Issiqlik texnikasi ikkinchi nashri

19.2. Issiqlik v=const sharoitda beriladigan sikl.

Porshenli ichki yonuv dvigatellarini ishini tadqiqot qilishda silindrdagi bosim o‘zgarishini porshen holatiga bog‘liklik diagrammasi orqali o‘rganish maqsadga muvofiqdir. Maxsus asbob-indikator orqali aniqlangan diagrammaga indikatorli diagramma deb aytiladi. Indikatorli diagramma chegaralagan yuza mahlum bir masshtabda gazning bitta siklda bajargan ishiga teng bo‘ladi.

19.1-rasmda o‘zgarmas hajmda yoqilg‘i yonadigan dvigatelning indikator diagrammasi tasvirlangan. Bunday dvigatellarda yoqilg‘i siifatida yengil yoqilg‘ilar-benzin, generator gazi, spirtlar v x.k.lar qo‘llaniladi.


19.1-rasm

Porshening chapki turish nuqtasidan (CHTN) o‘ng tomonga xarakatida so‘rish klapani orqali yoqilg‘i va havo aralashmasidan iborat bo‘lgan yonuvchan aralashma so‘riladi. Bu jarayon diagrammada 0-1 egri chiziq bilan tasvirlanib, so‘rish chizig‘i deb aytiladi. Ko‘rinib turibdiki, 0-1 chiziq termodinamik jarayon emas, chunki bunda aralashmanig asosiy parametrlari o‘zgarmasdan, uning massaviy miqdori va hajmi o‘zgaradi xolos. Porshenning teskari yurishida so‘rish klapani berkiladi va aralashma siqiladi. Siqish jarayoni diagrammada 1-2 egri chiziq bilan tasvirlangan. Bu egri chiziq siqish chizig‘i deb ataladi. 2-nuqtada, porshen CHTN ga ozgina yetmasdan turib aralashma elektr uchqunidan yondiriladi. Yonuvchi aralashmani yonishi bir lahzada, yahni o‘zgarmas hajmda ro‘y beradi. Bu jarayon diagrammada 2-3 egri chiziq bilan tasvirlangan. Yoqilg‘ini yonishi natijasida gazning temperaturasi va bosimi keskin ortadi(3-nuqtada). Keyin yonish mahsulotlar kengayadi. Porsheng‘ o‘ng turish nuqtasiga (O‘TN) siljiydi va gazlar foydali ishni bajaradilar. Indikatorli diagrammada kengayish jarayoni 3-4 egri chiziq bilan tasvirlangan. Bu egri chiziqqa kengayish chizig‘i deb aytiladi. 4-nuqtada chiqarish klapani ochilib, silindrdagi bosim deyarli tashqi bosimgacha tushadi. Porshenning bundan keyingi o‘ngdan chapga tomon xarakatida silindrdagi yonish mahsulotlari chiqarish klapani orqali atmosferaga chiqarilib yuboriladi. Bu jarayon diagrammada 4-0 egri chiziq bilan tasvirlangan. Bu chiziqqa chiqarish chizig‘i deb aytiladi. Ko‘rib chiqilgan ishchi jarayon porshenning to‘rt yo‘lida (taktida) yoki valning ikki aylanishida ro‘y beradi. Bunday dvigatellarga to‘rt taktli dvigatellar deb aytiladi. Yuqorida ko‘rib chiqilgan o‘zgarmas, hajmda yoqilg‘i yonadigan real ichki yonuv dvigatelida sikl berk emas. Bunda qaytmas jarayonga xos bo‘lgan xususiyatlar: ishqalanish, ishchi jismdagi kimyoviy reaktsiyalar, porshenning mahlum bir tezligi, temperaturalar farqi tufayli issiqlik almashinuvi va x.k.lar ko‘rinib turibdi. Shu sababli bunday siklni issiqlik jarayonlari nazariyasi nuqtai nazaridan tahlil qilib bo‘lmaydi. Shuning uchun termodinamika real jarayonlarni emas balki, ichki yonuv dvigatellarida sodir bo‘layotgan ideal, qaytar sikllarni tahlil qiladi. Bunda ishchi jism sifatida o‘zgarmas sig‘imli ideal gaz qabul qilinadi. Silindr o‘zgarmas miqdordagi ishchi jism bilan to‘ladi. Issiqlik manbai va ishchi jism temperaturalari farqi cheksiz kichik deb xisoblanadi . Ishchi jismga issiqlik yonayotgan yoqilg‘idan emas, balki tashqi issiqlik manbaidan keltiriladi va olib ketiladi. Shunday qilib, ideal termodinamik sikllarni o‘rganish (mahlum bir cheklanishlarni ehtiborga olgan holda) turli dvigatellar ishini taqqoslash, ularning samaradorligiga tahsir etuvchi omillarni aniqlash imkonini beradi. Yuqoridagi shartlarga asosan qurilgan diagrammani indikator diagramma emas, balki o‘zgarmas hajmda issiqlik keltiriladigan pv- diagramma deb aytiladi.

