Kimyoviy ishlab chiqarishning energetik texnologiyasi texnik termodinamika

Politrop jarayonning issiqlik sig’imi

Formula (1.82) bo’lganligi uchun, jarayon davomida keltirilgan yoki chiqarilgan issiqlik ish bajarishga ham, shuningdek issiqlikni tarqalish koeffitsentiga mos ravishda ichki energiyani o’zgartirishiga ham sarflanishi mumkin.

J adavldagi entropiya o’zgarishi quyidagicha:

(1.83)
Jadval 1.2.

Asosiy termodinamik jarayonlardagi poitron jaran parametrlari

Jarayon	Politron koeffitsienti	Jarayon issiqlik sig’imi	Ichki energiya αni o’zgartirish uchun issiqlik unumi	Ish β bajarish uchun issiqlik ulishi
Izoxor
Izobar
izotermik
Adiabatik
Politermik

Yuqorida aytib o’tilgandek, politron jaryon unumlashtiruvchi jarayon bo’lib, u asosiy termodinamik jarayonlar yg’indisini o’z ichiga oladi. Politron jarayonning parametrlari qiymatlari asosiy termodinamik jarayoelardan kelib chiqib 1.2 jadvalda keltirilgan.

1.8. Fazoviy o’zgarishlardagi termodinamik jarayonlar.

Sifat nuqtiy nazaridan birga moddalar bug’lari xossalari o’xshash, shuning u_chun suyuqlikni bug’ga aylanish misolidagi jarayonda ko’rib chiqamiz. ma’lumki, suv bug’i kimyoviy texnologiya va issiqlik energetikasida ishchi agent sifatida keng qo’llanilladi. Umumiy ko’rinishda suvning fazaviy diagrammasi 1.15.- rasmda keltirilgan.

Rasmdan ko’rinib turibdiki, fazalar joylashuvini aniqlaydigan maydonlardan izobor va izotermik chiziqlardan tashqari m va k nuqtalari berilgan.

M nuqtasi uchlamchi nuqta joylashuvi, bo’lib berilgan kattaliklardagi termodinamik muvozanatda bir vaqtning o’zida mavjud bo’lgan sistemaning uchta fazasini ko’rsatadi. Suvning uchlamchi nuqtasi parametrlari quyidagicha:t_m=0,01^oC;P_m=611 Pa;V_m= 0,001 kg/m³.

Rasm1.15. suvning fazoviy diagrammasi

K nuqtaga to’g’ri keladigan parametrlari kritik parametrlar deb atalib, K nuqta sistemaning kritik nuqtasi deb ataladi. Bu nuqtaning o’ziga xosligi shundan iboratki, sistemaning kritik parametrlardan yuqori qiymatlarida sistemada faqat bir faza mavjud bo’la oladi ( bug’ yoki suyuqlik). Nuqtaning o’zida esa bug’ va suyuqlik o’rtasida farq mavjud emas. Suvning kritik nuqtasi parametrlari quyidagicha: t_k=374,15^oC;P_k=221,29*10⁵ Pa;V_k= 0,00326 kg/m³.

Suvning xajmiy diagrammasi murakkabligi munosabati bilan uni chuqur taxlil qilish uchun yassi fazoviy diagrammalarni o’rganish talab etiladi. Ideal gaz kabi, issiqlikni ishga aylantirish uchun, yoki aksincha real gazlar va bug’dagi jarayonlarni odatda P,V- va T,S- diagrammalarda tasvirlanadi. (1.16 a,b-rasm).

Aytaylik, tarkiba qadar davomida (V_o ) xajm suv tutgan, r, bosimda,T_o xaroratda yopiq termodinamik sistema mavjud (A nuqta). Sistemaga ma’lum miqdori issiqlik kiritilishi bilan sistema xarorati va xajmi ortib boradi ( A_o-A₁ izobardan R, V-diagramma ga va “suyuqlik” va “gaz-suyuqlik” maydonlarini ajratuvchi chizig’i A_o-A₁ T,S diagrammada xarakatlanadi).

