Ma’ruza kirish. Asosiy tushunchalar. Holat pametrlari

KARNO SIKLI

Qaytar jarayonlarni topishda va o’zgarmas kattaliklarni hosil qiluvchi bazi kattaliklarni hisoblashda, 5.3 paragrifdagi savolga yana murojat qilamiz.

Agarda issiqlik mashinasining unumdorligi 100% da kam bo’lsa, eng foydali va samarali sikl qaysi bo’ladi?
Yuqori haroratdagi reservorlardan issiq qabul qiluvchi va past haroratdagi reservorlarga issiqlikni qaytaruvchi issiqlik mashenalari uchun bu savolga javob beramiz. Reservorlar bilan shug’ullanganimizdan beri, biz reservorlarning ham yuqori ham past haroratlari o’zgarmas bo’lishi va issiqlik uzatilishi miqdoriga qaramasdan o’zgarmas qolishini bilamiz.
Bu berilgan yuqori va past haroratli reservorlarni boshqaradigan issiqlik mashenalari qaytadigan har bir jarayon siklida borishini ko’rib chiqamiz. Agarda har bir jarayon qaytadigan bo’lsa, albatta sikl ham qaytadi va agarda sikl qaytsa , issiqlik mashenasi sovutgich bo’ladi. Keyingi paragrifda bu 2 ta o’zgarmas harorat orasida amalga oshiriladigan eng samarali siklni ko’rib chiqamiz. Bu Karno sikli deb ataladi va u 1824 yilda termodinamikaning 2- qonunini asosini yaratgan Fransuz muhandisi Nicolas Leonard Sadi (1796-1832) nomiga atab qo’yilgan.
Hozir Karno sikliga e’tiborimizni qaratamiz. 5.18 chizma ko’p hollarda oddiy bug’li quvvat zavodlardek bir xil bo’lgan quvvat zavodlarni ko’rsatadi, va biz buni Karno siklida boradi deb taxmin qilamiz. Ishchi suyuqlik bug’ga o’xshagan toza modda bo’lishini ko’rib chiqamiz. Issiqlik bug’ qozonida yuqori haroratli rezervordan suv (bug’) ga o’tkaziladi. Bu jarayon uchun issiqlik uzatilishi qaytgan bo’ladi, suv (bug’) ning haroratsi faqatgina reservorning haroratsiga qaraganda abadiy kamroq bo’lishi kerak. Shuningdek bu xulosa reservorning haroratsi o’zgarmay qolganligi sababli, suvning haroratsini ham o’zgarmay qolishiga ishora qiladi. Shu sababli, Karno siklidagi birinchi jarayon yuqori haroratli reservordan ishchi suyuqlikga issiqlik uzatilganda qaytadigan izotermik jarayon bo’ladi. O’zgarmas bosimda suyuqlikda bug’ga o’tish davrining o’zgarishi, albatta, toza moddalar uchun o’zgarmas jarayon bo’ladi. Keyingi jarayon turbinada issiqlik uzatilishisiz sodir bo’ladi va shu sababli u adiabatik bo’ladi.
Karno seklidagi barcha jarayonlar qaytganligi sababli, bu ishchi suyuqlik yuqori haroratli reservorning haroratsidan past haroratli reservorning haroratsiga kamayishi mobaynida qaytadigan adiabatik jarayon bo’lishi kerak. Keyingi jarayonda, issiqlik ishchi suyuqlikdan past haroratli reservorga uzatilmaydi. Bu qaytadigan izotermik jarayon bo’lishi kerak qaysiki ishchi oqimning haroratsi past haroratli reservorning haroratsidan abadiy katta bo’lishi kerak. Bu jarayon bazi bug’lar uchun o’rinli.⁹
Siklni to’ldiradigan oxirgi jarayon ishchi suyuqlikning past haroratsidan yuqori haroratsiga ortishida qaytariladigan adiabatik jarayon bo’ladi. Agarda bu kondensator va kompressorlardan olingan gaz va suyuqlikning aralashmasi, ishchi suyuqlik kabi suv (bug’) bilan borsa,( amalda bu juda noqulay bo’ladi va shuning uchun barcha quvvat zavodlarida ishchi suyuqlik kondensatorda to’la zichlashtirilgan bo’ladi. Nasos faqatgina suyuqlikni uzatadi.)
Karno issiqlik mashena sikllari qaytganligi sababli, har bir jarayon ham qaytadi, aks holda u sovutgich bo’lib qolardi. Sovutgich kichkina strelka (belgi) orqaliko’rsatiladi va 5.18 chizmada qavs ichida yoziladi.
Bug’latgichdagi ishchi suyuqlikning haroratsi past haroratli reservorning haroratsiga nisbatan doimo (abadiy) pastroq bo’ladi, va kondetsonerda yuqori haroratli reservorning haroratsiga nisbatan doimo yuqoriroq bo’ladi.
Manbalarda Karno sikli ko’plab turli yo’llar orqali yaratilishi takidlab o’tilishi kerak. Gaz yoki moddaga o’xshagan ko’plab turli ishchi moddalar davrning o’zgarishi bilan foydalaniladi, 1 –bobda tasvirlangani kabi. Shuningdek mashina dasturlarining turli xil ehtimolliklari bor. Masalan, 5.19 chizmada ko’rsatilgani kabi Karno sikli ixtiro qilingan qaysiki silinder davomida sodir bo’ladiga gazni ishchi modda sifatida ishlatilishi. Bu yerda yaratilgan eng muhum nuqta, boshqa moddalarning qanday bo’lishidan qatiy nazar Karno siklida 4 ta asosiy bir xil jarayon bo’ladi. Bu jarayonlar quyidagilar:

1. 
   Yuqori haroratli reservoirdan yoki yuqori haroratli reservorga issiqlikni uzatilishida qaytadigan izotermik jarayon.
   
2. 
   Ishchi suyuqlik haroratsining yuqori haroratdan past haroratga kamayishidagi qaytadigan adiabatik jarayon.
   
3. 
   Past haroratdan yoki past haroratga issiqlikni uzatilishida qaytadigan izotermik jarayon.
   
4. 
   Ishchi suyuqlik haroratsining past haroratdan yuqori haroratga o’sishidagi qaytadigan adiabatik jarayon.