Ўзбекистрн республикаси

8 –маъруза – 2 соат
7. ТЕРМОДИНАМИК ТАХЛИЛНИНГ ЭКСЕРГЕТИК УСУЛИ
Режа:

1. 
   Асосий коидалар
   

2. Босимни узгариши
3. Гюи-Стодола тенгламаси
1. Асосий коидалар
Термодинамик тахлилнинг эксергетик усули биринчи ва иккинчи термодинамика конунларидан фойдаланишга асосланган. Унинг узига хос хусусияти шундан иборатки, техник жараёнларда реал кечадиган шароитларини хисобга олади. Бу эса максимал фойдали ишни олиш имкониятларини беради.
Юкорида курсатилганидек, Q₁ иссикликдан Т₁ температурада рационал фойдаланишда максимал фойдали иш олиш мумкин (1.5) тенгламага каранг А=Q(1-T₂/T₁). Бу тенгламадан маълум умумий хулоса Т₂ канча кичик булса, шунча куп иш олиш мумкин. Бирок совутгич температурасини атроф мухит температурасидан пасайтириш маъкул эмаслигини билдиради. Табиий атроф мухитнинг техник тузилмалардан принципиал фарки борлиги асосий сабабдир. Совукнинг (ёки иссикнинг) «захираси» табиий шароитда чексиз каттадир, яъни уларнинг тикланиши кушимча энергетик сарфиетлар талаб килмайди.
Температураси Т<Т₀ булган совук манбага эга булиш учун кайтариладиган Карно циклидагидан кам булмаган ишни сарф килиш керак. Совутгичнинг Т₀ температурасини пастга пасайтиришга уриниш охир пировард фойдали ишни купайтиришга эмас, балки камайишига олиб келишига осонликча ишонч хосил килса булади. Фойдали иш А_фойд.=А₁-А₂, бу ерда А₁=Q₁(1-T_x/T₁) T₁ ва Т_х(Т_х<Т₀) уртасида кечаетган кайтар жараён натижасида олинган иш, А₂=Q₁(1-T_x/T₀) – эса Т₀дан то Т_х гача кайтар совутишга сарфланадиган иш. Демак,
А_фойд.=А₁-А₂=Q₁(1-T_x/T₁)-Q₁(1-T_x/T₀)=(Q₁T_x/T₀)(1-T₀/T₁) (II.1)
Бу тенгламадан куриниб турибдики, Т_х<Т₀ булганда А_фойд. Фойдали иш дан кичик булади.
(II.2)
Кайтар жараён боришида Т₁ температурада ишчи жисм иссиклик манбаи ва Т₀ температурада табиий атроф мухит иссиклик кабуллагич сифатида фойдаланилганда олинган максимал фойдали иш кийматидан иборатдир. Бу тушунча эксергетик анализ асоси булиб хизмат килади. кийматини ёки кераклилик, ёки техник ишчанлик, ёки эксергия деб атайдилар ва купинча Е (е-солиштирма эксергия) билан белгилайдилар. Эксергия атамаси Рант томонидан киритилган булиб «ташки иш» деганни билдиради. Унинг кенг ишлатилишига Д.Кинана, Ф.Башнякович, В.М.Бродянский, Я.Шаргут ва бошкаларнинг ишлари сабаб булди.
(II.1) тенглама айрим холатни характерлайди. Умумлаштирилган холатда узгарувчан температурада яъни Q=f(T), иссиклик келтирилса максимал фойдали ишга тенг булади:
(II.3)
Р=const да
(II.4)
бу ерда индекс О атроф мухит шароитида системани холатини билдиради.
Эксергетик анализда Е=0 деб кабул килинади. (II.4) тенглама хисоблаш учун жуда кенг таркалган тенглама хисобланади.
Н=U+PV (бу ерда U – ички энергия) эканлигини назарда тутиб куйидагини езиш мумкин.
(II.5)
Умумлаштирилган холда (II.5) тенгламага кинетик энергия ва унинг бошка турларини таъсирини акс эттирувчи хадларини киритиш мумкин.
Гиббс энергиясини аниклаш учун мулжалланган (1.11) тенгламани ва (II.4) тенгламани солиштирсак улар ташки куринишидан факат температура билан фаркланади. (1.11) тенгамага системанинг температураси кириб, юкорида курсатилганидек, G киймати системанинг температура ва босимда максимал фойдали ишни характерлайди. Шунинг учун G киймати атроф мухит параметрлари билан богланмаган. Эксергия максимал фойдали ишни ишчи жинс энергияси ва атроф мухит моддаси билан алмаштиришини хисобга олган холда характерлайди. Авваламбор эксергиянинг узига хос мухим хоссасига эътибор бериш керак: унинг пайдо булиши билан термодинамикада “атроф табиати” (аникроги атроф мухит табиати) деган тушунча, авваламбор Т₀ температура ва Р₀ босим (охирги (II.4) тенгламага сезиларсиз куринишда киради) шунингдек таркиб оркали киритилди. Классик термодинамикада кабул килинганидек Е₀, Н₀, S_0, Т₀ – ишчи жиснинг айрим ихтиерий танлаб олинган стандарт холатдаги параметрлари булмай, балки реал ер шари шароитига якиндир (токи ер шаридаги имконияти борича объектларни тахлил килиш мумкин). Бу эса техник жараёнлар реал шароитларда утишини яъни мухит Т₀ температурага тенг (уртача 293 К якин) ва атмосфера босими. 1 кгс/см² ёки 0.1 МПа тенгни акс эттирувчи объектив фактдир. Бу параметрлар бизга «тёкинга» келади. Ишчи жинс энергиясини «захира»сининг бундай параметрлари чексиз каттадир, аммо унинг ишчанлиги ёки эксергияси, нольга тенг, шунинг учун адабиетда атроф мухитга нисбатан ишлатилганда купинча «улик холат» тушунчасини ишлатадилар.
Шундай килиб, агар физика нуктаи назаридан атроф мухит чексиз катта энергия «захира»сига эга булса, у холда энергия дегандан техник максадлар учун реал унинг манбаини тушунувчи инженер-мухандислар учун, бу энергия мавжуд эмас, аникроги у «улик», фойдасиздир. Т Т₀га, Р Р₀га, ишчи жинснинг таркиби эса атроф мухит таркибига канча якин булса, энергия окимининг параметрлари энергетик «кимматлилиги» шунча кам булади.
Эксергиянинг температура ва босимдан богликлигининг тахлили куйидагиларни курсатади. Р=Р₀ булганда Т₀ температурани икки томонга узгариши эксергияни ортишига олиб келади, яъни Т0, энергияни камайишига карамасдан эксергия ортади. Бу эса ишчи жисм Т<Т₀ булганда атроф мухит билан кайтар контакта булиб, унинг энергияси хисобидан иш хосил килиши мумкин. Бу факат олдин келтирилган атроф мухит энергияси «улик» деган фикрга карши эмас. Шундай йул атроф мухитдан энергия чикариб олиш учун дастлаб ишчи жинсни Т<Т₀ гача совутиш учун катта микорда энергия сарфлашга тугри келади.