7-Маъруза: Иссиқлик техникасининг назарий асослари. Иссиқлик динамикасининг асоси ва унинг қонунлари. Режа

7-Маъруза: Иссиқлик техникасининг назарий асослари. Иссиқлик динамикасининг асоси ва унинг қонунлари.
Режа:
1. Иссиқлик техникасининг назарий асослари.
2. Иссиқлик динамикасининг асоси ва унинг қонунлари.
Таянч сўзлар: Иссиқлик техникаси, Иссиқлик динамикаси, Иссиқлик жараёни.
Иссиқлик жараёнлари бу-материалга олдиндан режалаштирилган хусусиятлар берадиган иссиқлик мажмуининг таъсиридир.
Иссиқлик таъсирида қайта ишлаш таъсирида қайта ишлашдан мақсад ҳар хил шароит ва ҳароратларда материал таркибидаги физик кимёвий ўзгаришлар натижасида янги хусусиятларга ега бўлган материал олишдир.
Қуритиш – бу 100 - 150°С ҳароратда материалдаги механик, физик ва кимёвий боғланган намликларни чиқариб юбориш жараёнидир.
Барча материаллар – сопол буюмлар пиширилишидан олдин, сочилувчи материаллар майдаланишдан олдин, иссиқликдан изоляцияловчи материаллар мустаҳкамлиги ошиши учун қуритилади.
Пишириш – бу материални юқори ҳароратлардаги иссиқликда қайта ишлаш натижасида, уларнинг тузилишидаги физик – меҳаник ўзгаришлар орқали талаб қилинган хусусиятларга эга бўлиш жараёнидир.
Цементни пишириш ҳарорати – 1500 °С . Охакни пишириш ҳарорати - 1200°С. Сопол буюмларни пишириш ҳарорати -1200°С. материалдаги органик моддаларнинг ёниш ва газ ҳосил бўлиши натижасида, унинг хажмининг кенгайиши купчиш деб аталади.
Қуйидаги материаллар кўпчитиш йўли билан олинади: керамзит, керампорит, ва хо ко зо.
Тупроқнинг купчиши учун, унинг таркибидаги бетонит каби органик тўлдирувчи бўлиши керак.
Алгомерацион камераларда сочилувчан материаллар таркибидаги органик моддаларни ёқиш натижасида ҳосил бўладиган хусусият – қизиб бирикиш дейилади.
Қизиб бирикиш жараёни орқали лесслар асосидаги ғовак аглопорит материали олинади.
Эриш – бу минерал хомашёларининг 2000 – 2500 °С ҳарорат таъсирида қаттиқ холатдан суюқ холатга ўтишидир.
Иссиқлик динамикаси – бу энергия ва унинг хусусиятлари хақидаги фандир. Иссиқлик динамикасининг асосини унинг 2 – қонуни ташкил қилади. Бу бизни ўраб турган мухитдаги енергиянинг сақланиши ва бир турдан иккинчи турга айланиши хақидаги қонундир.
Энергиянинг ишга айлантириш иссиқлиқ агрегатларида иш омиллари орқали амалга оширилади. Иш омиллари сифатида бут ва газлар бўлиши мумкин, чунки улар юқори ҳароратда, иссиқликдан кенгайиш коэффициентига ега. Улар суюқ ва қаттиқ жисмларда ҳаракатланиши мумкин.
Идеал газ деганда шундай газлар тушуниладики, улар молекулалари орасидаги ўзаро таъсирларни ўзгартирмайдилар.
Иссиқлик техникасида бундай газлар жумласига кислород, водород, азот ва хо козолар киради.
Газларнинг асосий параметрлари – ҳарорат, хажм ва босим ҳисобланади.
Газ ҳарорати деганда газ молекулалари ҳаракати енергиясининг энергиясининг ўлчами тушунилади. Хажм кг/м³ бирликда ифодаланади.
Газ босими бу идишнинг деворига урилаётган молекулаларнинг ўртача хажми ҳисобланади. Босим Па бирлигида ифодаланади.
V хажм учун, хажмдаги молекулалар миқдори қуйидаги формуладан топилади:

бу ерда:

– абсолют ҳарорат;
– пропорция коеффициенти.

Универциал газ доимийси R = 8314/m. Бундан Менделеев – Клайперон формуласи келиб чиқади.
PV = RT
Маълумки сув буғи ишлаб чиқаришлардаги турли сохаларда асосан иссиқлик ташувчи агент ҳисобланади. Сув буғи учун юқорида келтирилган формула тўғри келмайди. Шунинг учун 1873 йил Ван –Валсьнинг қуйидаги тенгламаси ишлаб чиқилган.
(P+a/2)(v · в) = RT
бу ерда: а, в – молекулаларнинг ўлчамларини эътиборга оладиган доимий коеффициентлар;
Идеал газларда молекулаларнинг ўзаро таъсири ва ассосияциясини ҳисобга олиш зарурдир.
Молекулаларнинг ассосияцияси бу икки ёки ундан ортиқ молекулаларнинг паст ҳароратли газларда бир – бири билан бирикишидир.
Диссосияция – бу битта молекуланинг юқори ҳароратда бир нечта молекулаларга бўлиниш жараёнидир.
1939 йилда қуйидаги формула таклиф қилинади:




Буғ ҳосил бўлиш жараёни. Сув буғи суюқликларни буғлатиш ва қайнатиш натижасида ҳосил бўлиши мумкин.
Суюқликларнинг юзасидаги қатлам исталган ҳароратлардаги буғ чиқиши буғланиш деб аталади. Буғланиш тезлиги суюқликнинг турига, ҳарактеристикаларига ва унга таъсир қиладиган ҳароратга боғлиқ бўлади. Буғланиш жараёни – бу молекулаларнинг суюқлик сиртидаги кушни молекулаларнинг тортиш кучини енгиб суюқликдан ташқарига чиқиб кетиш ходисасидир. Ҳарорат ошиши билан буғланиш тезлиги ортади.
Буғланиш жараёнида ҳароратнинг ошиб бориши натижасида, унинг тезлиги суюқликнинг ҳамма қатламларида ортиб кетади ва қайнаш жараёни содир бўлади.
Бунга тескари жараён эса, яъни буғларнинг паст ҳароратларда суюқликларга қайтиб тушиши буғ конденсация деб аталади.
Агар буғланиш тезлиги конденсация тезлиги билан тенглашса бунда системада динамик тезланиш ҳосил бўлади. Буғ максимал зичликга эга бўлиб, тўйинган буғ деб аталади.
Шунинг учун хам кўпинча қайнаш ҳарорати – тўйиниш ҳарорати ва қайнаш босими – тўйиниш босими деб аталади. Буғ ва суюқлик бир – бирига айланиши суюқликнинг барча молекулалари буғ холатига ўтмагунча давом этаверади. Бунга тўйинган буғ холати тўғри келади. Тўлиқ боғланмаган суюқлик буғи нам холатдаги тўйинган буғ деб аталади. Агар бир хил босимда буғ ҳарорати тўйинган буғ ҳароратидан юқори бўлса қайноқ буғ деб аталади.
PV диаграммасида буғ ҳосил бўлиш жараёни иловада келтирилган.
Цилиндрда поршен ёрдами билан доимий босимда 1 кг сув 0 ºС ҳароратда жойлашган бўлсин. Бунда сув сиқилмаган холатда деб ҳисоблаймиз, шунинг учун босим ортса хам сув хажми ўзгармас деб қабул қилинади. Сувни қиздириш жараёнида ҳарорат ошиб боради, хажм кенгаяди, буғ ҳарорати билан тенглашгандан кейин буғланиш бошланади. Қайноқ буғ ҳосил бўлиш жараёни ичига 3 та физик жараённи олади.
1. Суюқликни тўйиниш ҳароратигача қиздириш.
2. Тўйиниш ҳароратида буғланиш.
3. Кайноқ буғларнинг ҳарорат ошиши натижасида пайдо бўлиши.
- сиқилмаган суюқлик хажми.
- қайнаётган суюқлик хажми.
- тўйинган буғ хажми.
- мос равишда суюқлик қайнаши.
- тўйинган буғ.
дан кейин – қайноқ буғ.
Босим бўлса, бўлади. - қайнаётган суюқлик хажми кенгаяди.
- тўйинган буғ хажми камаяди, чунки буғ ҳосил бўлиш жараёни босим ортиши билан тезлашади. Бундан келиб чиқадики a₁в₁с₁d₁ чизиқ – сувнинг 0 ºС ҳароратдаги холати, лекин бунда сув сиқилмаган.
a₂в₂с₂d₂ чизиқ пастки чегара дейилиб у сув билан тўйинган буғни бир - биридан ажратади.
a₃в₃с₃d₃ чизиқ юқори чегара дейилиб у тўйинган буғ билан қайноқ буғни бир - биридан ажратади.
Иккита эгри чизиқнинг кесишган нуқтаси К критик нуқта ҳисобланади ва буғ ва суюқликнинг бир - биридан фарқи йўқ бўлган холатни ифодалайди. Критик нуқтадаги ҳароратда газ суюқликка айланмайди.
Газ холатининг асосий кўрсаткичлари
Идеал газ холати тенгламаси. Идеал газлар холатининг ўзгариш жараёнлари. Газ холатининг асосий кўрсаткичларига: босим, ҳарорат ва солиштирма хажм киради.
Босим. Босим деб, жисм юзаси бирлигига таъсир қилувчи кучга асосланади. Газ солинган идиш юзасиза беҳисоб газ молекулаларини ўртача куч таъсирига газ босими дейилади. Газ молекулалари ҳар доим ҳаракатда бўлиб, идиш юзасига урилади.
Техникада абсолют босим , ортиқча босим ва вакуум мавъжуд. Абсолют босимда газга таъсир қилувчи тўлиқ босим тушунилади. Ортиқча босим – абсолют босими ва атмосфера босими айирмасидир.
Суюқлик ва атмосфера ҳавоси билан тўлдирилган най (1-расм). Агар найдаги босим атмосфера босимидан юқори бўлса (1 а-расм), найнинг ўнг томонидаги суюқлик чап томондагига нисбатан юқорироқ кўтарилади. Идишдаги босим атмосфера ҳавоси босими ва суюқлиқ сатхи баландлиги босими ёрдамида тенглаштирилиб турилади. Демак, идиш хам ўнг, хам чап найлари кесимида суюқликка бўладиган босим бир хил, демак,

бу ерда, - идишдаги газнинг абсолют (тўлиқ) босими;
- барометр бўйича атмосфера босими;
- ўлчаш нуқтасидаги эркин тушиш тезлиги;
- суюқлик найчаси баландлиги;
- баландликдаги суюқлик босими; ва босимлари бирликларида ифодаланган бу босим ортиқча босим бўлиб ҳисобланади. Демак, (9)
Бу ердан

Агар суюқликдаги босим атмосфера босимидан паст бўлса, суюқлик сатхи чап найда баландроқ бўлади(1б-расм) ва ўлчанадиган мухит вакуумга ега бўлади:
(11) ёки
Атмосфера босимидан баланд газ босимини ўлчаш учун ишлатиладиган асбоб –ускуналар манометр деб аталади ва атмосфера босимидан баланд ортиқча босимни кўрсатади. Амалиётда ортиқча босим манометрик босим деб аталади. Атмосфера босимидан паст босимларни ўлчашда вакуум ўлчагичлардан фойдаланилади, бу асбоб атмосфера босимидан паст газ босимини кўрсатади.
Ҳарорат – жисмни иссиқлик холатини тавсифловчи кўрсаткич. Жисм ҳарорати молекулаларни бетартиб ҳаракатини ўлчаб, ҳарорати баланд жисмни ҳарорати паст жисмга иссиқлик узатиш йўлини белгилайди.
Иссиклик техникасида иккита ҳарорат туридан фойдаланиш мумкин: Келвин термодинамик ҳароратни(белгиланиши - Т) ва Селсий ҳарорати (белгиланиши - t)
Солиштирма хажм. Молекуляр - кинетик назария эгаллайдиган хажм тушунчасини белгилайди, бу фазода газ молекулалари ҳаракатланади. Газ хажми метр кубда ўлчанади. Газ микдори килограммда ифодаланадиган вазни билан белгиланган. Солиштирма хажм деб, газ вазни хажми бирлигига айтилади. яни
бу ерда
- газни тўлик хажми, м;  - газ вазни, кг. Тескари катталик,

зичлик бўлиб ҳисобланади, 1 хажмдаги модда микдорини билдиради; 
Идеал газ деганда шундай газ тушуниладики, уни ўрганишда молекулалар ва уларнинг хажми ўртасидаги ўзаро таъсир кучларини инобатга олмаса хам бўлади.
Иссиқлик техникасида бундай газлар – кислород, водород, азот, яъни хаводир.
Клайперон томонидан олинган идеал газ холати тенгламаси қуйидаги кўринишга эга.

Бу ерда - газни абсолют босими, Па
- солиштирма хажм,
- газли доимий, 1 кг газга келтирилган ва ҳар бир газ учун ўзининг қийматига эга. Газли доимийнинг ўлчами ;
- термодинамик температура, К.
(15) тенглама 1 кг газ холати тенгламаси дейилади. Иккала жисмни га кўпайтириб, ни ҳисобга олиб, газни исталган миқдори холати учун қуйидаги тенглама олинади:

Агар (16) тенгламадаги ни хажмга алмаштирилса, молекуляр вазн , 1 кмоль газ учун холат тенгламасини оламиз:

Бундай кўринишдаги тенглама биринчи марта Д. И. Менделеев томонидан олинган. Бу тенгламадан 1 кмольга газга доир универсал газ доимийси аниқланади:

Физикадан маълумки, меъёрий физикавий шартларда, яъни
ва босим (760 мм 1 кмоль ҳар қандай идеал гази ҳажми 22,4146 га тенг (Авагадро қрнуни)).
Ҳажм, босим, ҳарорат сонли қийматларини тенгламага қўйиб, универсал газ доимийсини оламиз. ;

1 кг ихтиёрий газга доир газ доимийси

Газ доимийси қийматини махсус адабиётларда келтирилган жадваллардан олинади ёки ҳисоблаб топилади.
Фойдаланилган адабиётлар рўйхати.


1. Махмудова Н.А., Юнусов Ж.Я. Учебное пособие. Теплотехника и теплотехнические оборудование. ТАСИ. Ташкент 2005.
2. Перегудов В. В. «Теплотехника и теплотехническое оборудование» М.:Стройиздат, 1990.
3. Махмудова Н. A. Иссиклик техникаси ва иссиклик техникаси ускуналари. Укув кулланма ТАКИ. Тошкент 2012.