Bu jarayon sistemaga q₁ joul miqdorgacha bo’lgan issiqlik berilguncha qadar davom etadi ( maydon xajmi S_o-A_o-A₁ – ). Sistemaga q₁ joul issiqlik berilganda u A₁ nuqtaga yetadi. A₁ nuqtada R₁ bosimda sistema qaynash xaroratiga eerishadi, ya’ni unda gaz faza xosil bo’la boshlaydi va sistema o’z navbatida bir fazali sistemadan ikki fazaliga o’tadi.

I ssiqlik berish davom etishi bilan suyuqlikni qaynashga olib keladi, bunda jarayon doimiy bosim r₁ va xarorat T₁ da sodir bo’ladi ( r₁V diagrammasidagi A₁-A ₂ izobara va T₁S- diagrammadagi A_o-A₁ izoterma bo’yicha izobar-izotermik xarakat).

Rasm1.16. bug’ hosil bo’lish jarayonlari.

Suv bilan muvozanatda bo’lgan bug’ ( ikki fazali sistemada). Nam to’yingan bug’ deb atalib, ma’lum darajadagi quruqligi- X bilan tavsiflanadi. Issiqlikni berilishiga qarab bug’ miqdori ortishi va suyuqlikning kamayishi kuzatiladi. Bunda A₁ nuqtadagi bug’ quruqligi nolьga teng bo’lgan kattaligi sistema solishtirma xajmi va entropiyasining ortishi bilan ortib boradi. A₂ nuqtada sistema suyuq fazasining oxirgi tomchisi bug’lanadi, quruqlilik parametri 1 ga tenglashadi, bug’ esa to’yingan nam holatdan to’yingan quruq holatga o’tadi. Termodinamik sistema yana ikki fazalidan bir fazali tizimga o’tadi.

Termodinamik sistemani A₁ dan A₂ nuqtaga o’tkazish uchun suyuq fazani bulatilishigacha lozim bo’lgan issiqlik miqdori bug’ hosil qilish issiqligi deyiladi va q₂ yoki –( S^”₂-A₂-A₁ – maydon) ga teng bo’ladi.

Bir fazali gazli sistemaga issiqlik berilishi davom etsa, jarayon R₁ izobara bo’yicha boradi, quruq to’yingan bug’ esa qizishda davom etadi. SHu sunosabat bilan quruq to’yingan bug’dan farqlanishni boshlagan bug’ qizdirilgan bug’ deb nomlanadi, uning xossalari esa ideal gaz xossalariga yaqinlashtiriladi. A₂ nuqtadan sistemani A₃ nuqtaga o’tkazish uchun talab eetilgan issiqlik miqdori q₃ ga teng (S^”₂-A₂-A₃ – S₃ maydon yuzasi).

Agar bug’ hosil bo’lish jarayonini yuqoriroq bosimda ko’rib chiqsak (R₂), u holda bosim lotishi bilan qaynash harorati, solishtirma xajm va suyuqlik entropiyasining ortishi kuzatiladi. Aksincha, bosim ortishi bilan quruq to’yingan bug’ holatigacha solishtirma xajm va entropiyasi kamayadi. Suyuq faza to’liq quruq to’yingan bug’ xolatiga o’tib, nam to’yingan bug’ tushunchasi mavjud bo’lgan nuqta kritik nquta K deyiladi. Bu nuqtadan yuqorida suyuq to’yinish xolatiga o’tmasdan qizdirilgan bug’ga aylanadi.

1.15 rasmdagi diagrammadan ko’rinib turibdiki, ikki fazali soxani bir fazalidan ajratib turadigan chiqiq murakkab shaklga ega, shuning uchun bu chiziq uchun asosiy termodinamik parametrlar suv va suv bug’ining issiqlik fizikaviy xossalari jadvallaridan olinadi. Bu jadvallarda bitta shtrixli termodinamik parametrlar qaynash haroratigacha bo’lgan suyuqlikka (h¹,s¹,v¹ va h.zo), ikkita shtrixli parametrlar- (h”,s”,v” va h.zo), quruq to’yingan bug’ga tegishli.

Parametrlarni jadvaldan izlash sistemadagi bosim yoki harorat bo’yicha aniqlanadi.

S uyuq holdagi suv va qizdirilgan suv bug’i texnikada keng qo’llanilishi hisobiga ularning barcha xossalari yetarlicha o’rganilgan va jadval ko’rinishiga keltirilgan. Bundan tashqari,( suyuqlik yoki bug’ning) bir fazali sistemaning parametrlarini hisoblash murakkab emas, chunki bir fazali sistema xossalari ideal sistema xossalariga yaqin. Masalan, qizdirilgan bug’ entalьpiyasi va entropiyasi quyidagi formulalardan aniqlanishi mumkin:

(1.84)

(1.85)
Bir fazali sistemadan farqli bo’lgan ikki fazali sistemalarni o’rganish o’zgacha yondoshuvni talab qiladi, chunki bug’lanish jarayoni izobar-izotermik bo’lib, faqatgina sistemaning solishtirma xajmi o’zgaradi.

T oza suyuqliklar bug’lanishi izobar-izotermik jarayon eekanligini inobatga olib, barcha termodinamik parametrlarni bug’-quruqlik darajasiga bog’liq holda o’zgartirish chiziqli qonuniyat asosida boradi, chunki, sistemadagi chiziqsizlikni keltirib chiqaruvchi parametrlar (temperat. va bosim)lar o’zgarmaydi. SHunday qilib, berilgan bug’ quruqlik qiymati (x) ga ega bo’lgan A_x yoki V_x nuqta uchun termodinamik parametrlarni quyidagi formuladan aniqlash mumkin.

(1.86)

(1.87)

(1.88)
Aytib o’tish lozim, h_x va S absolyut qiymatlar xaqiqiy emas, (ular turli ma’lumotlarda farqlanishi mumkin) hamda ular ma’lum bir dastlabki nuqtaga nisbatan hisoblanadi. Bu esa o’z navbatida odatda termodinamik parametrlarni absolyut qiymatini hisoblash eemas, balki ularning jarayondagi o’zgarishni aniqlash bilan bog’liq.

Suyuqlikdan quruq to’yingan, qizdirilgan va nam bug’ olish uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdori (Q) ni hisoblash tartibini ko’rib chiqamiz.

B ug’ hosil bo’lish jarayoni 1.17- rasmda keltirilgan.

1.17-rasmdan ko’rinib turibdiki, A_o boshlang’ich nuqtadagi parametrlarga ega bo’lgan suv qizlirilgan bug’ holati (A₃ nuqta) ga o’tish uchun:

1) suyuq holdagi suvni qaynash holatiga keltirish

(1.89)

2 )to’liq suyuq fazani bug’latish,

(1.90)

3 )A₂ parametrli quruq to’yingan bug’ni A₃ nuqta parametrlariga mos ravishda qizdirish

(1.91)

zarur bo’ladi.

Demak, suyuqlikdan qizdirilgan bug’ olish uchun zarur bo’lgan solishtirma issiqlik miqdorini quyidagi tenglamadan aniqlash mumkin:

(1.92)

m massadan suyuqlik uchun issiqlik miqdori a esa quyidagi formuladan aniqlanadi.

(1.93)

Suyuqlikdan quruq to’yingan bug’ni (QTB) olish uchun zaruriy solishtirma issiqlik miqdori quyidagi tenglamadan aniqlash mumkin:

(1.94)
m massali suyuqlik uchun zaruriy issiqlik miqdori

Q =mq _qb ga teng bo’ladi

(1.95)

Nam bug’ (A_x nuqta) olish uchun zaruriy solishtirma issiqlik miqdorini aniqlash kerak bo’lsa, u holda q _x= q₁+q₂ tenlamasi o’rinlidir.

(1.96).
B u yerda (1.97)

ssiqlik miqdori ga teng bo’ladi (1.98) . yuqorida keltirilgan tenglamalar bug’ hosil bo’lish va kondensatsiya jarayonlarini xisoblarini bajarishda asosiy tenglama bo’lib xizmat qiladi.