УМКД

Идеал газдардың жылудинамикалық процестер

«Техникалық жылудинамика»
ПӘНІНІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
050717 – Жылуэнергетика мамандығы үшін

ОҚУ ӘДІСТЕМЕЛІК материалДАР

Семей
2010

Мазмұны

1 Глоссарий 3
2 Дәрістер 7
Дәріс 1 7
Дәріс 2 12
Дәріс 3 16
Дәріс 4 20
Дәріс 5 25
Дәріс 6 30
Дәріс 7 34
Дәріс 8 37
Дәріс 9 47
Дәріс 10 51
Дәріс 11 56
3 ПРАКТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ зертханалық сабақтар 59
Практикалық сабақ 1 59
Практикалық сабақ 2 60
Практикалық сабақ 3 61
Практикалық сабақ 4 62
Практикалық сабақ 5 62
Практикалық сабақ 6 63
Практикалық сабақ 7 64
Практикалық сабақ 8 65
Практикалық сабақ 9 66
Практикалық сабақ 10 67
Зертханалық жұмыс 1 68
Зертханалық жұмыс 2 68
Зертханалық жұмыс 3 69
Зертханалық жұмыс 4 69
4 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ 69

1 Глоссарий

Жылудинамика - макроскопиялық жүйеде жүретін әртүрлі процестердегі
жылу әсерлікбен өтетін айналу заңдарын зерттейтін ғылым.
Макроскопиялық жүйе – көп бөлшектерден тұратын кезкелген материалдық
зат. Макроскопиялық жүйенің өлшемі атом мен молекуланың өлшемімен көп.
Техникалық жылудинамика жылу мен жұмыстың өзара айналу заңдылықтарын
қарастырады;жылу және тоңазыту машиналарында жүретін жылу, механикалық және
химиялық процестердің арасындағы өзара байланысын орнатады, газдар мен
булар жүретін процестері және осы денелердің әртүрлі физикалық күйіндегі
қасиеттерін

зерттейді.
Жылудинамикалық жүйе - өзара және басқа денелермен (сыртқы ортамен)
энергия және зат алмаса алатын денелердің жиынтығы.
Жылудинамикалық процесс – жылудинамикалық жүйеде болатын және оның
жағдайының тіпті бір ғана параметрінің өзгеруімен байланысты процестің
қайсысы болса да жылудинамикалық процесс деп аталады. Қайтымды, қайтымсыз
және квазистатикалық (бір күйден екінші күйге баяу түрде шексіз ауыса
беретін) процесс.
Термометр – температураны өлшеуге арналған прибор.
Айналадағы орта – бұл жылудинамикалық жүйеге кірмейтін заттар.
Идеал газ – молекуларының арасында ілініс материалдық нүктелерді
елестетін шартты және Гей Люссак заңдарына бағынады.
Ішкі энергия - тура жүрісті, айналмалы және тербелісті қозғалыстардың
энергия жиынтығын қамтитын молекулалар мен атомдардың бейберекеттік
қозғалысынан туындайтын энергия жұмыс – кішкентай бөлшектердің қарастырылып
отырған физикалық процесте энергияның бір түрден екінші түрге айналуын
сипаттайтын физикалық шама. Жылудинамикада жүйенің сыртқы параметрлері
өзгергенде жылудинамикалық жүйенің сыртқы денелерге беретін энергиясы.
Өлшем бірлігі Дж.
Жылутасымалдағыш – жылу алмасу процесін іске асыру үшін пайдаланылатын
сұйық немесе газ тектес зат. Мысалы, су, су буы, газдар сұйық металдар,
органикалық және басқа қосылыстар.
Жылутехникасы – ғылым мен техниканың жылу құбылыстарын өнеркәсіпке,
ауыл шаруашылығына, транспортқа, тұрмысқа және тағы басқа мақсатарға
пайдалану үшін қызмет ететін процестер мен жабдықтарды қамтитын саласы.
Практикалық жағынан жылу техникасы негізгі екі бағытта: жылу энергиясын
тікелей өнеркәсіптік процестерге пайдалану және отынның химиялық
энергиясына айналдыру үшін пайдаланылады.
Қоршаған орта - жылудинамикалық жүйеге кірмейтін дене. Жүйені қоршаған
ортадан қортынды қабат бөліп тұрады.
Жылудинамика жүйенің күйін макроскопиялық орта статикалық тәуелсіз
шамалар жиынтығы күй параметрлері (абсолютті қысым, абсолют температура
және меншікті көлем) анықтайды.
Теплофикация - жылыту – жылу электрорталықтары шығаратын жылу мен
электр энергиясын пайдаланып, қалалар мен өнеркәсіп орындарын бір
орталықтан жылытуды қамтасыз ету.
Параметрлер –процестің, құбылыстың, жүйенің техникалық құрылғының
қайсыбір қасиетін сипаттайтын шама. Жылу техникасында негізгі
параметрлеріге температура, қысым меншікті көлем т.б.
Күйдің параметрлері – жылу динамикалық жүйенің күйін сипаттайтын
физикалық шамалар.
Күй теңдеулері тепе-теңдіктегі жылудинамикалық жүйе күйіне арналған
параметрлер арасындағы функцианалды байланыс.
Абсолюттік температура – нольдік шкаладан (-273,16[pic]) басталып
саналатын температура. Кәдімгі жүз градустық шкала бойынша көрсетілетін
температураны
(t[pic]) абсолюттік температураға айналдыру үшін алғашқыға 273,16[pic]
қосу керек.
Т абс. = t +273,16[pic]. Өлшем бірлігі - Кельвин (К).
Абсолютті қара дене - өзіне түскен электромагнит сәулелерін сіңіретін
дене. Барлық басқа денелер сияқты абсолюттік қара дене де жылу мен энергия
шығарады. Көзге қап-қара болып көрінген денелердің бәрі (қара күйе, қара
май т.б.) абсолютті қара дене саналмайды.
Абсолютті қысым – бұл қазанының, баллонның, сұйық заттар, газдар
сақталатын ыдыстардын ішіндеге қысым және оған қосымша қоршаған ортаның
(атмосфера) қысымы. Атмосферамен өлшенетін абсолют қысымның шарты белгісі
ата.
Абсолюттік ноль – табиғатта болу мүмкін суықтық температураның ең
төменгі (-273,16[pic]) мұндай темпертаруада молекулалардың жылылық әрекеті
мүлде тоқтайды. Заттың мұндай жағдайға келуі тек теориялық ұғым ғана.
Меншікті жылусиымдылық – заттың температурасын 1[pic] өзгертуге
жұмсалатын жылу мөлшері.
Термиялық ПӘК. Жылуды жұмасқы айналдыру кезіндегі идеал циклдың жетілу
дәрежесін сипаттайды.
Тоңазыту коэффициенті – бір-бірлікті жұмыс жұмсалғанда, жылу
қабылтағыштан қанша жылу мөлшері әкететілетінін көрсетеді.
Карно циклы – жылудың жұмысқа (және керсінше) толық айналуы жүретін
қайтымды тұйық процесс.
Буға айналу – сұйық түрден газ түрге айналу процесі.
Бұға айналу жылулығы – бір килограмм қайнаған сұйықты құрғақ қаныққан
буға айналдыруға қажетті жылу мөлшері.
Будың құрғату дәрежесі – құрғақ будың дымқыл будағы массалық бөлігі.
Дымқыл ауа - құрғық ауа мен су буымен қоспасы.
Шық нүктесі – құрамындағы құрғатылған буды қаныққан буға жеткізүге
қажетті дымқыл ауаны суытуға қажетті температура.
Ауаның абсолютті ылғалдылығы – 1 м3 дымқыл ауадағы су буының массасы.
Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы – дымқыл ауаның абсолютті
ылғалдылығының берілген қысымен температурадағы ауаның максимал мүмкін су
буымен қанығуына қатынасы.
Сопло – «тұмсық» - қысымның төмендеуімен және қозғалыс жылдамдығының
өсуімен газдың ылғаюы жүретін арна.
Лаваль тұмсығы – газ жылдамдығын дыбыс жылдамдығынан асыруға
қолданылатын және өзі кішірейетін және ұлғаятын қысқа құбырлардан тұратын
құрама арна.
Жанышталу – будын немесе газдың журетін жолын әдейі кедергілеп,
көбінесе арнаның немесе құбырдың бір жерін тарылтып, қысымын азайту.
Техникада (гидродинамикада) жаныштау ісі сұйық немесе газ тәрізді
заттардың қысымын және шығынын тәртіптеуге қолданылады. Бұл үшін олардың
өтетін жолдарына түрлі кедергілер (жапқыш, қақпақ т.б.) қояды.
Джоуль-Томсон әсерлігі – адиабаттық жаныштау нәтежесінде газ
температурсын өзгерту.
Инверсия температурасы – адиабаттық жаныштау кезінде газдың
температурасы өзгермейді, газдың осы күйіне сәйкес температура.
Ауа сыққыш – 0,2 мПа жоғары артық қысымда ауаны немесе газды сығуға
арналған машина.
Регенерация – жүйеден кетіп жатқан газ тәрізді жану өнімінің жылуын
жануға келіп түскен газ тәрізді отындарды жылытуға пайдаланылатын ауа
немесе газдар қоспасы.
Ренкин циклы – қарапайым бу күштік қоңдырғының жұмысшы дене күйінің
өзгерісін сипаттайтын идеал тұйық процесс.
Тоңазыту циклы - аз қыздырылған денеденкөп қыздырылған денеге жылу
тасымалына арналған кері шеңберлік процесс.
Жылуалмасу – кеңістікте температурасы біркелкі емес жылу тасымалы бар
өзінен өзі еркін жүретін қайтымсыз процесс.
Жылуөткізгіштік – температуралары әртүрлі бір дененің
микробөлшектерінің өзара әрекетте суімен жүретін жылу алмасу.
Конвекция – бұл кеңістіктегі газ немесе сұйық көлемінің араласуы мен
тасымалданатын жылу.
Конвекті жылу алмасу – бұл қатты жылу беті мен сұйықтар мен газ дардың
арасындағы жылуөткізгіштік бен конвекция жолымен бірмезгілде жылу
алмасатын процесс.
Жылулық сәуле шығару – заттыңішкі энергиясы арқасында бөленетін сәуле
жиілігінің әсіреқызыл аралығында бөліп шығаратын электромагниттік сәуле
шығаруы.
Жылу тасымалы – бұл бір сұйық ортадан екінші сұйық ортаға жылу оларды
бөліп тұрған қатты қабырға арқылы берілетін процесс.
Температуралық өріс – қарастырылатын кеңістіктің барлық нүктелеріндегі
температуралар мәнінің жиынтығы. Температуралық өріс скалярлық шама, себебі
температураның өзі скалярлық шама.
Температура градиенті – мәні изотермиялық бетке тік бағытталған
температура туындысына тең вектор.
Жылу ағыны – еркін беттен уақыт бірлігінде берілетін жылу мөлшері.
Физикалық ұқсастық – физикалық процестер арасындағы, кескінделетін
ұқсастық, олардың өлшемсіз математикалық сипатымен үйлесімді.
Ұқсастық критерийлері – қарастырылатын физикалық құбылыстарды
аңықтайтын өлшемді шамалардан құралатын өлшемсіз сандар.
Ұқсастықтың критериалдық (шектік) теңдеуі – құбылысты сипаттайтын
ұқсастық критерийлерінің арасындағы функционалды тәуелділік.
Жылуалмастырғыштар – бір ортадан екінші ортаға жылу тасымалдауға
арналған құрылғы.
Отын – энергетикалық, өндірістік және жылу құралдарында жылу алуға
қолданылатын жанғыш зат.
Жану жылулығы деп 1кг отынның толық жануы кезінде бөлінетін жылу
мөлшерін айтады.
Жылулық – жылу алмасу процесінің энергетикалық сипаттамасы.
Калориметрлік бомба- отынның жану жылулығын анықтайтын құрал.
Жану жылулық – қатты, сұйық және газ тәрізді отын толық жанып біткенде
алынатын жылу мөлшері. Төмен, жоғары және көлемдік жану жылулық болады.
Жанарғы(горелка)-сұйық және газтәрізді отындарды оттыққа үрлеп беру
құралы.
Шартты отын – жану жылулығы 29300 кДж/ кг тең отын.
Буқазандығы қондырғысы – бу қазандығы мен қосымша құрылғылар жиынтығы.
Жылу қазандығы – орталықтан жылыту жүйесін жүйелерін ыстық сумен
немесе бумен жабдықдайтын бу қазаны.
Оттық – бу қазандығының немесе пешінің отын жағылатын бөлігі. Қатты
отынға арналған оттық қабаттама және камералы оттықтар болып бөлінеді.
Сұйық (қарамай( және газ тәрізді отын камералы оттықта жағылады.
Жылу қозғалтқышы – жылу энергиясын механикалық жұсықа айналдыратын
қозғалтқыш. Ол химиялық немесе ядролық отын түріндегі табиғи энергетика
ресурстарын (қорларын) пайдаланады. Олар поршенді, роторлы және реактивті
қозғалтқыштар болып бөлінеді.
Жылуды оқшаулындыру – жылу аппараттары мен су құбырларын айналаға
тарап кететін жылу шығынын азайту мақсатында жылу өткізбейтін материалдарме
қаптау (немесе орау).

2 Дәрістер

Дәріс 1

(2 сағат)

Тақырып. Техникалық жылудинамикасы

Дәріс сабақтың мазмұны

1. Кіріспе. Термодинамика пәні
2. Жылудинамика пәнінің әдістері. Негізгі түсініктер мен ережелер
3. Жұмыс денесі мен қоршаған орта
4. Негізгі күй параметрлері мен оның өлшем бірлігтері
5. Идеал газ күйінің теңдеуі
6. Жылудинамикалық процес. Тепе-теңдікті және тепе-теңсіздіктегі
процестер. Қайтымды және қайтымсыз процестер
7. Идеалды және нақты газдар. Идеалды және нақты газдардың теңдеуі
8. Идеалды және реал газдардың жылусыйымдылығы
9. Жылу өлшемін аңықтау
10. Газ қоспасының жылусыйымдылығы

Ғылым саласында XVIII ғ. ортасында бірінші рет жылу теориясы облысында
ғылыми ұсынысты М.В.Ломоносов енгізді,ол өзінің теориялық және
эксперименттік жұмыстары мен заттың негізгі молекула-кинетикалық теориясын
жасады және энергияның сақталу заңында жылу мен механикалық энергияның
өзара байланысын орнатты.
Жылуды қолданудың ең тиімді әдістерін табу, жылу қондырғыларының
жұмысшы процестерінің үнемділігін талдау, осы процестерді біріктіру, жылу
агрегаттарының жақсы жетілген түрлерін немесе жаңа түрлерін құрып шығару
үшін жылу техникасының теориялық негізін тереңдетіп оқып, жасауды қажет
етеді. Жылу теориясын білімсіз күшті бу және газ трубиналарын реактивті
қозғалтқыштар мен жылу қондырғыларын құру мүмкін емес еді.
Жылуалмасу пәнінде жылу энергиясының қасиетін және жылудың таралу
процесін зерттейді.
Жылудинамика - макроскопиялық жүйеде жүретін әртүрлі процестердегі
жылу әсерлікбен өтетін айналу заңдарын зерттейтін ғылым.
Макроскопиялық жүйе - бұл өте көп бөлшектерден тұратын кез-келген
материалдық объект. Макроскопиялық жүйенің өлшемі молекулалар мен атомдар
өлшемдерінен әлде қайда көп. Зерттеу тапсырмаларына байланысты жылудинамика
жалпы (физикалық), химиялық және техникалық болып бөлінеді.
Техникалық жылудинамика жылу мен жұмыстың өзара айналу заңдылықтарын
қарастырады;жылу және тоңазыту машиналарында жүретін жылу, механикалық және
химиялық процестердің арасындағы өзара байланысын орнатады, газдар мен
булар жүретін процестері және осы денелердің әртүрлі физикалық күйіндегі
қасиеттерін

зерттейді.
Макроскопиялық жүйенің физикалық қасиетін феноменологиялық және
статистикалық әдістермен оқытады. Зерттеудің феноменологиялық әдісі
макроскопиялық позицияның құбылысын оқытады,статистикалық әдіс
молекуларлық, ішкі молекуларлық заңдылықтарды оқытады.Зерттеудің
жылудинамикалық әдісі зат құрылысы туралы моделдік тапсырысты қажет
етпейтін феноменология болып табылады.Осыдан шығатын қортынды:
жылудинамиканың дедукциялық әдіс арқылы, жылудинамиканың екі негізгі заңын
қолдану арқылы аламыз.Техникалық жылу динамикада негізгі түсінік болып
жылудинамикалық жүйе саналады.
Жылудинамикалық жүйе деп-бір-бірімен және қоршаған ортамен
механикалық, жылулық өзара әрекеттестікте болатын материалдық денелер
жиынтығын айтады. Жүйені таңдау өз құзырымызда және ол алға қойған мақсат
шартынан тәуелді.
Қоршаған орта - жылудинамикалық жүйеге кірмейтін дене. Жүйені қоршаған
ортадан қортынды қабат бөліп тұрады.
Жылудинамика жүйенің күйін макроскопиялық орта статикалық тәуелсіз
шамалар жиынтығы күй параметрлері (абсолютті қысым, абсолют температура
және меншікті көлем) анықтайды.
Абсолют қысым - бұл орташа уақыт бойынша алынған күшті сипаттайтын
шама. Онымен жүйе бөлшектері жүйе толтырылған ыдыстсң қабырға ауданы
бірлігіне әсер етеді. Абсолютті қысымды екі прибордың-барометр және
манометр(немесе вакуметр) көрсетуі арқылы анықтайды.
Егер,абсолют қысым P ыдыстағы барометрлік Pбар қысымнан көп болса,онда
мына формуламен анықтайды:
P=Pбар+Pман
(1)
мұнда Рман - манометр көрсеткен қысым.
Егер абсолютті қысым Р ыдыстағы барометрлік Рбарқысымнан аз болса,онда
мына формуламен анықтаймыз:
P=Pбар-Pвак
(2)
мұнда Pва к- вакумметр көрсеткіші.
СИ жүйесінде қысым Па-мен өлшенеді.
Абсолютті температура - жүйе құралатын газ молекулаларының орта
кинетикалық энергиясына пропорционал шама.
Температура дене қызуының дәрежесін көрсететін шама, СИ өлшем
бірлігінде Кельвин (К) өлшенеді.
Меншікті көлем - зат массасының бірлігіндегі көлем.
Мына формуламен анықталады:
| [pic], | |
|(3) | |

мұндағы, V - заттың көлемі,м3 ;
M - зат массасы, кг.
СИ жүйесінде меншікті көлемнің өлшем бірлігі, м3/кг.
Меншікті көлемге кері шама тығыздық деп аталады.
Жүйенің бір тепе-теңдік күйінен басқа күйге өту процесін
термодинамикалық процесс деп атайды.
Тепе-теңдіктегі жылудинамикалық процесс деп оның барлық параметрлеріні
өзгерісі ақырын жүретін және өзгеретін процесті айтады.
Сонымен, тепе-теңдіктегі процесс жылудинамикалық жүйеде заттың өзгеруі
бір күйден екінші күйге ақырын өтетін процестерді айтады.
Теңестірілмеген процесс деп тепе-теңдік күйде болмайтын процесті
айтады.
Қайтымды процесс деп тура және кері бағытта да дене өзінің бастапқы
күйіне қайтып келетін процесті айтады.
Қайтымсыз процесс деп өздігінен жүргенде тек бір бағытта болатын
процесті айтады.
Идеал газ деп молекулалар арасындағы өзара әрекет күші жоқ,ал
молекулалардың өзі көлемсіз және олар өздерін материалдық нүкте ретінде
көрсететін газды айтады.
Идеал газ күйінің теңдеуі-Клапейрон теңдеуі былай жазылады:

|[pic] |(4) |

мұнда P - қысым, Па;
V - көлем, м3;
M - масса, кг;
R - газ тұрақтысы, Дж/( кг*К);
Т - абсолютті температура, К.
Нақты гадың идеалды газдан айырмашылығы молекулалардың молекула аралық
тартылыс күші бар және молекуланың көлемін ескермеуге болмайды.Нақты
газдардың сапалық ерекшеліктерін Ван-дер-Ваальс теңдеуімен анықтаймыз.
| [pic], | |
| |(5) |

мұнда, а - газ табиғатынан тәуелді пропорционалды коэффицент,
(H*м4)/кг2;
в - газдың мүмкін болған сығу көлемі, м3/кг;
а/v2-ішкі қысым, Па;
(V-в) - молекула қозғалысына арналған еркін көлем,
м3/кг.

Газ қоспасы деп бір-бірімен химиялық реакцияға кірмейтін жеке газдар
қоспасын айтады. Қоспадағы әр газ басқа газдардан тәуелсіз өзінің бар
қасиеттерін сақтайды және ол өзі ғана толтырылған көлемдегі сияқты әсер
етеді. Ыдыстың қабырғасына газдың молекулалары парциалды (құрамдас
бөліктері) деп аталатын қысым туғызады.
Дененің температурасын 10С өзгерту үшін, берілетін немесе одан
алынатын жылу мөлшерін жылусыйымдылық деп атайды.
Жылусыйымдылықтың зат мөлшеріне қатынасын меншікті жылусыйымдылық деп
атайды. Меншікті жылусыйымдылықтың мынадай түрлері бар:
массалық [pic], Дж/(кг(К);
көлемдік [pic], Дж/(м3(К);
молдік [pic], Дж/(кмоль(К).
Идеал газдың жылусыйымдылығы температурадан тәуелді. Бұл белгілері
бойынша нақтылы және орташа жылусыйымдылықтар болып ажыратылады.
Температураның шексіз аз өзгеруіне сәйкес келетін жылусыйымдылықты
нақты жылусыйымдылық деп атайды.
|[pic]. | (6) |

Температраның t1-ден t2-ге өзгеруіне сәйкес жылусыйымдылықты орташа
жылусыйымдылық [pic] деп атайды.
|[pic], | (7) |

Газдар үшін жылыту және суыту кезіндегі тұрақты көлемдегі және тұрақты
қысымдағы газ күйінің өзгерістері ерекше ескеріледі:
Жылусыйымдылық жылудың берілу және әкетілу түрінен тәуелді. Тұрақты
қысымдағы жылусыйымдылық- изобаралық ср-деп аталады.
- [pic], Дж/(кг(К);
- [pic], Дж/(м3(К);
- [pic], Дж/(кмоль(К).
Тұрақты көлемдегі жылусыйымдылық- изохоралық сv деп ажыратылады.
- [pic], Дж/(кг(К);
- [pic], Дж/(м3(К);
- [pic], Дж/(кмоль(К).
Бұл жылусыйымдылықтардың өзара байланысын Майер теңдеуі көрсетеді:
|[pic], | (8) |

мұндағы-R –газ тұрақтысы, Дж/(кг(К)
немесе:
|[pic], | (9) |

мұндағы[pic] - универсалды газ тұрақтысы, [pic] = 8314 Дж/(кмоль(К).
Изохоралық процесте берілетін жылу тек газды ішкі энергиясын өзгертуге
жұмсалады, ал изобаралық процесте ол жылу жұмыс жасау үшін де жұмсалады.
Сондықтан ср>сv .
Техникалық термодинамикада жылусыйымдылықтардың қатынасы адиабат
көрсеткіші деп аталады (Пуассон коэффициенті).
|[pic]. |(10) |

Осы интегралды есептеу үшін мына функцияны білу керек [pic].
Егер [pic]және температурадан тәуелді емес деп есептесек, молдік
жылусыйымдылықтар шамалы тең болып, газдың атомдықтан тәуелді болады.
Жылусыйымдылықты кесте бойынша аңықтауға болады. Жылусыймдылық
аддитивті болады, соңдықтан газ қоспасындағы массалық [pic] және көлемдік
[pic] жылусыймдылықтарға мына аңықтамалар қажет:
|[pic], |(11) |
|[pic]. |(12) |

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылудинамика нені оқытады?
2 Жылудинамикалық жүйе деп нені түсінесіз?
3 Қандай жүйе тепе-теңдіктегі және теңестірілмеген деп аталады?

4 Термодинамикалық процесс деген не?
5 Идеал газ деген не?
6 Нақты газ деген не?
7 Идеал газ күйінің теңдеуін жаз.
8 Нақты газ теңдеуін жаз.
9 Универсалды газ тұрақтысы мен газ тұрақтысының айырмашылығы
10 Негізгі күй параметрлері?
11 Газ қоспасы деп нені айтады?
12 Нақтылы және орташа жылусыйымдылықтардың айырмашылығы?
13 Майер теңдеуінің физикалық мәні?
14 Температраның t1-ден t2-ге өзгеруіне сәйкес орташа
жылусыйымдылықтың формуласын жазыныз.
15 Газ қоспасының жылусыйымдылықты қалай аңықтайды?

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.:
Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
6 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Дәріс 2

(2 сағат)

Тақырып. Идеал газдар

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Идеал газ және оның заңдары
2 Идеал газ қоспасы
3 Дальтон заңы
4 Идеал газ параметрлері және оларды анықтау

Идеал газ және оның заңдары
Газ (франц. gaz, грек chaos ) деген сөз молекулалары арасында өзара
әсер (әрекеттестік) әрекет ету күш жоқ, ал молекулалардың өзі көлемсіз және
олар өздерін материалдық нүкьелер ретінде көрсететін газдарды идеал газдар
деп атайды.
Жоғарыдағы анықтамалардан, идеал газ бұл модель екенін көреміз және ол
жуықтап және оңайлатып (жеңілдетіліп) алынған түрі.
Нақты газдарда молекулалар арасында ілініс күші бар және оның шамасы
молекулалар арасы бір-бірінен қашықтаған сайын азая береді, онда заттардың
молекулалары бірімен-бірі берік ұстаспайды, мүмкін болған көлемді толтыра
бет-бетімен қозғала береді. Кәдімгі қысым мен температурада газ
молекулаларының арасындағы орташа қашықтық, сұйықтар және қатты
заттардағымен салыстырғанда шамамен 10 есе артық болады, сондықтан газдың
тығыздығы әлде қайда кем.
Идеал газдың тығыздығы аз болған сайын, оның дәлдігі соғұрлым жоғары.
Табиғатта идеал газдың жоқтығына қарамай көптеген газдар (ауа, азот,
оттегі, көміртегі тотығы, отынның жану продуктері және т.б.) бөлмелік
температурада және бірнеше бар болатын қысымда идеал газ заңына бағынады.
Тығыздалған (қоюланған) будың (сұйыққа немесе кристалға айналуын)
жағдайындағы газдар мен сұйықтар. Мысалы, кәдімгі температурадағы және
қысымдағы суды және су буын идеалдыгазға жатқызуға болмайды.
Идеал газдардың заңдары тәжірибе жүзінде алынған: Бойль-Мариотт 1662
жылы, тұрақты температурада өтетін изотермалын, жылудинамикалық процесте
газдың қысымының оның көлеміне көбейтіндісі тұрақты шама PV=const. Еркін
жылдамдығы екі идеал газдың тұрақты температурадағы өтетін жылудинамикалық
процесіндегі параметрлердің қатынасын мына кескінмен көрсетеді:
[pic]немесе [pic] Бойль-Мариотт. (1)

Идеал газдың қоспасы
Техникада өздері жеке газдардың қоспасы болып келетін газ тәрізді
заттар қолданылады. Жердегі ең кең таралған газ ауа (бұл негізінен азот пен
оттегінің қоспасы). Отынның жануы кезінде жүретін химиялық реакция ауадағы
оттегімен тотығады да, пайда болған түтін газдары да қоспа түрінде болады.
Бұндай мысалдарды көптеп келтіруге болады.
Домнадағы газ, қазандықтан іштен жану двигателінен, реактивті
двигателінен және басқа жылу қондырғыларынан шығар газдар да жоғарыда
айтылған мысалға жатады.
Газ қоспасы деп бір-бірімен химиялық реакцияға кірмейтін жеке газдар
қоспасын айтады. Қоспадағы әр газ басқа газдардан тәуелсіз өзінің бар
қасиеттерін сақтайды және ол өзі ғана толтырылған көлемдегі сияқты әсер
етеді.
Ыдыстың қабырғасына газдың молекулалары парциалды (құрамдас бөліктері)
деп аталатын қысым туғызады. Қоспаға кіретін әр жеке газ, Клапейронның
теңдеуіне бағынады, сонымен ол идеал газға жатады. Идеал газдар қоспасы
Дальтон заңына бағынады, ол былай дейді:
Газдар қоспасының жалпы қысымы, жеке газдардың құрамдас бөліктерінің
қысымдарының қосындысына тең:

[pic] (2)

мұндағы P1, P2, P3…Pn-құрамдас бөліктердің қысымы.

