Namangan muhandislik-qurilish instituti qurilish fakulteti Qurilish materiallari, buyumlari va konstuktsiyalarini ishlab chiqarish

10.2. Sovuqlik olishning termodinamik asoslari Asosiy tushunchalar. Termodinamika kursidan ma’lumki, energiyaning past temperaturali jismdan yuqori temperaturali jismga olib o’tilishi entropiya S ning kamayishiga olib keladi va shuning uchun bu jarayonni amalga oshirish uchun ish bajarilishi kerak (ya’ni energiya sarflanadi).
Sovitish qurilmalarida issiqlikni past temperaturali muhitdan yuqori temperaturali muhitga o’tkazish sovuqlik eltkich deb nomlanuvchi ishchi jism yordamida amalga oshiriladi.
Sovukdik olish aylanma jarayon yoki tsikl sifatida amalga oshirilib, kompressorda sovuq eltkich bug’larini siqish uchun tashqaridan energiya keltiriladi.
Termodinamikaning qonunlariga binoan, yuqori T temperaturali muhitdan pastroq To temperaturali muhitga issiqlik o’tkazilishida shu issiqlikning ishga aylanishining eng yuqori darajasi Karno teskari tsiklning foydali ish koeffitsientiga to’f i keladi. SH un i n g uchun past temperaturali muhitdan yuqori temperaturali muhitga issiqlik o’tkazish jarayoni ■so’rilganda sh u tsikldan foydalanish m um kin ( 1 0 . 1 -rasm).
Bu tsikl kuyidagi jarayonlardan iborat: 1-2-Bug’simon sovuqlik eltkichini adiabatik siqish; 2-3-Sovuq eltkich bug’larining izotermik kondensatsiyalanishi. Bu jarayon T temperaturadan tashqi muhitga Q kondensatsiya issiqligini berish bilan boradi; 3-4-Suyuq sovuqlik eltkichining adiabatik kengayishi (kengayishining yakuniy temperaturasi ?o); 4-1- Suyuq sovukdik eltkichining To temperaturasidagi bug’lanishi. Bunda sovutilayotgan muhitdan Qo bug’lanish issiqligi olib ketiladi.


Bunday tsiklni sistemaning entropiyasi o’zgarishsiz qolganida amalga oshirish mumkin. SHuning uchun sovitish eltkichining bug’lanishida sovitilayotgan muhit entropiyasi siqishda Qq/To miqdorga kamaysa, issiqligi hamda sovuqlik eltkichni siqish da sarflangan L K ish ga ekvivalent issiqligini o’ziga olayotgan issiqroq muhit (masalan suv) ning entropiyasi ham shunday darajaga ortishi kerak. Natijada issikroq muhit entropiyasining ortishi kuyidagicha bo’ladi:

Energetik balansga muvofiq:

bu yerdan, Karno teskari tsikli bo’yicha ishlayotgan sovitish kurilmasida sarflangan ish:

Sovuqgsik eltkich tomonidan Td
bu : - haqiqiy tsiklning ishi.
Sovitish tsikllarining termodinamik samaradorligini sovitish koeffitsienti ye ifodalaydi. Sovitish koeffitsienti sovuqlik unumdorligi Qo ni sarflangan ish L ga nisbati orhali topiladi:

Bu koeffitsient sarflangan birlik ishga nisbatan sovuqlik eltkich olgan sovuqlik unumdorligini ko’rsatadi.
T- S diagrammaga ko’ra (10.1-rasm), Q o = T o (S]- S2) va Q = T (S j- S 2) Qo va Q larni (10.5) formulaga qo’yib, Karno tsikli uchun kuyidagini olamiz:

