Жылу техникасы


Көлемнің өзгеруіне қажетті меншікті жұмыс келесі теңдеумен анықталады



жүктеу 382.72 Kb.
бет3/3
Дата24.09.2017
өлшемі382.72 Kb.
1   2   3

Көлемнің өзгеруіне қажетті меншікті жұмыс келесі теңдеумен анықталады



Немесе


Меншікті ішкі энергияның өзгеруі



болғанда изобаралық процесс кезінде денеге берелген меншікті жылу мөлшері


Қайтымды изобаралық процесс үшін жылу сыйымдылық тұрақты болғанда меншікті энтропияның өзгеруі келесі формуламен анықталады



Тұрақты қысымда болады, сондықтан


Изотермиялық процесс
Тұрақты температурада өтетін процесс изотермиялық деп аталады (). 1-2 қисығы (гипербола) изотерма деп аталады.



Идеал газдың изотермиялық процесі үшін


немесе

және

Тұрақты температурада газдың көлемі оның қысымына кері пропорционал өзгереді (Бойля-Мариотта заңы).

Жұмыстық денеге жеткізілген жылу мөлшері көлемді өзгертуге жұмсалған жұмысқа тең

немесе

Меншікті жылу



теңдеуінен сондықтан





Меншікті жылу



Изотермиялық процесте жылу сыйымдылық



Энтальпия мен ішкі энергия өзгермейді

және

Меншікті энтропияның өзгеруі келесідей





Изотермиялық процестегі жылудың меншікті мөлшері


Адиабаттық процесс
Адиабаттық процесс деп, жүйе мен қоршаған сыртқы ортаның арасында жылу энергиясының алмасуы болмайтын процесті айтамыз. Адиабаттық процестің орындалу шарты – газ және оны қоршаған ортаның арасында ешқандай жылу алмасуы болмау керек. Осы процестің қисығы адиабата деп аталады.

, немесе болғандықтан

немесе

Адиабата теңдеуі

Адиабаттық процесте қысым мен k дәрежелі газ көлемінің көбейтіндісі тұрақты шама, k шамасын адиабата көрсеткіші деп атайды.

Адиабата теңдеуінен

немесе

Меншікті жұмыс




Политроптық процесс
Идеал газдың тұрақты меншікті жылу сыйымдылықта өтетін кез-келген процесі политроптық процесс, ал процестің сызығы политропа деп аталады.

Егер изохоралық, изобаралық, изотермиялық және адиабаттық негізгі термодинамикалық процестер тұрақты меншікті жылу сыйымдылықта өтетін болса, онда ол политроптық процеске жатады.

Политроптық процестің меншікті жылу сыйымдылығы -тен -ке дейін өзгереді.

Жылудың меншікті мөлшері

және


- политроп көрсеткішінің мәндері:

изохоралық процесс

изобаралық процесс

изотермиялық процесс

адиабаттық процесс

Меншікті жылу сыйымдылық



изохоралық процесс ,

изобаралық процесс ,

изотермиялық процесс ,

адиабаттық процесс ,

Меншікті жұмыс


Меншікті ішкі энергияның өзгерісі мен меншікті жылу мөлшері


- политроп көрсеткішін анықтау


Меншікті энтропияның өзгеруі




КАРНО ЦИКЛЫ

Карно циклы (4.2, а) екі изотермиядан 1-2 және 3-4 және екі адиабатадан 2-3 және 4-1 тұрады.

1-2 жолының жылуберуші тұрақты температураға Т1, мөлшерлі жылулық (q1) жеткізіледі, 3-4 жолымен (q2) жылулық Т2 тұрақты температурасымен жылу алмастырушыға алып кетіледі.

Kepi Карно циклын іске асыру үшін (4.2, б), барлыгы екі жылулық көзі қажет - жылу беруші және жылу қабылдағыш.

Изотермиялық процестегі, меншікті жеткізілген жылу мөлшері q1 төмендегідей жазылады:



q1 = RT1 In (V2/V1), (4.9)

алынған жылу мөлшерінің абсолют мәні



q2 = RT2 In (V3/V4). (4.10)
v, m3 v, m3

4.2-сурет. Карно циклы: a)- тік; б)- кері.


Бұл теңдеуден 2-3 адиабаттар үшін табамыз:

Т21=(V2/V3)k-1

Ал, теңдеу 4-1 адиабаттар үшін:

T2/T1 = (V1/V4)k-1

Бұдан, V2/V1 = V1/V4 немесе V2/ V1 = V3/V4. (4.11)

Жылудинамикасының бірінші заңына сәйкес, алынған меншікті жұмыс эквивалентті, яғни



=q1-q2, ал (4.9), (4.10) және (4.11) формулалар Карно пропорциясынан анықталады:

q1/T2 = q2/T2 (4.12)

Бұдан =q1(1-q2/q1)= q1(1-Т2/Т1) 4.13)

Сондықтан, (4.7) формуласына сәйкес, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК:

(4.14)

(4.15)

Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК, санды мөлшерге тең болады да, жылулық көзінің абсалютты температураларының 12) айырмасы, оның жылулық көзінің абсалютты температурасының ең жоғарғы температурасы Т1, қатынасына тең.



ІЖПД ЦИКЛДАРЫ
Жылулық двигательдерді екі топқа бөлуге болады: сырттан және іштен жанатын двигательдер.

Іштен жанатын двигательдер: оларға жылуды, жұмыстық денесіне жеткізуді іске асыру – тікелей отынды қоспамен, қажетті санды мөлшердегі ауамен двигательдің ішінде жандырады. Отынның жанғыш бөліктерінің, (C, H, S) химиялық қоспалар нәтижесінде және ауаның оттегімен қосылып, отынның жану өнімі - газды қоспаны құрайды да, ол іштен жанатын двигательдің жұмыстық денесі болады. ІЖД отыны ретінде қандай жанғыш болса да жарайды: қатты, сұйық, газ түріндегі.

Сұйық отын – бензин, спирт, керосин, дизельді отындар, мұнай – белгілі мөлшердегі ауамен тозаңды түрінде двигательге енгізіледі де, осылардың нәтижелерінде жанғыш қоспа пайда болады.

ІЖД циклдары жұмысшы денеге жылуды жеткізу сипаты бойынша, мына үш топқа бөлуге болады:

1) изохора бойынша жылуды жеткізу циклы (Отто);

2) изобара бойынша жылуды жеткізу циклы (Дизель);

3) аралас циклдар, оларға жылуды жеткізу жарым-жартылай изохора бойынша және жарым-жартылай изобара арқылы (Тринклер) іске асырылады.
V = const кезіндегі жылуды жеткізу циклы.
Іштен жанатын двигательдің, жылудинамикалық циклының тұрақты меншікті көлемі кезіндегі, жылудың жеткізілуің қарастырамыз. Двигательдің теориялық индикаторлы диаграммасын қолдана отырып (сур. б) төрттактылы двигательді қарастырамыз.

Поршеньнің төмен жүруі (1 такт) кезінде, двигатель цилиндрі 2, дайын жұмысшы қоспаны сорушы клапан 3 арқылы сорып алады. Бұл қоспа, ыстық ауалы газ немесе сұйық отынның ауалы-булы қоспасы. Теориялық диаграммада сору процесі тұрақты қысым кезінде, яғни атмосфералық қысымда (0-1 сызық) өтеді.

Поршеньнің (1 нүкте) бастапқы жағдайында, сорушы клапан жабылады, одан кейін, поршеньнің жоғарғы (II такт) жүрісі кезінде, цилиндрдегі жұмысшы қоспа адиабатты түрде (1-2 сызық) сығылады. Үйкеліссіз, қайтымды адиабатты сығылу және цилиндрдің қабырғамен жылу алмасуы, теориялық диаграммамен өтеді.

Сығу (2 нүкте) соңында, электр ұшқыны көмегімен қоспа тұтанады. Қоспаның жануы лезде өтеді.

Жану кезіндегі жылудың бөлініп шығу нәтижесінде, (жылуды жеткізу) Р2 ден Р3 дейін, V=const (2-3 изохорлы) сызық бойынша қысым ұлғаяды. Ары қарай, поршень тағы да төмен жылжиды (III такт) да, газдың адиабатты кеңею нәтижесінде өтеді. Бұл жүріс, жұмысшы (3-4 адиабат) жүрісі деп аталады. Осы кезде оң жұмыс атқарылады. Кеңею соңында (4 нүкте), жапқыш клапан ашылады. Сол кезде қысым атмосфералыққа дейін төмендейді. Қысымның төмендеуі V=const (4-1 изохора) сызығы бойынша суыктық көзіне қайтымды жылуды q2 жеткізуімен өтеді.



сурет. Тұрақты көлем кезіндегі жылуды жеткізудегі двигательдің теориялық циклы және сүлбесі: а - жұмыс сүлбесі; б - двигательдер циклының бейнеленуі.

IV такт ашық ауа шығарғыш клапанда іске асырады. Бұл жағдайда, P=const атмосфералық қысым кезіндегі жанған өнім, атмосфераға шығарылады.

Циклдың пайдалы жұмысы, тұйықталған 1234 пішін ауданына тең.

Цикл, екі қайтымды изохора мен қайтымды адиабаттан құралады да, сол себептен идеалды болып есептелінеді.
Циклдың сипаттамалары:

Сығу дәрежесі



Қысымның арту дәрежесі



Жеткізілген жылу мөлшері



q1=Cv(T3-T2)
Алынған жылу мөлшерінің абсолют мәні

q2=Cv(T4-T1)
Циклдың жұмысы

=q1-q2
Циклдың ПӘК


Р = const кезіндегі жылуды жеткізу циклы.
Газға жылу изобаралық процесс кезінде берілетін циклдың алғашқы айтылған циклдан айырмашылығы 2-3 процесінде ғана. Сондықтан да бұл цикл екі адиабаттық (1-2, 3-4), изобаралық (2-3) және изохоралық (4-1) процестерден құралады. Мұндай циклды біртіндеп жанатын цикл деп атайды. Ол көбінесе дизельді двигательдің жұмыс циклына ұқсас жүреді. Қысу процесінің соңында берілген жанармай қоспасы біртіндеп жана береді, ал бұл кезде поршень біртіндеп қозғала беретіндіктен оның үстіндегі қысым тұракты қалпында қала алады.

сурет. Түрақты қысым кезіндегі жеткізумен іштен жанатын қозғалтқыштың теориялық циклы.

Циклдың сипаттамалары:

Сығу дәрежесі



Қысымның арту дәрежесі



Алдын-ала ұлғаю дәрежесі



Жеткізілген жылу мөлшері



q1=Cр(T3-T2)
Алынған жылу мөлшерінің абсолют мәні

q2=Cр(T4-T1)
Циклдың жұмысы

=q1-q2

Циклдың ПӘК





Жылуды аралас жеткізу циклы.
Іштен жанатын қозғалтқышта: жылуды аралас жеткізу циклы бойынша, жұмыс атқаруда, жылудың бір бөлігі тұрақты көлемде qv жеткізіледі және бір бөлігі - тұрақты қысым qp кезінде жеткізіледі. Бұл циклмен кейбір дизелъдік двигательдер жұмыс істейді.


сурет. V= const жэне Р = const кезіндегі, жылуды жеткізудің теориялық циклы.
Сығу дәрежесі

Алдын-ала ұлғаю дәрежесі



Жеткізілген жылу мөлшері



q1= Cv(T3-T2)+Cр(T4-T3)
Алынған жылу мөлшерінің абсолют мәні

q2= Cv (T5-T1)

Циклдың жұмысы



=q1-q2

Циклдың ПӘК








Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет