УМКД

Газдардың ағысы

ПӘНДЕРДІҢ ОҚУ - ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
«Жылудинамика және жылумассаалмасу»
5В072300 – Техникалық физика мамандығы үшін

ОҚУ ӘДІСТЕМЕЛІК материалДАР

Семей
2014
Мазмұны

1 Глоссарий 3
2 Дәрістер 7
Модуль 1. Техникалық жылудинамика 7
Дәріс 1 7
Дәріс 2 11
Дәріс 3 15
Дәріс 4 19
Дәріс 5 23
Дәріс 6 28
Дәріс 7 31
Дәріс 8 35
Дәріс 9 37
Дәріс 10 42
Дәріс 11 46
Дәріс 12 51
Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы 55
Дәріс 13 55
Дәріс 14 60
Дәріс 15 62
Дәріс 16 65
Дәріс 17 68
Дәріс 18 71
3 ПРАКТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЗЕРТХАНАЛЫҚ сабақтар 73
Модул 1. Техникалық жылудинамика 73
Практикалық сабақ 1 73
Практикалық сабақ 2 74
Практикалық сабақ 3 75
Практикалық сабақ 4 77
Практикалық сабақ 5 78
Практикалық сабақ 6 79
Практикалық сабақ 7 80
Практикалық сабақ 8 81
Практикалық сабақ 9 82
Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы 84
Практикалық сабақ 10 84
Практикалық сабақ 11 85
Практикалық сабақ 12 86
Практикалық сабақ 13 87
Модул 1. Техникалық жылудинамика 88
Зертханалық жұмыс 1 88
Зертханалық жұмыс 2 88
Зертханалық жұмыс 3 88
Зертханалық жұмыс 4 89
Зертханалық жұмыс 5 89
Модул 2. Жылумассаалмау теориясы 89
Зертханалық жұмыс 6 89
Зертханалық жұмыс 7 90
Зертханалық жұмыс 8 90
Зертханалық жұмыс 9 90
4 КУРСТЫҚ ЖҰМЫС 91
4.1 Курстық жұмыстың тақырыбы 91
4.2 Курстық жұмысты жасау әдістемелік нұсқаулар 91
4.3 Орындау әдісі 92
4.3.1 Берілгендер сипаттамасы 92
4.3.2 Курстық жұмысының есеб бөлімінің орындау тәртібі 92
4.3.3 Нәтижелерді талқылау әдісі 93
4.3.4 Түсініктемелі баяндаманы жасау талабы 93
4.4 Консультацияларды өткізу әдісі 93
4.5 Курстық жұмыстын қорғау тәртібі 93
5 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ 94

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

Модуль 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 1

(1 сағат, 1 апта)

Тақырып. Кіріспе. Техникалық жылудинамика.

Дәріс сабақтың жоспары

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.
Термодинамикалық 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
жылудинамикалық процесс деп атайды.
Тепе-теңдіктегі жылудинамикалық процесс деп оның барлық
параметрлерінің 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 газдың 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.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Техникалық жылудинамика; жылудинамикалық жүйе; қоршаған орта; күй
параметрлері; жылудинамикалық процесс; идеал газ; нақты газ

Өздік бақылау сұрақтары

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

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 2

(1 сағат, 1 апта)

Тақырып. Идеал газдар

Дәріс сабақтың жоспары

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 заттармен
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) |

мұндағы[pic] - универсалды газ тұрақтысы, [pic] = 8314 Дж/(кмоль(К).
Изохоралық процесте берілетін жылу тек газдың 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]. |(7) |

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

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], |(9) |
|[pic]. |(10) |

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Газ қоспасы; парциалды қысым; меншікті жылусыйымдылық; Майера теңдеуі;
адиабат көрсеткіші.

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

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 3

(1 сағат, 2 апта)

Тақырып. Айналма немесе циклдылық процесстері

Дәріс сабақтың жоспары

1 Айналма немесе циклдылық процесстері. Тік және кері циклдар.
2 Термиялық пайдалы әсері коэффициенті
3 Тік және кері Карно циклдары

Құнсыз күй кезіндегі, тік және кері бағыттағы қайтымсыз процесстер
өтеді. Процесстердің бағыттылығы және олардың өтуінің жалпы түрін,
жылудинамикасның екінші заңымен анықтайды
Техникалық жылудинамикасында екінші заңды қолданады да, жылулық
процесс жағдайы кезіндегі, жылулықтың механикалық жұмысқа айналуын
анықтайды. Сонымен, термодинамикасының 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 1б). Кері циклымен жұмыс істейтін тоңазытқыш және
жылусорапты қоңдырғылары. Циклдар әр түрлі процесстерден кұрұлу мүмкін.
|[pic] |
|а |
|[pic] |
|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 уақыттав бірден кем, себебі, [pic]>0
, Бұл нақтылы жағдайдағы айналмалы процесс кезінде, сөзсіз болатын шығын,
кейде өте көп циклге жеткізілетін жылулықты ([pic]) 50.....75 % құрайды.
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 – изотермическое 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

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Тік циклы; кері циклы; термиялық пайдалы әсері коэффициенті;
тоңазытқыш коэффициент; Карно циклы.

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

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 4

(1 сағат, 2 апта)

Тақырып. Жылудинамикалық процестер

Дәріс сабақтың жоспары

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.

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) |

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

жылусыймдылық тұрақты болғанда:
|[pic][pic]. | (15)|

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

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Политроптық процесс; изохорлық процесс; изобарлық процесс;
изотермиялық процесс; адиабаталық процесс.

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

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 5

(2 сағат, 3 апта)

Тақырып. Реалды газдар мен булар. Су буы

Дәріс сабақтың жоспары

1 Реалды газдар мен булар.
2 Реалды газдардың қасиеттері.
3 Су буы. Негізгі түсініктер мен анықтамалар.
4 [pic] және [pic]диаграммаларда бу түзілу процессі. .
5 Судың және су буының параметрлерін анықтау.
6 Судың және су буының кестелері.
7 Су буының [pic]диаграммасы.
8 Фазалық ауысуылар. Фазалық ауысуыларының [pic]диаграммасы

Барлық заттар сыртқы жағдайларға байланысты түрлі агрегаттық (фазалар)
күйлерде: сұйық, газтәріздіс болады. Жалпы жағдайда фаза ұғымы агрегаттық
күй ұғымына қарағанда аз көлемі қамтиды; өйткені, кейбір заттар қатты және
сұйық күйде түрліфазаларында болады (мысалы: мұз, күкірт, гелий және т.б.).
Заттың бір фазадан екінші бір фазаға ауысуы деп аталады. Түрлі агрегаттық
күйлердегі заттар, түрлі фзикалық қасиеттерге иеболады, олардың бірі –
тығыздық. Бұр айырмашылық молекула аралық өзара әсердің сипатымен
түсіндіріледі. Қатты заттың сұйыққа (балқуы) ауысуында немесе газға, сұйық
күйге бармайауысуында (сублимацияда), фазалық ауысудың жылуы қатты дененің
кристалдық торын бұзуға жұмсалады.
Балқу мен сублимацияға кері процестер, сәйкес кристалдану (қатаю) және
десублимация деп аталады.
Зат сұйық күйден газ тәріздес күйге өткенде (қайнағанда) фазалық
ауысудың жылуы ұлғаю жұмысына, сондай-ақ ассоцияланған молекулаларды
(комплекстерді) бұзуға негізделген, молекула аралықөзара әсер күштерін
жоюға жұмсалады. Газ тәріздес күйден сұйық күйге кері ауысу жылу бөлінуімен
қатар өтеді және конденсация деп аталады.
Фазалық ауысуылар, фазалық тепе-теңдіктер және процестерді талдауда,
Гиббс фазалар ережесі маңызды роль атқарады:

|[pic] |(1) |
| | |

мұндағы [pic]– термоданамикалық жүйенің еркін дәрежелер саны (тәуелсіз
интенсивті параметрлер саны);
[pic] - жүйе құраушыларының саны;
[pic] - жүйедегі фазалар саны.
Күйге байланысты бу 3 түрде болады: құрғақ қаныққан бу;
ылғалдықаныққан бу; және қызып кеткен бу.

|[pic] |

Сурет 1 – [pic]диаграммасында бу түзілу процессі

|[pic] |

Сурет 2 - [pic]диаграммасында бу түзілу процессі

1-ші суретте бу түзілуінің [pic]диаграммасы көрсетілген.
- 1 қисығы оС (273,15 К) температурдаға суға сәйкес;
- 2 қисығы қайнау (қайнау) температурадағы суға сәйкес;
- 3 қисығы – құрғақ қаныққан буға сәйкес.
2 қисығы - бұл төменгі шекаралық сызығы, 3 - қисығы жоғарғы
шекаралық сызығы.
Шекаралық қисық сызықтарды бөлетін [pic] нүктесі – критикалық нүкте
деп аталады.
1, 2, 3 қисықтары диаграмманы 3 бөлімге бөледі.
- 1 мен 2 қисық сызықтардың аралықтарында [pic] ауданы - сұйық,
- 2 мен 3 қисық сызықтардың аралықтарында [pic] аудан – қайнап тұрған
сұйық пен газдың қоспасы (ылғалды қаныққан бу),
- 3-ші қисық сызықтың оң жағында [pic] аудан – қызған бу.

Критикалық нүктені 1861 ж. Д.М. Менделеев анықтап, оны абсолют қайнау
температурасы деп атады, өйткені осы күйде кез-келген сұйық буға айналып,
сұйық күй алатындай көлемді алып тұрады. Критикалық қысы мен температурада
сұйық пен оның құрғақ қаныққан буының қасиеттерінің арасында айырмашылығы
жоқ. Критикалық температурадан жоғарғы температурада сұйық тек қызған бу
күйінде ғана болады.
Су буынын критикалық параметрлері: [pic]= 22,129 МПа, [pic]= 647,3 К,
[pic] = 0,00326 м3/кг. Бу түзілу процессін [pic]диаграммасында көрсетуге
болады.
Қаныққан сұйықтың күйі қысыммен немесе температурамен анықталады.
Қалған барлық параметрлерін ([pic], [pic], [pic], [pic]) қаныққан су буының
кестесі бойынша анықтауға болады.
Құрғақ қаныққан бу қысымдағы қаныққан (қайнау) температурасына тең,
температура сақталғанда және сұйық толық буланғанда пайда болады. Құрғақ
қаныққан буының күййі оның қысымымен немесе температурасымен анықталады.
Қалған барлық параметрлерін ([pic], [pic], [pic], [pic]) қаныққан су буының
кестесі бойынша анықтауға болады.
Ылғалды қаныққан бу – ол құрғақ қаныққан бу мен қайнап жатқан сұйық
тамшыларынан тұрады. Ылғалды қаныққан буының күйі оның қысымымен немесе
температурасымен және құрғақтылығының дәрежесімен [pic] анықталады.
Қаныққан сұйықта [pic], ал құрғақ қаныққан буға [pic]. Ылғалды қаныққан бу
температурасы тек қана қысымының функциясы болады, оны бу кестелер бойынша
анықтауға болады.
Қызған бу қанығу температурасынан жоғары температурада болады. Қызған
бу нақтылы қысымда әр түрлі температуралары болу мүмкін. Қызған бу күйін
сипаттау үшін оның екі парамтрлерін білу керек (қысым мен температура)
Су буының термодинамикалық процесстердің есебі құрғақ қаныққан будың,
қаныққан сұйықтың және қызған будың термодинамикалық кестелер көмегімен
есептеуге болады.
Су буының есебінде [pic]-диаграммасымен қолдануға болады. [pic]
диаграммада әр нүкте күй параметрлерінің нақты мәніне [pic]; [pic]; [pic];
[pic]; [pic] сәйкес (сурет 3). Диаграммада изохоралар (пунктир
сызықтары), изобаралар, изотермалар, будың құрғақтылығының дәрежесіне тең
сызықтары көрсетілген. Жоғарғы және төменгі шекаралық қисық сызықтары
[pic]-диаграмманы қанықпаған сұйық [pic], ылғалды қаныққан бу [pic], қызған
бу аудандарға [pic]бөледі. Ылғалды қаныққан бу ауданындағы түзу сызықтары
изотермалар болады. Қызған будын аудына өткенде изобаралар және изотермалар
бөлінеді.
|[pic] |

Сурет 3 – Су буының [pic]-диаграммасы

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Бу; критикалық нүкте; қаныққан бу; қызған бу; құрғақтылық дәрежесі.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Булану дегеніміз не?
2 Қайнау дегеніміз не?
3 Құрғақ қаныққан бу дегеніміз не?
4 Ылғалды қаныққан бу және құрғақ дәрежесі дегеніміз не?
5 Қызып кетекен бу дегеніміз не?
6 Шекаралық қисықтарының физикалық қандай?
7 [pic] және [pic]диаграммаларында су буының процестерін көрсетініз.
8 [pic], [pic] және [pic]диаграммаларында негізгі жылудинамикалық
процестерді көрсетініз.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 6

(2 сағат, 4 апта)

Тақырып. Ылғалды ауа

Дәріс сабақтың жоспары

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:
| |(3) |
|[pic]. | |

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.

Диаграмманың 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.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Ылғалды ауа; абсолюттік ылғалдылық; салыстырмалы ылғалдылық;
психрометр; ылғалықтын құрамы.

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?

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 7

(1 сағат, 5 апта)

Тақырып. Термодинамикалық ағыс

Дәріс сабақтың жоспары

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.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Газдардың ағысы; сопло; диффузор; дросселдеу; Джоуль-Томсон эффекті.

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?

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 8

(2 сағат, 5-6 апта)

Тақырып. Компрессорлар

Дәріс сабақтың жоспары

1 Компрессорлар. Компрссеорлардың классификациясы.
2 Поршненьдік компрессор. Жұмыс істеу принципі.
3 Изотермиялық, адиабаталық және политроптық сығылуы. [pic] и
[pic]диаграммаларында компрессордың термодинамикалық процестерін
көрсетіңіз.
4 Көпсатылы сығылуы.
5 Индикаторлы диаграмма. Нақты циклын индикаторлы диаграмманың
теоретикалық диаграммадан айырмашылықтары.

Компрессор – бұл газды сығу және араластыру үшін қоңдырғы.
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.
Бір сатылы поршеньді компрессор.
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.
Көп сатылы поршеньді компрессор.
Жоғарғы қысымдар алу 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 поршень төмендегенде келеді. Поршень
көтерелгенде газ сығылады. Екінші сатыда сығылған кейін ауа шығарушы
қақпақ арқылы пайдаланушыға бағытталады. Поршеньдер иінді біліктен және
шатундар көмегімен қозғалысқа келтіріледі.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Компрессор; көпсатылы компрессор; компрессордың жылудинамикалық есебі.

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 Бір сатылы поршеньді компрессор
6 Көпсатылы сығылуы кезіндегі жұмысты қалай табады?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 9

(2 сағат, 6-7 апта)

Тақырып. Іштен жану қозғалтқыштар (ІЖҚ)

Дәріс сабақтың жоспары

1 Поршендік іштен жану қозғалтқыштардың классификациясы (ІЖҚ).
2 [pic] және [pic]диаграммаларындағы ІЖҚ циклдар.

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 сорапта) 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) |

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Отто циклы; Дизель циклы; Тринклерциклы; сығылу дәрежесі; қысым көтеру
дәрежесі; алдын ала ұлғаю дәрежесі.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
2 Іштен жану қозғалтқышының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
3 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
4 Іштен жану қозғалтқышының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
5 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Іштен жану қозғалтқышының
жылу аралас келтірілетін циклын көрсетініз.
6 Іштен жану қозғалтқышының жылу аралас келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 10

(2 сағат, 7-8 апта)

Тақырып. Газотурбиналық қоңдырғылары

Дәріс сабақтың жоспары

1 Газотурбиналық қоңдырғылардың жұмыс принципі
3 Газотурбиналық қоңдырғының циклдары
4 Газотурбиналық қоңдырғының термиялық ПӘК-і.

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

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Изохоралы жылу келтіру газотурбиналық қондырғының циклы; изобаралы
жылу келтіру газотурбиналық қондырғының циклы; газотурбиналық қондырғының
регенеративті циклы.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
2 Газотурбиналық қоңдырғының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
3 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
4 Газотурбиналық қоңдырғының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-і
қалай анықтайды?
5 Газотурбиналық қоңдырғының термиялық ПӘК-ің көтеру әдістері қандай
білісіз?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 11

(2 сағат, 8-9 апта)

Тақырып. Бу күштік циклдар

Дәріс сабақтың жоспары

1 Ренкин циклы.
2 Ренкин циклының термиялық ПӘК.
3 Жылуфикациялық циклдары, жылуфикация 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.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Букүштік қоңдырғы; Ренкин циклы; букүштік қоңдырғының регенеративты
циклы.

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

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Дәріс 12

(2 сағат, 9 апта)

Тақырып. Тоназытқыш машиналардың циклдары

Дәріс сабақтың жоспары

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 жылудинамикалық жетістігі, әрі жылулық өнімділігіжоғары емес. Бу
эжекторлық тоңазыт-қыш қоңдырғысына 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 сораптың 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.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Тоңазытқыш машина; тоңазытқыш агент; абсорбция; жылулық сорап.

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.

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 13

(3 сағат, 10-11 апта)

Тақырып. Жылумассаалмасу теориясының негіздері

Дәріс сабақтың жоспары

1 Жылу процестері
2 Жылу өткізгіштік. Фурье заңы
3 Жылуөткізгіштік коэффициентінің физикалық мәні
4 Конвекция. Ньютон заңы
5 Жылу беру коэффициенті

Жылу процесстері
Әртүрлі температудағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне
өтуі жылуалмасу процессі деп аталады.
Жылу алмасу процесстерінің қозғаушы күші - ыстық және суық денелердің
температуларының айырмасы болып табылады. Бұл қозғаушы күштің әсерінен
термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу ыстық денеден суық денеге
өздігінен өтеді. Денелер арсындағы жылу алмасу еркін электрондар , атомдар
және молекулалардың өзара энергия алмасуы арқасында болады. Жылу алмасуда
қатынасатын денелерді жылу тасымалдағыштар деп атайды.
Жылуөту – жылу тарату процесстері жөніндегі ғылым. Жылу процесстеріне
төмендегілер жатады: ысыту, суыту, конденсациялау және буландыру. Көптеген
масса алмасу (Мысалы, айдау, суыту, кептіру т.б) және химиялық
процесстердің өтуінде бұл процесстердің маңызы үлкен.
Жылу таратудың негізгі үш түрлі тәсілі бар: жылуөткізгіштік, жылулы
сәуле шығару, конвекция.
Бірлік уақытында тасымалданатын жылуды жылулық ағын деп атайды. Оны
[pic]белгілеп, Дж/с(Вт)–пен өлшейді.
Дененің беттік бірлігіне кететін жылулық ағын ағынның беттік жылулық
тығыздығы [pic] деп аталады. Өлшем бірлігі [pic] Вт/м2. Ағынның беттік
жылулық тығыздығы мына формуламен анықталады:
|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - жылуалмасудың беті, м2.
Жылуөткізгіштік.
Бір-біріне тиісіп тұратын өте кіші бөлшектердің тәртіпсіз қозғалысының
нәтижесінде жылу өту процессі - жылу өткізгіштік деп аталады. Бұл қозғалыс
газдар және тамшымалы сұйықтарда молекулалардың қозғалысы қатты денелерде
кристалдық тордағы атомдардың тербелісі немеесе металдардағы еркін
электрондар диффузиясы болуы мүмкі. Қатты денелердің жылу таратуының
негізгі түрі жылу өткізгіштік болып табылады.
Конвекция. Газ немесе сұйықтардың макро көлемдерінің қозғалысы және
олардың араластыру нәтижесінде жылудың таралуы – конвекция деп аталады.
Конвекция екі түрлі болады: еркін немесе табиғи; еріксіз.
Газ немесе сұйық көлемінің әртүрлі нүктелеріндегі температуралар
аыйрмашылығы салдарынан осы нүктелердегі тығыздықтар айырмасының
нәтижесінде болатын жылу алмасуды еркін немесе табиғи конвекция деп атайды.
Газ немесе сұйық көлемінің әртүрлі еріксіз қозғалысы (мысалы, насосо,
компрессор жәрдемімен немесе араластырғышпен араластырғанда) салдарынан
жылу алмасуды еріксіз конвекция деп атайды.
Жылулы сәуле шығару. Жылу энергиясының электромагнитті толқындар
жәрдемімен таралуы – жылулы сәуле шығару деп аталады. Бұл кезде жылу
энергиясы кеңістікпен өтіп сосын сәулелі энергияға басқа денемен сіңіріліп
қайтадан жылу энергиясына айналады. Іс жүзінде жылу алмасу бөлек алынған 1
ғана тәсілмен емес, бірнеше тәсілдермен өтеді. Мысалы,қатты қабырға мен газ
арасындағы жылу алмасу конвекция, жылуөткізгіштік және жылулы сәуле
шығарутәсілдерімен өтеді.жылудың қатты қабырғадан оны ағыстап өтетін газға
(сұйыққа) немесе кері кері бағытта алмасуын – жылу беру деп атайды.
Ыстық газдан (сұйықтан) суық газға (сұйыққа) оларды бөліп тұрған қатты
қабырға немесе бет арқылы жылу өту күрделілеу болады. Бұл процесті жылу өту
деп атайды. Үздіксіз әрекетті аппараттарда әртүрлі нүктелердегі
температура уақыт бойынша өзгермейді, мұндай аппараттардағы процес
қалыптасқан (стационарлы) болады. Мерзімді әрекетті аппараттарда
температура уақыт бойынша өзгереді. (Мысалы, ысытқанда немесе суытқанда),
яғни жылу алмасу процесі қалыптаспаған (стационарлы емес)болады.
Фурье заңы
Фурье заңы жылу өткізгіштіктің негізгі заңы болып табылады. Бұл заң
бойынша : жылу ағынына перпендикуляр бет арқылы уақытта өтетін жылу
мөлшері, температураның градиентке, бетке және уақытқа тура пропорционал:
|[pic], |(2) |

немесе жылулық ағынның тығыздығы үшін:
|[pic], |(3) |

мұндағы [pic] - заттың жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(м(К).
Жылуөткізгіштік коэффициенті [pic] Вт/(мк), температура градиенті 1
К /м болғанда, 1 м2 беттен өтетін жылу ағынның қуатын көрсетеді.
Сонымен, [pic] - ның мәні заттың табиғатына, структурасына,
ылғалдылығына, температурасына т.б факторларға байланысты болады.
Газдардың жылуөткізгіштік коэффициенті 0,0062(0,165 Вт/мк аралығында
болады. Температура көбейгенде ( көбейеді. ( тек жоғарғы (2000 атм.) және
өте төменгі (0.03 атм.) қысымдарда өзгереді.
Газдардың жылуөткізгіштік коэффициентін төмендегі формуламен есептеуге
болады:
|[pic], |(4) |

мұндағы, [pic]– газдың динамикалық тұтқырлығы, Пас;
[pic] – газдың тұрақты көлемдегі меншікті
жылусыйымдылығы, Дж/кг К;
В – коэффициент, бір атомды газдар үшін В=2,5; екі
атомды газдар үшін В=1,9; үш атомды газдар үшін В=1,72
Сұйықтардың жылуөткізгіштік коэффициенті 0,1 (0,7 Вт/мк аралығында
болып температура көбейген сайын азаяды. Сұйықтар үшін (-ны төмендегі
формуламен есептеуге болады:
|[pic], |(5) |

мұндағы, [pic] – сұйықтың тұрақты қысымдағы меншікте жылу-сыйымдылығы,
Дж/кг К;
[pic] – сұйықтың тығыздығы, кг/м3;
[pic] – сұйықтың мольдік массасы, кг;
[pic] – коэффициенті.
Жылу өткізгіштік (() материалдардың кезектілігіне және ылғалдылығына
байланысты. Ылғал материалдар үшін ( құрғақ материалдарға қарағанда көп
кезектілік ( ны азайтады, себебі кезек арасындағы ауаның (- сы аз. Ылғал
материалдар үшін ( құрғақ материалдарға қарағанда көп кезектілік ( ны
азайтады, себебі кезек арасындағы ауаның (- сы аз.

Конвекция. Ньютон заңы
Сұйықтың барлық массасының қозғалысы қаншалықты қарқынды араласса,
конвекция арқылы жылуалмасу соншалықты қарқынды өтеді. Сонымен, конвекция
сұйық қозғалысының гидродинамикалық шартына көп байланысты болады. Ағынның
ядросына жылуалмасуы жылуөткізгіштік және конвекция мен өткізіледі.
Жылудың мұндай бірлесіп алмасуын конвекциялы жылуалмасу деп атайды.
Ортаның турбулентті қозғалысында ағын ядросындағы жылуалмасуы
механизмі турбуленттік толқысулық салдарынан болатын араласудың
қарқындылығымен сипатталады. Турбулентті толқысулық ядродағы
температулардың мәнінің кейбір орташа t – ге дейін теңесуін қамтамасыз
етеді. Сондықтан, ядродағы жылуалмасу ең алдымен тасымалдағыштың қозғалыс
сипатымен анықталады. Қабырғаға жақындаған сайын жылу берудің қарқындылығы
төмендейді. Қабырға жанында қалыңдығы ( - ға тең жылулы шекаралық қабат
т.б. Бұл қабат гидродинамикалық шекаралық қабатқа ұқсас болады, бірақ
олардың қалыңдығы әртүрлі.
Конвекция жылуалмасу механизмнің өте күрделілігіне байланысты жылу
беруді есептеу қиын. Қабырғадан сұйыққа (немесе сұйықтан қабырғаға)
берілген жылу шамасын дәл есептеу үшін қабырға жанындағы температуралық
градиентті және бет бойынша жылу тасымалдағыштың температуралық өзгеруін
білу керек. Бұларды анықтау өте қиын.
Сондықтан, жылуберудің есептеуін жеңілдету үшін оның негізіне
Ньютонның суыту заңын пайдаланады. Бұл заң бойынша: жылуалмасу бетінен
сұйыққа (немесе керісінше сұйықтан қатты дене бетіне) берілген жылу мөлшері
(dQ) қабырға бетіне (df) қабырға мен сұйықтың температураларының айырмасына
(tқ-tс) және уақытқа (d() тура пропорционал:
|[pic], |(6) |