Ikki izoxora va ikki adiabatadan iborat bo‘lgan v=const sharoitida issiqlik keltiriladigan ideal termodinamik siklni ko‘rib chiqaylik. 19.2 va 19.3- rasmlarda shu siklning pv – va Ts – diagrammalari tasvirlangan.


19.2-rasm



19.3-rasm

Boshlang‘ich parametrlari p₁, v₁ va T₁ bo‘lgan ideal gaz 1-2 adiabata bo‘yicha 2-nuqtagacha adiabat siqiladi. 2-3 izoxora bo‘yicha ishchi jismga q₁ issiqlik miqdori uzatiladi. Ishchi jism 3-nuqtadan 3-4 adiabata bo‘ylab kengayadi. 4-1 izoxora bo‘yicha ishchi jism boshlang‘ich holatiga qaytadan, bunda q₂ issiqlik miqdori olib ketiladi. Siklni tavsiflovchi asosiy kattaliklar quyidagilar: siqish darajasi ; bosimni oshish darajasi

Issiqlik sig‘imi adiabata ko‘rsatgichi K ni o‘zgarmas deb xisoblab siklning termik f.i.k.ni aniqlaymiz.
Siklning termik f.i.k:

Keltirilgan issiqlik miqdori:

Olib ketilgan issiqlik miqdori esa:

U holda siklning f.i.k. quyidagiga teng:

Ishchi jismning siklning asosiy nuqtalaridagi parametrlari quyidagicha:

2-nuqtada

3-nuqtada

4 – nuqta

Yuqorida aniqlangan kattaliklarni siklning termik f.i.k tenglamasiga qo‘yamiz.

Demak o‘zgarmas xajmda issiqlik keltiriladigan siklning termik f.i.k. quyidagicha bo‘ladi:

(19.1)

(19.1) tenglamadan ko‘rinib turibdiki bunday tsikning termik f.i.k. siqish darajasi va adiabata ko‘rsatkichi K ga yoki ishchi jismning xususiyatiga bog‘liqdir. F.i.k va K ortishi bilan oshadi. Bosimni ortish darajasi ga termik f.i.k bog‘lik emas.

F.i.k ni ga bog‘liq ravishda o‘zgarishini Ts-diagrammadan (9.3-rasm) ko‘rish mumkin. Ikki siklda keltirilgan issiqlik miqdorini tavsiflovchi yuzalar 67810=6235 bir xil bo‘lib, lekin siqish darajasi turlicha bo‘lganda f.i.k. siqish darajasi yuqori bo‘lgan siklda katta bo‘ladi, yahni 61910 yuza<6145 yuza. Lekni, siqish darajasini ortishi yonuvchi aralashmani o‘z-o‘zidan yonib ketishiga olib keladi. Bu esa dvigetelni bir mehyorda ishlashiga to‘sqinlik qiladi. Bundan tashqari, siqish darajasi yuqori bo‘lgan xolda yonish tezligi keskin ortib detonatsiya (portlab yonish) ro‘y berishi mumkin, bu esa, dvigatelni buzilishiga olib keladi. Shuning uchun xar bir yoqilg‘i uchun mahlum bir siqish darajasi qo‘llaniladi. Yoqilg‘i turiga qarab o‘rganilayotgan dvigatelni siqish darajasi 4-9 oralig‘ida o‘zgarib turadi. Shunday qilib, issiqlik o‘zgarmas xajmda keltiriladigan siklda yuqori siqish darajasini qo‘llab bo‘lmasligi ayon bo‘ldi. Shu sababli bunday dvigatellarning f.i.k. nisbatan kichik bo‘ladi. 1 kg ishchi jismning nazariy foydali ishi kengayish va siqish jarayonlarining o‘zaro joylashishiga bog‘liq bo‘ladi. Kengayish va siqish chiziqlari o‘rtasidagi o‘rtacha bosimlar farqini ortishi dvigatelg‘ tslindrining o‘lchamlarini kamaytirish imkoniyatini yaratadi. Agar o‘rtacha bosim p_i orqali belgilasak 1 kg ishchi jismning nazariy foydali ish quyidagiga teng bo‘ladi:

p_i ni o‘rtacha indikator bosimi deb aytiladi. v=const sharoitida issiqlik keltiriladigan sikl uchun p_i quyidagicha aniqlanadi:

Ushbu formuladan ko‘rinib turibdiki p_i, , va p₁ ortishi bilan oshadi. Bundan tashqari, 1 kg ishchi jismning bir siklda bajargan nazariy foydali ishi kengayish va siqish ishlarining ayirmasiga teng bo‘ladi: