаларни бажариш учун етарли даражада бўлган ҳисоблаш ишлари тўла ва батафсил бажарилади. Иш чизмаларида техник ҳужжатлар (чизмалар, ҳисоблашлар, макетлар ва бошқалар) тўла ва батафсил ишлаб чиқилади. Ушбу ҳужжатлар муҳандислик ечимлари асосида ускунанинг деталлари ва узелларини ҳамда ускунанинг ўзини тайёрлашга имконият яратиб беради. Ҳозирги кунда нефть-газни қайта ишлашнинг замонавий технологияси учун ускуна ва машиналарни лойиҳалаш ишлари автоматик лойиҳалаш тизими (САПР) ёрдамида амалга оширилади.

1.5. МУККАМАЛ УСКУНАЛАР ЯРАТИШНИНГ АСОСИЙ ТАЛАБЛАРИ Нефть-газни қайта ишлаш технологиясида ишлатиладиган ускуналар бир қатор талаблар (ишлатиш шароитлари, конструктив, эстетик, иқтисодий, техника хавфсизлиги) га жавоб бериши керак. Энг аввало ускунада маълум бир жараённинг амалга ошириш учун мақбул шарт- шароит мавжуд бўлиши керак. Бу шароитлар жараённинг турига, жараёнда қатнашаётган массаларнинг агрегат ҳолатига, уларнинг кимёвий таркиби ва физик хоссаларига боғлиқ бўлади. Ускунанинг шакли технологик жараённи амалга ошириш учун мос бўлиши керак. Жараённинг бориши учун зарур бўлган шароитлар (керакли босим; оқимларнинг тегишли турбулентлиги ва тезлиги; фазаларнинг ўзаро контакт даражаси; тегишли механик, иссиқлик, электрик ёки магнитли таъсирлар ва ҳоказо) яратилиши мақсадга мувофиқ бўлади.

Ускунанинг энг муҳим катталикларидан бири, унинг иш унумидир. Иш унуми деганда вақт бирлиги ичида ускунада хом ашё қайта ишланиб, тайёр бўлган маҳсулотнинг миқдори тушунилади. Ускуналарнинг иш унумини ошириш ишлаб чиқариш учун катта аҳамиятга эга. Бунинг учун ускуналарнинг ишларини жадаллаштириш зарур. Жадаллаштиришнинг бир неча усуллари мавжуд: 1) даврий жараёнларни узлуксиз жараёнлар билан алмаштириш; 2) ускуна ишчи механизмларининг тезлигини ошириш; 3) ускунадаги гидравлик режимларни яхшилаш; 4) юқори ҳарорат ва катта босимларни қўллаш; 5) ультратовуш, механик (пульсацион ва вибрацион) тебранишлар, мавҳум қайнаш принципи, электромагнит майдони таъсирларидан фойдаланиш; 6) янги замонавий технологияларни кенг ишлатиш. Аниқ шароитларни ҳисобга олган ҳолатда ускуналар ишларини жадаллаштиришнинг тегишли усуллари танлаб олинади.

Конструктив ва эстетик талаблар ускунани лойиҳалаш, транспорт ёрдамида ташиш ва уни ўрнатиш билан боғлиқ бўлади. Бу талаблар қаторига қуйидагилар киради: ускуна қисмларининг стандартлиги ва бир-бирини алмаштириш имконияти; ускунани йиғиш учун кам меҳнат талаб қилиниши; қисмларга бўлиш ва таъмирлаш қулайлиги; ускуна ва унинг қисмларини минимал массага эга бўлиши. Булардан ташқари, ускунанинг шакли ва ранги кўзни қувонтириши, яъни эстетик талабга жавоб бериши керак. Ускунани лойиҳалаш, тайёрлаш ва ишлатиш қиймати иложи борича кам бўлиши керак. Амалиётда ишлатиш ва конструктив талабларни қондирган ускуналар одатда иқтисодий талабга ҳам жавоб беради. Ускуна техника хавфсизлиги талабларига ҳам жавоб бериши ва уни бошқариш қулай бўлиши керак.

Авария ва мустаҳкамлик заҳирасига эга бўлиши, сақловчи клапан ва автоматик тўхтатиш мосламалари билан таъминланган, ҳаракатдаги қисмлари эса ҳимоя қилиш тўсиқлари билан ажратилган бўлиши зарур. Ускунани хом ашё билан тўлдириш ва тайёр маҳсулотни ускунадан чиқариш бошқарувчи ходим учун қулай бўлиши зарур. Бунинг учун ускуна мукаммал конструкцияга эга бўлиши, қопқоқли туйнук ва вентиллар жуда қулай қилиб жойлаштирилган бўлиши керак. Ускунани маълум бир масофадан туриб текшириш ва бошқариш мақсадга мувофиқ бўлади. Ускунани бошқариш катта жисмоний меҳнатни талаб қилмаслиги керак. Ускуна ишини назорат қилиш ва бошқаришни автоматизациялаш – ишлаб чиқаришни бошқаришнинг олий мақсадидир.