Sovitish koeffitsienti sun’iy sovuqlik olish uchun mexanik ishdan foydalanish darajasini ko’rsatadi va (10.6) formuladan ko’rinib turganidek, sovuqlik eltkichning xususiyatlari, hamda sovitish kurilmasining ishlash sxemasiga bog’liq emas, balki To va T temperaturalarning f unktsiyasi. Bunda T va Td temperaturalar farqi qanchalik kichik bo’lsa, sovitish koeffitsienti shunchalik yuqori bo’ladi.
Sovitish koeffitsientini sovitish mashinasining foydali ish koeffitsienti sifatida qabul qilib bo’lmaydi. Foydali ish koeffitsienti issiqlikning ishga aylanishi mumkin bo’lgan qismini tavsiflaydi, shuning uchun u doim birdan kichkina bo’ladi. Yuqoridagi holatda esa, sarflanayotgan ish issiqlikka aylanmaydi, balki, past temperaturali muhitdan yuqori temperaturali issiqlikni o’tkazishda (ko’garishda) vositachi vazifasini bajaradi. SH un i n g uchun ko’pincha Qo mikdor ish L dan katta, natijada £>/. (10.6) formulaga muvofiq, T0 temperaturaning pasayishi sarflanayotgan ishning keskin ortishiga olib keladi, natijada olinayotgan sovuqlikning ham narhi ortadi Undan tashqari, bu temperaturaning pasayishi termodinamik foydali ish koeffitsientining kamayishiga olib keladi. Bu koeffitsient t] haqiqiy tsikl sovitish koeffitsienti ye ni Karno tsikli sovitish koeffitsienti yek ga nisbati bilan anikdanadi:



ռ ning pasayishi haqiqiy jarayonlarda Tq temperatura kamayganda sovuklikning qaytmas yo’qotilishlarining ortishi bilan tushuntiriladi.
10.1-misol. Quyidagi shartlar uchun bir bosqichli ammiak kompressor sovitish kurilmasining sxemasi hisoblansin: sovitish unumdorligi Qo = 17,45 k V t ', sovuqlik eltkichining bug’latkichga kirish va chiqish dagi tem ­peraturalari tHj= - 1 5 °S , tH2 = -2 2 °S ; Sovutuvchi suvning kondensatorga kirish va chiqishdagi temperaturasi 1v 2 = +2 SRS, tB i= 2 5 °C . Kurilm a oralik sovutkichsiz ish laydi. Kurilm a sxemasi 10.18-rasmda berilgan.
H

isoblash ishlaridan sxemaning xarakgerli nuqgalarining parametrlari, kurilmalarning issiqlik yuklamalari, kompressor kuvvati, kurilmaning sovitish koeffitsienti va eksergetik foydali ish koeffitsienti aniqlanishi lozim.
Bug’latkichdagi temperaturalar minimal f arqini A lu=tH2 -to=3 °C deb qaSul qilib, hisobiy qaynash temperaturasini aniqlaymiz (10.9-rasm).

Kondensatordagi temperaturalar minimal f arqini _{ }t_K=t_K- tn i= 5 °C deb qabul qilib, hisobiy kondensatsiya temperaturasini aniqlaymiz:

Ammiakning T-S - diagrammasi yoki termodinamik jadvallardan ishchi eltkichning quyidagi xarakterli nuqgalardagi parametrlarini topamiz:

Bug’latkichning nisbiy issiqpik yuklamasi:

Ammiakning massaviy sarfi:

Kompressorning elektromexanik va ichki foydali ish koef f itsientlarini mos ravipщa tjm = 0,9 va щ = 0,8 deb qabul qilib, sovutuvchi eltkichning kompressordan chiqishdagi entalьpiyasini aniqlaymiz:

Kompressorning nisbiy ichki ishi:

Kondensatorning nisbiy issiqpik yuklamasi:

Kurilma balansini tekshiramiz:

Kompressorning hajmiy unumdorligi:

Kompressorning nisbiy ishi:

Olingan sovuqlik birligiga to’g’ri keluvchi elektr energiyaning nisbiy sarfi:

Kompressorning elektrik kuvvati:

Sovitish koeffitsienti:

Sovuqpikning ishga yaroqpilik koeffitsientini aniqlash uchun so- vuqlik eltkichining o’rtacha temperaturasini anik^aymiz:

Sovuqlikning ishga yaroqlilik koeffitsienti:

En=-(g9)n bo’lgani uchun, ideal tsikldagi elekgr energiyasining nisbiy sarfi 0,153 ga teng bo’ladi.
Sovitish kurilmasi bug’latkichidagi energiya yo’qotilishlari (sovuqlik eltkichi bo’yicha) ni nazarda tutgan foydali ish koeffitsienti:

Sovitish kurilmasi bug’latkichidagi energiya yo’qotilishlari (sovuqlik eltkich
bo’yicha) nazarda tutgan foydali ish koeffitsienti:

bu yerda

7-Mavzu: Kurs ishini rasmiylashtirish