Issiqlik mashinalari va ularning foydali ish koeffitsienti (fik). Karno sikli va uning fik. Karno teoremalari

Issiqlik mashinalari va ularning foydali ish koeffitsienti (FIK). Karno sikli va uning FIK. Karno teoremalari

Reja:

1. 
   Issiqlik mashinalari va ularning f.i.k.
   
2. 
   Karno sikli va uning f.i.k.
   
3. 
   Karno teoremalari
   
4. 
   Xulosa
   

Issiqlik mashinalarida sodir bo`ladigan jarayonlarda uzatiladigan issiqlik miqdori hisobida A ish bajariladi va bunda energiya saqlanish qonuni bajariladi. Tashqaridan olingan va tashqariga qaytarib berilgan issiqlik miqdorining qiymatlari orasidagi Q₀Q₁ ayirma hosil qilingan A ishga teng.

Isitgichdan olingan Q₀ issiqlik miqdorining qancha qismi A ishga aylaganini bilish katta amaliy ahamiyatga egadir. Chunki sovitgichga berilgan Q₂ issiqlik miqdorining amaliy ahamiyati yo`q. Shuning uchun F.I.K. tushunchasi kiritiladi.

(18.1)

Bu foydali ish koeffitsientini hisoblashda o`tgan mavzudagi ikkinchi rasmdagi siklni bajarilishida ishlarni hisoblagan edik, 4 ta bosqichdan iborat bo`lgan bu siklda ishlovchi modda biror manbadan olingan Q₀ issiqlik miqdori hisobga A ishni bajaradi. Shuningdek bu jarayonda Q₁ issiqlik miqdori sovutgichga berilishini ko`rdik. Bu protsess murakkab xarakterlidir. Demak, bu jarayonda sovutgichga bajaradigan Q₁ issiqlik

(18.2)

bilan aniqlanishini o`rgandik. Bunda A-ish isitgichdan olingan Q<sub>0</sub> issiqlik miqdorining qanday qismini tashkil qilishini aniqlash muhimdir. (18.1) formuladan -birga qancha yaqin bo`lsa, ya`ni A ish olingan issiqlik miqdorining qanchalik katta qismini tashkil qilsa, mashina shunchalik ko`p manfaatli bo`ladi.

Biz o`tgan mavzuda Karno siklini ko`rib, bu jarayon ikkita izoterma va ikkita adiabatadan iborat bo`lgan qaytuvchan aylanma protsess ekanligini bilgandik (18.1-rasm).

1 holat hajm V₀, bosim Р₀ va temperatura Т₀ bilan xarakterlanadi. 1 mol ideal gazni ishlovchi modda sifatida olib Karno siklini o`rganamiz. Gaz 2-holatni olguncha hajm V₁, bosim Р₁ bilan izotermik (T=const) kengayishiga majbur qilamiz: gaz izotermik kengayishi vaqtida isitgichdan Q₀ issiqlik miqdorini oladi va ish bajaradi.

Gaz 2-hajmdan boshlab, hajmi V₂ bosim Р₂ ga teng bo`lgan adiabatik kengayishi imkonini beramiz va u 3-holatga yetib keladi bu holda gazning temperaturasi Т₁ gacha pasayadi.

Gaz 3-holatdan boshlab hajmi V₂, bosim Р₂ bilan xarakterlanib, o`zgarmas temperatura Т<sub>1</sub> bilan siqamiz. Bunday siqilish izotermik siqilish bo`lib, gazni hajmi V₃ va bosimi Р₃ ga teng bo`lgan 4-holatni egallaydi. Bu siqilishda gaz sovitgichga Q<sub>1</sub> issiqlikni beradi va ish bajaradi. Nihoyat, gazni 4-holatdan boshlab adiabatik ravishda shunday siqishimiz, uning hajmi boshlang`ich V₀ hajmni, Р₀ bosimni egallash va uning temperaturasi boshlang`ich temperaturagacha ko`tarilsin. Bunday yonish sikl Karno sikli bo`lib, uning f.i.k.

(18.3)

orqali ifodalanadi.

Bu yerda A - to`la sikl davomida bajarilgan ish.

Q₀ - isitgichdan olingan issiqlik miqdori.

Q₁ - sovutgichga berilgan issiqlik miqdori.

Agar bu protsessda: - Т₀ - деб gazning (18.1)-( 18.2) izotermik kengayishidagi temperaturasi. Т₁ - deb gazning (18.3)-( 18.4) izotermik siqilishdagi temperaturalar desa u holda izotermik kengayishda gaz isitgichdan Q₂ issiqlik miqdorini beradi. Demak isitgichning temperaturasini, Т₀ va sovitgichning temperaturasini Т₁ desak, Karno siklini f.i.k bilan xarakterlanadi:

(18.4)

Bu Karnoning to`g`ri sikli ideal issiqlik mashinasidir. Bunday ideal issiqlik mashinasining f.i.k.  faqatgina isitgichning Т₀ -temperaturasi va sovutgichning Т₁ temperaturasi deb aniqlanadi.

Bu siklning o`tishi natijasiga gaz

(18.5)

ishni bajaradi. Bu holda isitgichdan Q₀ issiqlik miqdori olingan va sovitgichga

(18.6)

issiqlik miqdori berilgan bo`ladi. Demak isitgichning temperaturasi Т<sub>0</sub> qanchalik yuqori bo`lsa va sovitkichning temperaturasi Т₁ qancha past bo`lsa F.I.K. shunchalik yuqori bo`ladi. Isitgichdan olingan Q₀ issiqlik miqdorining shancha ko`p qismi ishga aylanadi va shuncha kam Q1 issiqlik miqdori sovitgichga beriladi.

Agar sovitgichning temperaturasi Т₁=0 bo`lsa =1 bo`lishi mumkin. Ammo absolyut О-ni olib bo`lmaydi. Shuning uchun <1 da bo`ladi. Karno to`g`ri siklning (ideal issiqlik mashinasining) ishlash sxemasi quyidagicha:

18.1-rasm

Korno siklning qaytuvchanlikka nisbatan aksincha yo`nalishda amalga oshirish Karno ideal sovuqlik mashinasi bo`ladi. Uning sxemasi quyidagicha


18.2-rasm
(18.7)

Isitgichga

(18.8)

issiqlik miqdoori beriladi.

Karno aks siklning (ideal sovuqlik mashinasining) ishlash sxemasi 18.2-rasmda keltirilgan. Yuqorida bayon qilingan barcha xulosalarni chiqarishda biz Karno sikli ideal gaz ustida bajarildi, deb faraz qildik. Ammo termodinamikaning ikkinchi bosh qonunidan foydalanib, ixtiyoriy ishlovchi modda ustida bajarilgan qaytuvchan Karno siklning foydalanish koeffitsienti ideal gaz ustida bajarilgan Karno siklning foydali ish koeffitsientiga tengligini ko`rsatish mumkin.