Технологик жараёнларни жадаллаштириш ва автоматизациялаш ҳамда уларни информацион технологиялар ёрдамида бошқариш инсоннинг меҳнат қилиш шароитини ўзгартириб юборади. Бу нарса ускуналарни лойиҳалашда уни бошқарадиган инсоннинг қобилияти ва имкониятини ҳисобга олишни (яъни эргономика шартларини) талаб қилади. Эргономика – меҳнат шароитини инсонга мослаш ҳақидаги фан. Эргономиканинг асосий элементлари – ускуна конструкциясига гигиеник ва эстетик талаблар қўйишдан иборат. Бундай талаблар қаторига қуйидагилар киради: ишчи ходим учун ускунани бошқариш билан боғлиқ бўлга операцияларни қулай ҳолатда туриб бажариш имконияти; катта кучланиш ва бўғимлар тез ҳаракатини талаб қиладиган операцияларга чек қўйиш ва ҳоказо.

Катта ҳажмли ишлаб чиқаришлар йирик ускуналарни лойиҳалашни талаб қилади. Бундай ускуналарни маълум бир ҳажмга (ёки юзага) нисбатан олган иш унуми анча юқори бўлади. Йирик ускуналардан фойдаланиш капитал маблағ ва ишлатиш билан боғлиқ бўлган сарфларни камайтирган ҳолда, уларнинг иш унумини кўпайтириш имконияти мавжуд бўлади. Ускуна, машина, асбоб-ускуналарни тайёрлаш учун материаллар танлашда уларни ишлатишнинг ўзига хос томонлари, ишчи муҳит, жараённинг бориши учун зарур бўлган шарт-шароитлар ҳисобга олинади. Ускуналарни тайёрлаш учун турли конструкцион материаллар (ҳар хил навли пўлатлар, чўянлар, рангли металлар, қотишмалар, пластмассалар, нометалл ва композицион материаллар) ишлатилади.

1.6. ГАЗ, СУЮҚЛИК ВА ҚАТТИҚ МОДДАЛАРНИНГ ФИЗИК-ТЕХНИКАВИЙ ХОССАЛАРИ Асосий жараёнлар ва ускуналарни ҳисоблашда ўзаро таъсир қилаётган муҳитларнинг физик-техникавий катталикларининг қийматлари (зичлик, солиштирма оғирлик, қовушоқлик, иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти, солиштирма иссиқлик сиғими, ҳарорат ўтказувчанлик коэффициенти ва бошқалар) ни билиш зарур бўлади. Зичлик. Ҳажм бирлигидаги битта компонентдан ташкил топган бир жинсли модданинг массаси зичлик деб аталади ρ ва билан белгиланади: (1.4) бу ерда m– масса, кг; V – ҳажм, м 3. Халқаро бирликлар системаси (СИ) да зичлик кг/м3 да ўлчанади.

Ньютоннинг ички ишқаланиш қонунига бўйсунадиган суюқликлар (масалан, сув, спирт, бензол) ньютон суюқликлари дейилади. Нефть, коллоид эритмалар, мойли бўёқлар, смолалар, паст ҳароратда ишлатиладиган сурков мойлари ньютон суюқликлари қаторига кирмайди; бундай суюқликлар ноньютон суюқликлар деб юритилади. Иссиқлик ўтказувчанлик. Ҳарорат градиенти таъсирида бир-бирига тегиб турган кичик заррачаларнинг тартибсиз ҳаракати натижасида иссиқликнинг тарқалиши иссиқлик ўтказувчанлик деб аталади. Бир жинсли текис девор орқали ўтган иссиқлик оқими қуйидаги тенглама орқали аниқланиши мумкин.

Газ, буғ, суюқлик ва қаттиқ жисмларнинг солиштирма иссиқлик сиғимлари одатда тажриба натижалари орқали топилади. Ҳарорат ўтказувчанлик коэффициенти. Агар иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти жисмнинг иссиқлик энергиясини ўтказиш қобилиятини белгиласа, ҳарорат ўтказувчанлик коэффициенти эса жисмнинг иссиқлик инерцион хоссаларини ифода қилади. Бу коэффициент жисмнинг физикавий катталиги ҳисобланиб, ҳароратнинг ўзгариш тезлигини билдиради.

