Пәннің ОҚУ Әдістемелік кешені «Жылутехника»



жүктеу 0.7 Mb.
бет5/12
Дата10.01.2019
өлшемі0.7 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Дәріс 4


(2 сағат, 4 апта)
Тақырып. Жылу динамикасының екінші заңы
Дәріс сабақтың мазмұны
1 Жылу динамикасының екінші заңы, негізгі жағдайы.

2 Тұйық процесс циклдың тоңазыту коээфициенті.

3 Идеал газ энтропиясы

4 Карно циклы.

Құнсыз күй кезіндегі, тік және кері бағыттағы қайтымсыз процесстер өтеді. Процесстердің бағыттылығы және олардың өтуінің жалпы түрін, жылудинамикасның екінші заңымен аықтайды

Техникалық жылудинамикасында екінші заңды қолданады да, жылулық процесс жағдайы кезіндегі, жылулықтың механикалық жұмысқа айналуын анықтайды. Сонымен, жылудинамикасының бірінші заңынан шығатын жылулық пен жұмыс аралық, санды қатынастары сақталуы тиіс. Жылулық қозғалтқышында, толассыз жұмыс атқарылуы үшін, айналы процесс қажет. (сурет 1)

Жылулық жұмысқа айналған циклды тік цикл деп атайды. (сурет 1а). Оның нәтижесінде механикалық жұмыс іске асырылады. Кері цикл дегеніміз – жұмысты пайдалынатын цикл (сурет 1а). Кері циклымен жұмыс істейтін тоңазытқыш және жылусорапты қоңдырғылары. Циклдар әр түрлі процесстерден кұрұлу мүмкін.


а


б


а) тік цикл; б) кері цикл
Сүрет 1 – Айналмалы процесс
Термиялық пайдалы әсері коэффициенті (ПӘК) – цикл жұмысының, жеткізілген жылуға қатынасы :

,

(1)

мұндағы - циклға келтірілген жылулықтың мөлшері, кДж/кг;

- циклдан алынған жылулықтың мөлшері, кДж/кг;

- циклының жұмысы, кДж/кг.

Термиялық П.Ә.К. циклы, әр түрлі уақытта бірден кем, себебі, >0.


Кері циклдарын эффектілігін көрсету үшін тоңазытқыш коэффициент деген түсініктеме бар :

.

(2)

Тоңазытқыш коэффициенттің мөлшері бірден асады.

Француз ғалымы Сади Карно 19 ғасырдың бірінші жартысында жылудың жұмысқа үлкен табыспен айналуын қарастыратын идеал циклді енгізді.



Тік Карно циклы – жылулық, қозғалтқыштардың идеалды циклы болып табылады. Тік Карно циклы екі адиабатты және екі изотермиялық процесстерден тұрады (сурет 2)





1-2 – изотермиялық ұлғаю; 2-3 – адиабатное ұлғаю;

3-4 – изотермиялық сығылу; 4-1 – адиабатное сығылу
Сурет 2 - Тік Карно циклы
Тік Карно циклындағы термиялық ПӘК және аралығында осылай анықталады:


.

(3)

Бұл жылулық машиналардың идеалды циклы.


Кері Карно циклын іске асыру үшін, барлығы екі жылулық көзі қажет – жылу беруші және жылу қабылдағыш. Карноның кері циклы – сыртқы жұмысқа жұмсалу есебінен, жылулық дененің, тым төменгі температурасынан, дененің тым жоғарғы температурасына берілуі.

Тік Карно циклы екі адиабатты және екі изотермиялық процесстерден тұрады (сурет 3)







1-4 – адиабаттық ұлғаю; 4-3 – изотермиялық ұлғаю;

3-2 – адиабаттық сығылу; 2-1 – изотермиялық сығылу
Сурет 3 - Кері Карно циклы
Энтропия грекше айналу деген сөзден шыққан. Энтропия термодинамикалық жүйенің функциясы. Ол жүйе мен сыртқы ортаның арасында жүретін жылу алмасу прцесінің жүру бағытын сипаттайды.

СИ жүйсіндегі энтропия өлшем бірлігі Дж/К, ал меншікті энтропия - Дж/(кгК).



Меншікті энтропия – дене күйінің функциясы. Заттың 1 кг-на қатысты шамасын меншікті энтропия деп атайды. , R және зат массасына пропорционалды болғпндықтанг, энтропияның аддитивті қасиеті бар болады.

Күй функциясы ретінде энтропияның мәнің күй теңдеуінің көмегімен кез-келген екі термиялық параметрдің функциясы ретінде табуға болады:



; ; .

(4)


көрсеткіші дифференциал болады.

Газдар үшін энтропияның мәні нольге тең.

Клаузиус интегралы (біріншісі) осы түрде жазылады:


.

(5)

Клаузиуса интеграл (екіншісі) осы түрде жазылады:

.

(6)

Термодинамиканың екінші бастамасы жылу мен жұмыстың өзара айналулыларының эквиваленттілігі, осы айналулылардағы жылу мен жұмыстың арасындағы сандық қатынастар, оқшауланған термодинамикалық жүйенің энергиясының тұрақтылығы, жылу, ішкі энергия және жүйенің сыртқы ортаға жасайтын, жұмысының өзара байланасы қалыптасады.

Бұл заңдылықтар термодинамикалық процесстердің пайда болуы, олардың бағыты мен даму шекарасын анықтауға жеткіліксіз. Бұл мәселелерді шешуге, табиғатты барлық еркін процесстердің бағытын белгілейтін термодинамиканың екінші бастамасы мүмкіндік береді. Термодинамиканың екінші бастамасы, термодинамикалық процесске қатысатын жүйе теңбе-тендікте болмаған кезде ғана екрін процесстердің дамитындығы, бұл процесстер үнемі бір бағытта өтетіндігімен сипатталатындығы; жылудың ыстығырақ денеден, салқынырақ денеге берілетіндегі; дененің жоғары қысымнан төменгі қысымға ұлғаятындығы электрэнергиясы жоғары потенциалды ток көзінен төменгі потенциалдысына және бұл кезде термодинамикалық жүйе теңбе-тендік күйге ұмтылатындығы сияқты, көп ғасырлар бойы тәжірибенің жинақталуынан пайда болды.

Термодинамикалық екінші бастамасы жылуды жұмысқа айналдыратын жылудық қозғалтқыш жағдайларын қалыптастыруға мүмкіндік береді.

Жұмыс жылуға және ішкі энергияға айналатын, ал энергияның берілуікөбірек потенциалдыдан азырағына берілетінді процестерді өздігінен-өзі айналулар (процестер) деп атайды. Бұл шартты қанағаттандырмайтын процестер өздігінен-өзі емес процестер деп аталады.

Термодинамиканың екінші бастамасының математикалық теңдеуде жүйемен қабылдаған немесе берілген жылулықтын ен кіші мөлшері жүйенің энтропия өзгеруінің ең кіші мөлшерімен байланысы бар



.

(7)

Теңдік белгісі қайтымды, теңсіздік белгісі қайтымсыз процестреге орай қойылған.

Карно теоремасы абсолют термодинамикалық температуралар шкаласын орнатуға қызмет етеді. Екі дененің Т1 және Т2 температураларын салыстыру үшін осы денелер қыздырғыш және суытқыш (ыстық және суық көзі) ретінде пайдаланылатын, Карноның қайтымды циклын жүзеге асыре керек. Карно циклын қарастырғанда алған өрнек температура мәселесін шешуге ыңғайлы болып табылады:



q1/q2 = Т1/Т2

(8)

Термодинамиканың екінші бастамасының негізінде еңгізілген температуралардың абсолют термодинамикалық шкаласы өзіндік мән алады. Температураның өлшенуінің практикалық мақсатқа арлаған Халықаралық практикалық температуралық шкала бекітілген, оның негізі абсолют термодинамикалық шкала болып табылады.

Қазіргі термодинамикада максимал пайдалы жұмысты (жұмыс істеу мүмкіндігін) эксергия деп атайды.


Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:

Жылудинамикасының екінші заңы, энтропия, жылудинамиканың үшінші бастауы, Карно циклы.


Өздік бақылау сұрақтары
1 Жылудинамикасының екінші заңы туралы түсінік.

2 Жылудинамикасының екінші заңының бірінші заңға қарағандағы айырм ашылығы.

3 2-сатылы мәңге қозғалтқыш деп нені айтады.

4 Энтропия дегеніміз не?

5 Энтропияның абсолюттік мәні қалай табылды.

6 Жылудинамикасының үшінші бастауы туралы не білесіз?

7 Карно циклын түсіндірініз.

8 Карно циклының ПӘК формуласын жазыңыз



Ұсынылатын оқулықтар
1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. - б.3-20

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.: Высшая школа, 1980. - б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Модуль 1. Техникалық жылудинамика



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет