1-маъруза техник термодинамика асослари

1-МАЪРУЗА


ТЕХНИК ТЕРМОДИНАМИКА АСОСЛАРИ

1. 
   “Исиқлик энергетик қурилмалари”фани мақсад
   
2. 
   Ривожланиши ва вазифалари.
   
3. 
   Электростанцияларнинг вазифалари
   

Режа:



Таянч сўз ва иборалар:
Иссиқлик, энергетика, иссиқлик машиналари, техник термодинамика, иссиқлик алмашиниш назарияси, қозонлар, буғ қиздиргич, турбина, ТЭЦ, АЭС, ТЭС.

“Иссиқлик энергетик қурилмалари” фани табиий манбалар энергиясини иссиқлик, механик, электр энергиясига айлантириш назариясини ва техник воситаларини, хамда саноат эҳтиёжлари учун иссиқликдан фойдаланиш назариясини ва воситаларини ўрганади.

Муаммоли вазият, савол ёки топшириы
1. Иссиқлик энергиясини механик энергияга айлантир-иш мумкин. Қандай қилиб?
2. Ўзбекистонда энергия манбаалари мавжуд. Улар қайсилар?

“Иссиқлик энергетик қурилмалари” фани предмети иссиқлик техникаси ҳисобланади, унинг назарий асоси эса техник термодинамика ва иссиқлик-масса алмашинуви назариясидир. Иссиқлик энергетик қурилмаларининг асосий услуби термодинамик услуб хисобланади.
Термодинамика (грекча therme – иссиқлик, куч) – энергиянинг айланиш (ўзгариш) қонуниятлари хақидаги фандир.
“Техник термодинамика” иссиқлик ва ишнинг ўзаро айланиш қонуниятларини хамда иссиқлик энергияси ёрдамида ишлайдиган машиналар назариясини ўрганади.

Фан ва техника янгиликлари.
Марказий Осиё мин-тақасидаги газ конденсати захираларининг деярли 74 фоизи, нефтнинг 31 фоизи, табиий газнинг 40 фоизи ва кўмирнинг 55 фоизи Ўзбекистон улушига тўғри келади.
Табиий газ қазиб олиш бўйича Ўзбекистон жаҳондаги газ қазиб чиқарувчи 10 та энг йирик мамлакат қаторига киради.

Бугунги кунда саноатнинг турли сохаларида ёқилғидан фойдаланиш даражаси 30-35% дан ортмайди. Шунинг учун хозирда технология ва энергетика талабларини ўзаро тўлдирадиган энерготехнологик қурилмаларни яратиш вазифалари кўндаланг бўлиб турибди.
Энерготехнологияни ишлаб чиқиш, ноанoанавий усулларни яратиш ва энергияни тежаш тизимларини такомиллаштириш, уларнинг самарадорлигини аниқлаш термодинамик тахлил орқали амалга оширилади.
Техник термодинамика иссиқлик ва ишни ўзаро айланиш қонунларини ўрганади. “Иссиқлик энергетик қурилмаларининг” фанининг асосий вазифаси ноэнергетик йўналишлари бўйича таълим олаётган талабаларга энергетика асосларини ўргатишдир.
Энергетика ёки ёқилғи-энергетика мажмуи хозирги замон иқтисодининг ривожланишини асосларидан биридир.
Хозирги кунда одамзот фойдаланаётган деярли барча энергия турларининг келиб чиқиши қуёшга бориб тақалади. Чунки барча органик ёқилғилар, том маънода олганда ҳар-хил айланиш босқичларини босиб ўтган ва бизга юзлаб миллион йиллар орқали етиб келган – қуёш энергиясидир.
Шамол энергияси, сув тўлқини энергияси ҳам шакли ўзгарган қуёш энергиясидир.
Фақат ядро энергиясини, яъни уран ва торийнинг парчаланиш энергиясини, ернинг ўзининг ҳосил бўлиш жараёнидан қолган мерос деб фараз қилиш мумкин.
Хозирги кунда инсоният истеъмол қилаётган энергия турлари шартли равишда – ўрни қайта тўлдирмайдиган ва ўрни қайта тўлдириладиган энергия манбаларига бўлинади. Ўрни қайта тўлдирилмайдиган энергиялар: - нефть, табиий газ, кўмир, ядро ёқилғиси (уран) бўлса, ўрни қайта тўлдириладиганларга – қуёш энергияси, гидроэнергия, шамол энергияси, тўлқин энергияси, геотермал энергиялардир. Жахон энергетикасининг 80% дан ортиқроғини ўрни тўлдирилмайдиган энергия манбалари ташкил қилади ва уларнинг охири кўриниб қолган.
Кўриниб турибдики, энергия жамиятнинг “нони“ бўлиб хизмат қилади. У ўзининг куч-қудратини фақат шунга асосланиб ошириш мумкин.
Маълумки, бутун олам энергия сақлаш қонунига асосан энергия бордан йўқ бўлмайди, йўқдан бор бўлмайди, у фақат бир турдан бошқа турга ўтади ҳолос. Айни пайтда бир-бирига айланган энергия турлари ўртасида миқдор боғлиқлиги мавжуд.
Ушбу қонуннинг техникадаги хусусий кўриниши – термодинамиканинг 1-чи қонуни деб аталади ва унинг таъкидлашича, ёпиқ (изоляцияланган) тизимнинг барча турдаги энергияларининг йиғиндиси тизимнинг ичида рўй бераётган ҳар қандай жараёнлар давомида ҳам доимий бўлиб қолаверади.
Хозирги кунда табиатни ўрганувчи аниқ фанларнинг ичида фақат техник термодинамикагина энергиянинг бир турдан бошқа турга ўтиш жараёнларини тушунтириб, асослаб ва хисоблаб беришга қодир назарий фандир.
Инсон иссиқлик энергиясидан иккита мақсадда фойдаланиб келмоқда:

1. 
   Ундан тўғридан-тўғри шаклини ўзгартирмасдан фойдаланиш, яъни уйларни иситиш, металларга ишлов бериш, жисмларни совитиш ва ҳоказо. Бу жараёнларни ўрганувчи фан – иссиқлик алмашиш назарияси дейилади.
   
2. 
   Уни ўзига керакли бўлган энергиянинг бошқа турларига айлантириш, яъни иссиқликни механик ишга, иссиқликни – ишга ва ундан сўнг электр энергиясига ва ҳоказо. Бу жараёнларни техник термодинамика фани ўрганади.
   

Ушбу икки назарий фанлар асосида бир қатор амалий фанлар: иссиқлик электр станциялари, саноат иссиқлик энергетикаси, иссиқлик ва газ таъминоти, иссиқ

сув таъминоти, биоэнергетика, гелеотехника ва ҳоказо амалий фанлар ривожланмоқда.

Хозирги кунда улар биргаликда “Иссиқлик эгергетик қурилмалари” фани деб аталади.
“Иссиқлик эгергетик қурилмалари” фанининг ривожланишига бир назар ташлайлик.
“Оловнинг ҳаракатлантирувчи кучи” хақидаги фикрлар эрамиздан аввалги I асрда учрайди.
Бу пайтда Герон Александрийский турли хил буғ машина-ўйинчоқларини яратган.
Буларнинг энг машҳур реактив-турбинали двигателга ўхшаган Эолопил (Эол-шамол худоси) ҳисобланган.
Эолопил металл шарчанинг турли томонларига қотирилган металл найчалардан иборат бўлган. Найчалар турли томонларга букилган. Шарчага сув қуйилиб, қайнагунча иситилган. Ҳосил бўлган буғ реактив кучлар ҳосил қилиб шарни айлантирган.
Фақат XVII-XVIII асрлардагина, саноатнинг ривожланиши натижасида яна “оловнинг ҳаракатлантирувчи кучи” га эътибор берила бошланди.
1681 йили механик Д.Папен буғ қозонини ихтиро қилди. Қозонда сақлагич клапани бўлиб, у орқали буғнинг босимини ўзгартириш мумкин бўлган.
Ўша вақтда тобора чуқурлашиб бораётган шахталардан сувни чиқариб олиш асосий муаммолардан бири бўлган. Шу муаммони ҳал қилиш учун 1712 йилда инглиз Т.Ньюкомен буғ-поршенли насосни таклиф қилган.
Бунда буғ алоҳида қозонда тайёрланган, поршенли двигател сувни тортиб чиқарган. Клапанлар тизими цилиндрга келаётган буғ ва сув миқдорини бошқариб турган.
Лекин ривожланиб бораётган саноат учун турли шароитларга боғлиқ бўлмаган универсал двигател зарур эди.
Шундай машинани 1763 йили рус муҳандиси И.И.Ползунов таклиф қилган ва 1766 йили қурган. Машина икки цилиндрдан иборат бўлиб, буғни тақсимлаш автоматик равишда амалга оширилган. Бироқ машинани ишга туширишдан олдин ихтирочи вафот этган, машина ишламаган ва эсдан чиқариб юборилган.
Шу сабабли тарихда биринчи универсал буғ-поршенли двигателни яратиш инглиз Д.Уатт номи билан боғланган.
1769 йили шундай машина учун у патент олган. Машинани такомиллаштириб бориб, уни схемасини деярли хозирги ҳолга келтирган. Шундан сўнг турли ҳил двигателларни яратиш кескин ортган. Буларнинг ичида анчагина “абадий двигателлар” ҳам таклиф қилинган.
1775 йили Париж фанлар Академияси бундай двигателларни кўрмаслигини эълон қилган.
1801 йили француз Ф.Лебон газда ишлайдиган поршенли двигателга патент олди.
1805 йили инглиз олими Р.Стерлинг турли ҳил ёқилғиларда ишлайдиган иссиқлик машинасига патент олди.
1824 йили термодинамиканинг асосчиси С.Карно тўрт тактли ички ёнув двигателининг (ИЁД) иш циклини таклиф этди: 1-цикл – ҳавони сўриш; 2-ҳавони сиқиш ва сиқиш охирида ёқилғини узатиш ва ёқилғини ёниши; 3- ёниш махсулотларини кенгайиши; 4-уларни атмосферага чиқариб юбориш.
