|
Frantsuz injeneri Karno Nikola Leonar Sadi 1824 yilda «Olovning harakatlantiruvchi kuchi haqida mulohazalar» asarida issiqlik dvigatellari nazariyasiga asos soldi. Karno o‘zining bu ishida issiqlik dvigatelining termodinamikasi uchun alohida ahamiyatga ega bo‘lgan siklini (keyinchalik uning nomi bilan atalgan siklni) ko‘rib chiqdi. Karno taklif qilgan sikl ikki adiabata va ikki izotermadan iborat bo‘lib, shu sikl bo‘yicha ishlagan issiqlik dvigatelining F.I.K. eng yuqori bo‘ladi. Jarayondagi barcha sikllar qaytar deb qabul qilinadi (3.2-rasm).
Ushbu siklni amalga oshishini chuqurroq tushunish uchun, quyidagidek issiqlik mashinasini ko‘z oldimizga keltiramiz, ya’ni, uning silindri jarayonga qarab issiqlikni absolyut o‘tkazadi va issiqlikni absolyut o‘tkazmaydi.
3.2-rasm
Porshenning birinchi holatida ishchi jismning parametrlari p1, 1 va temperaturasi isitkich temperaturasi T1 ga teng bo‘lsin. Agar shu vaqtda silindr issiqlikni absolyut o‘tkazadigan bo‘lsa va uni isitkichga tutashtirsak, u holda ishchi jism q1 issiqlikni olib izoterma 1-2 bo‘yicha kengayib ish bajaradi.
2-nuqtaning parametrlari p2, 2, T1. Shu nuqtadan boshlab silindr issiqlikni absolyut o‘tkazmaydigan bo‘lish kerak. Temperaturasi T1 bo‘lgan ishchi jism adiabata 2-3 bo‘ylab temperaturasi sovitkich temperaturasi T2 ga teng bo‘lguncha kengayib ish bajaradi.
3-nuqtaning parametrlari p3, 3, T2. Shu nuqtadan boshlab silindrni absolyut issiqlik o‘tkazuvchan qilamiz. Ishchi jismni 3-4 izoterma bo‘yicha siqib, shu vaqtning o‘zida q2 issiqlikni sovitkichga beramiz. Izotermik siqishning oxirida ishchi jismning parametrlari p4, 4, T2 ga teng bo‘ladi.
Siklning termik F.I.K. bironta siklning takomillashganlik darajasini tavsiflaydi: termik F.I.K. qanchalik katta bo‘lsa, sikl shunchalik takomillashgan bo‘ladi: siklda ish jismiga aynan bir xilda issiqlik miqdori q1 berilganda t si katta bo‘lgan siklda ko‘p ish bajariladi. Siklning termik F.I.K har doim birdan kichik bo‘ladi, birga teng bo‘lish uchun q1 yoki q2=0 bo‘lish kerak. Tushunarlikki, buni amalga oshirib bo‘lmaydi. Yuqoridagi tenglamadan ko‘rinib turibdiki, ishchi jismga keltirilgan barcha issiqlikni (q1) foydali ishga aylantirib bo‘lmaydi, albatta, uning bir qismi (q2) sovitkichga berilishi lozim. Agar siklni siqish chizig‘i kengayish chizig‘idan yuqorida joylashadigan qilib amalga oshirilsa (2-6-1 yo‘l bo‘yicha), bu holda siqish ishi kattaligi jihatidan kengayish ishidan katta bo‘lganligidan bunday siklni amalga oshirish uchun birorta tashqi manbadan ish keltirish kerak (bu ishning kattaligi p - diagrammadagi siqish va kengayish chiziqlari oralig‘idagi yuzaga teng).
Teskari siklning amalga oshirilishi natijasida issiqlik sovuq manbadan olinib, issiq manbaga beriladi; agar to‘g‘ri sikldagiga o‘xshab sovuq manbadan olingan issiqlikni q2 orqali, issiq manbaga beriladigan issiqlikni esa q1 orqali belgilasak, u holda q1=q2+ bo‘lishi muqarrardir. Teskari siklda issiq manbaga sovuq manbadan olinadigan issiqlik q2 bilan siklda keltirilgan ish ga ekvivalent bo‘lgan issiqlikning yig‘indisiga teng bo‘lgan q1 issiqlik beriladi. Shunday qilib, teskari siklni amalga oshirish natijasida sovuq manbaning sovishi sodir bo‘ladi. Teskari sikl sovuqlik mashinasining siklidan iboratdir.