Газ қоспасының жылусыйымдылығы
Дененің температурасын 10С өзгерту үшін, берілетін немесе одан
алынатын жылу мөлшерін жылусыйымдылық деп атайды.
Жылусыйымдылықтың зат мөлшеріне қатынасын меншікті жылусыйымдылық деп
атайды. Меншікті жылусыйымдылықтың мынадай түрлері бар:
массалық [pic], Дж/(кг(К);
көлемдік [pic], Дж/(м3(К);
молдік [pic], Дж/(кмоль(К).
Идеал газдың жылусыйымдылығы температурадан тәуелді. Бұл белгілері
бойынша нақтылы және орташа жылусыйымдылықтар болып ажыратылады.
Температураның шексіз аз өзгеруіне сәйкес келетін жылусыйымдылықты
нақты жылусыйымдылық деп атайды.
|[pic]. |(3) |

Температраның t1-ден t2-ге өзгеруіне сәйкес жылусыйымдылықты орташа
жылусыйымдылық [pic] деп атайды.
|[pic], | (4) |

Идеал газдардың жылусыйымдылығы температурадан ғана емес сонымен қатар
газдардың атомдар санына және процестің түріне де тәуелді.
Нақты газдардың жылусыйымдылығы олардың табиғи қасиеттерінен,
температурасы мен қысымынан да тәуелді.
Газдар үшін жылыту және суыту кезіндегі тұрақты көлемдегі және тұрақты
қысымдағы газ күйінің өзгерістері ерекше ескеріледі:
Жылусыйымдылық жылудың берілу және әкетілу түрінен тәуелді. Тұрақты
қысымдағы жылусыйымдылық- изобаралық ср-деп аталады.
- [pic], Дж/(кг(К);
- [pic], Дж/(м3(К);
- [pic], Дж/(кмоль(К).
Тұрақты көлемдегі жылусыйымдылық- изохоралық сv деп ажыратылады.
- [pic], Дж/(кг(К);
- [pic], Дж/(м3(К);
- [pic], Дж/(кмоль(К).
Бұл жылусыйымдылықтардың өзара байланысын Майер теңдеуі көрсетеді:
|[pic], | (5) |

мұндағы-R –газ тұрақтысы, Дж/(кг(К)
немесе:
|[pic], |(6) |

Газдың температурасымен бірге жылусыймдылығы үлкейеді.
1 кг газдың жылыту кезіндегі [pic]бастапқы температурасынан [pic]соңғы
температурасына дейін жылу мөлшері мына формуламен аңықталады:
|[pic]. |(8) |

Өздік бақылау сұрақтары

1 Меншікті жылусыйымдылықтың анықтамасын беріңіз
2 Орта және нақты жылусыйымдылықтардың өзара айырмашылығы
3 Жылусыйымдылықтардың түрлерін айтыныз
4 Майер теңдеуінің физикалық мәнін түсіндір
5 Газ қоспасының жылусыйымдылығын қалай анықтайды
6 Жылусыйымдылықтың өлшем бірліктерін атаңыз

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 3

(2 сағат)

Тақырып. Жылу динамикасының бірінші заңы

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Термодинамиканың бірінші бастамасы. Энергияның сақталу және айналу
заңы.
2 Термодинамикалық жүйенің энергиясы
3 Ішкі энергияның өзгеруі
4 энтальпияның анықтамасы.

Термодинамиканың 1-заңы жалпы энергияның сақталу және айналу заңының
бір түрі. Бұл заң механикалық энергия мен жылулыққа қолданылатын түрі.

Термодинамиканың бірінші бастамасы (заңы), барлық процестер мен
құбылыстарға қолданылатын, жалпылама, табиғаттын универсалды заңы болып
табылатын, масса мен энергияның сақталу және айналу заңынаң жылулық
құбылыстарға қосымшасы болып табылады.
Сапа жағынан айырмашылығы бар, энергияның са-алуан түрлері бар (тұтас
дененің қозғалысына байланысты, кинетикалық энергия; электр зарядтарының
қозғалысына байланысты электрлік энергия; молекулалық және молекула
ішіндегі қозғалысқа байланысты ішкі энергия және т.б.
Берілген түрдегі энергия деңелердің өзара әсерінің нәтижесінде,
энергиясының өзге кез-келген түріне ауыса немесе айнала алады және де
оқшауланған жүйеде барлық түрдегі энергиялардың қосындысы тұрақты шама
болып табылады. Өзге сөзбен айтқанда, оқшауланған жүйенің энергиясы,
жүйедегі кез-келген процестердің барысында өзгермейді; энергия жоғалмайды
және жоқтан пайда болмайды (энергияның сақталу және айналу заңдары).
Энергия ұғымы материя қозғалысымен біте байланысты: энергия материя
қозғалысының физикалық өлшемі. Энергияның жеке түрлерінің айырмашылығы
материалдық денелердің қозғалу пішіндерінің сапалық айырмашылықтарының бар
болуымен түсіндіріледі. Дене энергиясының бір-біріне айналуы, материя
қозғалысының шексіз мүмкіндігін, бір пішіннен екінші пішінге ауыса
алатындығын бейленеді. Сондықтан, энергия сақталу заңы материалдық
дүниенің қозғалысының жойылмайтындығының дәлелі болып табылады.
Тұйықталған термодинамикалық жүйенің энергиясы сақталу заңына орай
өзгермейді, яғни

|E=const немесе E2 - E1=0 | |
| |(1) |

Енді қоршаған орта мен механикалық өзара әсерге түсе алатын
адиабатылық оқшауланған жүйені қарастырайық. Бір күйден екінші күйге
өткенді бұлжүйе сыртқы денелерге мынадай L жұмыс атқарады, ол энергия
сақталу және айналу заңына орай жүйе энергиясының азаюна тең E2 - E1, яғни

|L= E1 – E2 | |
| |(2) |

Жалпы жағдайда қоршаған денелермен жылулық және механикалық өзара
әсерде болатын оқшауланбаған термодинамикалық жүйедегі энергияның өзнеруі,
ол өндірген жұмыс пен жүйе қабылдаған жылу мөлшеріне байланысты мына
қатынаспен беріледі:

|E1 – E2 = Q - L | |
| |(3) |

Бұл өрнек кез-келген процесс үшін орынды болатын термодинамиканың
бірінші бастамасын жалпы өрнеге болып табылады.
Жұмыс денесінің ішкі энергиясы – барлық кинетикалық энергияның үдемелі
және айналушы қозғалысындағы, оның молекуларының жұмысшы денедегі
функциялық жағдайы.
СИ жүйесінде ішкі энергияның өзгеруінің өлшем бірлігі [pic] - Дж
(Джоуль), меншікті ішкі энергияның өлшем бірлігі [pic] - Дж/кг.
Дененің ішкі энергиясын [pic], Дж, мына формуламен анықтайды:
|[pic], |(4) |

мұндағы [pic]- молекулардың ішкі кинетикалық энергиясы, Дж;
[pic]- молекулардың ішкі потенциалды энергиясы, Дж;
[pic]- интегрирдығының тұрақтысы, Дж.
Меншікті ішкі энергиясын [pic]мына формуламен анықтайды, Дж/кг:
|[pic], |(5) |

мұндағы [pic]- молекулардың меншікті ішкі кинетикалық энергиясы,
Дж/кг;
[pic]- молекулардың меншікті ішкі потенциалды, Дж/кг;
[pic]- интегрирдығының тұрақтысы, Дж/кг.
Ішкі кинетикалық энергияны [pic], Дж, келесі бөліктерге бөлуге болады:
|[pic], |(6) |

мұндағы [pic]- молекулардың үдемелі қозғалысының кинетикалық
энергиясы, Дж;
[pic]- молекулардың айналушы қозғалысының кинетикалық энергиясы, Дж;
[pic]- бір-біріне қатынасты молекула атомдар ядроларының колеб
қозғалысының энергиясы, Дж.
Нақтылы газдард үшін [pic] ішкі энергиясы, Т температура, газ
тығыздығы [pic] ретінде функция:

| [pic]= f (T, [pic]), |(7) |

Тығыздықпен байланысты, белгілі Джоуль-Томсон экспериментімен
дәлелденеді де, газдың жекеленген жүйесіндегі кеңеюінен, жұмыстың
атқарылмауы өтеді. Бұл экспериментте dq, сонымен және pd нөлге тең.
Сондықтан,
|d[pic]= dq - pd (1/[pic]) = 0, |(8) |

Термодинамикасында ішкі энергияның абсалютсыз шамасызымен істес болуға
тура келеді, ал оның өзгеру нәтижесіндегі жүйе күйінің өзгеруін ғана
қарастырады. Ішкі энергияның абсалютты шамасының жоқ екенің бағалайды. Одан
басқа, ішкі энергия [pic]= mu аддитивті шамада болады. Соңдықтан, ішкі
энергияның бастапқы есептеуі үшін шартты күйін қабылдайды. Практикалық
түрінде ішкі энергияның нольді шартты мәнін [pic] деп қабылдайды да, р =
0,10133 мПа және Т = 273,16 К (нормалы физикалық жағдайда)
Термодинамиканың бірінші заңы - энергияның сақталу эаңы және түрленуі,
яғни энергия жоғалмайды және еш нәрседен пайда болмайды, ол тек қана, бір
түрінен екіншісіне түрленіп ауысады.
Термодинамикасының 1-заңы механикалық және жылу энергиясының өзара
айналуының арақатынасын көрсетеді.
1 кг жұмысшы денесі үшін термодинамикалық бірінші заңының
дифференциалды түрінде аналитикалық формуласы:

|[pic]. |(9) |

Жылулық және жұмыс мөлшері процесстің функциялары, ал ішкі энергия
жағдайдың функциясы. Сондықтан (6) теңдеу мына түрінде болады:

|[pic]. |(10) |

жұмысшы дененің М кг үшін:

|[pic]. |(11) |

Жұмысшы дене М кг және [pic], Дж/кг , жұмысшы дененің 1 кг үшін
Термодинамикалық процесстерді есептеу үшін У. Гиббс функцияны енгізді
[pic], Дж. Бұл функциясы энтальпия деп аталады.
Энтальпия – термодинамикалық функция, толық мағыналы (ішкі және
сыртқы) энергия жүйелерінің болуы. Ол ішкі энергия мен серпімді энергия PV
қосындысынан тұрады, қоршаған ортаның сыртқы қысымының P бар болуымен
анықталады, яғни PV – бұл жұмыс атқарушы, жұмысшы жененің энтальпиясындағы
температуралық байланысты және температураның өзгеруінен, энтальпия
өзгереді.
Энтальпияны [pic], Дж, мына формуламен анықтайды:
| [pic], |(12) |

мұндағы [pic]- ішкі энергия, Дж;
[pic]- қысым, Па;
[pic]- көлем, м3.
Меншікті энтальпияға [pic], Дж/кг, мына формула
| [pic], | (11)|

мұндағы [pic]- меншікті ішкі энергия, Дж/кг;
[pic]- қысым, Па;
[pic]- меншікті көлем, м3/кг.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылу динамикалық бірінші заңы
2 Жылу мен жұмыстың өлшем бірліктерінің қатнасы
3 ПӘК формуласын жазыныз
4 Жылу динамикасының бірінші заңының аналитикалық кескінің түсіндір
5 Ішкі энергияның формуласын жазыныз

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 4

(3 сағат)

Тақырып. Идеал газдардың жылудинамикалық процестер

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Жылудинамикалық процесстердің түрлері
2 Политропты процесс.
3 Изохоралық процесс.
4 Изобаралық процесс.
5 Изотермиялық процесс.
6 Адиабаттық процесс.

Жылудинамикалық процестерге изохоралық, изотермиялық, изобаралық,
адиабаттық және политроптық процестер жатады. Жылу техникасында процестерге
және олардың есептеуне үлкен көңіл бөлінген. Жылудинамикалық процестердің
есептеліуне олардың басындағы және соңындағы барлық параметрлерін табу,
жылулық және жұмыс мөлшерін анықтау және осы процесті P-V жылудинамикалық
диаграммада көрсету.Изохоралық процесс тұрақты көлемде жүреді.

Политропты процесс дегеңіміз, жылуды қалай болса солай жеткізу немесе
алып кету процессін айтады. Политропты процессте жылусыймдылық тұрақты
болады.
Политропты көрсеткіші [pic] процесстің барлық нүктелері үшін белгілі,
тұрақты шамада болады:
|Изохоралық |[pic]; |
|Изобаралық |0; |
|Изотермиялы |1; |
|Адиабаттық |[pic]. |

Политропты процесстің теңдеуі:
|[pic]. |(1) |

Жумыс дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің қатынасы:
| [pic]. |(2) |

Жұмыс дене көлемін өзгеруінің меншікті жұмысы [pic], кДж/кг:
|[pic]. | |
| |(3)|

[pic]процессіне қатысқан жылудың меншікті мөлшері, кДж/кг:
|[pic]. |(4) |

Меншікті энтропияның өзгеруі [pic], кДж/(кг(К):
|[pic]. |(5) |

Көлемі тұрақты процессті изохоралық деп атайды.
Изохорал процесстің теңдеуі:
|[pic]. |(6) |

Жумыс дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің қатынасы:
|[pic]. |(7) |

Жұмыс дене көлемін өзгеруінің меншікті жұмысы [pic], кДж/кг:
|[pic]. |(8) |

[pic]процессіне қатысқан жылудың меншікті мөлшері, кДж/кг:
|[pic]. |(9) |

Меншікті энтропияның өзгеруі [pic], кДж/(кг(К):
|[pic]. |(10)|

Қысымы тұрақты процессті изобаралық деп атайды
Изобаралық процесстің теңдеуі:
|[pic]. |(11) |

Жумыс дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің қатынасы:
|[pic]. |(12) |

Жұмыс дене көлемін өзгеруінің меншікті жұмысы [pic], кДж/кг:
|[pic]. |(13) |

[pic]процессіне қатысқан жылудың меншікті мөлшері [pic], кДж/кг:
жылусыймдылық айналмалы болғанда (переменная):
|[pic][pic], |(14) |

Меншікті энтропияның өзгеруі [pic], кДж/(кг(К):
|[pic]. |(16) |

Температура тұрақты процессті изотермиялық деп атайды. Изотермиялық
процесстің теңдеуі:
|[pic]. |(17) |

Жумыс дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің қатынасы:
|[pic]. |(18) |

Жұмыс дене көлемін өзгеруінің меншікті жұмысы [pic], кДж/кг:
|[pic]. | |
| |(19) |

[pic]процессіне қатысқан жылудың меншікті мөлшері, кДж/кг:
|[pic]. |(20) |

Меншікті энтропияның өзгеруі [pic], кДж/(кг(К):
|[pic]. |(21) |

Адиабатты процесс – қоршаған ортамен, жалу алмасусыз өтетін
жылудинамикалық процесс.
Адиабатты процесстің теңдеуі:
|[pic]. |(22) |

Жумыс дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің қатынасы:
|[pic]; | |
| |(23) |

Жұмыс дене көлемін өзгеруінің меншікті жұмысы [pic], кДж/кг:
|[pic]. | (24) |

[pic]процессіне қатысқан жылудың меншікті мөлшері, кДж/кг:
|[pic]; | (25) |

Меншікті энтропияның өзгеруі [pic], кДж/(кг(К):
|[pic]; |(26)|

Барлық процесстер формулаларынан меншікті ішкі энергияның өзгеруі
[pic], кДж/кг:
жылусыймдылық айналмалы болғанда (переменная):
|[pic][pic], | (27)|

жылусыймдылық тұрақты болғанда:
|[pic][pic]. | (28)|

Барлық процесстер формулаларынан меншікті энтальпияның өзгеруі [pic],
кДж/кг:
жылусыймдылық айналмалы болғанда (переменная):
|[pic][pic], | (29) |

жылусыймдылық тұрақты болғанда:

|[pic][pic]. |(30)|

Процессте қолданылатын жылу мөлшерін көрсететің[pic] коэффициенті,
ішкі энергияның өзгеруіне барады:
|[pic]. |(31)|

[pic] және [pic] диаграммаларында процесстерді құрұ әдістері
көрсетілген. [pic] және [pic] диаграммаларында жылудинамикалық
процесстердің өзара орналасуы 1 суретте көрсетілген.

|[pic] |
|[pic] |

Сурет 1 - [pic] және [pic] диаграммадағы жылудинамикалық процесстері

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылудинамикалық процестерге қандай процестер жатады?
2 Изохоралық процесс дегеніміз не?
3 Изобаралық процестің негізгі есептеу формулаларын жазыңыз
4 изотермиялық процестің графигі қандай?
5 Адиабаттық процесс деп қандай процесті айтады
6 Политроп процесінің маңызы

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 5

(2 сағат)

Тақырып. Жылу динамикасының екінші заңы

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Жылу динамикасының екінші заңы, негізгі жағдайы.
2 Тұйық процесс циклдың тоңазыту коээфициенті.
3 Идеал газ энтропиясы
4 Карно циклы.

Құнсыз күй кезіндегі, тік және кері бағыттағы қайтымсыз процесстер
өтеді. Процесстердің бағыттылығы және олардың өтуінің жалпы түрін,
жылудинамикасның екінші заңымен аықтайды
Техникалық жылудинамикасында екінші заңды қолданады да, жылулық
процесс жағдайы кезіндегі, жылулықтың механикалық жұмысқа айналуын
анықтайды. Сонымен, жылудинамикасының бірінші заңынан шығатын жылулық пен
жұмыс аралық, санды қатынастары сақталуы тиіс. Жылулық қозғалтқышында,
толассыз жұмыс атқарылуы үшін, айналы процесс қажет. (сурет 1)
Жылулық жұмысқа айналған циклды тік цикл деп атайды. (сурет 1а). Оның
нәтижесінде механикалық жұмыс іске асырылады. Кері цикл дегеніміз – жұмысты
пайдалынатын цикл (сурет 1а). Кері циклымен жұмыс істейтін тоңазытқыш және
жылусорапты қоңдырғылары. Циклдар әр түрлі процесстерден кұрұлу мүмкін.

|[pic] |[pic] |
|а |б |

а) тік цикл; б) кері цикл

Сүрет 1 – Айналмалы процесс

Термиялық пайдалы әсері коэффициенті (ПӘК) – цикл жұмысының,
жеткізілген жылуға қатынасы [pic]:
|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - циклға келтірілген жылулықтың мөлшері, кДж/кг;
[pic] - циклдан алынған жылулықтың мөлшері, кДж/кг;
[pic] - циклының жұмысы, кДж/кг.
Термиялық П.Ә.К. циклы, әр түрлі уақытта бірден кем, себебі, [pic]>0.

Кері циклдарын эффектілігін көрсету үшін тоңазытқыш коэффициент деген
түсініктеме бар [pic]:
|[pic]. |(2)|

Тоңазытқыш коэффициенттің мөлшері бірден асады.
Француз ғалымы Сади Карно 19 ғасырдың бірінші жартысында жылудың
жұмысқа үлкен табыспен айналуын қарастыратын идеал циклді енгізді.
Тік Карно циклы – жылулық, қозғалтқыштардың идеалды циклы болып
табылады. Тік Карно циклы екі адиабатты және екі изотермиялық процесстерден
тұрады (сурет 2)

|[pic] |[pic] |

1-2 – изотермиялық ұлғаю; 2-3 – адиабатное ұлғаю;
3-4 – изотермиялық сығылу; 4-1 – адиабатное сығылу

Сурет 2 - Тік Карно циклы

Тік Карно циклындағы термиялық ПӘК [pic] және [pic] аралығында осылай
анықталады:

|[pic]. |(3)|

Бұл жылулық машиналардың идеалды циклы.

Кері Карно циклын іске асыру үшін, барлығы екі жылулық көзі қажет –
жылу беруші және жылу қабылдағыш. Карноның кері циклы – сыртқы жұмысқа
жұмсалу есебінен, жылулық дененің, тым төменгі температурасынан, дененің
тым жоғарғы температурасына берілуі.
Тік Карно циклы екі адиабатты және екі изотермиялық процесстерден
тұрады (сурет 3)

|[pic] |[pic] |

1-4 – адиабаттық ұлғаю; 4-3 – изотермиялық ұлғаю;
3-2 – адиабаттық сығылу; 2-1 – изотермиялық сығылу

Сурет 3 - Кері Карно циклы

Энтропия грекше айналу деген сөзден шыққан. Энтропия термодинамикалық
жүйенің функциясы. Ол жүйе мен сыртқы ортаның арасында жүретін жылу алмасу
прцесінің жүру бағытын сипаттайды.
СИ жүйсіндегі энтропия [pic] өлшем бірлігі Дж/К, ал меншікті
энтропия [pic] - Дж/(кг(К).
Меншікті энтропия – дене күйінің функциясы. Заттың 1 кг-на қатысты
[pic] шамасын меншікті энтропия деп атайды. [pic], R және [pic] зат
массасына пропорционалды болғпндықтанг, энтропияның аддитивті қасиеті бар
болады.
Күй функциясы ретінде энтропияның мәнің [pic] күй теңдеуінің [pic]
көмегімен кез-келген екі термиялық параметрдің функциясы ретінде табуға
болады:
|[pic]; [pic]; [pic]. |(4) |

[pic] көрсеткіші дифференциал болады.
Газдар үшін энтропияның мәні нольге тең.

Клаузиус интегралы (біріншісі) осы түрде жазылады:
| [pic]. |(5) |

Клаузиуса интеграл (екіншісі) осы түрде жазылады:
| [pic]. |(6) |

Термодинамиканың екінші бастамасы жылу мен жұмыстың өзара
айналулыларының эквиваленттілігі, осы айналулылардағы жылу мен жұмыстың
арасындағы сандық қатынастар, оқшауланған термодинамикалық жүйенің
энергиясының тұрақтылығы, жылу, ішкі энергия және жүйенің сыртқы ортаға
жасайтын, жұмысының өзара байланасы қалыптасады.
Бұл заңдылықтар термодинамикалық процесстердің пайда болуы, олардың
бағыты мен даму шекарасын анықтауға жеткіліксіз. Бұл мәселелерді шешуге,
табиғатты барлық еркін процесстердің бағытын белгілейтін термодинамиканың
екінші бастамасы мүмкіндік береді. Термодинамиканың екінші бастамасы,
термодинамикалық процесске қатысатын жүйе теңбе-тендікте болмаған кезде
ғана екрін процесстердің дамитындығы, бұл процесстер үнемі бір бағытта
өтетіндігімен сипатталатындығы; жылудың ыстығырақ денеден, салқынырақ
денеге берілетіндегі; дененің жоғары қысымнан төменгі қысымға ұлғаятындығы
электрэнергиясы жоғары потенциалды ток көзінен төменгі потенциалдысына және
бұл кезде термодинамикалық жүйе теңбе-тендік күйге ұмтылатындығы сияқты,
көп ғасырлар бойы тәжірибенің жинақталуынан пайда болды.
Термодинамикалық екінші бастамасы жылуды жұмысқа айналдыратын жылудық
қозғалтқыш жағдайларын қалыптастыруға мүмкіндік береді.
Жұмыс жылуға және ішкі энергияға айналатын, ал энергияның
берілуікөбірек потенциалдыдан азырағына берілетінді процестерді өздігінен-
өзі айналулар (процестер) деп атайды. Бұл шартты қанағаттандырмайтын
процестер өздігінен-өзі емес процестер деп аталады.
Термодинамиканың екінші бастамасының математикалық теңдеуде жүйемен
қабылдаған немесе берілген жылулықтын ен кіші мөлшері жүйенің энтропия
өзгеруінің ең кіші мөлшерімен байланысы бар
|[pic]. |(7) |

Теңдік белгісі қайтымды, теңсіздік белгісі қайтымсыз процестреге орай
қойылған.
Карно теоремасы абсолют термодинамикалық температуралар шкаласын
орнатуға қызмет етеді. Екі дененің Т1 және Т2 температураларын салыстыру
үшін осы денелер қыздырғыш және суытқыш (ыстық және суық көзі) ретінде
пайдаланылатын, Карноның қайтымды циклын жүзеге асыре керек. Карно циклын
қарастырғанда алған өрнек температура мәселесін шешуге ыңғайлы болып
табылады:
|q1/q2 = Т1/Т2 |(8) |

Термодинамиканың екінші бастамасының негізінде еңгізілген
температуралардың абсолют термодинамикалық шкаласы өзіндік мән алады.
Температураның өлшенуінің практикалық мақсатқа арлаған Халықаралық
практикалық температуралық шкала бекітілген, оның негізі абсолют
термодинамикалық шкала болып табылады.
Қазіргі термодинамикада максимал пайдалы жұмысты (жұмыс істеу
мүмкіндігін) эксергия деп атайды.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылу динамикасының екінші заңы туралы түсінік.
2 Жылудинамикасының екінші заңының бірінші заңға қарағандағы айырм
ашылығы.
3 2-сатылы мәңге қозғалтқыш деп нені айтады.
4 Энтропия дегеніміз не?
5 Энтропияның абсолюттік мәні қалай табылды.
6 Жылу динамикасының үшінші бастауы туралы не білесіз?
7 Карно циклын түсіндірініз.
8 Карно циклының ПӘК формуласын жазыңыз

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.:
Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Дәріс 6

(4 сағат)

Тақырып. Ылғалды ауа

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Негізгі түсініктер мен анықтамалар.
2 Психрометр және гигрометр.
3 ылғалды ауаның [pic]диаграммасы.

Атмосфералық ауада қандай-бір мөлшерде су буы түрінде, кейде су
тамшылары түрінде (су туманы) немесе мұз бөліктері (мұз тұманы) түрінде
ылғал болады. Мұндай құрақ ауа мен ылғалдың қоспасын ылғалды ауа деп
айтады.
Ауаның абсолют ылғалдылығы [pic] деп, бір м3 ылғылды ауадағы, су
буының кг-мен алынған мөлшері аталады. Өйткені ылғалды ауа газ қоспасы
болғандықтан қоспадағы бу көлемі барлық қоспа көлеміне тең, демек абсолют
ылғалдылық қоспадағы бу тығыздығымен өзінің [pic]парциал қысымы мен қоспа
температурасы бойынша өрнектеле алады, кг/м3:

|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - су буының массасы, кг;
[pic] - ылғалды ауаның көлемі, м3.
Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы [pic] деп абсолют ылғалдылықтың
[pic], кг/м3, максимал мүмкін болатын ылғалдылыққа[pic], кг/м3, қатынасын
айтады, сонда берілген қысым мен температурада ауаға су буымен қаныққан
[pic]=[pic]
|[pic]. |(2) |

Салыстырмалы ылғалдылық [pic] %-бен өлшенеді:
|[pic]. |(3) |

Будың парциалдық қысымын анықтау үшін гигрометр деп аталатын
құралмен пайдаланады. Осы құрал көмегімен шык нүктесін анықтайды. Шык
нуктес деген м з ол ауа каныккан болу уш н туракты кысымда ауаны салкындату
температурасы ([pic]). Шык нуктес н б ле отырсак парциалды кысымды кесте
бойынша аныктау керек .
Ауаның ылғалдылығын анықтау үшін психрометрлік жіне гигрометрлік
өлшеу әдістерімен пайдалынады. Психрометрлік өлшеу әдісі бойынша
қанықпаған ауада тұрған ылғалды материалмен оралған сынапты термометрдің
көрсеткіші құрғақ термометрдің көрсеткішінен төмен болады. Бұл қанықпаған
ауаның жұқа су қабатының бетімен жанасқан кезде ылғалдың жылу тасымалы осы
жұка қабатқа берілуімен түсіндіріледі.
Құрғақ термометр температурасы - бұл ауаның және су буының
температурасы (бұл температураның ылғалды ауадағы кәдімгі құрғақ термомметр
көрсетеді).
Судың ауадан алатын жылуы, булануға жұмсалатың жылуға тең болғанда, су
температураның артуы тоқтайды. Бұл қалыптасқан су температурасын су
термометр температурасы деп айтады.
Дымқыл ауаның параметрлерін және әртүрлі материалдарды кепті-руге
байланысты туындайтын практикалық сұрақтарды шешу үшін Л.К.Рамзин (1918 ж )
ұсынған Id- диаграммасын қолдануға болады.
[pic]- диаграммасы 98 кПа барометрлік қысым үшін құрылған.Осы
диаграмманың абцисса өсіне ауаның ылғалдылығы [pic],ал ордината өсіне
энтальпия [pic]салынады.
Әртүрлі сызықтардың ыңғайлы орналасуы үшін координаттар өстерінің
арасындағы бұрышы 135°және ордината өсі тік болып салынған.
[pic]- диаграммада ылғалдылықтың тұрақты сызығы [pic] абцисса өсіне
паралель, ал изотерма сызығы [pic] абцисса өсіне көлбеу тұрғызылған оның
көлбеу бұрышы температура өскен сайын өсе береді. Ал салыстырмалы
ылғалдылықтың тұрақты сызығы [pic] координаттар өсінен бастап шығатын
сәулелер шоғыры түрінде болады. Энтальпияның тұрақты сызығы [pic] ордината
өсіне 135°салынған. Сонымен қатар, [pic]- диаграммасынан ылғалды ауаның әр
күйі үшін шық нүктесін, яғни су буымен толық қанығатын ([pic]) нүктесінің
температурасын табуға болады.
Дмаграмманың төмен жағында будың парциалды қысым [pic] сызығы
көрсетілген (сурет 1) .

|[pic] |

Сурет 1 – ылғалды ауның [pic]- диаграммасы

Қыздыру процессі (суыту) тік вертикалды сызықпен көрсетілген ([pic]).
[pic]- диаграммадағы дымқылдылығының [pic] сызығы бойынша өтеді деп
адиабаттық деп аталады. ымның булануын процесс [pic] сызыгымен отед де
адиабаттык булауы деп айтылады.
Булану дымның молшер мына формуламен аныкталады [pic], кг/с:
|[pic], |(4) |

мұндағы [pic], [pic] - [pic]- диаграммасындағы құрғату процесстің
басында және аяғындағы ылғалдылықтың құрамы, г/кг;
Калорифердегі ауаға келтірген жылулықтың мөлшері [pic], кВт:
|[pic], |(5) |

мұндағы [pic], [pic] - [pic]- диаграммасындағы қыздыру процесстің
басында және аяғындағы энтальпиясы, кДж/кг.

Өздік бақылау сұрақтар

1 Ылғалды ауа дегеніміз не?
2 Қаныққан және қанықпаған ауа дегеніміз не?
3 Ауаның абсолют ылғалдылығы деп нені айтады?
4 Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы деп нені айтады?
5 Ылғалдылықтың құрамы деген не?
6 Что такое температура точки росы?
7 Ылғалды ауның [pic]- диаграммасында қандай сызықтар көрсетілген?
8 Ылғалды ауның [pic]- диаграммасында негізгі процесстер қалай
орналасқан?

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.:
Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Дәріс 7

(2 сағат)

Тақырып. Термодинамикалық ағыс

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Газдар және булар ағысы.
2 Дыбыс жылдамдығы.
3 Адиабаттық ағыу.
4 Лаваль соплосы.
5 Газдар мен булар қозғалысы.

Машиналардың аппараттардың және приборлардың жұмыс үрдістерін
анықтауға каналдағы газ және булардың қозғалысының заңдарын оқып үйрену
қажет.
Ағыс теориясының міндеті – ағыс жылдамдығымен секундалық шығынды
анықтау, берілген жағдайларға тәуелді сопло түрін таңдау мәселесін шешу.
Газдардың ағысын білдіретін жылудинамикалық бірінші заңы: жұмыс
дененің ағысына сырттан келетін жылу энтальпия өзгеруіне, техникалық
жұмысын істеуіне және кинетикалық энергияны көтеруіне үсталынады.
Каналдарда жұмыс дене ағыуының жылдамдығы ұлкен болады. Каналдың
ұзындығы үлкен болғандықтан канал және газ қабырғалар арасында жылуалмасу
өте аз болады да, оны менсiнбеуге болады. Сондай агыуы адиаббатық ағыу
процессі деп аталады.
Адиаббаттық процесіндегі газ ағысының жылдамдығы [pic], м/с, мына
жұмыстың теңдеуімен анықталады:
| [pic], |(1) |

немесе
| [pic], |(2) |

сондықтан:
| [pic], |(3) |

мұндағы [pic]- газдың бастапқы жылдамдығы, м/с;
[pic]- каналдан шыға берісіндегі газдың соңғы жылдамдығы, м/с.
Адиабатты ағыстың газ параметрлері p1, v1, T1. Кіре берістегі газ
жылдамдығы с1. Соплодан шыға берістегі газ қысымы р2 кіретін ортаның
қысымына тең.
Ағыс жылдамдығы с2,, м/с:

|[pic]. |(1) |

Соплодан өтетін газдың массалық шығыны М, кг/с:

|[pic]. |(2) |

Мах саны – бұл ағыс жылдамдығының жеке дыбыс жылдамдығына қатынасы.
Мах саның [pic] анықтайтың формуласы:

| [pic]. |(3) |

Газдың ұлғаюы мен оның жылдамдығының арты өтетін каналдарды сопло деп
атайды. Газдың сығылуы мен жылдамдығының азаюы өтетін каналдарды
диффузорлар деп атайды.
[pic]

Сурет 1 – Диффузордың сызбанұсқасы

Диффузордың 5-3 учаскесінде (аралығында) ағын жылдамдығы дыбыс
жылдамдығынан көп болса, онда 3-1 аралығында ол дыбыс жылдамдығынан аз
болады. Егер диффузордың кіре берісіндегі және шығар аузындағы газ
жылдамдықтары дыбыс жылдамдығынан үлкен болса, онда диффузор кішірейеді. Ал
жылдамдықтары дыбыс жылдамдықтарынан аз болса, онда бұндай диффузор
кеңейеді. Диффузордың кіре берісіндегі газ жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан
үлкен, ал шығар ауыздағы газдың жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан аз болса,
онда диффузор кішірейеді (5-3 аралығы) содан кейін кеңейеді (3-1 аралығы)
Дыбыстың жылдамдығынан үлкен жылдамдықты құрамалысы соплоларда болуы
мүмкін. Олар тарылған және кеңейтiлетiн бөліктерден тұрады. Сондай
құрамалысы сопло – Лавальнiң соплосы деп айтады.
Газ қозғалатын жолдағы тұтікте көлденең қима тарылса (кішірейсе)
(вентиль, жылжымалы қақпақ), онда осы қимадан өткен кезде газ қысымы
азаяды. Осындай газдың сыртқы жұмыс жасамй ұлғаю процессін дроссельдеу деп
атайды.
Дроссельдеудегі қысымның азаю шамасы газ күйіне және табиғатына,
салыстырмалы тарылу шамасына және қозғалыс жылдамдығына тәуелді болады.
Техникада дроссельдеу салқындатуға, бу машиналарды мен турбиналарда
олардың қуатын өзгертүге қолданады.
Газдың таралатын қима арқылы өткенде оның жылдамдығы өседі және қысым
төмендейді. Әрі қарай кері құбылыс болады: газ жылдамдығы азаяды, ал оның
қысымы артады, бірақ бастапқы р1 қысымнан артпайды. Бұл кезде кинетикалық
энергияның бөлігі, тарылу салдарынан болатын құйындар мен соғылыстар
салдарынан жылуға айналады, ол жылужы газ қабылдамайды. Қайтымсыз болатын,
дроссельдеу процесінде газ энтропиясы артады.
Реал газдарды дроссельдегенде олардың энтальпиясы (шеткі нүктелерде)
өзгермейді. Энтропия мен көлем артады, қысым азаяды, ал дроссельдеудің
алдында газ күйіне тәуелді температура артуы немесе азаюы мүмкін. Идеал
газды дроссельдегенде энтальпия ғана емес температура да өзгермейді.
Дроссельдеудегі реал газ температурасының өзгеруі Джоуль-Томсон
эффекті деп аталады, ол 1852 ж. тәжірибе жүзінде анықталған және келесі
жағдайларда пайда болады.

Өздік бақылау сұрақтар

1 Сопло дегеніміз не?
2 Диффузор дегеніміз не?
3 Дроссельдеу процессі дегеніміз не?
4 Дроссельдеу процессін көрсетініз
5 Реал газдардың параметрлері қалай өзгереді?
6 Қозғалыс процессі дегеніміз не?

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. – б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.:
Высшая школа, 1980. – б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.:
Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Дәріс 8

(4 сағат)

Тақырып. Газ циклдары

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Компрессорлар. Поршеньдік компрессордың жұмысының термодинамикалық
циклы. Сығылу жұмысы.
2 Іштен жану қозғалтқышының циклы
3 Газотурбиналық қоңдырғының циклы
4 Қозғалтқыштардың термиялық ПӘК-і.

Өндірістік түрлі салаларында сығылатын ауа мен түрлі газдар кеңінен
қолданылады. Газ тәріздес заттардың сығылуы компрессорда өтеді.
Компрессорлар осьтік және поршеньді болып бөлінеді. Компрессорлардағы
сығылу процестің термодинамикасы машиналардың кез-келген түрлеріне бірдей
болады.
Компрессор цилиндрдан, қисықшинды шатундық механизм көмегімен вал
арқылы қозғалысқа келетін, поршеньнен тұрады. Компрессор валы электрлік
немесе қандай-бір басқа қозғалтқыш арқылы айналады. Цилиндр поршеньде екі
қақпақ орналасқан: сорушы және шығарушы. Қақпақтар цилиндр мен түтік
өткізгіштердегі қысымдар айырмасының әсері нәтижесінде ашылады және
жабылады.
Поршень оңға қарай қозғалғанда цилиндрға қоршаған ауа сорылады, ал
кері қозғалғанда, сорышу қақпақ жабық болады – оның сығылуы керекті қысымға
дейін, осыдан кейін шығарушы қақпақ ашылады және тұрақты қысымда сығылғын
ауа резервуарға шығарылады.
Сығылуға жұмсалатың жұмысты анықтау үшін компрессордың
термодинамикалық есебін жасайды да, айдаушы қозғаушының қуатын табады.
Барлық процесстер қайтымды және газдың кинетикалық энергиясының
өсiмшесi болмаған кезде сығылған газды алу үшін жұмсалатын меншікті жұмысын
[pic] мына формуламен анықтайды:
| [pic], |(1) |

мұндағы [pic]- цилиндрді газбен толтырған кездегі қоршаған ортаның
жұмысы;
[pic]- газды итеріп шығаруға жұмсалатын жұмыс;
[pic]- газды сығылу жұмысы.
Компрессордағы сығылу процессі жұмыс дене мен цилиндр қабырғалар
арасындағы жылуалмасу шарттарға байланысты изотерма, адиабата және
политропа сызықтарымен жүргізіледі.
Энергетикада ПӘК-тің мәні - пайдалы қолданылған энергияның барлық
жұмсалған энергияға қатынасы деп айтылады. Пайдалы қолданылған энергияның
пайызы жоғары болса, ПӘК та жоғары болады. Сондықтан компрессорлы
машиналарға сондай ПӘК-тің мәні қолайсыз болады.
Жоғарғы қысымдар аулу үшін көпсатылы компрессорлар қолданылады. Газ
немесе ака аралық салқындатулары бар тірнеше тізбекті ретпен сығылады.
Сорышу қақпақ арқылы поршень төмен қоғалғанда газ цилиндрға (төменгі
қысымды цилиндрға) сорылады. Поршень кері жүргенде газ сығылады. Газ
сығылғаннан кейін шығырушы қақпақ арқылы тоңазытқышқа келеді, оның ішінде
сумен салқындатылған қисық түтік орнатылған. Тоңазытқыта салқындатылған ауа
екінші цилиндрға сорушы қақпақ арқылы поргень төмендегенде келеді. Поршень
көтерелгенде газ сығылады. Екінші сатыда сығылған кейін ауа шығарушы
қақпақ арқылы пайдаланушыға бағытталады. Поршеньдер иінді біліктен және
шатундар көмегімен қозғалысқа келтіріледі.
Іштен жану қозғалтқыштар түрлі жұмыс принциптегі циклдарын, негізгі үш
түрге бөлуге болады:

- [pic]көлемі тұрақты болғанда жылу келтіру ІЖҚ циклы (Отто циклы);
- [pic]қысымы тұрақты болғанда жылу келтіру ІЖҚ циклы (Дизель циклы);
- [pic]және [pic]кездегі аралас жылу келтіру ІЖҚ циклы (Тринклер
циклы).
Поршеньдік ІЖҚ идеалды циклдарын зерттеген кезде анықталатын
шамалардың санына жылудың мөлшері, циклдағы нүктелерді сипаттайтын негізгі
параметрлердің күйі, циклдың термиялық ПӘК кіреді.
Іштен жаңу қозғалтқыштың кез келген циклдың негізгі сипаттамалары:
сығылу дәрежесі [pic];
қысымды көтеру дәрежесі [pic];
алдынала ұлғаю дәрежесі [pic].
Цикл Отто (суреттер 1, 2) қозғалтқыштарында жеңіл және ғаздық
жанармайларда істейтін моторларда қолданлады.

[pic]
Сурет 1 – [pic]- диаграммадағы изохорлы жылу келтіру поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Отто циклы)

[pic]
Сурет 2 – [pic] - диаграммадағы изохорлы жылу келтіру поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Отто циклы)

Бұл цикл келесі процестерден тұрады: 1-2 – адиабаталық сығылу; 2-3 –
тұрақты көлемдегі газға жылу берілу; 3-4 – газдың адиабаталық ұлғаюы және 4-
1 – тұрақты көледегі газдың жылуды беруі.
Бұл циклының параметрлері [pic] сығылу дәрежесі және [pic]қысымның
арту дәрежесі болады.
Отто циклының термиялық ПӘК:
| [pic]. |(2) |

Дизель циклы – бул компрессорлы ІЖҚ дизельдің циклы.
Қозғалтқыштарда сығылудың жоғары дәрежелерін қолдануға ұмтылу, олардың
жаңа жұмыс принципына әкелді. Біріншіден, оларда ауа мен жанармай бөлек
сығылатын (ауа – қозғалтқыш цилиндрында, сұйық – жанармай насоста) болды;
екіншіден, тұрақты қысымда жану.
Бұл қозғалтқыштар былайша жұмыс істейді. Поршеньнің бірінші жүрісінде
қозғалтқыш цилиндрына, екінші жүрісте жоғары сығылу дәрежесінде, 34-36 ата
қысымға және 600-800 С температураға дейін сығылатын ауа сорылады. Сығылу
соңында цилиндрға форсунка арқылы шашыратылған күйде температураға сығылған
ауа ортасында түсіп, жанады және тұрақты қысымда форсунка әсері бар кезге
дейін жана береді. Осыдан кейін жану өнімдері ұлғаяды да, шығарылып
тасталады. Тұрақты қысымды жарамайдың жануы форсунканың сәйкес жұмысымен
түсіндіріледі.

|[pic] |

Сурет 3 – [pic]- диаграммадағы изобаралы жылу келтіру поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Дизель циклы)

|[pic] |

Сурет 4 – [pic] - диаграммадағы изобаралы жылу келтіру поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Дизель циклы)

Бұл қозғалтқыштардағы сығылудың жоғарғы дәрежелері ондағы жанармайдың
өздігінен тұтануын қамтамасыз етеді, сондықтан бұл қозғалтқыштар сырттан
тұтандырылмай жұмыс істейді.
Изобаралық жылу келтірілетін қозғалтқыштар циклы 1-2 – газдың
адиабаталық сығылуынан, 2-3 – газға изобаралық жылу келтірілуінен, 3-4 –
адиабаталық ұлғаюдан және 4-1 – газдан жылудың изохоралық алынуынан тұрады.
Бұл циклыдың параметрлері [pic] сығылу дәрежесі және [pic] алдынала
ұлғаю дәрежесі болады.
Дизель циклының термиялық ПӘК:
| [pic]. |(3) |

Цикл Тринклера - компрессорсыз дизель циклы. Жылуы аралас
келтірілетін цикл.
Компрессорлы қозғалтқыштардың ұмысың жақсартуға және қарапайым етуге
ұмтылу, 30,0 – 40,0 МПа қысымда жанармайды механикалық шашырату жүзеге
асырылатын, компрессорсыз қозғалтқыштардың жасалуына әкелді.
Осы жоғарғы қысымдарға дейін насоста сығылатын сұйық жанармай
форсункаға келеді, оның көмегімен шашыратылған түрде цилиндрға
еңгізіледі.Тұтану температурасынан әлдеқайда жоғары температурадағы
сығылған ауа ортасына түсіп, жанармай тұтанады да және қозғалтқыш
цилиндрына енгізіліп тұрған кезде жанады. Жану камерасындағы қысым алдымен
артып, сосын тұрақты болатындай етіп ұйымдастырылған.

|[pic] |

Сурет 5 – [pic]- диаграммадағы жылу аралас келтірілетін поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Тринклер циклы)

|[pic] |

Сурет 6 – [pic] - диаграммадағы жылу аралас келтірілетін поршеньдік ІЖҚ
теоретикалық циклы (Тринклер циклы)

Жылуы аралас келтірілетін цикл 5 және 6 суреттерде берілген және
газдың адиабаталық сығылуынан, оған изохоралық сосын изобаралық жылу
келтірілуінен, газдың адиабаталық ұлғаюынан және газдан жылудың изохоралық
алынуынан тұрады.
Бұл циклдың параметрлері: сығылу дәрежесі [pic], [pic] қысымнан арту
дәрежесі, [pic] алдынала ұлғаю дәрежесі.
Тринклер циклының термиялық ПӘК:

| [pic]. |(4) |

Газотурбиналық қоңдырғылары (ГТҚ) бірнеше агрегаттардан тұрады,
олардың негізгілері: ауаны сығып, жану камерасына жіберетін компрессор;
[pic]немесе [pic] кезінде жану процестері өтетін жану камерасы және газ
турбинасы. Газ турбинасы өз алдына бірнеше бөліктерден тұрады: соплолар,
шетіне радиалды күрекшелер орнатылған турбина дискілері. Әрбір көршілес
күрекшелер жұбы, турбина жұмыс істегенде газ өтетін қисықсызықты канал
құрайды.
Газ турбиналары тұрақты қысымда және тұрақты көлемде жанармайы жанатын
турбиналарға бөлінеді.
Тутбина валында энергияның жұмысқа айналу процессі келесідегідей
жүреді: жоғары температура мен қысымдағы газ, жану камерасынан (сұйық
немесе газ тәріздес жанармай жанатын) турбина соплоларына келеді, онда
энтальпия (жылу ұстауы) азаюы есебінен оның сыртқы кинетикалық энергиясы
артады. Сонда кейін газ, жоғары жылдамдықпен соплодан шығып, турбина
күрекшелері құратын қисықсызықты каналдар арқылы өтеді, соларда өзінің ішкі
кинетикалық энергиясы есебінен жұмыс жасайды. Газ қисықсызықты каналдан
өткенде, оның бағыты мен жлдамдығының өзгеруі нәтижесінде күрекшелерге
қысым түседі, ол турбина роторын айналдырады.
Қысымы тұрақты кезіндегі жылу келтіру циклы (сурет 7, 8)
газотурбиналық қоңдырғының негізгі циклы.

|[pic] |

Сурет 7 – [pic]- диаграммадағы изобаралы жылу келтіру
ГТҚ теоретикалық циклы

|[pic] |

Сурет 8 –[pic]- диаграммадағы изобаралы жылу келтіру
ГТҚ теоретикалық циклы

7 және 8 суреттерде жылуы изобаралық келтірілетін ГТҚ-ның циклы
берілген, ондағы 1-2 – компрессорда газдың адиабаталық сығылу процесі; 2-3
– газға жылу келтірілуінің изобаралық процесі; 3-4 – соплолардағы газдың
адиабаталық ұлғаюы; 4-1 – газдың жылу беруінің изобаралық процесі.
Циклдың параметрлері адиабаталық сығылудағы [pic] қысымның арту
дәрежесі мен [pic] алдынала ұлғаю дәрежесі болады.
Жылуы изобаралық келтірілетін ГТҚ-ның циклының термиялық ПӘК:

| [pic]. |(5) |

Жылу тұрақты көлемде келтірілетін ГТҚ-ның циклы
ГТҚ-ң тұрақты көлемде жанармайы жеке процестері қарастырылғаннан
периодты түрде жүзеге асырылытындығымен ерекшеленеді. Бұл процестерді
жүзеге асыру үшін, жану камерасына үш қақпақ орнату керек: жанармайлы,
ауалы, соплолы. Жанармай жанғанда ауалы мен соплолы қақпақтар жабық
сондықтан бұл процесс тұрақты көлемде өтеді.

|[pic] |

Сурет 9 – [pic]- диаграммадағы изохоралы жылу келтіру
ГТҚ теоретикалық циклы

Бұл қоңдырғының циклы 1-2 адиабаталық сығылуыдан, 2-3 тұрақты көлемде
газға жылу келтірілуінен, 3-4 турбина соплоларында газдың адиабаталық
ұлғаюынан, 4-1 қоршаған ауаға газдың жылуын изобаралық беруінен тұрады.
Цикл параметрлері адиабаталық сығылу процесінде газ қысымының арту
дәрежесі [pic] мен изохоралық 2-3 процестегі қысымның арту дәрежесі [pic].
Жылуы изохоралық келтірілетін ГТҚ-ның циклының термиялық ПӘК:
| [pic]. |(6) |

|[pic] |

Сурет 10 – [pic]- диаграммадағы изохоралы жылу келтіру
ГТҚ теоретикалық циклы

Өздік бақылау сұрақтары

1 Компрессор дегеніміз не?
2 Компрессордың жұмыс істеу принципі?
3 Компрессордағы изотермиялық, адиабаталық және политропты сығылу
процестерін көрсетініз.
4 Жұмыс дененің изотермиялық, адиабаталық және политропты сығылуы
кезінде компрессордың жұмысы қалай табылады?
5 Көпсатылы сығылуы кезіндегі жұмысты қалай табады?
6 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
8 Іштен жану қозғалтқышының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
9 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
10 Іштен жану қозғалтқышының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
11 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
жылу аралас келтірілетін циклын көрсетініз.
12 Іштен жану қозғалтқышының жылу аралас келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
13 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық
қоңдырғының изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
14 Газотурбиналық қоңдырғының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-
ің қалай анықтайды?
15 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық
қоңдырғының изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
16 Газотурбиналық қоңдырғының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-
ің қалай анықтайды?
17 Газотурбиналық қоңдырғының термиялық ПӘК-ің көтеру әдістері қандай
білісіз?

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 9

(4 сағат)

Тақырып. Бу күштік циклдар

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Ренкин циклы.
2 Ренкин циклының термиялық ПӘК.
3 Жылуфикациялық циклдары, жылуфикации коэффициенті.
4 Бинарлы циклы.
5 Атомдық жылуэнергетикалық қоңдырғылардың циклдары.

Бу күштік қоңдырғы қазіргі жылулық және атомдық электрстанциялардың
негізі болып есептеледі. Осындай қоңдырғыларда жұмысшы дене ретінде кез-
келген сұйықтың буы алынады. Будың конденсациясымен жұмыс істейтін
қарапайым бу күштік қондырғының жұмысының негізінде Ренкин циклі жатыр
Принципиалды сызба нұсқасы 1 суретте көрсетілген.

|[pic] |

1 – қазан-агрегат; 2 – буқыздырғыш; 3 – бу турбинасы; 4 – генератор;
5 – конденсатор; 6 – сорап; 7 – оттық

Сурет 1 – Бу күштік қоңдырғының принципиалды сызба нұсқасы

Қазан-агрегатта қыздырылып алынған бу, бу турбинасына бағытталып, онда
ұлғайып жұмыс жасайды. Турбинадан жұмыс ічтеген бу конденсаторға барады.
Онда жылу, конденсатор арқылы өтетңн салқындатқыш суға беріледі. Осының
нәтижесінде бу толығымен конденсацияланады. Алыңған конденсат
конденсатордан үздіксіз сораппен сорылып алынады, сығылады және қатадан
қазан-агрегатқа қайталап булануға жіберіледі.
Сөтіп, жұмысшы дене бірқатар агрегаттық күйлер өзгерісінен өтіп,
қоңдырғыда айналым жасайды, яғни Ренкин цикл.
Бу турбинасы қондырғысында негiзгi цикл үшiн идеалды Ренкин циклi
қабылданған. Бұл циклда жұмысшы дененiң салқындатқышта толық салқындауы
өтедi. Соның арқасында үлкен, тиiмдiлiгi аз ауа сыққыштың орнына қазанға
қоректендiру үшiн берiлетiн су, габаритi аз, ал пайдалы әcep коэффициентi
жоғарғы сораппен берiледi. Бу турбинасы қондырғысының жалпы қуатымен
салыстырғанда, сораптың қуаты аз болғандықтан, онда болатын шығын шамасы
кiшкентай. Сонымен қaтap, Ренкин циклiнде қыздырылған будың қолдану
мүмкiншiлiгi үлкен. Бұл берiлген жылу интегралдық орта температурасын
көбейтуге жағдай жасайды және сонымен қaтap, циклдiң термиялық п.ә.к.
жоғарлатады
Ренкин циклы әр түрлі жылудинамикалық диаграммаларда 2, 3, 4
суреттерде көрсетілген.

|[pic] |

Сурет 2 - [pic]-диграммадағы Ренкин циклы

|[pic] |

Сурет 3 - [pic]-диграммадағы Ренкин циклы

|[pic] |

Сурет 4 - [pic]-диграммадағы Ренкин циклы

Ренкин циклының процестері:
1-2 сызығы машинадағы будың адиабаталық ұлғаю процесі;
2-3 сызығы машинадан шыққан будың конденсация процесі;
3-4 сызығы сораптағы су қысымының жоғарлау процесі;
4-5 сызығы бу қазанындағы судың қанығу температурасына дейін жылыну
процесі;
5-6 сызығы рн =p1 қысымы кезіндегі бу қазанындағы булану процесі;
6-1 сызығы Pк=P1 қысымдағы буқыздырғыштағы буды әрі қарай қыздыру
процесі.

