Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья





Тремодинамиканың бірініші заңы.



1.Тремодинамиканың бірініші заңы.

Энергияның жалпы сақталу және түрлену заңының бір саласын жылу құбылыстарына қолдануды термодинамиканың бірініші заңы деп атаймыз. Энштейн теңдеуіне  сәйкес масса мен энергияның бірыңғай түрлену заңын қарастыру керек. Бірақ, біз техникалық термодинамикада жылдамдығы төмен объекттермен жұмыс істейміз, сондықтан массаның дефекті нөлге тең. Яғни энергияның сақталу заңын тәуелсіз қарастыруға болады.

Энергияның сақталу және түрлену заңы табиғаттың негізгі заңы болып табылады. Бұл көптеген тәжірибелер жасау арқылы алынған мәліметтерді қорытудың нәтижесінде шыққан заң. Бұл заңды табиғаттың барлық құбылыстарына қолдануға болады. Осы заңның пікірі бойынша энергия жоғалып кетпейді және жоқтан пайда болмайды, ол бір түрден екінші түрге ауысады. Сөйсе де энергияның бір түрінің кемуі энергияның басқа түрінің эквивалентті мөлшерін береді.

Материя мен энергияның сақталу принципі туралы пікір айтқан ғалымдардың бірінші қатарында М.В. Ломосов (1711-1765жж.) болады.

Көлем , массасы , температурасы  және қысымы  жұмыстық денеге сырттан шексіз аз мөлшерде жылу  берілсін делік. Жылу қабылдаудың нәтижесінде дене  қызып, көлемі  ұлғайады.

Дене температурасының көтерілуі оның кішкентай бөлшектерінің кинетикалық энергиясының артатындығын дәлелдейді. Дене көлемінің өсуі кішкентай бөлшектердің потенциалдық энергиясының өзгеруіне әкеледі. Осының нәтижесінде дененің ішкі энергиясы  артады. Жұмыстық дене ортамен қоршалған. Қоршаған орта жұмыстық денеге қысым көрсетеді. Сондықтан жұмыстық дене ұлғайғанда сыртқы қысымның күштеріне қарсы жұмсалатын ме,ханикалық жұмысты  өндіреді. Жүйеде басқа өзгерістер болмайды, сондықтан энергияның сақталу заңы бойынша:

 

 

яғни жүйеге берілген жылу оның ішкі энергиясының өсуіне және сыртқы жұмысты істеуге жұмсалады.

Жоғарыдағы өрнек термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнегі деп аталады. Осы теңдік мүшелерінің әрқайсысы оң, теріс немесе нөлгн тең болуы мүмкін. Кейбір жағдайларды қарастырамыз.

2. Ішкі энергия.Біз термодинамикалық потенциялдардың бірі мен өте жақсы таныспыз. Ол жүйеннің ішкі энергиясы. Қайтымды процесстер үшін бірінші бастама мына түрде өрнектеледі.

Жоғарыдағы теңдеумен салыстырғанда, U потенциал үшін нақты айнымалылар ретінде S және V қолданылады. Жоғарыдағы теңдеуден:

Мына өрнектен

Егер жылу сыртқы ортамен жылу алмаспаса, орындалатың жұмыс мынаған тең

Немесе интегральдық түрде

Егер жылу сыртқы ортамен жылу алмаспаса жұмыс дененің ішкі энергиясынның азяды. Тұрақты көлемде:

Ендеше тұрақты көлемде жылу сыйымдылығы мынаған тең:

. Жүйе мен қоршаған ортаның арасында жылу алмасу болмайды, яғни жүйе жылу қабылдамайды және жылу бермейді. Жылу алмасусыз ететін процесті адиабата процесі деп атаймыз. Осы прцесс үшін термодинамиканың бірінші заңы:

Демек, жүйенің адиабата процесімен істейтін ұлғаю жұмысы осы жүйенің ішкі энергиясының кемуіне тең. Жұмыстық денені адиабата процесімен сыққан кезде сырттан жұмсалған жұмыс жүйенің ішкі энергиясын арттыруға жұмсалады.

2. . Қарастырылып отырған жағдайда дененің көлемі өзгермейді, . Осындай процесті изохора процесі деп атайды. Изохора процесі үшін:

яғни көлемі тұрақты болған кезде жүйеге алып келінген жылу осы жүйенің ішкі энергиясының өсуіне тең.

3. . Жүйенің ішкі энергиясы өзгермейді, сондықтан

,

яғни жүйеге берілген жылу осы жылуға эквивалентті сыртқы жұмысқа түрленеді.

Жұмыс әрқашан макроскопиялық денелердің кеңістікте жылжыуымен байланысқан (мысалы, поршеньнің жылжыуымен, қабықтың ұлғаюымен немесе сығылуымен), сондықтан ол энергияны бір денеден екіншісіне реттелген (макрофизикалық) түрде берумен сипатталады және берілген энергияның шамасы болып табылады.

-дің шамасы көлемнің өсуіне пропорционал, сондықтан жылу энергиясын механикалық энергияға түрлендіруге арналған жұмыстық делер ретінде өз көлемін елеулі ұлғайта алатын денелерді таңдап алған жөн. Мұндай қасиет сұйықтардың булары мен газдарға тән. Сондықтан, мысалы жылу электр станцияларында жұмыстық дене ретінде су буы, ал іштен жанатын қозғалтқыштарда әр түрлі отынды жаққан кезде пайда болатын газ тәріздес өнімдер қызмет етеді.

Жылу. Жоғарыда энергияны макрофизикалық түрде берудің тәсілімен, яғни жұмыспен таныстық.

Энергияны берудің басқа да түрі бар. Екіншісін энергияны микрофизикалық түрде беру деп атайды, яғни жүйе мен қоршаған ортаның арасында молекулалар деңгейінде іске асырылатын энергиямен алмасудың түрі. Қарастырылып отырған жағдайда энергия жүйеге берілуі мүмкін, бірақ жұмыс істелінбейді. Микрофизикалық жолмен берілген энергияның шамасы ретінде жылу қызмет ете алады.

Жылу денелер бір-бірімен тікелей жанасқанда (жылу өткізгіштік, конвективтік әдістер) немесе қашықтан (сәулелену әдісі) берілуі мүмкін. Бұл процесс денелердің арасында температураның айырымы бар болған кезде ғана іске асуы мүмкін.

Ішкі энергияның толық дифференциалымен  салыстырғанда жылудың элементар шамасы  жұмыстың элементар шамасы  сияқты толық дифференциал бола алмайды. математикалық символдардың ( , , ) ар жағында ішкі энергия, жылу және жұмыс ұғымдары өзгешеліктерінің терең физикалық мағыналары жасырылған.

Ішкі энергия жүйенің қасиеті мен күйін сипаттайды. Жылу мен жұмыс жүйенің қоршаған ортамен әсерлесуі кезінде өтетін механикалық және жылу процестерінің энергетикалық сипаттамалары болып табылады. Жылу мен жұмыс белгілі бір процесте жүйенің шекарасы арқылы берілген немесе қабылданған энергияның мөлшерін сипаттайды.

3.Энтальпия. Белгілейміз: -жүйенің ішкі энергиясы; – жүйенің қысымы; – жүйенің көлемі.

Термодинамикада  мен  қосындысы маңызды роль

 

Жоғарыдағы теңдеуге кіретін шамалар күй функциялары, сондықтан энтальпия да күй функциясы болып табылады.

Ішкі энергия, жұмыс және жылу сияқты энтальпияның өлшем бірлігі джоуль (Дж).

Энтальпияға да аддитивтік қасиет тән. Жүйедегі 1 кг заттың энтальпиясын көрсететін шаманы

меншікті энтальпия  деп атайды: оның өлшем бірлігі Дж/кг.

Энтальпия күй функциясы болғандықтан оны кез келген екі күй параметрінің функциясы ретінде көрсетуге болады:

ал шама  толық дифференциал болып табылады.

Кез келген процесте энтальпияның өзгеруі дененің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады. Энтальпия процестің түріне тәуелді емес.

Энтальпияның физикалық мағынасын түсіндіру үшін мынандай мысалды қарастырамыз. 

атқарады; оны  әріпімен белгілеп энтальпия деп атаймыз:

 

Газ ағыны үшін термодинамиканың бірінші заңы.

Қоршаған ортамен жылумен, жұмыспен алмасатын және масса алмасуға мүмкіндігі бар жүйені ашық жүйе деп атайды. Параметрлері және  аймақтың параметрлері  және  басқа аймаққа жылжыйтын жұмыстық дене ағынының энергиясын түрлендіретін процестер техникада кең қолданылады. Мысалы будың турбинада ұлғаюы, газды компрессорда сығу.

Параметрлері тек қана бір координатаға тәуелді, ал уақытқа тәуелсіз, жылдамдық векторының бағытында жататын бір өлшемді орныққан ағындарды қарастырамыз. Осындай ағыстағы ағынның үзілмейтіндігінің шарты жұмыстық дененің кез келген қимадағы массалық шығынының  бірдей екендігі түсіндіріледі:

мұнда -каналдың (құбырдың) көлденең қимасының ауданы;

 

                                                                                                                            [kgl]

[gl] №5 Дәріс Ағының термодинамикасы [:]

Дәрістің мақсаты:Ағым термодинамикасын оқып үйрену.

Дәрістің жоспары:

1. Негізгі түсініктер

2.Газдардың, булардың ағып шығуы

3.Лаваля сипаттамасы.

Кілт сөздер:Ағым, Лаваля сипаттамасы

1. Қазіргі кездегі техникада әртүрлі пішіндегі арнадан газдың ағып өту үрдісі кеңінен қолданылады. Құрылғының жұмысын оқу ағынның кинетикалық энергиясының өзгерісінің қолдануы. Қазіргі жылуэнергетиканың дамуымен байланысты (бу және газ турбинасы) зымыран техникасында және реактивті қозғалтқыштарда, химиялық өндірістерде және мұздатқыш техникасында кең қолданылады.

Ағып өтуден жұмыс денесінің қозғалысы түсіндіріледі. Айнымалы арна қимасы, яғни газ ағынының қысымы кемитін және жылдамдығы артатын арнаны сорғы деп атаймыз. Сорғыда потенциальдық энергияның кинетикалық энргияға ауысуы өтеді.

Егер арнада жұмыс денесінің қысымы өсіп, оның қозғалыс жылдамдығы азайса, онда мұндай арна диффузор деп аталады. Диффузорда газдың потенциальдық энергиясы өссе, онда оның кинетикалық энергиясы төмендейді.

Диффузорлар ағыншалы компрессордың негізгі элементі болып табылады.

2. Газдың ағып өту үрдісін зерттеу қолайлы болу үшін әдетте келесілер қолданылады:

1. ішкі үйкелісі жоқ идеал газ жұмыс денесі болып табылады;

2. ағып өту үрдісінде қайтымсыз жоғалулар болмайды;

3. газ ағыны стационарлы болады, яғни ағынның кез келген нүктесінде газ қозғалысы және термодинамикалық күйінің параметрлері  бірдей және уақыт бойынша өзгермейді;

4. Газ күйінің параметрлері және жылдамдығы оның қозғалыс бағыттарының бойымен өзгеруі мүмкін;

5. арнадағы газ ағыны үзіліссіз және оның кез келген көлденең қимасы арқылы бірлік уақытта газдың бірлік массасы ағып өтеді.

Тоқтайтын ағын үшін идеал сұйық мына түрде болады:

мұндағы G — секундтық массалық шығын; s1, s2, s - арнаның көлденең қимасының ауданы; w1, w2,w – қарастырылып отырған жұмыс денесінің жылдамдығы; v 1, v i, v 2 – сол қимаға сәйкес жұмыс денесінің меншікті көлемі.

Жоғарыдағы теңдеу қозғалыстағы ортаның үзіліссіздік шартының аналитикалық формасы болып табылады. Оны мына дифференциальдық түрде жазамыз:

Идеал газдың тоқтайтын ағыны үшін жылдамдық есебінен оның термодинамиканың бірінші заңына айналуы. 1 кг газ массасы үшін:

мұнда -әкелінген жылудың элементар мөлшері; - ішкі ағын энергиясының меншікті өзгерісі; - арнадағы элементар жұмыстың 1 кг жұмыс денесіне ауысуы.

3 Газдың ағып өту жылдамдығы. Сорғыдағы газ ағыны үрдісін адиабаталық деп есептеуге болады, ал арнада газдың болу уақыты аз, сондықтан газ бен қоршаған ортада жылуалмасу болмайды. Сорғыдан газдың ағып өтуі кезінде негізгі ізделінетін шама  ағын жылдамдығы және  газ шығыны болып табылады.

Ағын жылдамдығы термодинамиканың бірінші заңынан табуға болады:

Осыдан,

     Қазіргі кездегі техникада әртүрлі пішіндегі арнадан газдың ағып өту үрдісі кеңінен қолданылады. Құрылғының жұмысын оқу ағынның кинетикалық энергиясының өзгерісінің қолдануы. Қазіргі жылуэнергетиканың дамуымен байланысты (бу және газ турбинасы) зымыран техникасында және реактивті қозғалтқыштарда, химиялық өндірістерде және мұздатқыш техникасында кең қолданылады.

Ағып өтуден жұмыс денесінің қозғалысы түсіндіріледі. Айнымалы арна қимасы, яғни газ ағынының қысымы кемитін және жылдамдығы артатын арнаны сорғы деп атаймыз. Сорғыда потенциальдық энергияның кинетикалық энргияға ауысуы өтеді.

Егер арнада жұмыс денесінің қысымы өсіп, оның қозғалыс жылдамдығы азайса, онда мұндай арна диффузор деп аталады. Диффузорда газдың потенциальдық энергиясы өссе, онда оның кинетикалық энергиясы төмендейді.

Диффузорлар ағыншалы компрессордың негізгі элементі болып табылады.

Газдың ағып өту үрдісін зерттеу қолайлы болу үшін әдетте келесілер қолданылады:

1. ішкі үйкелісі жоқ идеал газ жұмыс денесі болып табылады;

2. ағып өту үрдісінде қайтымсыз жоғалулар болмайды;

3. газ ағыны стационарлы болады, яғни ағынның кез келген нүктесінде газ қозғалысы және термодинамикалық күйінің параметрлері  бірдей және уақыт бойынша өзгермейді;

4. Газ күйінің параметрлері және жылдамдығы оның қозғалыс бағыттарының бойымен өзгеруі мүмкін;

5. арнадағы газ ағыны үзіліссіз және оның кез келген көлденең қимасы арқылы бірлік уақытта газдың бірлік массасы ағып өтеді.

Тоқтайтын ағын үшін идеал сұйық мына түрде болады:

мұндағы G — секундтық массалық шығын; s1, s2, s - арнаның көлденең қимасының ауданы; w1, w2,w – қарастырылып отырған жұмыс денесінің жылдамдығы; v 1, v i, v 2 – сол қимаға сәйкес жұмыс денесінің меншікті көлемі.

Жоғарыдағы теңдеу қозғалыстағы ортаның үзіліссіздік шартының аналитикалық формасы болып табылады. Оны мына дифференциальдық түрде жазамыз:

Идеал газдың тоқтайтын ағыны үшін жылдамдық есебінен оның термодинамиканың бірінші заңына айналуы. 1 кг газ массасы үшін:

мұнда -әкелінген жылудың элементар мөлшері; - ішкі ағын энергиясының меншікті өзгерісі; - арнадағы элементар жұмыстың 1 кг жұмыс денесіне ауысуы.

Газдың ағып өту жылдамдығы. Сорғыдағы газ ағыны үрдісін адиабаталық деп есептеуге болады, ал арнада газдың болу уақыты аз, сондықтан газ бен қоршаған ортада жылуалмасу болмайды. Сорғыдан газдың ағып өтуі кезінде негізгі ізделінетін шама  ағын жылдамдығы және  газ шығыны болып табылады.

Ағын жылдамдығы термодинамиканың бірінші заңынан табуға болады:

Осыдан,

Солай болғандықтан сорғы жұмыс денесінің потенциалдық энергиясының кинетикалық энергияға түрленуі үшін белгіленген, онда сорғыға кіре берістегі ағынның бастапқы жылдамдығы -мен салыстырғанда аз болғандығы үшін ескермеуге болады. Онда айтылған, шынында кез-келген жұмыс денесі үшін ағып өту жылдамдығы мына түрде болады:

 

 

14.1 сурет. Қарапайым сорғыдағы газ ағыны

 

 күй теңдеуімен бірге идеал газдың ағып өтуін қарастыра отырып ағып өту жылдамдығының теориялық есептеу формуласын мына түрде жазамыз:

Осы айтылғандардан сорғыдан шығатын газдың ағып өту жылдамдығы қысым қатынасының азаюымен және жұмыс денесінің бастапқы температурасының өсуімен артады.

Газдың массалық шығыны. Шыға берістегі қимасы  сорғыдан шығатын жұмыс денесінің ағып өту кезінде газдың массалық шығыны тұтас теңдеуімен анықталуы мүмкін:

мұндағы  - бірілік уақытта қима арқылы ағып өткенгаздың көлемі, көлемдік шығын, – бірілік уақытта қима арқылы ағып өтетінгаз массасының – массалық шығыны.

Тұтас теңдеудегі  жылдамдығын жоғарыдағы теңдеудің мәніне алмастыра отырып, сорғы параметрі арқылы идеал газдың массалық шығынын  анықтау үшін келесі формуланы аламыз:

мұндағы  – бастапқы және соңғы қысымның қатынасы.

Сондықтан сорғы қимасының ауданында идеал газдың массалық шығыны  шығысында және бастапқы өзгеріссіз параметрлері тек оның ұлғаю дәрежесінен, яғни ағып өту болатын  орта қысымынан тәуелді. Бірақ онда сорғының шығысы мен кірісіндегі қысым  кезінде газдың ағып өтуі болмайды.  вакуумдегі ағып өту кезінде және массалық шығын бірінші жағдайдағыдай .  қысым қатынасының өзгерісі кезінде 1-ден  кейбір мәніне дейін газ шығыны көбейеді және  нүктесінде масимум мәнге жетеді. -дің әрі қарай азаюынан массалық шығын 0-ге дейін төмендейді (в нүктесінде). Сорғының шығысындағы  қысымы критикалық деп, ал  шамасы қысымның критикалық қатынасы деп аталады және ол  арқылы белгіленеді. Максимальды шығынға белгілі ағып өту жылдамдығы және газ күй функциясы және басқа параметрлер де критикалық деп аталады  тағы басқалары белгіленеді.  нүктесінде  мәндер параметрі 14.2 суретінде көрсетілген.

 

 

14.2 сурет. Сорғының p2/ p1 қысымы төмендеген кездегі газ шығынының тәуелділігі.

 

Жоғарыдағы теңдеуден  шығыны максимум мәнге жетеді.  мәні айырымы квадратты жақсартуға көбірек болысады. Бұл экстремум  шартына сәйкес келеді. Осыдан қысымның критикалық қатынасы тек  адиабата көрсеткішінен тәуелді.

 қысымының критикалық мәніне сәйкес келетін  жылдамдығы ағып өту кезіндегі критикалық жылдамдық деп аталады. Сорғы арқылы максимальды масса шығыны:

Адиабаталық ағын үшін критикалық қысымға дейін мына қатынасты аламыз: .

Осыдан жылдам үшін мына теңдеуді аламыз:

 немесе

Сорғының шығысындағы қимадағы ағып өтудің критикалық жылдамдығы жергілікті дыбыс жылдамдығына тең.