Teskari siklning takomillashganlik darajasi siklning sovitish koeffitsienti orqali aniqlanadi.
To‘rtinchi nuqtadan issiqlikni absolyut o‘tkazmaydigan silindrda adiabat siqishni amalga oshirib, ishchi jismni 4-1 yo‘l bo‘yicha boshlang‘ich holatiga olib kelamiz. Shunday qilib, butun sikl bo‘yicha isitkichdan ishchi jismga q1 issiqlik uzatildi va sovitkichga q2 issiqlik olib ketildi.
Siklning termik F.I.K.:
Izoterma 1-2 bo‘yicha keltirilgan issiqlik:
Izoterma 3-4 bo‘yicha olib ketilgan issiqlik:
Olingan natijalarni (3.3) formulaga qo‘yamiz:
Adiabatik kengayish va siqish jarayonlari uchun:
u holda
Demak, qisqartirishlardan so‘ng Karno siklining termik F.I.K. quyidagiga teng bo‘ladi:
(3.7) formuladan quyidagidek xulosalar qilish mumkin:
1) Karno siklining termik F.I.K. ishlatilayotgan jismning xossasiga bog‘liq bo‘lmasdan, faqat issiqlik manbalari absolyut temperaturalarining quyi va yuqori qiymatlariga bog‘liq bo‘lar ekan. (Karno teoremasi).
2) Karno siklining termik F.I.K. isitkich temperaturasi o‘sishi va sovitkich temperaturasi kamayishi bilan ortadi.
3) Karno siklining termik F.I.K. har doim birdan kichik bo‘lib, birga teng bo‘lishi mumkin emas.
Termik F.I.K. birga teng bo‘lishi uchun T2/T1=0, ya’ni T1= yoki T2=0 bo‘lishi kerak. Tushunarliki, ikkala shartni ham amalga oshirib bo‘lmaydi.
4). Karno siklining termik F.I.K. T1=T2 bo‘lganda nolga teng, ya’ni tizimdagi barcha jismlar temperaturasi teng bo‘lsa, issiqlikni ishga aylantirib bo‘lmaydi.
Shuni esda tutish lozimki, Karno-siklini termik F.I.K. ni aniqlash formulasi (3.7) faqat qaytar aylanma jarayonlar uchun to‘g‘ridir.
Ma’lumki, barcha real jarayonlar ishqalanish, issiqlik almashinish va h.k. lar tufayli qaytmasdir. Shuning uchun qaytmas Karno siklinining termik F.I.K. dan kichik bo‘ladi.
Karno siklini faqat to‘g‘ri yo‘nalishdagina emas, balki, teskari yo‘nalishda ham amalga oshirish mumkin. 3.3-rasmda Karno teskari sikli tasvirlangan.
Sikl qaytar jarayonlardan iboratligi uchun, siklni o‘zi ham qaytardir.
3.3-rasm
Ishchi jism 1-holatdan adiabata 1-4 bo‘yicha kengayib, temperaturasi T1 dan T2 gacha kamayadi. Shundan so‘ng ishchi jism izoterma 4-3 bo‘yicha kengayishni davom ettirib, temperaturasi T2 bo‘lgan sovitgichdan q2 issiqlikni oladi. Ishchi jism, keyin 3-2 adiabata bo‘yicha siqilib, temperaturasi T2 dan T1 gacha ko‘tariladi. Oxirgi jarayonda ishchi jism 2-1 bo‘yicha izotermik siqiladi va isitkichga q1 issiqlik uzatiladi. Shunday qilib, teskari siklni amalga oshirish uchun ish sarflab, isitkichga
q1=q2+ issiqlik uzatiladi
Teskari sikl bo‘yicha ishlaydigan mashinalar sovitish mashinalari deb aytiladi. Sovitish mashinalarining sovitish koeffitsienti:
yoki teskari Karno sikli uchun
Xullas, Karno teoremasiga muvofiq ikkita issiq manba orasida amalga oshiriladigan har qanday qaytar sikl termik F.I.K. ning kattaligi bu siklda ishlatiladigan ish jism xossalariga bog‘liq bo‘lmaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