Ренкин циклінің термиялық п.ә.к.-і мына формуламен анықталады:

|[pic]. |(1) |

Жылуды пайдаланудың п.ә.к.-ін өсіру үшін, жылуфикация циклымен жұмыс
істейтін бу күштік қондырғылардың алатын ролі зор. Мұндай қондырғылардың
ерекшелігі, бір орталықтан тұтынушыны бір уақытта екі өнім түрімен, яғни
электр және жылу энергиясымен қамтамасыз ету.
Осындай жылу электр станциялары жылу электр орталықтары (ЖЭО) деп
аталады. Ал КЭС (конденсациялы электр станциясы) ЖЭО-дан айырмашылығы, ол
тек бір ғана өнім түрін шығарады. Кейбір ЖЭО-да конденсатор болмайды.
Оларда р2 қысым көбінесе, атмосфералық қысымнан үлкен және ол р2 қысымды
жылуды тұтынушылардың талабына (0.2-0.4 МПа) сәйкестендіріп таңдайды.
Осындай турбиналар қарсы қысымды деп атайды. Жылуфикациялық циклды
қондырғыларда ғы жылуды пайдаланудың жалпы коэффициенті η=0,65-0,7, ал бұл
көрсеткіш КЭС-да 0,42- 0,45тең. Мұндай жылуфикациялық циклдың кемшілігі: ол
станциялардың жұмысының тәуелсіз жылулық және электрлік графигін қамти
алмауы. Оларда электр энергиясын өндіру жылуды тұтынушылармен анықталады.
Сондықтан, кәзіргі замандағы ЖЭО-да буды аралық жолмен алу циклымен жұмыс
істейтін бу күштік қондырғыларда конденсациялы және жылуфикациялы
турбиналардың комбинациясы қолданылады. Бу күштік қондырғының бұл түрі
өзінің үнемділігі жағынан қарсы қысымды жылуфикациялық қондырғыдан артта
қалған.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Бу күштік қондырғылардың қолдану жағдайын түсіндіріңіз
2 Бу күштік қондырғылардың сызбанұсқасын сызыңыз
3 Бу күштік қондырғылардың PV, ТS және IS-диаграммаларын тұрғызып,
түсіндіріңіз
4 Бу күштік қондырғылардың теориялық циклы деп нені алады
5 Бу күштік қондырғылардың үнемділігін жоғарылату әдістері қандай

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 10

(2 сағат)

Тақырып. Жылулық сораптардың және тоназытқыш машиналардың циклдары

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Тоңазыту агенттері
2 Тоңазыту қоңдырғысының түрлері
3 бу компрессорлы тоңазыту қоңдырғысының құрлысы, жұмысы
4 Бу компрессорлы тоңазыту қоңдырғысының циклы
5 Бу эжекторлы тоңазыту қоңдырғысы

Тоңазыту қоңдырғысының циклы
Азық-түлікті сақтау және тамақ өнеркәсібіне үлкен шамалы суық қажет
екені жалпыға белгілі. Жасанды суыту химия өнеркәсібінде яғни, синтетикалық
каучук және т.б. өнімдер өндіруге, металургияда металл өңдеуге, жер асты
құрылыстарында, ауаны конденсациялағанда қажет. Негізінен кең тарағаны:
компрессорлы бу мұздатқыш қондырғысы болып саналады.
Жұмысшы дененің температурасын қоршаған орта температурасынан төмен
қылып алуды суықты алу деп атайды. Ол үшін, нәтижесінде жылу төмен
температуралы денелерден алынып температурасы жоғарырақ ортаға берілетін,
процестер сәйкестігі жүогізілетін тоңазытқыш машиналар қолданылады. Жылудың
азырақ қыздырылған денеде көбірек қыздырылған денеге ауысуы
термодинамиканың екінші бастамасына орай, тек белгілі-бір теңгеруші процесс
бар болғанда жүзеге асады, және де осы процестің сипатына қарай тоңазытқыш
машиналар компрессорлы, булы эжекторлы және абсорбциялық, жылу
пайдаланушылар сыныбына жағатын машиналарда, суық алуға сырттан қндайда-бір
жылу мөлшері жұмсалып, ал төменірек температуралық деңгейге ауысатын
теңгеруі процесі көмектеседі. Оларда жылудың жұмысқа асуысының тура циклы
және кері – жұмыс жұмсап суық алу циклдары біріктірілген.
Қазіргі кезде компрессорлы тоңазытқыш машиналар әсіресе көп тараған.
Қолданылатын немесе жұмысшы дененің тегіне қарай олар негізгі екі түрге
бөлінеді: ауалық және булық. Ауалық тоңазытқыш машиналар, ауаның жылу
сыймдылыған төмендегімен, жылу алмастырғыштардағы жылу беруден төмен
коэффициенттерінен салдары ретінде ауаның үлкен көлемдерін қолданудың
қажеттілігі сияқты салыстырмалы шағын тиімділігінің арқасында сирек
қолданылады.
Булы тоңазытқыш машиналардағы (БТМ) жұмысшы денелер болып,
атмосфералық қысымға таяу қысымды, төмен температурада қайнайтын сұйық
булары болады; жұмысшы денені тоңазытқыш техникада тоңазытқыш агенттар деп
атайды. Мұндай тоңазытқыш агенттердің мысалына, NH3 аммиак, SO2 күккірті
ангидрид, CO2 көмірқышқыл газы, CH3CL хлорметил және CmHxFyCLz түріндегі
көміртегенің фторхлор туындылар – фреондарды (хладондарды) жатқызуға
болады.
Жұмысшы дене ретінде көбіне аммиак қолданылады NH3 немесе фреондар.
Бұл жұмысшы дененің маңызы қайнау температурасының төмендігі. Берілген
жылу тасымалдағыштардың сипаттамасы 4 кестеде көрсетілген. Мұздатқыш
қондырғысының нақты цикліне Карно кері қайту циклі жатады. Мысалы,
аммиактың атмосфералық қысымдағы қайнау температурасы – 33,3 [pic];
хладонның – 12 (R12) -29,7 [pic]; күккірті ангидридтың -10 [pic];
хлорлыметил -24 [pic]; ал хладон – 22 (R22) -40,8 [pic]. 20-40 [pic]
конденсация температурасында бұл тоңазытқыш агенттін жұмысшы қысымы иммиак
пен хладон – 22 үшін 1,6 МПа, ал көмірқышқылы үшін 7 МПа-дан артпайды.
Абсорбциялы тоңазытқыш машиналар.
Абсорбциялы тоңазытқыш машиналарының жұмыс істеу тәртібі компрессорлы
тоңазытқыш машиналарынан айырмашылығы, суық температураларды алуға
электрлік энергия емес, жылу энергиясының пайдалануы. Бұл жылу бу
турбиналарындағы будан алынуы мүмкін.
Абсорбция деп сұйық дененің газды жұту процесін атайды. Қазіргі
кездегі абсорбциялы тоңазыту машиналарында жұмысшы дене ретінде аммиак, ал
абсорбент ретінде су пайдаланылады. Аммиак суда өте жақсы ериді. Судың 1
көлемінде аммиактың бу түрінде 1148 көлемі ериді және бұл кезде 1120 кДж/кг
жылу мөлшері алынады.
Генераторда алынған қаныққан аммиак ертіндісі салқындатқышта
буланады. Генератордағы NН3 ерітіндісінің мөлшері азаймас үшін, абсорберден
сораптың көмегімен генераторда үздіксіз концентрациясы күшті аммиак
ерітіндісімен толықтырылып отырылады.
Генератордағы қаныққан аммиак буы салқындатқышқа жіберіледі,
онда ол аммиак сұйығына айналады. Салқындатқыштан шыққан сұйық аммиак
реттеуші қақпақ арқылы буландырғышқа келіп түседі. Буландырғышта аммиак
ертіндісі суыту бөлмесінен тұздық арқылы әкелінетін жылу көмегімен
буланады. Бұл кездегі тұздықтың температурасы -5÷-8 [pic] дейін төмендейді.
Және сораптың көмегімен сұйық қайтадан суыту бөлмесіне жіберіледі.Әрі оның
температурасы -5 [pic] дейін жоғарлайды. Суыту бөлмесінен алынған жылу
арқасында,онда тұрақты температура (-2 [pic]) сақталады.Буландырғышта
буланған аммиак (х=1) абсорберге келіп түседі. Абсорбердегі қою аммиак
ерітіндісі сорапбен генераторға тасымалданады.
Сонымен, қарастырылған қондырғыда екі аппарат (генератор және
буландырғыш) бар онда жылу жұмысшы денеге сырттан беріледі, ал мына екі
аппаратта (салқындатқыш бен абсорбер) жылу жұмысшы денеден әкетіледі.
Сығылған бумен жұмыс істейтін тоңазытқыш қондырғыларын абсорберлі
тоңазытқышпен салыстырсақ, онда мынаны байқауға болады. Мысалы, абсорбциялы
қондырғыда генератор айдап тасымалдаушы, ал абсорбер поршенді ауа
суытқыштағы сору ролін атқарады.
Бу эжекторлі тоңазытқыш қоңдырғы.
Қазіргі кездегі ауаны тазарту жүйесінде, тоңазытқыш машиналар ретінде,
буэжекторлы тоңазытқыш машиналар қолданылады. 1 –ші суретте бу эжекторлы
тоңазытқыш қондырғысының принципиалды сызбанұсқасы көрсетілген.

[pic]

1 - сорап; 2 - буландырғыш; 3 - реттеуші қақпақ;
4 - салқындатқыш; 5 - сорап; 6 - эжектор; 7 - суыту бөлмесі;
8 - жылуалмастырғыштың сұйық + бу құбырлары.

Сурет 1 - Бу эжекторлы тоңазытқыш қондырғысының
принципиалды сызбанұсқасы

Тоңазытқыш агент (су) суытылатын бөлмедегі жылуалмастырғыштың
құбырларымен өтеді де, жылуды әкетеді. Сол себепті, судың температурасы
жоғарылайды, бірақ буландырғышқа келіп, эжектордың көмегімен үлкен
вакуумды ұстап тұрады. Су буланады және оның температурасы тағы төмендейді.
Су тағы сораптың көмегімен суытылатын бөлмедегі жылуалмастырғыштың
құбырларына беріледі, процесс қайталанады. Буландырғышта пайда болған бу
эжекторға сорылады,онда сығылып, содан салқандатқышқа лақтырылады. Одан
конденсат сораптың көмегімен, бу қазандығына беріледі.
Бу қазандығында қысымы 0,4÷0,6 МПа болатын бу алынады. Ол эжектордың
жұмысына қажет. Буландырғышты толықтыру үшін, конденсаттың бір бөлігі
жаныштау қақпағы арқылы буланырғышқа беріледі. Өндірістік кәсіпорындарда,
тұрғын үйлерде ауаны тазарту үшін, негізінен ауаның температурасы 12 0С тең
болуы керек. Бұл кездегі буландырғыштағы қысым 1,4 кПа тең
Буландырғышта тұрақты қысым кезінде алып буланады және құрғақ бу
түрінде эжектордың араласу қуысында беріледі, цикл қайталанады. Буэжекторлы
тоңазытқыш қоңдырғысында энергия механикалық жұмыс түрінде емес, ол жылу
түрінде жұмсалады.
Буэжектор қоңдырғысының суытқыш коэффициенті мына теңдеумен анқталады:

|[pic] |(1) |

мұндағы, q2 - буландырғыштағы суытқыш агентке берілетін меншікті жылу
мөлшері;
q1 - бу қазанындағы буға берілетін меншікті.
Буэжектор қоңдырғысының елеулі артықшылығына онда қымбаткомпрессордың
жоқтығы жатады. Сонымен қатар, олар қарапайымдылығымен, жұмыстағы
сенімділігімен (беріктігімен), барлық агрегаттарының өлшемдерінің аздығымен
бірақ жылу динамикалық жетістігі, әрі жылулық өнімділігіжоғары емес. Бу
эжекторлық тоңазыт-қышқоңдырғысына сай келетін жұмысшы денелерді қолдана
отырып, өте төменгі температура алуға мүмкіндік бар.
Жылулық сораптың.
Жылулық сорап немесе жылу трансформаторы деп тоңазыту машинасының бір
түрін атайды, ол арқылы энергияны төменгі температуралы денеден, жоғары
температуралы денеге беруге мүмкіндік береді, яғни сорап энергияны төменгі
потенциалдан жоғары потенциалға беріп, бұл энергияны жылыту және
технологиялық қажеттілік үшін, тұтынушыларға жібереді.
Жылулық насостың жұмыс тиімділігін φ жылыту коэффициентімен
сипатталады:

|[pic] |(1) |

Тоңазыту коэффицинет жоғары болған сайын, жылыту коэффициенті де
жоғары болады, жылулық насостар үшін ол φ = 3-4.
Тоңазытқыш машина мен жылулық сораптың жұмыс істеу принципі мен
теориялық циклы бірдей, сондықтан уақыт өткен сайын бірде жылыту, бірде
суыту керек болса, онда тоңазытқышпен жылулық сорапты үйлестіру тиімді
болып келеді. Мұндай үйлестірілген құрылғы екі ауа сыққыш бен екі
жаныштау қақпағының орнына, бір ауа сыққыш пен бір жаныштау қақпағын
қолдануға болады. Жылудың трансформациясы, тек механикалық жолмен ғана
емес, сонымен қатар, химиялық жолмен де жүзеге асырылуы мүмкін, ал ол
арнайы оқулықтарда қаралады.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Тоңазыту қоңдырғысының маңызы қандай?
2 Тоңазыту қоңдырғылардың түрлері?
3 Тоңазыту агенттерінің түрлерін атаныз
4 Бумен жұмыс істейтін компрессорлы тоңазытқыштың жұмыс істеу
принципін түсіндір.
5 Бумен жұмыс істейтін компрессорлы тоңазытқыштың циклын тұрғызыңыз.
6 Реттеуіш вентилдің сызбанұсқадағы орны.
7 Бу эжекторлы тоңазытқыштың сызбанұсқасын түсіндіріңіз
8 Бу эжекторлы тоңазытқышының артықшылығы.

