Дрістер тезистері

• Название: Дрістер тезистері
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 2.07 Mb.
• Имя файла: 4_тезисы лекции.doc
• Тип: Документы; #424352
• страница: 3 из 7

Әдебиет:2,67-109;бет.30-34;7,бет.80-92.
Бақылау сұрақтары:

1.ТТД қанша процесс бар?

2.Қандай процесстер идеал процесстерге жатады?

3.Қандай процесс нақты?

4.Термодинамикалық процесстерді оқудың екі мақсатын ата?

5.Изохоралық процесс қандай жағдайда жүреді?

6.P-V диаграммасында изобара қандай сызықпен белгіленеді?

7.Изотермиялық процесстегі параметрлер қатынасын жаз?

8.Адиабаталық процессте жылу неге тең?

9.Политропты процесстің теңдеуін жаз.

10.P-V ижәнеT-S диаграммасында политропты процесс қалай белгіленеді?

Тақырып 4: Термодинамиканың екінші заңы

Мақсаты: пайдалы әсердің термиялық коэффициент ұғымын, Карно циклдарын, термодинамиканың екінші заңын оқу.
Жоспар:

1 Термодинамиканың екінші заңы тұжырымдамасы бойынша, жылу жұмысқа, ал жұмыс жылуға айналады.

Термодинамиканың бірінші заңы қыздырылған денеден немесе салқын денеге жылу беру немесе жылу алу процессінің орындалатының қарастырмайды. Жылу өзімен өзі қыздырылған денеден салқын денеге өтетіндігін тәжірибе көрсетіп отыр. Қыздырылған денеден қоршаған ортаға жылу беру температураның қоршаған орта температурасымен сәйкес келгенше жүреді. Жылу қозғалысының бағытын тек жұмыс шығынының нәтижесінде өзгертуге болады.

Энергияның басқа түрлері секілді қандайда бір процесске қатысатын жұмыс жылдам және толық жылуға айнала алады. Жылудың жұмысқа айналуы тек жылу көздері және жылу қабылдағыштың арасындағы температура әр түрлі болған кезде жүреді. Бірақ барлық жылудың жұмысқа айналуымүмкін емес.

Жылу ағымының бағытын көрсете алатын және жылу машиналарында жылудың жұмысқа айналуының максималды шегін орнататын заң термодинамиканың екінш заңы болып табылады.

1824 жылы француздық инженері және оқымыстысы Сади Карно былай жазды: «Температурасы әр түрлі жерлерде қозғалыс күштері пайда болуы мүмкін. Қозғалыс күштері оның дамуына алынған агеттерге тәуелді емесоның мөлшері дене температурасымен анықталады. Қозғалыс күштерінің дамуы үшін газ температурасы бастапқы кезде үлкен болуы керек. Осы бебептен де салқындату да үлекен болуы керек.».

Өткен ғасырдың 50-жылдары Клазиус ипостулат түрінде термодинамиканың екінші заңы туралы жалпы және жаңа тұжырымдама жасады: «Жылу өзімен өзі салқын денеден қыздырылған денеге ауыса алмайды (компенсациясыз)».

Клаузиус постулатын, қоршаған табиғатты бақылау нәтижесінде алынған, эксперименталды заң ретінде қарастыру керек. Клаузиус тұжырымдамасы техникаға байланысты құрылған, бірақ екінші заң бойынша физика және химияға да қолдануға болады.

1851 жылы Клаузиуспен бір мезетте Томсон термодинамиканың екінші заңы туралы өзінің тұжырымдамасын ұсынды. Оның айтуынша жылу бергіштіктен алынған жұлудың бір бөлігі ғана жұмысқа айналады. Жылудыңекінші бөлігі жылу қабылдағышқа өтуі керек.

Осыдан, жұмысты алу үшін температурасы жоғары жылу көздері немесе жылу біргіштік қажет және температурасы төмен жылу көздері немесе жылу қабылдағыш қажет.

2 Термиялық пәк және тоңазытыш коэффициенті.

