Gazning zichligi. Gazning issiqlik berish qobiliyati

Boshqacha aytganda (3.1- rasmga qarang),
pV- diagrammasida qisishni ifodalovchi egri
■chiziq ( 1-Л-2), kengayishni ifodalovchi chiziq q (2 -5 -1 ) dan ancha pastroqda joylashishi kerak. Mashina ishchi jismining holati 1-5-

2-/4-1 yopiq kontur bo'yicha o'zgarib turadi, ya’ni goh kengayib, goh qisilib dastlabki holati (1) ga kelib turadi. Bunday yopiq jarayonlar yoki sikllar deyiladi.
3.1- rasm.


jarayonlami aylanma

Tabiatdagi mavjud mashinalarning aksariyat qismi ochiq konturdagi aylanma jarayonlar bo'yicha ishlaydi, chunki ishchi jism ishni bajarib bo'lib, silindrdan atmosferaga chiqarilib yuborilib, silindrga yangi porsiya ishchi jism (havo) kiritiladi. Bunday jarayonlami ham shartli ravishda shakl yopiq deb yuritilaveradi, chunki termodinamika tadqiqotlarda siklga yangi ishchi jism (havo) kiritamizmi yoki ilgarigisini ayni paytda oldingi holatiga qaytarib (tutundan tozalab) yana qayta ishlatamizmi farqi yo'q.
61

Issiqlik mashinalarida sodir bo'ladigan hodisalar takroriy xarakterga ega bo'lganligi uchun termodinamika tadqiqotlarida faqat bir siklni qarab chiqsak yetarli bo'ladi.
Sikl uchun termodinamikaning birinchi qonuni quyidagicha yoziladi:

? i- ft = “ 2 - “i +*• (3-1)

Bunda: q x — kengayish jarayonida gazga berilgan issiqlik miqdori;
q2 — qisish jarayonida gazdan sovitkichga o'tgan issiqlik miqdori. Aylanma jarayonda gazning keyingi holati dastlabki holatiga to'g'ri keiadi, ya’ni gaz siklni bajarib bo'lib, to'la ilgarigi holatiga qaytishi kerak, shuning uchun siklda ichki energiyaning o'zgarishi
nolga teng:
«2 - ц = 0 .
(3.1) ifodada £ siklda olingan (foydali) ish bo'ladi. Aylanma jarayonda olingan ish grafik usulda 1-A-2-B-1 egri chiziqning ichidagi yuza (3.1- rasm) orqali ifodalangan.
Siklning issiqlik tenglamasi termodinamikaning birinchi qonuniga asosan quyidagicha yoziladi:
?i - Qi =£■ (3.2)
Uzluksiz ishlayotgan issiqlik dvigatelida gazga berilgan issiqlik miqdorining hammasi ishga aylanmay, bir qismi (q 2 qismi), albatta, sovitkichga o'tishi kerak. Shuning uchun siklning term ik foydali ish koeffitsiyenti (FIK) degan tushuncha kiritiladi:

<3.3,

Siklda ishga aylangan issiqlik miqdori (ql — q2)ning ja m i gazga berilgan issiqlik miqdori (q {) ga nisbati siklningfoydali ish koeffitsiyenti deyiladi.
Termodinamika siklida hamma vaqt > q2) bo'lganligi uchun
termodinamika FIK doimo 1 dan kichik bo'ladi, ya’ni: 17, < 1 ..
Agar siklda jarayonlaming bajarilishi soat mili yo'nalishida bo'lsa, issiqlik dvigatelining sikli (3.1- rasm), agar jarayonlaming bajarilish ketma-ketligi teskari yo'nalishda bo'lsa, sikldan foydali ish o'miga salbiy ish olinadi (sarflanadi), bunday sikllar sovitish tizimlari (xolodilnik) ning sikli bo'ladi.
62
3 . 2 . K a r n o s i k l i


Ilgari aytib o'tganimizdek, har qanday termodinamika siklining termik FIK quyidagicha boMadi:


(3.4)
Bunda q x va q2 laming qiymatlari siklni tashkil qilgan termo­ dinamika jarayonlaming turiga va ulaming ketma-ketligiga bogMiq. Shuning uchun termodinamikada mavjud boMgan xilma-xil sikllar orasida qanday sikl eng yuqori FIK beradi (hatto u faqat nazariy boMsa ham), degan muammo issiqlik texnikasi fani oldida turadi. Bunday sikl, har qanday boshqa siklning takomillashish darajasini, ya’ni issiqlikdan foydalanishning qay darajadaligini bilish uchun zarur. Ana shunday eng mukammal termodinamika siklini 1824- yilda fransuz muhandisi Sadi Kamo taklif qildi. Karno taklif qilgan sikl ikkita izotermik va ikkita adiabatik jarayonlardan tashkil top­ gan (3.2- rasm: — 1—2 va 3—4 izotermik jarayonlar, 2—3 va 4 —

2. 
   adiabatik jarayonlar).
   