Қолданылған оқулықтар

Дәріс 11

(2 сағат)

Тақырып. Химиялық теормодинамиканың және қайтымсыз процесстердің
термодинамиканың негіздері

Дәріс сабақтың мазмұны

1 Химиялық реакциялардың типтері.
2 Химиялық реакцияның жылдамдығы, Аррениус заңы.
3 Қайтымсыз процесстердің термодинамика әдістері.

Жылудинамиканың заңдарын және оның химиялық реакцияларды зерттеуге
пайдаланатын тәсілдерін мына мақсаттар үшін қолданады:
- химиялық реакцияның энергетикалық тепе-теңдігі;
- химиялық реакцияның дамуының мүмкін бағыты;
- химиялық жүйенің тепе-теңдік шарттарын орнату.
Бұл сұрақтар жанудың химиялық реакциясын, заттардың фазалық айналуын
зерттеуде, осы химиялық реакциялардың жүруіне қажетті шартттарды анықтауда
және оның тепе-теңдік жағдайы алынатын шектеулерді табуда алатын орны
үлкен. Химиялық қосылыстардың стехиометриялық (реакцияға қатынасатын
заттардың өзара қандай мөлшерде болатынын көрсететін заңды қолданысқа
алатын химияның бір бөлімі) екенін ұмытпау керек.
Стехиометрия негізіне Авогадро заңы, Гей-Люссак, құрамдық, тұрақтылық,
массаның сақталу заңы т.б. жатады. Стехиометриялық молекулалардың қандай
жолмен және қандай жағдайда алынатынынан тәуелсіз, тек ол молекулярлық
құрамының қатаң тұрақтылығымен сипатталады. Мысалы, күкірт қышқылының
формуласы H2SO4 болса, онда қосылыстағы сутегі, күкірт, оттегі атомдарының
саны әрқашан мынадай қатынаста тұрады 2:1:4; ал судағы (H2O) сутегінің атом
саны оттегінің атом санынан екі есе көп. Заттың стехиометриялық мөлшерінің
өлшем бірлігі бір моль деп аталады. Бұл мөлшерде берілген заттың тек
белгілі бір молекулалар саны 6,02204*1023 болатынын Авогадро ашқан.
Нәтижесінде жаңа заттар түзілетін химиялық реакциялар, яғни жеке химиялық
заттар арсындағы өзара әрекеттесу процестері әртүрлі физикалық және
химиялық ерекшеліктері бойынша жіктеледі. Жылу бөліп шығаратын процестер
экзотермиялық, ал жылуды сіңіретін реакциялар эндотермиялық деп аталады.
Тұрақты қысымда және тұрақты көлемде жүретін заттың, реакцияға дейінгі және
реакциядан кейінгі температурасы бірдей болып қалатын реакцияны изобаралық-
изотермиялық және изохоралық-изотермиялық деп аталады.
Егер техникалық жылудинамикасында жұмысшы дене күйінің физикалық
өзгерісі екі параметрмен анықталса (үшіншісі тұрақты болып), онда химиялық
түрлену процестерінде негізгі үш параметрге концентрация қосылады және
бұндай жүйенің өзгеру процестерінде тұрақты болып екі параметр қалуы
мүмкін.
Егер реакция кезінде қандай да бір заттың бір молекуласынан басқа
заттың бірнеше молекуласы түзілсе, онда мұндай реакция мономолекулярлы
немесе диссоциация реакциясы деп аталады.
Бимолекулярлық немесе екінші дәрежелі реакция деп әртүрлі заттардың
екі молекуласы басқа заттардың бір немесе бірнеше молекуласына айналады.
Жылудинамиканың бірінші заңының химиялық процестерге қолдануын
қарастыратын химиялық жылудинамикасының бөлімі термохимия деп аталады.
Тұрақты температура мен қысымда ([pic],[pic]) немесе тұрақты температура
мен көлемде ([pic], [pic]) жүретін химиялық түрлену процесін қарастыру
кезінде реакциядан шығатын жылуды Q, кДж/К*моль деп белгілейді.
Кей кезде, термохимияда жылудың таңбасы техникалық жылудинамикадан
өзгеше болып келеді, яғни жүйеден әкетілген жылу оң, ал берілген жылу теріс
таңбалы болып қарастырылған. Химиялық реакцияның жұмысын А, кДж/К*моль деп
белгілейді. Ол реакциядағы ұлғаю, сығу, магнит, беттік, электлік, жарық
және басқа күштер жұмыстарының қосындысына тең.
Гесс заңы. Бұл заңның іс жүзінде орындауға қиыншылық туғызатын
реакциялардың жылуын анықтаудағы алатын орны ерекше. Заңды 1840 жылы орыс
ғалымы Г.Г. Гесс ашқан.
Бұл заң былайша айтылады: бірнеше аралық кезеңдерден тұратын
реакцияның жылулық әсерлігі, осы аралық кезеңдерден немесе олардың
орналасуынан тәуелсіз. Ол толығымен жүйенің бастапқы және соңғы күйлеріме
анықталады.
Жылудинамиканың екінші заңы қайтымды және қайтымсыз процестердің
негізгі жағдайларын, жылудинамикалық жүйелердің тепе-теңдігін қарастырады.
Бұл ілім химиялық реакцияларға да қатысты себебі химиялық реакциялардың
тепе-теңдігінің күйін, оларға химиялық жүйедегі оны анықтаушы шамалардың
және осы шамаларға температура мен қысымның әсерін қарастырады.
Жылудинамиканың екінші заңының аналитикалық кескіні dS>dQ/T бұдан біз
өздігінен жіретін қайтымсыз процестердің энтропиясы өсетінін, ал қайтымды
процестерде энтропия өзгеріссіз қалатынын көрсетеді.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылудинамиканың заңдарын химиялық реакцияларға қолдану;

2 Стехиометрия негізіне қандай заңдар жатады?
3 Техникалық жылудинамикасында жұмысшы дене күйін сипаттайтын
физикалық параметрлерді атаңыз?
4 Химиялық реакцияның минимал жұмысы деп нені айтады?
5 Гесс заңының айтылуы қалай?

Қолданылған оқулықтар

3 ПРАКТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ зертханалық сабақтар

Практикалық сабақ 1

(1 сағат)

Тақырып. Термодинамиканың жүйенің күй параметрлері. Жұмыс дененің күй
тепе-теңдігі

Сабақ мақсаты. Термодинамикалық жүйе, жұмыс дене мен қоршаған орта,
күй параметрлері. Универсалды газ тұрақтысы туралы ұғымдар. Қарастырылған
өлшемдерінің өлшем бірлігін білу.

Жұмысты жүргізуге арналған әдістемелік кеңес және жұмысты қорғауға
қажетті өздік бақылау сұрақтары. Жұмыстың әдістемелік нұсқасында берілген.

Бақылау сұрақтар

4 Термодинамикалық процесс деген не?
5 Идеал газ деген не?
6Нақты газ деген не?
7 Идеал газ күйінің теңдеуін жаз.
8 Нақты газ теңдеуін жаз.
9 Универсалды газ тұрақтысы мен газ тұрақтысының айырмашылығы
10 Негізгі күй параметрлері?
11 Газ қоспасы деп нені айтады?
12 Нақтылы және орташа жылусыйымдылықтардың айырмашылығы?
13 Майер теңдеуінің физикалық мәні?
14 Температраның t1-ден t2-ге өзгеруіне сәйкес орташа
жылусыйымдылықтың формуласын жазыныз.
15 Газ қоспасының жылусыйымдылықты қалай аңықтайды?

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 2

(1 сағат)

Тақырып. Жылусыйымдылық, ішкі энергия, жұмыс дененің энтальпиясы

Сабақ мақсаты. Жылусыймдылық, ішкі энергия, жұмыс дененің энтальпия
ұғымдармен танысу. Есептеу әдісімен танысу. Жылусыйымдылық кестесімен
пайдалану.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 3

(1 сағат)

Тақырып. Жылу динамикасының бірінші заңы

Сабақ мақсаты. Термодинамиканың бірінші бастамасын білу. Энергияның
сақталу және айналу заңдарын талдау.Термодинамикалық жүйенің энергиясын,
ішкі энергияның өзгеруін және энтальпияның анықтау

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 4

(2 сағат)

Тақырып. Идеал газдардың жылудинамикалық процестер.

Сабақ мақсаты. Идеал газдардың жылудинамикалық процестерін анықтау.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 5

(1 сағат)

Тақырып. Жылудинамикасының екінші заңы. Термодинамикаылқ
процесстердегі энтропияның өзгеруін есептеу.

Сабақ мақсаты. Жылу динамикасының екінші заңын талдау. Тұйық процесс
циклдың тоңазыту коээфициентін және идеал газ энтропиясы анықтау. Карно
циклын қарастыру.

Бақылау сұрақтар

1 Жылу динамикасының екінші заңы туралы түсінік.
2 Жылудинамикасының екінші заңының бірінші заңға қарағандағы
айырмашылығы.
3 Энтропия дегеніміз не?
4 Энтропияның абсолюттік мәні қалай табылды.
5 Жылу динамикасының үшінші бастауы туралы не білесіз?
6 Карно циклын түсіндірініз.
7 Карно циклының ПӘК формуласын жазыңыз

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 6

(1 сағат)

Тақырып. Су буы процестері, кестелері, диаграммалары.

Сабақ мақсаты. Су буының анықтамаларың және негізгі түсініктерін білу.
Су буының процестерін анықтау.

Бақылау сұрақтар

1 Булану дегеніміз не?
2 Қайнау дегеніміз не?
3 Қаныққан бу дегеніз не?
4 Құрғақ қаныққан бу дегеніміз не?
5 Қызып кетекен бу дегеніміз не?
6 Бу түзілуінің меншікті жылулық дегеніміз не?
7 Бу түзілуінің процесін әр түрлі термодинамикалық диаграммаларда
көрсетініз.

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 7

(2 сағат)

Тақырып. Термодинамиканың ағысы.

Сабақ мақсаты. Термодинамиканың ағысының жылдамдығын анықтау.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 8

(3 сағат)

Тақырып. Газ циклдары.

Сабақ мақсаты. Компрессорлардың жұмыс істеу принципін білу. Іштен жану
қозғалтқышының, газотурбиналық қоңдырғының циклдарын анықтау,
қозғалтқыштардың термиялық ПӘК-ін есептеу.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 9

(1 сағат)

Тақырып. Бу күштік циклдары

Сабақ мақсаты. Бу күштік қоңдырғыларын жұмыс істеу принципін білу. Бу
күштік циклдарын есептеу үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Практикалық сабақ 10

(2 сағат)

Тақырып. Жылулық сораптардың және тоңазытқыш машиналардың циклдары

Сабақ мақсаты. Жылулық сораптардың және тоңазытқыш машиналардың жұмыс
істеу принципін білу. Жылулық сораптардың және тоңазытқыш машиналардың
циклдарын есептеу үйрену.

Бақылау сұрақтар

Қолданылған оқулықтар

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат.,
1969. - б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.:
Высшая школа, 1980. - б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-
16
4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-
66
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Зертханалық жұмыс 1

(4 сағат)
Тақырыбы. Ауаның жылусыйымдылығын анықтау.

Жұмыс мақсаты. Жылусыйымдылығының теориясын білу, ауаның
жылусымдылығын анықтау.

Зертханалық жұмыс 2

(3 сағат)

Тақырыбы. Ылғалды ауаның процестерін термодинамикалық зерттеу

Жұмыс мақсаты. Ылғалды ауаның, кептіру процестердің негізгі
сипаттамамаларымен танысу. Ылғалды ауаның [pic]- диаграммасымен жұмыс
істеу үйрену.

Жұмысты жүргізуге арналған әдістемелік кеңес және жұмысты қорғауға
қажетті өздік бақылау сұрақтары жұмыстың әдістемелік нұсқасында берілген.

Зертханалық жұмыс 3

(4 сағат)

Тақырыбы. Ренкин бу күштік циклының термиялық ПӘК-ің анықтау

Жұмыс мақсаты. Бу күштік қоңдырғылардың циклдарын білу.

Зертханалық жұмыс 4

(4 сағат)

Тақырыбы. Тоңазытқыш машинаның циклын зерттеу

Жұмыс мақсаты. Тоңазытқыш машинаның циклын білу.

4 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ

Кредиттік жүйемен оқу кезінде студенттердің өздік жұмысын ұйымдастыру
сапасын арттыруға жоғары талаптар қойылады, оған үй тапсырмаларын орындауда
кіреді.
Оқытушының жетекшілігімен студенттердің өздік жұмысы – бұл кредиттік
жүйемен оқу кезінде оқу жұмысының бір түрі, онда диалогтық тәртіпте
аудиториялық сабақ түрінде өткізіледі, сонымен бірге аудиториядан тыс кеңес
түрінде жүргі

Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат

Қосымша

Email: info@stud.kz

Іздеу
Файл қосу
Презентациялар
Тегін
Кабинет
Баланс
Таңдаулы жұмыстар
Cатып алған жұмыстарыңыз
Менің файлдарым
Презентацияларым
Сатылым статистикасы