Бір цикл ішінде жұмысқа айналған меншікті жылу мөлшерінің, жұмыс денесіне жіберілген барлық меншікті жылу мөлшеріне қатынасы термиялық пайдалы әсер коэффициенті деп аталады:



ПӘК көп болса, онда жіберілген жылудың көп бөлігі пайдалы жұмысқа айналады. Циклдің термиялық пәк әрқашан <1.

3 Карно теоремасы: «Тұйықталған айнамалы процессте жылу механикалық жұмысқа жылу бергіштіктің және жылу қабылдағыштың арасындағы температура әр түрлі болған жағдайда ғана ауыса алады».


Сурет 4.1 – Жылу қозғалтқышының айналмалы циклі
Жұмыс денесінің кеңеюі сығылуға қарағанда төмен температурада жүреді және кеңею жұмысы сығылу жұмысына қарағанда аз болады. Бұндай процесс ішкі жұмысшығындалған кезде ғана жүзеге асырылуы мүмкін.

Қайтымды процессте жылу қабылдағыштан меншікті жылу мөлшері жіберіледі және l меншікті жұмыс шығындалады, бұлар жылу бергіштікке жіберіледі.



Қайтымды процесстің түрлену дәрежесі циклдің тоңазыту коэффициентімен анықталады .

Тоңазыту коэффициентіжұмыс шығындалған кезде жылу қабылдағыштан қанша жылу мөлшері алынғанын көрсетеді.

4. Қайтымды тік Карно циклі.


Сурет 4.3 – Тік Карно циклы

Карно циклы 2 адиабатадан және 2 изотермадан тұрады. Ең алдымен изотермиялық процессте тұрақты температурада жылу кеңею жылу бергіштікке жіберіледі. Одан кейін адиабаталық процессте жұмыс денесінің ↓ кеңею температурасы жылу қабылдағыштың температурасына жіберіледі. Келесі изотермиялық процессте жылу қабылдағыш температурасында жұмыс денесінен жылу алу процессі жүреді. Процесстің тұйық циклі адиабаталық процесс болып табылады. Бұл кезде температура бастапқы қалпына қайта келеді.

Изотермиялық процесстегі меншікті жылу мөлшері мына формуламен табылады:.



Адиабата үшін

және

немесе

v₂ .

Қорытынды:

1. Карно циклінің пәк жылу бергіштіктің және жылу қабылдағыштың абсолютті температурасына тәуелді. Ол жоғары болса, төмен болады, алонда ол жоғары болады, ал жоғары болады.

2. Карно циклінің пәк әрқашан <1,өйткені =1 алу үшін немесе , болу керек.;

3. Карно циклінің пәк дене табиғатына тәуелсіз және кезінде нөлге тең, яғни жылуды жұмысқа айналдыру мүмкін емес;

4. Белгілі бір шекте жүретін басқа да циклдардың пәк салыстырғанда Карно циклінің пәк мәні өте зор.



Сурет 4.4 - Кері Карно циклі
Карно циклы тек қана тура бағытта емес, сонымен қатар кері бағытта жүруі мүмкін. Кері бағытта жұмыс істейтін машина тоңазытқыш машинасы деп аталады.Жұмыс денесі Р.бастапқы нүктеде адиабаталық кеңейеді (1-2), бұл кезде ↓ . Одан кейін адиабаталық сығылу (3-4) ↑ температура ден дейін жүреді. Соңғы процессте изотермиялық сығылу (4-1) жүреді. Бұл кезде жоғары температуралы жылу қабылдағышқа q₁ меншіктіжылу мөлшері жіберіледі.

5 Термодинамиканың екінші заңының математикалық түрі.

Қайтымды цикл үшін: ,

қайтымсыз цикл үшін: .

Бұдан және немесе жіберілген жылу әрқашан оң, ал алынған жылу теріс

Алынған немесе жіберілген жылудың абсолютті температураға қатынасы әкелінген жылу деп аталады.

(4.1)

немесе

(4.2)

Клаузиуспен шығарылған (4.2) теңдеуі термодинамиканың екінші заңының математикалық түрі және Клаузиус тің бірінші интегралы деп аталады.

Кері циклдар үшін:

Қайтымсыз циклдің пәк қайтымды процесстен төмен, сондықтан



немесе

және

әкелінген жылу әрқашан оң, ал алынған жылу әрқашан теріс екенін ескерсек, онда /

Соңғы теңдеуден көріп отырғанымыздай алгебралық жылу нөлден төмен, немесе

(4.3)

Әр элементар цикл (4.3) теңдеуі қолданылады,ал туындысы үшін

(4.4)

Клаузиус шығарған (4.4) теңдеу термодинамиканың екінші заңының математикалық түрі және ол Клаузиус интегралы деп аталады.

(4.2) және (4.4) қоссақ, онда
(4.5)

(4.5) теңдеуі термодинамиканың екінші заңының жалпы түрі болып табылады.
Әдебиет: 2,.109-127 бет;5,бет.19-30;7,бет.96-123
Бақылау сұрақтар:

1.Термодинамиканың екінші заңы?

2.Пайдалы әсердің термиялық коэффициенті дегеніміз не?

3.Тоңазытқыш коэффициенті дегеніміз не?

4.Карно теоремасы не ұсынады?

5.Тура Карно циклі қандай процесстерден тұрады?

6. Қайтымды Карно циклі қандай процесстерден тұрады ?

7.Неліктен термиялық пәк бірден үлкен болмайды?

8.Клаузиустің бірінші интегралын жаз?

9. Клаузиустің екінші интегралын жаз?

10.Жіберілген жылу дегеніміз не?

Тақырып 5: Компрессорлар

Мақсаты: компрессорлар ұғымына түсінік бер, бір және көп сатылы компрессорлардың индикаторлы диаграммасын игеру және энергетикалық тиімді процесстерді анықтауды үйрену.
Жоспар:
1 Компрессорлар және компрессорлар квалификациясы

2 Поршенді компрессорлардың құрылғысы және жұмысы

3 Көп сатылы сығылу
1 Идеалды компрессорлардағы сығылу процессі. Газдардың орын ауыстыруына және сығылуына арналған құрылғыны компрессорлар деп атайды.

Компрессорлар классификациясы:

1.Мақсаты бойынша:

А) ауалық (воздушные) (сығылған ауаны өңдеуге арналған)

Б) газдық (табиғи газды соруға арналған,оттегі, фреон және т.б газдарды сығуға арналған)

2.Әсер ету принципі бойынша:

А) поршендік (көлемдік)

Б) турбиналы компрессорлар.

3.Ағым бағыты бойынша:

А) центрлік

Б) остік

4.Қысымның мөлшері бойынша:

А) вентиляторлар (қысымның жоғарлау дәрежесі 1,5 төмен)

Б) айдамалау

В)компрессорлар (қысымның жоғарлау дәрежесә 1,15 жоғары)

2 Поршенді компессорлардың құрылғысы және әсер ету принципі.

Поршенді компрессорларда сығылу, ілгермелі – қайтымды қозғалыс жасайтын,поршенмен жүзеге асырылады. Электрқозғалтқышпен немесе ІЖҚ іске қосылады.

Классификациясы:

1.әсер етуі бойынша:

А) қарапайым

Б) жұп

2.цилиндр саны бойынша:

А) бірцилиндрлік

Б) көпцилиндрлік

3.цилиндрдің орналасуы бойынша:

А) көлденең

Б) тігінен

В) V-тәріздес

Г) жұлдызша тәріздес

4.сығылу сатысының саны бойынша:

А) бір сатылы

Б) көп сатылы


Сурет 5.1 – Идеалды поршенді компессордың индикаторлы диаграммасы

Поршенді компрессорлардың әсер ету принципі мынадай (5.1): поршен солдан оңға қарай қозғалған кезде цилиндрдегі қысым p₁ қысымнан төмендейді. Сорғыш тығыны ашылып, цилиндр газбен толады. Индикаторлық диаграммада сору процессі 4-1 сызығымен көрсетілген. Поршеннің қайтымды қозғалысы кезінде тығын жабылып, барлық процесстер қайталанады.

