![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тақырып: Техникалық термодинамикадан жалпы мәліметтер.
Жылу - газбен қ амту жә не желдету инженерлік жү йелерді жобалау жә не пайдалану ү шін жылу техникасының теориялық негіздері жайындағ ы білім аса маң ызды болып табылады. Жылу техникасының теориялық негіздері техникалық термодинамика жә не жылу алмасудың кө птеген мә селелерінен тұ рады. Кү й параметрлері. Ә р тү рліжылу техникалық аппараттарда, қ ұ рылғ ыларда жә не жү йелерде жұ мыстың дене деп аталатын заттар қ олданылады. Жұ мыстық дене деп кө бінесе газдарды, сұ йық тарды жә не буларды айтады. Олардың физикалық кү йін кү й переметрлермен сипаттайды. Термодинамикада кү й параметрлерге температура қ ысым, меншікті кө лем немесе тығ ыздық жатады. Температура Т (К) немесе t (C0) заттың қ ыздырылу дә режесін сипаттайтын параметр. Оның мә ні зат молекулаларының ілгерілемелі қ озғ алуының орташа кинетикалық энергиясымен анық талады. Температураны ө лшейтін Кельвин жә не Цельский шкалалар былай байланысады: Т = t +273, 15. (1) Қ ысым р (Па) - ыдыстағ ы заттың (газдың, сұ йық тың) молекулаларының ыдыс қ абырғ асына соқ қ ылау нә тижесімен анық талатын параметр. Жылу техникада абсолютті Ра, артық Рар. жә не вакуумметрлік (рвак) қ ысымдар ұ ғ ымдары қ олданылады. Абсолютті қ ысым - заттың (жұ мыстық дененің) толық қ ысымы: Ра= Р ар + Р б (2) мұ нда Р б - барометрлік (атмосфералық) қ ысым, Па. Артық қ ысым абсолюттік қ ысыммен барометрлік қ ысымның айырымы болып табылады: Рар = Р а - Р б (3) Вакуумметрлік қ ысым атмосфералық қ ысым мен абсолютті қ ысымның айырымы болып анық талады: Рвак = Р б - Р а (4) Меншікті кө лем V (м3/ кг) - заттың бірлік массасының кө лемі болып анық талады:
мұ нда V, м3- заттың толық кө лемі, G, кг- массасы. Тығ ыздық
кү й параметрлер Р, (идеал деп молекулалары ө з ара ә рекеттеспейтін жә не олар кө лемсіз материалдық нү ктелер тү рде қ араластыратын газды айтады) ү шін кү й тең деу былай жазылады: - газдың бірлік массасы ү шін - еркін массасы ү шін PV=GRT (8) Осы тең деулердегі R- газ тұ рақ тысы., Дж /(кг.К). Ә р бө лек газ ү шін R-ң сан мә ні универсал газ тұ рақ тысы Rу = 8314 Дж /(Кмоль.К) арқ ылы табылуы мү мкін: R= мұ нда
Жылу сыйымдылық Жылу сыймдылық деп заттың бірлік мө лшерінің (1 кг, 1м3, 1 кмольдің) температурасын бір градусқ а жоғ арлатуғ а қ ажетті жылу шамасын айтады. Заттың алынғ ан бірлік мө лшеріне қ арай массалық с, кДж/(кг.К), кө лемдік с1, кДж(м3.К) жә не мольдік с= Жылу техникада сонымен қ атар орташа жә не шын жылу сыйымдылық ұ ғ ымдары қ олданылады. Егер 1 кг зат t1 температурадан t2 температурағ а дейін қ ыздырылу ү шін q, кДж/кг жылу шығ ындалатын болса, онда с = ден дейін температура аралығ ындағ ы орташа жылу сыйымдылық болып табылады. Температура айырымы t2-t1, неғ ұ рлым аз болса, заттың жылу сыйымдылығ ы сол ғ ұ рлым ө зінің шын мә ніне жақ ын болады. Олай болса, шын жылу сыйымдылық ты былай табуғ а болады: с= (11) ө рнек негізінде заттың 1 кг берілген жылу шамасы.q q = c (t2-t1), кДж/кг (13)
ал заттың G, кг берілген жылу шамасы Q = G c (t2-t1), кДЖ (14) Газ тә різді заттың жылу сыйымдылығ ы газғ а жылу берілу (алыну) жағ дайларына тә уелді болады екен. Арнайы тә жірибелер кө рсету бойынша, егер газ кө лемі тұ рақ ты (V=const) жағ дайда қ ыздырылғ ан болса, изохоралық деп аталатын сv жылу сыйымдылық табылады. Егер газғ а қ ысымы тұ рақ ты (Р= const) жағ дайда жылу берілетін болса сондағ ы анық талғ ан ср изобаралық жылу сыйымдылық сv жылу сыйымдылық тан артық болып шығ ады. Араларындағ ы байланыс Майер тең деуімен бейнеленеді: ср- сv = R (15)
Газ қ оспаларының жылу сыйымдылығ ы тө мендегі ө рнектермен анық талады: сқ ос = мұ ндағ ы сі жә не сі і- ші газдың массалық жә не кө лемдік жылу сыйымдылық тары, gi жә не ri- і- ші газдың массалық жә не кө лемдік ү лестері. Термодинамиканың бірінші заң ы Энергияның сақ талу жә не тү рлену жалпы заң ының бір саласын жылу қ ұ былыстарына қ олдануды термодинамиканың бірінші заң ы деп атайды. Денеге жылу берілген (одан алынғ ан) болса, ішкі энергиясы ө згеруі мү мкін. Барлық заттардың толық энергиясының бір бө лігі ішкі энергия деп аталады. Ішкі энергия u молекулалардың қ озғ алу жылдамдығ ына жә не араларындағ ы ә рекеттесуіне тә уелді болады. Идеал газдың ішкі энергиясы тек қ ана бө ліктерінің қ озғ алуына, яғ ни температурағ а тә уелді болады, сондық тан ө згерісі температура ө згерісімен анық талады:
Газғ а жылу берілгенде (алынғ анда) газ кең ею (сығ ылу) мү мкін, яғ ни кө лем ө згеру жұ мыс атқ арылуы мү мкін. Сонымен, жалпы жағ дайда газғ а берілген жылу шамасы q ішкі энергиясының ө згеруіне жә не L жұ мысқ а шығ ындалады. Термодинамика бірінші заң ының математикалық бейнелеуі мынағ ан келеді: q=
(18) ө рнек 1 кг газ ү шін жазылғ ан. G кг газ ү шін: Q = Кө лем ө згеру жұ мыс мынадай интегралдармен анық талады: - 1 кг газ ү шін - G кг газ ү шін L = G∙ Газдың кү й ө згеру процесін бейнелеп ө ту ү шін қ ысым, температура, меншікті кө лем деген кү й параметрлерден басқ а энтальпия жә не энтропия дейтін кү й функциялары қ олданылады. Энтальпия і (кДж/кг, кДж/м3)- заттың бірлік шамасын (1 кг немесе 1 м3) нө л градустан (00 C) t 0C -қ а дейін қ ысым тұ рақ тылығ ында қ ыздыруғ а қ ажетті жылу шамасы болып табылады: і = cр ∙ t (22) Энтропия s (кДж /(кг. К)) шаманың термодинамикалық процесс барысындағ ы ө згерісі процесс жылулығ ының абсолютті температурағ а қ атынасы болып табылады:
Термодинамиканың екінші заң ы Термодинамиканың бірінші заң ы бойынша газ кең ею жұ мыс орындап шығ ару ү шін оғ ан энергия (жылу) берілу керек. РV- диаграммадағ ы (2сур.) 1-А-2 кең ею процесінде газғ а " жылудың ыстық кө зінен" q1 жылу берілген болсын. Сыртқ ы кү штерге қ арсы газ кең ею ℓ k жұ мысын орындайды:
ℓ k= Интеграл шамасы 1А234 фигураның ауданына тең. Осы жұ мыс мерзімді алынып тұ ру ү шін газ бастапқ ы кү йіне қ айтарылу керек, яғ ни сығ ылу керек. 2 В 1 сығ ылу процесінде шығ ындалатын жұ мыс ℓ с=
2 сурет.
Сығ ылу жұ мысы ℓ с 1В 2 3 4 фигураның ауданымен анық талады. 1А2В1 тұ йық талғ ан процесс цикл немесе айналма деп аталады. Цикл нә тижесінде алынатын пайдалы жұ мыс ℓ ц кең ею жә не сығ ылу жұ мыстардың айырымымен анық талады: ℓ ц =ℓ k - ℓ с=(1А234) - (1В234)= 1В2В1. Сығ ылу кезінде газдан жылу q2 " жылу қ абылдағ ышқ а" бұ рылып ә кетіледі. q2 -пайдасыз жылу. Цикл барысында пайдағ а айналғ ан жылу qц = q1- q2. (24) Цикл соң ында газ бастапқ ы кү йіне оралады, сондық тан кү й функциясы - ішкі энергиясы - u ө згеріссіз қ алады: Δ uц = 0. Осыны ескергенде термодинамиканың бірінші заң ы цикл ү шін мына тү рге келеді: qц = Δ uц +ℓ ц = ℓ ц. (24) байланысты есепке алғ анда ℓ ц = q1- q2 Осындай тура айналмалар (айналма жү рісі сағ ат тілі жү рісімен бағ ыттас) жылу қ озғ алтқ ыштарда орындалады. Тиімділігі термиялық пайдалы ә сер коэффициентпен η t сипатталады:
q2 ≠ 0 болғ андық тан η t бірге тең болмайды. Осы жағ дайды С.Карно былай тұ жырымдағ ан: денеге ә келінген жылу толығ ымен пайдалы жұ мысқ а тү рленбейді, ө йткені жылудың бө лігі міндетті тү рде жылу қ абылдағ ышқ а бұ рып ә кетілу керек. Осы тұ жырым термодинамика екінші заң ының мағ ынасы болып табылады. Ұ сынылатын ә дебиеттер: 1 нег.[5-21; 23-29; 38-40]; 9 қ ос[6-17, 22-26] Бақ ылау сұ рақ тар: 1. Кү й параметрлердің (температура, қ ысым, меншікті кө лем, тығ ыздық) сипаттамасы. 2. Жылу сыйымдылық тың анық тамасы, тү рлері. 3. Жылуды, ішкі энергияның ө згерісін, орындалғ ан жұ мысты анық тайтын формулалар. 4. Термодинамика бірінші заң ының мағ ынасы мен математикалық бейнесі. 5. Цикл (айналма) ұ ғ ымы. 6. Термодинамика екінші заң ының мағ ынасы.
|