Tx— ishchi jismning dastlabki harorati boMib, issiqlik manbaining haroratiga teng.
T2 — adiabatik kengayish oxiridagi harorat boMib, sovitkichning
harorati hisoblanadi.
Bunday siklning termik FIK eng yuqori boMishi sababini shu ikki xil termodinamika jarayonlarining tahlilidan qidirish kerak boMadi. M a’lumki, izotermik jarayonda gazning ichki energiyasi o'zgarmaydi ( и = 0), shuning uchun gazga berilgan issiqlik miqdorining barchasi ishga aylanadi (q = £). Adiabata Karnoning to‘g‘ri sikli jarayoni, ilgari aytib o'tganimizdek, gazga berilgan issiqlikni atrof-muhitga chiqarmaydi, ya’ni gazning izotermik jarayondan qolgan ichki energiyasini toMa ishga aylantiradi:
(?, - q2 = £)■
Yuqoridagi mulohazalarga ko'ra gaz qator holat o'zgarishlarini
(jarayonlami) bosib tib, o'zining dastlabki holatini egallaydi va eng yuqori (nazariy) FIK ga ega boMadi. Siklning termik FIK ni keltirib chiqaramiz, (3) tenglikka ko'ra:


?i
Issiqlik miqdori gazga 1—2 izotermik jarayonda beriladi, shuning uchun:


63
/ Ч 1 p v = c o n s t л
L / Q i ^ R T i i n ^ ( 3 5)
^
®|гщрэу-const з _ 4 jarayonida gazni siqish (izo-
4?^Щ|ыэу =const termik) uchun sarflangan ishning barchasi
issiqlikJka aylanadi va issiqlik miqdori
«j sovitkichga beriladi:
“ Ў Г ^ ^ V
RT2in-2- si
J.2 - г<ши. 2 2 $4 '
Issiqlik miqdorlarining qiymatlarini FIK tengligiga keltirib qo‘yamiz:


RTxl n ^ - - R T 2tn ^ - T , l n ^ - T 2tn% -
„ - * Ь *
RTytn^ 7]л Д * (37)
1 Қ 1 Қ


$2 _•%
Ushbu tenglikda ^ ekanligini isbotlab ko‘ramiz.
Ko'rsatkichlar orasidagi bog‘lanishga asosan 2—3 adiabatik jarayoni uchun quyidagini yozish mumkin:


Shunday bog‘lanishni endi 4 - 1 adiabatik jarayoni uchun ham yozamiz:


*- =
■Я»
Olingan ikkala tenglikni taqqoslasak:
- A. , ■
Қ S4 yokl 3[ i94


ekanligini ko‘ramiz. Demak, =еп~^ bo‘lganligi uchun (3.4) tenglikda ular o‘zaro qisqaradi, ya’ni:
7] - T-, . T2
Ъ = ~ V ^ : ^ = (3.8)


64
Shunday qilib, qaytar Karno siklining termik FIK issiqlik manbaining va sovitkichning absolyut haroratlariga bogMiq. Haroratlar farqi qancha katta boMsa, siklning FIK shuncha katta boMadi.
(3.5) ifodadan yana shuni ko‘rish mumkinki, siklning termik

j r
FIK har doim birdan kichik boMadi. Bunda birdan ayriluvchi ^T2
nisbat hech qachon nolga teng boMmaydi. Bu nisbat nol boMishi uchun quyidagi ikkita shartlardan biri bajarilishi kerak: T2 = 0 (f2= —237,15°C) yoki T = oo. Ma’lumki, ikkala shart ham bajarilishi mumkin emas.
Demak, siklda gazga beriladigan issiqlik miqdorini toMa ishga aylantirish mumkin emas, har qanday sharoitda ham berilgan issiqlikning bir qismi ishga aylanmay sovitkichga o'tadi. Agar sovitkich va issiqlik manbalarining haroratlariga teng boMsa, ya’ni: 7, = T2 boMsa, /7, = 0 boMadi.
3 . 3 . T e s k a r i K a rn o sikli


Karno siklining shakli o ‘zgarmay faqat jarayonlaming yo'nali­ shi soat mili yo'nalishiga teskari bo'lsa, teskari Kamo sikli deyiladi va sovitish mashinalarining ideal sikli bo'lib hisoblanadi. Bunda sikldan foydali ish olinish o'miga, siklni bajarish uchun ish sarflash kerak bo'ladi.Siklda issiqlik miqdori sovuqroq jismdan issiqroq jismga haydaladi. Sovitkichlaming kompressorlariga sarflanadigan ish yuqorida aytilgan teskari siklni amalga oshirish uchun sarflanadi deb tushunish kerak. Teskari Karno siklining sovitish koeffitsiyenti quyidagicha boMadi:
e = ^ - yoki e - Y ^ T \ • (3-9> Bunda: q2 — sovitkichdan olingan issiqlik miqdori;
I — siklni bajarish uchun sarflanadigan ish miqdori.