Индикаторлы диаграмманы, заттың тұрақты мөлшеріне арналған, p,v-диаграммасымен шатастыруға болмайды. Индикаторлы диаграммада сору сызығы 4-1 және айдамалау сызығы 2-3 көрсетілген.

1кг газдың сығылуы және орын ауыстыруы кезіндеа жұмыс жасалады. Оны жазайық. Сонда

Компрессорда шығындалған техникалық жұмыс сығылу процессіне тәелді. 5.2 суретте изотермиялық (n=1), адиабаталық (n=k) және политропты процесстердің сығылуы көрсетілген. Изотерма бойынша сығылу ең кішкентай ауданды береді, яғни жұмыс аз шығындалады. Сондықтан компрессорда изотермиялық сығылуды қолдану энергетикалық тиімді болып табылады


Сурет 5.2 - Адиабаталық, изотермиялық және политропты сығылудың жұмысын салыстыр.

Индикаторлы диаграммада 4-3-2-1 ауданымен қөрсетілген.

Сығылу процессін изотермиялық процесске жақындату үшін, компрессорда сығылып жатқан газдан жылуды алу керек. Бұл цилиндрдің сыртын сумен салқындату арқылы жүзеге асырылады.

Идеалды компрессорларға шығындалған жұмыс (5.1) қатынасымен анықталады. Газ идеалды деп есептеп (3.25) политропты теңдеуінен мынаны аламыз:

немесе

(5.2)

Егер компрессордағы газ шығынын m,кг/с өрнектесек, онда компрессор жетегінің қуаттылығы мына теңдеуден анықталады:



3 Көп сатылы сығылу. Жоғары қысымды газ алу үшін көп сатылы компрессорларды қолданады (сурет 5.3). Бұл компрессорларда сығылу процессі өзара қосылған бірнеше цилиндрлерде жүреді және әр сығылу процессінен кейін газ салқындатылады.

Үш сатылы компрессордың индикаторлы диаграммасы 5.4 суретте көрсетілген. Бірінші сатыда газ р_п, қысымына дейін политроп бойынша сығылады, одан кейін 1 аралық тоңазытқышқа келіп, Т₁ бастапқы температураға дейін салқындатылады. Тоңазытқыштан кейін газ екінші сатыға өтеді және р_ш қысымға дейін политроп бойынша сығылады. Одан кейін 2 тоңазытқышқа келіп, Т₁ температураға дейін салқындатылып, үшінші сатыға өтеді және р₂ қысымға дейін салқындатылады.

Егер сығылу процессі 1-3-5-7 изотерма бойынша жүрсе, онда сығылу жұмысы минималды болады. Бір сатылы компрессордың сығылуы кезінде 1-9 сызығы бойынша жұмыс 0-1-9-8 ауданымен анықталады. Үш сатылы компрессордың жұмысы 0-1-3-4-5-6-8 ауданмен анықталады. Штрихталған аудан үш сатылы сығылуды қолданған кездегі жұмыс азайғандығын көрсетеді.

Неғұрлым сығылу сатысы және аралық тоңазытқыштар көп болған сайын, соғұрлым процесс изотермиялық тиімді, бірақ компрессор конструкциясы күрделірек.

Компрессордың тиімді жұмысы идеал компрессор жетегіне шығындалған жұмыс қатынасына тең.

Салқындатқышсыз жұмыс істейтін компрессорларда адиабаталық пәк қолданылады:



мұндағы – адиабаталық сығылу жұмысы.

– 1 кг газды сығу кезінде шығындалған жұмыс.

Қындатқыш компрессорлар үшін изотермиялық пәк қолданылады:

мұндағы – n=1 изотермиялық сығылу кезіндегі шығындалған жұмыс


Сурет 5.3 – Көп сатылы компрессор схемасы.

I -III-сатылы сығылу; 1, 2-аралық тоңазытқыштар

Сурет 5.4 – Үш сатылы компрессордың индикаторлы диаграммасы

(а) және Т- S диаграммадағы сығылу процессі(б)