Навоий 2019 й. 1- маъруза кириш." Энергетика қурилмалари " фанининг асосий вазифалари ва предмети. Режа

Термодинамиканинг ИИ конуни.
Сади Карно 1824 йилда буг машинасининг ишини урганиб, факат температуралар фарки булгандагина иссиқликдан механикавий иш олиш учун фойдаланиш мумкинлигини аниклади.
«Айлантириш» урнига «фойдаланиш» термини ишлатилиши бежиз эмас. Карно хаёт вактида термодинамиканинг биринчи конуни кашф этилмаган эди ва уша вактдаги физиклар буг иш бажариб температурасини пасайтирганда ундаги иссиқлик микдори процесснинг бошланишида кандай булса шундайлигича колади, деб хисоблар эдилар.
Иссиқлик энергиянинг бир тури эканлиги хакидаги тушунча такомиллаша бориши билан иссиқлик ва механикавий иш орасидаги богликликни курсатувчи термодинамиканинг биринчи конуни кашф этилди. Биринчи конун жисмнинг оний холати хакида фикр юритишга ва бу холатни характерловчи оний параметрларни хисоблаб топишга имкон беради. Лекин идеал газнинг холат тенгламаси рВ-кКТ ни ва термодинамиканинг биринчи конунини билишнинг узи процесснинг бориши хакида ва ишга айлантирилган иссиқликнинг процессда иштирок этаётган барча иссиқликка нисбати хакида фикр юритишга имкон бермайди.
Термодинамиканинг иккинчи конуни энергиянинг бир турдан бошка турга айланадиган шарт-шароитларини урганади. Бу конун физикавий жисмларда иссиқликнинг уз-узича таркалиш процесслари учун муайян микдорий нисбатларни белгилаб беради.
Термодинамика иккинчи конунининг жуда куп таърифлари бор, лекин унинг мохияти, асосан, куйидагилардан иборат:
И. Иссиқликни механикавий ишга айлантириш учун иссиқлик манбаи ва температураси шу манба температурасидан пастрок булган совиткич. булиши, яъни температуралар фарки булиши, зарур.
ИИ. Двигателга келтерилган иссиқликнинг хаммасини бутунл.ай ишга айлантириб булмайди. Бу иссиқликнинг бир кисми температураси пастрок булган ташки жисмларга утади.
ИИИ Иссиқлик камрок кизиган жисмдан купрок кизиган жисмга ташки иш сарфламай туриб уз-узича ута олмайди.
Дастлабки икки таъриф иссиқлик ишга айлантириладиган двигателларга тааллуклидир Масалан, буг-куч установкасида ёкилгининг ёниш махсулотлари иссиқлик манбаи хисобланади, улар уз иссиклигини иш жисмига (сувга) беради. Буг қозонида олинган буг турбинанинг иш парракларига утади Бу ерда у кенгайиб иш бажаради ва совийди. Ишлаб-булган буг конденсаторга юборилади ва бу ерда у колган иссиклигини совитувчи сувга (совитгичга)беради Ички ёнув двигателларида ёндириладиган ёнилгининг иссиклиги ёниш -махсулотларига (иш жисмига) утади. Ишлаб булган газ анча паст температурада атмосферага чикариб юборилади.
Иккинчи конуннинг учинчи таърифи бевосита совитиш курилмаларига тааллуклидир. Совиткич ичида теварак мухит температурасига нисбатан паст температурада хосил килиш учун муайян микдорда энергия сарфлаш лозим.
Термодинамик жараёндаги система иш бажариши учун унга даврий равишда маълум микдордаги иссиқлик энергияси ёки иш жисми узатиб турилиши ва ишга тула айланмасдан колган Иссиқлик микдори системадан ташкарига (совитгичга) узатилиши керак. Шунда цикл даврий равишда такрорланади. Иш жисми сифатида факат битта модда кулланилса, у холда модда аввал кенгаяди ва маълум микдордаги ишни бажаради, сунг яна сикилади, кейин бошлангич мувозанат холатига кайтади. Цикл кайтадан такрорланади.(1-расм), бу цикллар айланма цикллар деб аталади. Бундай циклда, моддани сикиш учун сарфланган иш микдори унинг кенгайишида бажарилган фойдали ишдан анча кичик булиши керак. Иш моддаси қ₁ иссиқлик микдорини олгандан сунг 1, 2, 3 чизик буйлаб кенгайиб мусбат 3, 4, 1 эгри чизиги буйича эса қ₂ иссиқлик микдорини системадан совитгичга чикариш жараёнида манфий иш бажаради. Бу ишнинг микдори а, 1, 2, 3, в, а нукталар билан чегараланган юзага сон киймати жихатидан тенг. Манфий ишнинг микдори эса а, 1, 4, 3, в, а нукталар хосил килинган юзага сон киймати жихатидан тенг. Демак, фойдали ишнинг киймати 1, 2, 3, 4, 1 нукталар хосил килган доиравий майдонча сон киймати жихатидан тенг булади, яъни
қ₁кУкА₁; -қ₂к-У-А₂ (4.1)
ёки бу тенгламаларни хадма-хад кушиб чиксак
қ₁- қ₂кА₁-А₂кА_й (4.2)
А_й -циклни бажарган иши.


Иссиқлик двигателлар цикли:
Иш жисми даврий равишда бориб турилиши хисобига ишлайдиган ички ёнув двигателларидаги жараённи кайтар жараёнга мисол килиб келтириш мумкин.
Энг унумдорли ва содда цикли булиб, Карно цикли деб хисобланади. У иккта изотерма ва иккита адиабатдан ташкил топган. Системага ундаги Т₁ температура иситгич (иссиқлик манбаи) дан қ₁ иссиқлик микдори узликсиз келтирилиб туриши хисобига узгармас сакланади. Системада кечадиган жараён узгармас (Ткcонст) температурада содир булади. колдик (иш бажармаган) иссиқлик микдори қ₂ системадан узлуксиз равишда ташки мухит-совитгичга чикарилади. қ₂ иссиқлик микдори хам (Т₁кcонст) температурада узатилади. Шунинг учун қ₁ нинг ишораси мусбатники манфий деб кабул килинади. Ситема холати кескин узгарганда ташки мухитдан мутлако изоляцияланган, яъни дқк0 булиши шарт. Шу шарт бажарилса, системада кечадиган жараён адиабатик булади. 2-расмдан маълумки, 1, 2 нукталар оралигида системага келтирилган иссиқлик микдори
(4.3)
Газнинг бажарган иши (4.4)
Системага киритилган иссиқлик микдорига тенг булади. Циклнинг 3,4 нукталари оралигида системадан иссиқлик микдори ташки мухит (совитгич) га узгармас Т₂ температурада чикарилади. Бу холатда системанинг иссиклиги иш бажаришга сарфланади. Бу ишнингкатталиги сарфланган иссиқлик микдорига тенг булади.
(4.5)


Термодинамика ИИ-конуни.Термик Ф.И.К:
Циклнинг термик фойдали иш коэффицентини (Ф.И.К) куйидагича ёзиш мумкин:
(4.6)
Карно цикли учун,Ф.И.К
(4.7)
Термодинамиканинг ИИ-конуни иссиқлик двигателлари Ф.И.К нинг >1 була олмаслиги тугрисида булиб, даврий, ягона иссиқлик манбаидан ишлайдиган абадий (ИИ-тартибли) двигателни яратиб булмаслигини исботлайди. Термодинамиканинг ИИ конуни Р.Клазиус (1850 й) куйидагича таърифланади: иссиқлик энергияси ишга айланиш жараёнида тулалигича ишга айланмайди ва иссиқлик совук системадан иссик системага уз-узидан ута олмайди. Р.Клазиус таърифига мувофик, ишга айланмаган колдик иссиқлик энергиясидан кайтадан фойдаланиб булмайди,шунинг учун хам Иссиқлик двигателига узатилган иссиқлик микдори 100% фойдали ишга айланмайди.
Изохорик жараён.
Системанинг узгармас солиштирма хажми Вкcонст да юз берадиган термодинамик ходисалар мажмуига изохорик жараён дейилади. Жараённи тасаввур килиш ва англаш максадида мисол тарикасида цилиндрнинг энг юкори кисми ва поршень каллалининг юзаси билан чегараланган хажм (ёпиш камерасига) иш моддаси (газ) ни киритиб, поршенни кузгалмас холатда саклаймиз. Шундай вазиятда Вкcонст булади.
(2.1)
Изохорик жараён диаграммасини РВ₁ТС координаталарида ифодалаймиз (расм 2.1).






2.1-расм. Вкcонст булганда жараённинг РВ ва ТС диаграммалари.



ёки қкдукдАкдукРАВ (2.2)
дВк0
демак қкду.
Системага берилган иссиқлик микдори шу система ички энергиясининг узгаришига сарфланади.
Изохорик жараёнда:
(2.3)


Изобарик жараён.
Узгармас босим остида кечадиган термодинамик ходисалар мажмуи изобарик жараён дейилади, Ркcонст.
(2.4)
Изобарик жараён диаграммаси РВ ва ТС координаталарда тасвирлаймиз (2.2-расм).

2.2-расм. Ркcонст булганда жараённинг РВ ва ТС диаграммалари.

Майер тенгламасидан: Ср-СвкР фойдаланиб

Изтермик жараён.
Узгармас (Ткcонст) температурада содир буладиган термодинамик жараён изотермик жараён дейилади.
(2.5)
Изотермик жараённинг РВ ва ТС координатдаги диаграммаси гиперболадан иборат (2.3-расм)




2.3-расм. Изотермик жараённинг РВ ва ТС диаграммаси.


(2.6)
Адиабатик жараён.
Адиабатик жараёнида иш моддаси кенгайганда ёки сикилганда унинг температурасининг узгариши факат системанинг ички энергияси хисобига содир булади. Ташкаридан системага энергия узатилмайди ва ундан чикарилмайди, яъни дқк0
(2.7)
жараёнда катнашаётган газ параметрлари орасидаги богланиши ифодаловчи адиабатик жараён тенгламасини куйидагича ёзамиз:
РВ^кксонст
(2.8)