1877 йили немис ихтирочиси Н.Отто учқун билан ёндириладиган тўрт тактли ИЁД ни ихтиро қилди, унинг ф.и.к. 16-20% эди.
1892-1897 йилларда немис мухандиси Р.Дизель компрессорли, ҳавони қаттиқ сиқиш орқали ишлайдиган ИЁД ни яратди.
1884 йили инглиз олими Ч.Парсонс кўп босқичли буғ реактив турбинани ишлаб чиқди. 1889 йили швед муҳандиси Г.Ловаль оқимнинг юқори босимларини буғнинг кинетик энергиясига айлантира оладиган соплони ихтиро қилди.
Л.Гальвани (1791), А.Вольт, Г.Дэви (1801), А.Беккерель (1833), У.Гьов (1839) каби олимларнинг ишлари туфайли кимёвий ва иссиқлик энергияларини тўғридан-тўғри электр энергиясига айлантириш имконияти пайдо бўлди.
1883 йили В.Томсон (Лорд Кельвин) биринчи бўлиб энергияга тўғри таъриф берди.
1855-1865 йиллар мобайнида Клаузиус ишлари орқали қайтар ва қайтмас жараёнлар ва энтропия тушунчалари фанга киритилди.
1906 йили Неьнст термодинамиканинг учинчи қонунига таъриф бериб, абсолют нолга яқинлашган сари молекулаларнинг иссиқлик ҳаракати ва энтропия нолга интилишини тахмин қилди.
Абсолют нолга етиша олмаслик Неънстнинг иссиқлик теоремасидан чиқадиган хулосалардан биридир.
ХIX асрнинг охирларида Ж.Гюи ва А.Стодола термодинамик тизимнинг иш бажара олиш тушунчасини киритди. Бу катталикка 1956 йили Р.Пант “эксергия” деб ном берди.
1942 йилда АҚШ да биринчи ядро реактори иш бошлади.
1954 йили атом электр станцияси ишга тушди.
Шундай қилиб ядро энергетикаси асри бошланди.
Бугунги кунда электр энергияси ишлаб чиқариш учун 40-50% энергия захиралари сарфланмоқда.
Маълумки, мамлакатни иқтисодий ривожлантириш истиқболлари кўп жиҳатдан ўз энергетика базасига эгалиги билан белгиланади.
Бу жиҳатдан Ўзбекистон қудратли энергетика тизимига эга. Ўзбекистон ноёб ёқилғи-энергетика ресурсларига эга. Қидириб топилган газ захиралари 2 триллион кубометрга яқин, кўмир – 2 миллиард тоннадан ортиқ.
160 дан ортиқ нефт кони мавжуд.
Ўзбекистон энергетика тизимининг асосини йирик иссиқлик электростанциялари – Сирдарё ГРЭСи, Тошкент ГРЭСи, Янги Ангрен ГРЭСи, Навоий ГРЭСи хамда 19 та гидроэлектростанция ташкил этади. Уларнинг энг йириги Чорвоқ ГЭСидир. Ўзбекистоннинг ёқилғи-энергетика мажмуи унинг энергетика ресурсларига доим ортиб бораётган эътиёжини таъминлабгина қолмайди. Ўзбекистон кўп вақтдан буён бошқа минтақаларга табиий газ етказиб бермоқда.
Сўнгги йиллар ичида топилган нефть (Мингбулоқ ва Кўкдумалоқ конлари) ва газ захиралари келгусида республиканинг ўз эхтиёжларини таъминлабгина қолмай, энергия манбаларини четга сотишни анча кўпайтиришга ҳам имкон берди.
Марказий Осиё минтақасидаги газ конденсати захираларининг деярли 74 фоизи, нефтнинг 31 фоизи, табиий газнинг 40 фоизи ва кўмирнинг 55 фоизи Ўзбекистон улушига тўғри келади.
Табиий газ қазиб олиш бўйича Ўзбекистон жаҳондаги газ қазиб чиқарувчи 10 та энг йирик мамлакат қаторига киради.
Ўзбекистон келажаги буюк давлат, деб таъкидламоқ учун барча асослар бор. Республикада ҳамма нарса: табиий бойликлар, унумдор ер, қудратли, иқтисодий ва илмий-техникавий, инсоний ва маънавий салоҳият мавжуд.
Энг муҳими – бу диёрда меҳнатсевар ва истеoдодли ҳалқ яшайди.


.