(1.15)

Моделлаштириш – мавжуд ёки ташкил қилиниши лозим бўлган объект (оригинал) нинг шундай ўрганиш усули бўлиб, бунда асл объект ўрнига унинг ўрнини босиш мумкин бўлган бошқа объект – модел ўрганилади, олинган натижалар эса оригинални ҳисоблашда фойдаланилади. Моделлаштиришнинг асосий мақсади моделда ўлчаб олинган катталиклар асосида ишлаб чиқариш шароитидаги оригиналда юз бериши мумкин бўлган ҳолатни аниқлаб беришга қаратилган. Фан ва техника тараққиётининг ҳозирги даврдаги босқичида ишлаб чиқаришга тадбиқ қилинаётган жараёнларнинг деярли кўпчилиги жуда мураккаб. Шу сабабли илмий тадқиқот ишларини олиб бориш анча қийинлашган, олинган натижалар эса жуда тез эскириб қолиш мумкин.

Бундай шароитда вақт омили ҳал қилувчи аҳамиятга эга. Моделлаштириш принципларидан фойдаланилганда янги жараёнларни ишлаб чиқаришга жорий қилиш вақти бирмунча қисқаради, белгиланган мақсадларни оддий усуллар ёрдамида ҳал қилинишга эришилади. Ҳозирги кунда моделлаштириш назарияси асосан икки хил йўналишда ривожланмоқда: 1) физик моделлаштириш; 2) математик моделлаштириш. Физик моделлаштиришнинг мазмуни шундан иборатки, модел оригинал билан бир хил табиатга эга бўлади ва унинг хусусиятларини қайтаради. Масалан, қувурсимон саноат печидаги нефтни қизитиш жараёни (оригинал) ўрнига лаборатория шаротида (яъни моделда) нефтни қизитиш жараёнини тадқиқот қилиш. Моделда ушбу нефтни қизитиш жараёнига физик катталикларнинг ҳамда модел ўлчамларининг таъсири ўрганилади.

Сўнгра моделда олинган натижалардан оригиналда юз берадиган жараённи ҳисоблашда ва уни ташкил этишда фойдаланилади. Математик моделлаштиришнинг асосий мақсади технологик жараённинг физик-кимёвий, гидродинамик ва конструктив катталикларини ўзаро боғлайдиган тенгламаларни тузишдан иборатдир. Математик моделлаштиришда электрон-ҳисоблаш машиналаридан кенг фойдаланилади. Кичик ускуналарнинг (яъни моделларнинг) ўлчамларини ўзгартириб, катта қувватли саноат ускуналарига ўтишда моделлаштириш назарияси алоҳида аҳамиятга молик. Жараёнларни мақбул моделлаштириш янги корхоналарни лойиҳалаштириш ёки ишлаб турган корхоналарни мукаммаллаш даражасининг ошишини таъминлайди.

Умуман олганда моделлаштириш қуйидаги тартибда олиб борилади: 1. Ўрганилаётган жараён дифференциал тенгламалар ва бир хил маъноли шарт-шароит қоидалари билан ифода қилинади. 2. Ўхшашлик мезонлари келтириб чиқарилади, уларнинг ичидан аниқловчи мезон ажратиб олинади ҳамда шу аниқловчи мезоннинг бошқа мезонлар билан боғлайдиган функционал тенглама тузилади. 3. Модел ва оригиналдаги аниқловчи мезонларнинг ўзаро тенглигини ҳисобга олинган ҳолатда ҳар бир физик катталик учун ўхшашлик доимийликлари аниқланилади.

4. Олинган натижалар асосида шундай модел тайёрланадики, унинг ишчи ҳажми саноат ускунасининг ишчи ҳажмига геометрик ўхшаш бўлиши керак, моделнинг масштабини танлашда ускунанинг ўлчами ва иш унумдорлиги шундай ҳисобга олиниши керакки, бундай ҳолатда ишчи муҳитларнинг тегишли тезлиги, сарфи, ҳарорати ва бошқа катталиклари таъминланиши зарур. 5. Тажрибалар ўтказиш пайтида аниқловчи мезонларнинг ўзгариш чегаралари моделда ҳам, оригиналда ҳам бир меъёрда бўлиши керак. Юқоридаги шартларни тўла бажариш нефть ва газни қайта ишлаш учун янги жараёнлар ва ускуналарни ишлаб чиқиш ва уларни қисқа вақт давомида саноатга жорий этиш имкониятини яратиб беради.