мұндағы, ( - жылуберу коэффициенті деп аталады. Жылуберу
коэффициентінің мәні қабырға мен қоршаған орта (тамшылы сұйық немесе газ)
арасындағы жылу алмасудың қарқындылығын сипаттайды. Оның ( өлшем бірлігі
Вт/м²к.
Құбырлармен жүретін жылутасымалдағыштардың цилиндрлі қабырғадан өтетін
жылулық ағынның есептеу керек.
Көп қабатты цилиндрлі қабырға үшін жылулық ағыны [pic], Вт, мына
формуламен анықталады:
|[pic]. |(7) |

Көп қабатты цилиндрлі қабырға үшін:
|[pic]. |(8) |

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Жылуберу; жылулық ағын; жылулық ағынның тығыздығы; сызылмалы жылулық
ағынның тығыздығы; жылуөткізгіштік; Фурье заңы; жылуөткізгіштіктің
дифференциалды теңдеуі; температураөткізгіштіктің коэффициентті

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылу алмасу процесі дегеніміз не?
2 Жылу алмасу процесінің негізгі қозғаушы күшін қалай табады?
3 Жылу таратудың негізгі тәсілдерін атаңыз
4 Жылуөткізгіштік деп нені айтады
5 Фурье заңының формуласын жазыңыз
6 Жылуөткізгіштік коэффициенті нені сипаттайды?
7 Ньютон формуласын жазыңыз

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 14

(2 сағат, 11-12 апта)

Тақырып. Конвективті жылуалмасу

Дәріс сабақтың жоспары

1. Конвективті жылуалмасу
2. Конвективті жылуалмасудың әртүрлі факторларда тәуелділігі
3. Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысы конвективті жылуалмасу
4. Сүйықтың орта температурасы
5. Заттың агрегаттық күйі өзгергендегі жылуалмасуы

Конвективті жылуалмасу – біркелкі жылытылмаған сұйық, газ тәрізді
немесе су сымалы ортада жүретін жылу тасымалы процесі. Бұл процесс берілген
ортаның қозғалысы және оның жылуөткізгіштігі арқасында жүргізіледі. Екі
фазаның шекаралық бөлігінде жүретін конвективті жылуалмасу конвективті жылу
беру деп аталады.
Конвективті жылуалмасу ортаның физикалық қасиеттерінен тәуелді және
оның қозғалыс түрінен тәуелді.
Конвективті жылуалмасу табиғи (еркін) конвекция және еріксіз
конвекция болып бөлінеді.
Табиғи конвекция - бірқалыпты қыздырылмаған, сондықтан мда тығыздығы
бойынша біркелкі емес ортаға тек ауырлық күші әсерімен жүреді.
Еріксіз конвекция деп егер ортаның қозғалысы сорап, желдеткіш,
араластырғыш көмегімен жүретін процесті айтады.
Егер ортаның агрегаттық күйі бір түрден екінші түрге ауысса, онда осы
кезде болатын конвективті жылуалмасу агрегаттық күйі өзгеретін конвективті
жылуалмасу деп аталады. Конвективті жылуалмасу әртүрлі жылуалмастырғыштар
да және жылукүштік қоңдырғыларда жүреді.
Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысы конвективті жылуалмасу
Орта температура, анықтаушы температура, эквивалентті (балама)
диаметрі.
Жылу ағынын анықтайтын шамаларды анықтау үшін қолданылатын
формулалардың барлығына, көптеген жағдайда арнаның (каналдың) қимасы
бойынша, сонымен қатар қаналдың ұзын таралатын сұйық температурасының мәні
кіреді. Сол себепті, техникалық есептеулерде сұйықтың температурасы деп
ағынның орта температурасын алады.
Ұқсастық теориясы – бұл ұқсас құбылыстар туралы ғылым. «Ұқсастық»
термині геометриядан алынған. Мысалы, геометриялық ұқсас фигуралар үшін
сәйкес бұрыштары тең, ал ұқсас жақтары пропорционал екені белгілі.
Ұқсастық теориясының негізгі жағдайын үш ұқсастық теоремасы түрінде
формалайды.
Ұқсастықтың бірінші теоремасы бойынша ұқсас құбылыстардың бірдей
ұқсастық критерийлері болады. Бұл теореманың дұрыстығы жоғарыда анықталған.
Ұқсастықтың екінші теоремасы бойынша, қандай да бір құбылысты
сипаттайтын айнымалылар арасындағы кез–келген тәуелділік, осы
айнымалылардан құралған ұқсастық критерийлерінің арасындағы тәуелділік
мына түрде көрсетілуі мүмкін, яғни f (k1,k2, …kn)=0. Мұндай тәуелділіктер
критериалды теңдеулер деп аталады.
Ұқсастықтың үшінші теориясының негізгі мақсаты, екі құбылыстың
ұқсастығы үшін, қандай, қажетті және жеткілікті күйлердің болуы керектігін
ашып беруі. Бұл теорияны совет ғалымдары М.В.Кирпичев бен А.А. Гухман 1931
жылы жасаған.

Ұқсастықтың критерийлері.
Әр ұқсастық критерийі физикалық мәнін білдіреді. Олар ғалымдардың
атарының бірінші әріптерімен білгілейді.

Нуссельта критерийі[pic]:
|[pic]. |(1) |

Рейнольдса критерийі [pic]:
|[pic]. |(2) |

Прандтля критерийі [pic]:
|[pic]. |(3) |

Грасгофа критерийі [pic]:
|[pic]. |(4) |

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Конвекция; Ньютон-Рихмана заңы; жылуберу коэффициенты; ұқсастық
теориясы; ұқсастық критериясы.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Ковективті жылу алмасу дегеніміз не?
2 Конвективті жылу алмасудың түрлерін атаңыз
3 Орта температура, анықтаушы температура, сәйкестік диаметрі туралы
не білесіз
4 Жылу мөлшерінің формуласын жазыңыз
5 Орта температураның формуласын жазыңыз
6 Ұқсастық теориясы және теңдеулері туралы не білесіз
7 Агрегаттық жүйе өзгергендегі жылу алмасуды түсіндіріңіз

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 15

(1 сағат, 12 апта)

Тақырып. Агрегатты күйінің өзгеруі кезіндегі жылуалмасу

Дәріс сабақтың жоспары

1 Негізгі ұғымдыр мен түсініктелер
2 Конденсация кезіндегі жылуалмасу.
3 Қабықшалы конденсация
4 Тамшылы конденсация.

Қатты дененің бетін жуып жатқан сұйықтың агрегаттық күйі егер дене
бетінің температурасы берілген қысымда сұйықтың фазалық айналу
температурасынан жоғары не төмен болғанда өзгереді. Бірінші жағадайда жылу
берілу сұйықтың қайнауымен, ал екіншіде – оның буының конденсациясымен
қатар жүреді. Осы екі құбылыс та жылу берілуді зерттеуді бір фазалы орталы
қатты дененің жылу берілуін зерттеумен салыстырғанда қиындатады.
Сұйықтың қайнауы кезіндегі жылудың берілуі
Термодинамикадан белгілі, қайнаған сұйықтан пайда болатын будың қанығу
температурасы tқ –дан жоғары, мысалы, атмосфералық қысымда қайнаған судың
температурасы tқ +(0,4-0,80С). Ол еркін деңгейден ыдыс қабырғасының
қыздырушы бетіне қарай бағытта өзгермейді және қалыңдығы 2–5 мм қабатта
ғана кенет өседі.
Қыздыру бетімен түйісетін сұйық бөлшектерінің температурасы қабырға
температурасына tст тең.
Қабырғаға жақын қабаттағы сұйықтың қызуы сұйықтың қанығу
температурасымен салыстырғанда ∆t =tқаб -tқан артық.
Жылу ағынының беттік тығыздығы «q» неғұрлым үлкен болса,
температуралық арын ∆t соұрлым үлкен болады. Судың қайнау процесін
зерттеудің көрсетулері бойынша, бу көпіршіктері тек қабырғаның қыздыру
бетінде ғана, бу түзілу центрлерінің беттің кұдір – бұдырлары, газ
бүршіктері маңайында туады. Уақыт өтуімен бірге көпіршіктер өседі және
бөліну диаметріне жеткенде қыздыру бетінен бөлінеді.
Бу көпіршіктердің түзілуі мен қабырға бетінен бөлінуі көп жағдайда
қайнаған сұйықтың қабырға бетін сулауынан не суламауынан тәуелді. Бірінші
жағдайда бу көпіршіктері беттен оңай ажырайды; екіншіде – қиын ажырайды.
Қайнаған сұйықтың температурасы tқ – дан жоғары болғандықтан, бу
көпіршігімен сұйық арасында белсенді жылуалмасу жүреді, бұл бу көпіршігінің
бөліну ден кейін өсуіне әкеледі. Бұл кезде сұйықтың қызу дәрежесіне және
көпіршіктің көтерілу ұзақтығына байланысты оның көлемі ондаған есе ұлғаяды.
Бу көпіршіктерінің қозғалысының процесі кезінде сұйық қатты
араластырылады және жылуалмасудың белсенділігі күшейеді.
Көпіршіктердің беттен бөліну жиілігі және будың түзілу центлерінің
саны сұйықтың температурасы жоғарлағанда өседі.
Себебі, температура жоғарлаған сайын беттің кішкентай кедір–бұдырлары
да будың түзілуіне қажет центрлердің көбеюіне әсер етеді. Бұд қыздыру
бетінен сұйыққа берілетін жылу беруді жоғарылатады.
Бірақ ∆t өсуі әрқашанда жылуалмасудың белсенділігін арттыра бермейді.
Негізінен, будың түзілу центрлерінің санының өсуінен қатар орналасқан будың
көпіршіктері бір – бірімен бірігіп, бір жалпы қабықшаны құрайды. Бұл
қабықша сұйықты қабырға бетінен бөліп тұрғандықтан, будың өте аз жылу
өткізгіштігінен жылу берудің белсенділігі осы кезде кенеттен азаяды.
Бу конденсациясы кезіндегі жылу беру.
Берілген қысымдағы будың қанығу температурасынан төмен температурада
суы кезінде бу конденсацияланады, яғни сұйыққа айналады, және бұл кезде
конденсация жылуы бөлінеді, ол сандық мәні бойынша бу түзілу жылуына тең.
Қабырға бетінің жағдайына байланысты шөгуші сұйық тамшы немесе қабықша
форманы қабылдайды, осыған байланысты бу конденсациясы тамшылы немесе
қабықшалы деп аталады. Табиғи қозғалыс кезінде пайда болатын тамшылы
конденсация конденсат сұйық дене бетін суламағанда жүреді. Бұл әдетте
майдың,керосин және майлы қышқылдың жұқа қабатымен қапталған қабырға
беттерінде байқалады.
Тамшылы конденсация кезіндегі жылу берілу үлкен термиялық кедергімен
сипатталатын қабықшалық конденсацияға қарағанда 5 -10 есе көп. Алайда
қабықшалық конденсация үлкен қызығушылыққа ие, өйткені ол әртүрлі
өндірістік жылу алмасу аппараттарында, суудың бұдырлы суланушы беттерімен
будың мәжбүрлі қозғалысы байқалатын аппараттарда пайда болады.
Будың қабықшалы конденсациясы теориясының негізі мынада. Температурасы
қанығу температурасынан t қ кіші будың қабырғамен жанасуы кезінде бу
коноденсацияланады және қабырға бетінде қабықша құрылады. Егер қабықша
қозғалысының режимі ламинарлы болса, онда бу конденсациясы кезінде
жіберілетін жылу қабықша қалыңдығынан жылу өткізгіштік жолмен таралады.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Қайнау кезіндегі жылуалмасу; қайнау режимы; бутүзілу; бутүзілу
процесстың меншікті жылуы; конденсация кезіндегі жылуалмасу.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Қайнау және конденсация процестер болу үшін қандай шарттар керек?
2 Көпіршіктер қайнау режимы дегеніміз не?
3 Қабықшалы конденсация дегеніміз не?
4 Тамшылы конденсация дегенімі зне?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 16

(1 сағат, 13 апта)

Тақырып. Жылуберу

Дәріс сабақтың жоспары

1 Күрделі жылуалмасу.
2 Әртүрлі қабырғалардан өтетін жылуөткізгіштік.

Сұйық пен осы сұйық шаятын қабырға арасындағы жылу беру процесі
конвективті жылуалмасу немесе жылу беру процесі деп аталады. Бұл процесте
жылуөткізгіштік пен конвекция бір мезгілде жүреді, сондықтан жылу алмасудың
мұндай түрі күрделі процесс болып табылады. Бұл күрделі жылу процесі таза
жылуөткізгіштік процесіне қарағанда, көп факторлардан тәуелді.
Конвективті жылуалмасу көптеген жылумен өндеу процестеріне (құрылыс
материалдарын кептіру процестерінде) тән процесс болып саналады.
Жылу беру процесінің мысалдар: бөлменiң ауасына қыздыру элементтерiнiң
(жылытқыш жүйелер) қыздыратын суынан жылулықтың берiлуi; бу қазандықтардағы
қайнату құбырларының қабырғасынан суға түтiндiк газдарынан жылулықтың
берiлуi және т.б. Оқшауланған қабырға сонымен бiрге жылулықты өткiзгіші
болып саналады. Қоршаған қабырғадан жылулық жылуөткізгіштікпен, ал
қабырғадан қоршаған ортаға жылулық конвекциямен және сәулеленумен беріледі.
Сондықтан, жылуалмасу процесі күрделі процесс деп айталады.
Жылу беру коэффициенті келесі факторлармен байланысты:
Сұйық жылдамдығы (, оның тығыздығы р мен тұтқырлығы (, яғни сұйық
ағынының режимін анықтаушы шамалар;
Сұйықтың жылулық қасиеттері (меншікті жылу сиымдылығы, жылу
өткізгіштігі (), сонымен қатар көлем ұлғаю коэффициенті (;
Геометриялық параметрлер - формалары және қабырға өлшемін
анықтаушы(құбыр үшін-оның диаметрі d және L ұзындығы). Осыған байланысты
(((((, (, (, (, (, (, L, ()
Жылу беру коэффициентінің, факторларының үлкен болу санына байланысты,
( үшін есеп теңдеуін алу мүмкін емес. Жылу беру коэффициентін анықтау үшін
сұйықтың қабырғадағы температуралық градиентін білу керек.
Жылу беру коэффициенттерінің сандық шамалары.
Жылу беру коэффициент [pic] жылу берудегі қарқынды үдемелігін
сипаттайды. Бұл шама, жылулық ағымының тығыздығының қабырғаға, жылу
жеткізуші аралығының темпетуралық тегерінін қатынасына тең болады.
Бір қабатты жазық қабырға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м2·К):
| [pic]. | |
| |(1) |

Көп қабатты жазық қабырға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м2·К):
| [pic]. | |
| |(2) |

Бір қабатты цилиндрлі қабарға үшін, сызбалы жылу беру коэффициенті
[pic], Вт/(м·К):
| [pic]. |(3) |

Көп қабатты цилиндрлі қабарға үшін, сызбалы жылу беру коэффициенті
[pic], Вт/(м·К):
| [pic]. |(4) |

Бір қабатты сфералы қабарға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м·К):
| [pic]. |(5) |

Көп қабатты сфералы қабарға үшін, жылу беру коэффициенті [pic],
Вт/(м·К):
| [pic]. |(6) |

Жылудың әсерін азайту үшін құбардың, аппараттың термиялық кедергісін
көбейту керек. Ол үшін құбырдың, аппараттың сыртына белгілі бір не бірнеше
оқшауландыру материалын жауып, содан кейін оның сыртынан бояп, не сылақ
жұмыстарын жүргізеді.
Оқшауландыру материалдарына асбест, слюда, пробка, торф, стекловата
т.б жатады. Оларды табиғи күйінде алып, оларды біраз өңдеген соң қабырға
бетіне қабаттап жағады. Оқшауландыру қабатын сақтау үшін олардың сыртынан
жұқа металл бетімен немесе фольгасымен қаптайды.Бұл қабаттың оқшауландыру
қасиеттерін жақсартады, себебі фольгамен оқшауландыру материалы арасында
жылуды нашар өткізетін ауа сақталады.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Жылуберу коэффициенты теплопередачи; жылуберудың термиялық кедергісі;
жылуоқшауланған материалдар.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Күрделі жылуалмасу дегеніміз не?
2 Жылуөткізгіштік жылуберуден айырмашылығы?
3 Оқшауланған материалдар қандай болады?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 17

(2 сағат, 13-14 апта)

Тақырып. Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік

Дәріс сабақтың жоспары

1 Тұрақты емес (стационарлы емес) кезіндегі жылуөткізгіштік процесінің
сипатаммасы.
2 Аналитикалық шешімі.
3 Суыту (немесе қыздыру) процесінің реттелетін жылулық режимі.

Тұрақсыз режимдегі жылу процесі тұрақты режимге қарағанда табиғат пен
техникада жиірек кездеседі. Мысалы: машиналар мен приборлардың жұмысқа
қосылуы кезіндегі сууы немесе қыздырылуы, режимнің тоқтатылуы немесе
өзгерілуі; құрылыс элементтерінің температура өзгерісіндегі күйі өнімдер
мен денелерді термиялық өңдеу; регенеративті жылуалмастырғыш аппараттардың
жұмысы т.б.
Барлық тұрақсыз режимдегі жылуөткізгіштік процестер үшке бөлінеді:
- өтпелі-дененің тұрақталған күйіндегі бір нүктедегі температура
екіншісіне дейін өзгереді:
- үздіксіз қыздырылғанда (салқындатылған)-температураның уақыт
ішіндегі немесе кеңістіктегі шексіз өзгеруі;
- ауық-ауық температура кейбір шама айналасында ауытқиды.
Тұрақсыз жылуөткізгіштіктің практикалық есептерінің ішіндегі
негізгілері болып екі топ процестер саналады:
- дене жылулық тепе-теңдікке ұмтылады;
- дененің температурасы ауық-ауық өзгеріп тұрады.
Бірінші процестер тобына берілген температурасы бар ортаға
орналастырылған және өзінің бастапқы температурасы бүкіл көлемі бойынша
тұрақты Т баст денені қыздыру (суыту) процестері жатады.
Екінші процестер тобына үздік-үздік жұмыс істейтін жылытқыштардағы
процестер жатады.
Тұрақсыз жылуөткізгіштіктің есептерінің көптеген бөлігі мынаны
анықтауға арналған:
- процестің басынан бастап белгілі бір уақыт ішінде дененің
белгіленген нүктелеріндегі температураларды анықтауға;
- температурасы берілген нүктеде жүретін процестің ұзақтығын
анықтауға;
- белгіленген нүктедегі берілген уақыт ішіндегі жылу ағынын анықтау;
- берілген уақыт ішіндегі денеге берілген және одан әкетілген жылу
мөлшерінің толық шамасын анықтауға.

Бір өлшемді дененің (шексіз пластина, шексіз цилиндр, шар) барлық
нүктелеріндегі температурасы [pic] бірдей және дене бетіндегі жылу берудің
тұрақты коэффициенті [pic] болған кездегі тұрақсыз температура өрісін
сипаттайтын теңдеу мынадай:
| [pic], |(1) |

мұндағы [pic] және [pic] - кейбір функциялар;
[pic] - характеристикалық теңдеу түбірі.
Характеристикалық теңдеу мына түрде жазылады:
| [pic]. |(2) |

[pic] кезінде (1) теңдеудегі бірінші мүшені ескермеуге де болады.
Пластинаның орта бетінің [pic], цилиндр осі үшін [pic] шардың центріндегі
[pic] уақыт бірлігіндегі алынған орта температура [pic] мына теңдеумен
сипатталады:
| [pic]; |(3) |

осы денелердің беттеріндегі температуралар:
| [pic]; |(4) |

Бет ауданы бірлігінде [pic] уақыт ішінде суыту (қыздыру) процесінде
берілетін не әкетілетін жылу мөлшері мына формуламен анықталады:
| [pic], |(5) |

мұндағы [pic] және [pic] - пластина үшін;
[pic] және [pic] - цилиндр үшін;
[pic] және [pic] - шар үшін;
[pic] - дененің уақыт моменті ішіндегі көлем бойынша алынған
орта өлшемсіз температура [pic].
Пластина, цилиндр, шар арналған дененің уақыт моменті [pic] ішіндегі
көлемі бойынша алынған дененің орта өлшемсіз температурасы [pic] мына
формулалармен анықталады:
| [pic], |(6) |
|[pic], |(7) |
|[pic]. |(8) |

Егер [pic] болғанда, сонда [pic] мына формулаен анықталады:
|[pic]. |(9) |

Температурасы [pic]тұрақты ортада дене қыздырылған (немесе суытылған)
кезде үш ерекше режим пайда болады:
- реттелмеген ([pic]) - температураның бастапқы таралуы процестің
дамуына ерекше әсер етеді;
- реттелетін ([pic]) - температураның бастапқы әсері жоғалады;
- (стационарлы) тұрақты ([pic]) - барлық нүктелердегі температура
ортаның температурасына [pic] тең болады.
Артық температура [pic] - бұл дене температурасы мен айналадағы орта
температурасы арасындағы айырма модулі:
|[pic]. |(10) |

[pic] кезіндегі жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуін шешуі,
дененің кез келген нүктесіндегі температура экспоненциалды заң бойынша
өзгеруін көрсетеді:
|[pic], |(11) |

мұндағы [pic] - дененің формасынан және температурасының бастапқы
таралуынан тәуелді тұрақты;
[pic] - кеңістіктегі температура өзгерісін сипаттайтын,координаттар
функциясы;
[pic] - оң бағытта өсетін сандар қатарын көрсететін тұрақтылар
([pic]).
Реттеуші режим кезеңі (11) теңдеудегі қатардың бірінші мүшесімен
сипатталады:
|[pic]. |(12) |

Егер (12) теңдеуін логарифм десек,онда:
|[pic]. |(13) |

(13) теңдеу жылуөткізгіштіктің реттеуші режимі кезкелген нүктенің
артық температурасының натуралды логарифмы уақыт бойынша сызықтық заңмен
өзгеретінін сипатталатынын көрсетеді.
(13) теңдеудің сол және оң жағындағы бөліктерін уақыт бойынша
дифференциалдаудан өткен соң, мына тәуелділік шығады:
|[pic], |(14) |

мұндағы [pic] - суыту (қыздыру) қарқыны, 1/с.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік; өлшемсыз температура;
артық температура; суыту (қыздыру) қарқыны.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік процестері қандай
турлерге бөлінеді?
2 Реттелетін жылулық режимін сипаттаныз
3 Артық температура дегеніміз не?
4 Суыту (қыздыру) қарқыны дегеніміз не?
5 Суыту (қыздыру) қарқыны неден тәуелді?

Ұсынылатын оқулықтар

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Дәріс 18

(3 сағат, 14-15 апта)

Тақырып. Жылуалмастыру аппараттары

Дәріс сабақтың жоспары

1 Жылутасымалдағыштар.
2 Жылумассаалмасу аппараттарының жобалау негіздері.
3 Жылумассаалмасу аппараттардың түрлері
4 Жылумассаалмасу аппараттарының есебі

Жылуалмастыру аппараттары деп олардың технологиялық немесе
энергетикалық жылытқыштар, қойылту, буды суға айналдыру міндеттеріне
қарамай олардың жұмысшы денелерінің арасындағы жылу алмасатын аппараттарын
айтамыз.
Жылуалмастыру аппараттарының технологиялық міндеті көп түрлі: жылу
алмастыру аппараттарында жылу беру негізгі процесс, ал реакторларда жылу
процессі қосымша роль атқарады.
Жылуалмастыру аппараттары әртүрлі белгі бойынша реттеледі.
Жылуберілу жолдары бойынша жылу араласатын жылу алмастыру
аппараттары.олардың ішінде жұмысшы денелер бірбірімен түйіседі немесе
араласады, беттік жылуалмастыру аппараттары жылу осы орталарды бөліп
тұратын қатты қабырға арқылы бір денеден екінші денеге таралады
Негізгі атқаратын міндеті бойынша жылытқыштар буландырғыштар,
тоңазытқыштар, газдың немесе будың суға айналуын жүзеге асыратын аппарат.
Жылулық оқшауландыру
Жылудың әсерін азайту үшін құбардың, аппараттың термиялық кедергісін
көбейту керек. Ол үшін құбырдың, аппараттың сыртына белгілі бір не бірнеше
оқшауландыру материалын жауып, содан кейін оның сыртынан бояп, не сылақ
жұмыстарын жүргізеді.
Оқшауландыру материалдарына асбест, слюда, пробка, торф, стекловата
т.б жатады. Оларды табиғи күйінде алып, оларды біраз өңдеген соң қабырға
бетіне қабаттап жағады. Оқшауландыру қабатын сақтау үшін олардың сыртынан
жұқа металл бетімен немесе фольгасымен қаптайды. Бұл қабаттың оқшауландыру
қасиеттерін жақсартады, себебі фольгамен оқшауландыру материалы арасында
жылуды нашар өткізетін ауа сақталады.

Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:
Жылуалмассу аппараты; рекуперативты жылуалмассу аппараты;
регенеративты жылуалмассу аппараты; жылулық балансының теңдеуі; жылулық
есебі.

Өздік бақылау сұрақтары

1 Жылумассаалмасу аппараттар деп нені айтады?
2 Жылумассаалмасу аппараттарының түрлері. Приведите уравнение
теплопередачи.
3 Жылумассаалмасу аппараттардың жылулық балансын көрсетініз.
4 Жылумассаалмасу аппараттардың жылулық есебі.

Қолданылған оқулықтар

3 ПРАКТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЗЕРТХАНАЛЫҚ сабақтар

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 1

(1 сағат, 1 апта)

Тақырып. Термодинамикалық жүйе күйінің параметрлері.

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

1 Жылутехника 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?

Есептер
Студенттерге есептер нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарының негізгі түсініктерің білүі
керек: идеал газдың нақты газдан айырмашылығы, термодинамикалық жүйе,
жұмысшы дене және қоршаған орта, күй параметрлері, универсалды газ
тұрақтысы, газ тұрақтысы. Қарастырылған өлшемдерінің өлшем бірлігтерін
студент білуі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 2

(1 сағат, 2 апта)

Тақырып. Жылусыйымдылық, ішкі энергия жұмысшы дененің энтальпиясы

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

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептер нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарының негізгі түсініктерің білүі
керек: идеал газдың нақты газдан айырмашылығы, ішкі энергия, энтальпия,
газдың жылусыйымдылығы. Қарастырылған өлшемдерінің өлшем бірлігтерін
студент білуі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 3

(2 сағат, 3-4 апта)

Тақырып. Идеал газ күйінің өзгеруінің термодинамикалық процесстер.

Сабақ мақсаты. Идеал газдардың жылудинамикалық процестерін анықтау.

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарының негізгі түсініктерің білүі
керек: энтальпия, энтропия, ішкі энергия, термодинамикада жұмысшы дене бір
теңестірілген күйден екіншіге қайтымды термодинамикалық процессте өтеді.
Жұмыс дененің бастапқы және соңғы күйін анықтау үшін процесстың бастапқы
және соңғы нүктелердің күйін барлық термодинамикалық параметрлерін білуі
керек. Зерттеудің термодинамикалық процесстің негізгі мақсаты – жұмыс дене
көлемін өзгерту жұмысын және процесте жүретің жылуын анықтау.
Қарастырылған өлшемдерінің өлшем бірлігтерін студент білуі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 4

(2 сағат, 5-6 апта)

Тақырып. Термодинамиканың ағысы.

Сабақ мақсаты. Термодинамиканың ағысының жылдамдығын анықтау.

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарын оқыған кезде газ ағының энергия
теңдеуін, адиабатты дроселдеу мен адиабатты қайтымды ұлғаю процесстің
принципиалды айырмашылығын білуі керек. .

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 5

(1 сағат, 7 апта)

Тақырып. Компрессорлар

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

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Поршендік компрессорды оқыған кезде студент көпсатылы компрессорлармен
қолдану себебің түсіну керек. Индикаторлы диаграммада горизонталды сызбамен
көрсетілген сору және итеру процесстерді изобарлы процесстер деп
қарастыруға болмайды. Өйткені осы процестерде күйінің өзгеруі

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 6

(1 сағат, 8 апта)

Тақырып. Іштен жану қозғалтқыштар.

Сабақ мақсаты. Іштен жану қозғалтқыштардың циклдармен танысу.

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарын оқыған кезде іштен жану
қозғалтқыштар түрлі жұмыс принциптегі циклдарын, негізгі үш түрге бөлуі
керек. Поршеньдік ІЖҚ идеалды циклдарын зерттеген кезде анықталатын
шамалардың санына жылудың мөлшері, циклдағы нүктелерді сипаттайтын негізгі
параметрлердің күйі, циклдың термиялық ПӘК кіреді.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 7

(1 сағат, 9 апта)

Тақырып. Газотурбиналық қоңдырғылар.

Сабақ мақсаты. Газотурбиналық қоңдырғылардың циклдармен танысу.

Бақылау сұрақтар

1 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изохоралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
2 Газотурбиналық қоңдырғының изохоралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
3 Термодинамикалық диаграммаларда поршеньді Газотурбиналық қоңдырғының
изобаралы жылу келтірілетін циклын көрсетініз
4 Газотурбиналық қоңдырғының изобаралы жылу келтірілетін циклын ПӘК-ің
қалай анықтайды?
5 Газотурбиналық қоңдырғының термиялық ПӘК-ің көтеру әдістерін қандай
білесіз?

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Студент осы тақырыптың материалдарын оқыған кезде газотурбиналық
қоңдырғылары (ГТҚ) бірнеше агрегаттардан тұратының білуі керек. Олардың
негізгілері: ауаны сығып, жану камерасына жіберетін компрессор; [pic]немесе
[pic] кезінде жану процестері өтетін жану камерасы және газ турбинасы.
Газотурбиналық қоңдырғылардың жұмыс принципін, циклдарын және термиялық ПӘК-
ін білуі қажет.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 8

(1 сағат, 10 апта)

Тақырып. Бу күштік қоңдырғылар.

Сабақ мақсаты. Бу күштік қоңдырғылардың циклдармен танысу.

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
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.
Сондықтан студент осы тақырыптың материалдарын оқыған кезде Ренкин цикылын
түсінуі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Практикалық сабақ 9

(1 сағат, 11 апта)

Тақырып. Тоңазытқыш машиналардың циклдары

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

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Тоңызытқыш машиналардың циклдарын оқыған кезде негізгі циклы – ол
Карно циклы болып есептелетінің түсінуі керек. Карно циклының бу
компрессорлы тоңазытқыш машиналарының және ауа компрессорлы тоңазытқыш
машиналарының принципиалды айырмашылығын білуі қажет.

Ұсынылатын 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.

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Практикалық сабақ 10

(1 сағат, 12 апта)

Тақырып. Стационарлы режимдегі жылуөткізгіштік.

Сабақ мақсаты. Стационарлы режимдегі жылуөткізгіштік процестерінің
есеп әдісімен танысу.

Бақылау сұрақтар

1 Стационарлы режимдегі жылуөткізгіштік процестері қандай турлерге
бөлінеді?
2 Реттелетін жылулық режимін сипаттаныз
3 Артық температура дегеніміз не?
4 Суыту (қыздыру) қарқыны дегеніміз не?
5 Суыту (қыздыру) қарқыны неден тәуелді?

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Жылу алмасу процесстерінің қозғаушы күші - ыстық және суық денелердің
температуларының айырмасы болып табылады. Бұл қозғаушы күштің әсерінен
термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу ыстық денеден суық денеге
өздігінен өтеді. Осы тақырыпты оқыған кезде Фурье заңын білүі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Практикалық сабақ 11

(1 сағат, 13 апта)

Тақырып. Конвективті жылуалмасу

Сабақ мақсаты. Конвективті жылуалмасуын анықтау.

Бақылау сұрақтар

1 Ковективті жылуалмасу дегеніміз не?
2 Конвективті жылу алмасудың түрлерін атаңыз
3 Орта температура, анықтаушы температура, сәйкестік диаметрі туралы
не білесіз
4 Жылу мөлшерінің формуласын жазыңыз
5 Орта температураның формуласын жазыңыз
6 Ұқсастық теориясы және теңдеулері туралы не білесіз
7 Агрегаттық жүйе өзгергендегі жылу алмасуды түсіндіріңіз

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Осы тақырыпты оқыған кезде студент конвективті жылуалмасуды,
конвективті жылуалмасудың әртүрлі факторларда тәуелділігін түсінуі керек.
Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысының конвективті жылуалмасуын, сүйықтың
орта температурасын және заттың агрегаттық күйі өзгергендегі жылуалмасуын
білүі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Практикалық сабақ 12

(1 сағат, 14 апта)

Тақырып. Агрегатты күй өзгеруі кезіндегі конвектиті жылуалмасу

Сабақ мақсаты. Агрегатты күй өзгеруі кезіндегі конвектиті жылуалмасу
процестерінің әдістемелерін анықтау.

Бақылау сұрақтар

1 Су қайнау кезіндегі жылуалмасудың ерекшеліктері қандай?
2 Бу конденсацияланған кезіндегі жылуалмасудың ерекшеліктері қандай?
3 Қандай қайнау режимдерін білесіз.

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Біріншіден конденсация мен қайнау кезіндегі жылуалмасудың ерекшелігін
түсуі керек. Агрегатты күй өзгеруі кезіндегі жылуберу коэффицменті қалай
анықталатының қарастыруы қажет.

Ұсынылатын 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.

Модул 2. Жылумассаалмасу теориясы

Практикалық сабақ 13

(1 сағат, 15 апта)

Тақырып. Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік

Сабақ мақсаты. Үшінші түрдегі шекаралық шарттарының есебін әдістерін
оқып үйрену.

Бақылау сұрақтар

Есептер
Студенттерге есептерды нұсқау бойынша оқытушы сабақтың үстінде береді.

Әдістемелік нұсқаулар
Стационарлы емес кезіндегі жылуөткізгіштік тақырып бойынша есептерін
Био және Фурье критерийлерін көмегімен шығаруға болады. Студент осы
критерийлердің физикалық мағынасын және қыздыру мен суыту процесстеріне
әсерлерін білуі керек.

Ұсынылатын 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.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Зертханалық жұмыс 1

(2 сағат)

Тақырыбы. Ауаның орта массалық изобаралық жылусыйымдылығын анықтау

Жұмыс мақсаты. Ауаның орта массалық изобаралық жылусыйымдылығын
анықтау

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Зертханалық жұмыс 2

(2 сағат)

Тақырыбы. Термодинамикалық диаграммаларында газ циклдарын есептеу.

Жұмыс мақсаты. Термодинамикалық диаграммаларымен танысу. Газ циклдарын
есептеу.

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Зертханалық жұмыс 3

(2 сағат)

Тақырыбы. Термодинамикалық диаграммаларында булы циклдарын есептеу

Жұмыс мақсаты. Булы циклдарынын термодинамикалық диаграммаларымен
жұмыс істеу үйрену.

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

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Зертханалық жұмыс 4

(2 сағат)

Тақырыбы. Ылғалды ауаның процестерін термодинамикалық зерттеу

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

Модул 1. Техникалық жылудинамика

Зертханалық жұмыс 5

(2 сағат)

Тақырыбы. Ренкин бу күштік циклының термиялық ПӘК-ің анықтау

Жұмыс мақсаты. Бу күштік қоңдырғылардың циклдарын білу.

Модул 2. Жылумассаалмау теориясы

Зертханалық жұмыс 6

(1 сағат)

Тақырыбы. Құбыр әдісімен қатты денелердің жылуөткізгіштік
коэффициентін анықтау.

Жұмыс мақсаты. Жылуөткізгіштік коэффициентін анықтау әдісімен танысу.

Модул 2. Жылумассаалмау теориясы

Зертханалық жұмыс 7

(1 сағат)

Тақырыбы. Бірдей материалдардан жасалған әр түрлі диаметрлі
горизонталды құбырлардан жылуберу коэффициентін анықтау.

Жұмыс мақсаты. Конвекция кезіндегі жылуалмасу процестін механизмен
танысу; жылуберу түсінігінмен жылуберу коэффициентімен танысу; жылуберу
коэффициентінің анықтау тәжірибелік әдісімен танысу.

Модул 2. Жылумассаалмау теориясы

Зертханалық жұмыс 8

(1 сағат)

Тақырыбы. Бірдей материалдардан жасалған әр түрлі диаметрлі
горизонталды және вертикалды құбырлардан жылуберу коэффициентін анықтау.

Модул 2. Жылумассаалмау теориясы

Зертханалық жұмыс 9

(2 сағат)

Тақырыбы. Дененің қаралығын деңгейінің және сәуленуінің коэффициентің
анықтау

Жұмыс мақсаты. Жылулық сәуленуі және сәуленуінің коэффициенті мен
дененің қаралығын деңгейін анықтау

4 КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

4.1 Курстық жұмыстың тақырыбы

Курстық жұмыстын тақырыбы жылуалмастырғыш аппаратының жылулық есебі. .

4.2 Курстық жұмысты жасау әдістемелік нұсқаулар

Оқу жоспар бойынша курстық жұмыс пәннің менгеріп алуының дәрежесін
сипаттайды. Курстық жұмысты жасау кезінде студент әдісі бойынша және
жылуалмастырғыш аппаратарының жылулық есептер техникасын білімін көрсету
керек.
Курстық жұмыстың мақсаты – жылуалмастырғыш аппаратының түрін және
құрылғының тандау есебін жасау, аппараттын өлшеулерін және эскизын анықтау.

Курстық жұмысты келесі ретте болуы керек: тақырып бойынша оқу және
мерзімді әдебиеттерді қарастырып әдебиеттік шолуды (обзор) жасау.
анықтамалардан керекті жылуфизикалық сипаттамаларды жинау, барлық
параметрлерді Си жүйесінде көрсету, керекті есептерді және графикалық
бөлімін жасау.
Курстық жұмысты жасау үшін келесі қосымша әдебиеттер қажет:

1 Бакластов А.М., Горбенко В. А., Удыма П.Г. Проектирование, монтаж и
эксплуатация теплообменных установок. М.: Энергоиздат, 1981. - 336с.

2 Борисов Г.С., Брыков В.П. и др. Основные процессы и аппараты
химической технологии. - М.: 1983. – 272 с.
6 Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств.-
Агропромиздат, 1991. – 432 с.
7 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической
промышленности. - М.: Химия, 1973. – 750 с.
8 Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. - М.:
Энергия, 1980. – 288 с.
9 Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. – М.:
Энергия, 1972. – 320 с.
10 Лунин О.Г. Теплообменные аппараты пищевой промышленности. – М.:
Пищевая промышленность, 1967. – 216 с.
12 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии М.: Химия, 1987. – 376 с.
13 Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. /Под ред.
В.Н. Стабникова. – Киев: Вища школа, 1982. – 199 с.
14 Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной
промышленности /Под ред. Г.Н. Даниловой. - М.: 1976. – 288 с.
15 Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты
пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1985. – 503 с.

4.3 Орындау әдісі

4.3.1 Берілгендер сипаттамасы

«Құбырдың ішінде құбыр» жылуалмастығыш аппаратын есептеген кезде ыстық
тасымалдағыш (су) ішкі құбырмен жүреді, ал суық тасымалдағыш (су) құбырлар
арсындағы айналып каналмен журеді. Жылутасымалдағыштардың ішкі параметрлері
тұрақты. Ыстық жылутасымалдағыштарымен келген жылу және жылулық жоғалтулары
тұрақты.
Секциялы сулы қыздырғыш - жылуалмастығыш аппаратын есептеген кезде
ыстық тасымалдағыш (су) ішкі құбырмен жүреді. Суық тасымалдағыш (су)
құбырлар арсындағы кеңістікте журеді. Ішкі параметрлері тұрақты. Ыстық
жылутасымалдағыштарымен.

4.3.2 Курстық жұмысының есеб бөлімінің орындау тәртібі

Сынау есептеуі. Жылуалмастырғыштарының сынау есептеуінде аппаратының
өлшемдері, жұмыс істеу шарттары беріледі, ал фактілі өнімділігін табу
керек. Сынау есептеуінің мақсаты – аппаратының оптималды режимының
шарттарын анықтау.
Құрылымдаулық есебі. Құрылымдық есебі жылуалмастырғыш аппаратын
жобалау кезінді жасалады. Құрылымдық есебінің мақсаты – тандаған
аппаратының құрылымдық өлшемдерің және жылуалмасу бетің анықтау.

Жылуалмастырғыш аппаратының жылулық есебі. Жылуалмасу бетін [pic], м2
жылуөткізу негізгі теңдеудең анықталады:

|[pic], |(1) |

мұндағы [pic] - жылуалмастырғыштың жылулық жүктемесі, Вт;

[pic]- жылуөткізу коэффициентті, Вт/(м2(К);

[pic]- жылутасымалдағыштар температуралардың орта айырмасы, К.
Жылуалмастырғыш аппаратының гидравликалық есебі. Жылутехникалық
құбырлардың жүйелеріне жылуалмастырғышпен беретін гидравликалық кедергінің
мөлшерін анықтауы және жылутасымалдағышқа жұмсалатын құатын анықтауы осы
бөлімге кіреді.
Жылуалмастырғыш аппаратының механикалық есебі. Осы бөлімде жеке
түйіндерінің мен бөлшектерінің беріктігін тексеріледі, төзімділігпен
қамтамасыз ететің номиналды өлшеулер (қабырғалардың қалындығын және т.б.)
анықталады

Жылуалмастырғыш аппаратының технико-экономикалық есебі. Осы бөлім
аппараттың жұмыс істеуінің оптималды шарттарды анықтау үшін орындалады.

4.3.3 Нәтижелерді талқылау әдісі

Нәтижелер бойынша жылуалмастырғыш аппаратының эскизы құрылады.

4.3.4 Түсініктемелі баяндаманы жасау талабы

Курстық жұмыс түсініктемелі баяндамадан және графикалық бөлімінен
тұрады. Түсініктемелі баяндамаға барлық берілгендерді, есептер және
графикалық (қосымша) материалдар кіреді:
- титулдық беті;
- тапсырма;
- мазмұны;
- кіріспе;
- жылуалмастырғыш аппаратының сызбанұсқасы мен оның сипаттауы;
- есеп бөлімі;
- қорытындысы;
- қолданылған әдибиеттердің тізімі.

4.4 Консультацияларды өткізу әдісі

Консультациялар жұмыс бағдарламмада көрсетілген график бойынша өтеді.

4.5 Курстық жұмыстын қорғау тәртібі

Курстық жұмыстың қорғауы жұмыс бағдарламмада көрсетілген график
бойынша өтеді. Курстық жұмыстарды қабылдау үшін кафедрада арнайы комиссия
жиналады.

5 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 аудиторияда кеңес
түрінде жүргізіледі

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