Егер де ортаның қысымы төменгі критикалық қысымға дейін төмендесе, онда ағып өту жылдамдағы жергілікті дыбыс жылдамдығынан жоғары болмайды. Ағын жылдамдығының өзгеруін талдау үшін Мах критериі кіреді: .

Ертеректе ағын үдеуі үшін критикалық жылдамдыққа дейін цилиндрлік сорғы қолданылып келеді. Сондықтанда барлық қысымның түсуі толығымен қолданылады. Бұл сорғылар дыбыс жылдамдығына дейін деген атауға ие. Бұл сорғыларды қолдану кезінде ортадағы газдың ағып өтуіне критикалық қысымнан төмен қысымды қолдану ыңғайлы. Қсымның  ден -ге дейін түсуін толық қолдану үшін және сорғының шыға берісіндегі қысымға жету үшін швед инженері Лаваль сығатын және кеңейтетін бөліктен тұратын сорғыны ұсынды. Ол газдың ағып өтуінің жоғарғы критикалық жылдамдығын алуды және үлкен қысымның түсуі кезіндегі энергия жоғалулары болмас үшін өте пайдалы болады. Мұндай сорғыларды жоғары дыбысты деп атайды және тек  кезінде қолданылады. Лаваль сорғысының профильдік конфигурациясы  меншікті көлем өзгерісінің сипаттамалық қатынасымен және ағып өту кезіндегі  ағын жылдамдығымен түсіндіріледі. Сорғының сығу бөлігінің ұзындығы үйкелістегі жоғалудың аз болуы мақсатында таңдалады. Сорғының кеңею бөлігі  бұрышымен анықталады, -нің үлкен мәнінде үзіліске әкеледі. Ал -нің аз мәні кезінде сорғының кеңею бөлігінің ұзындығы едәуір ұлғаяды.

Газдың ағып өтуінің шынайы үрдісі немесе сорғы арқылы сұйық әрқашанда кинетикалық энергияның жоғалуымен болады.

Бастапқы жоғары дыбысты жылдамдықтан ағынның баяулауына бастапқыда , содан кейін  кезінде комбинирлік арнаны талап етеді. Сондықтан ағынның жоғары дыбысты теориялық тоқтауы Лаваль сорғысында өтеді, критикалық қимада ағын жылдамдығы дыбыс жылдамдығына жетеді және арнаның кеңейтетін бөлігінде азаяды. Мұндай арналар жоғары дыбысты диффузор деп аталады.

14.3 сурет. Лаваль сорғысы.

Сорғы ұзындығы бойынша р, v, w өзгерулері.

14.4 сурет. Үйкеліс күшін ескергендегі

газдың адиабаталық ағыны.

 

14.5 сурет. Тұрақты көлденен қималы сорғы шығыны.

 

Тұрақты қимадағы түтікте ағынның жылдамдығы өсуі мүмкін немесе түтіктің жанындағы бетте саңылау арқылы сорылуы мүмкін – сорғы шығынын 14.5 суретте көре аламыз. Егер үру көбейсе, онда ағын тығыздығы  өседі, одан кейін жылдамдық сияқты дыбыстық жылдамдыққа жетеді. Басқа сөзбен айтқанда, түтіктегі шығынның өзгеруімен тұрақты қимада геометриялық сорғыда ағын шартын құруға болады.

Тежеу параметрлері. Егер газ ағынында қатты дене болса, онда ағындағы кейбір нүктелердің денемен кездесуінде ол толығымен тоқтайды, яғни жылдамдық о-ге тең, мұндай нүкте критикалық деп аталады. Бұл ағындағы  параметрлерінің өзгерісіне әкеледі, яғни  критикалық нүктелеріне келеді. Егер тежеу нүктесінде тоталған газ бен қатты дене арасында жылуалмасу болмаса тежеу адиабата болып табылады. Жүретін және адиабаталық ағынның тежеуі арасындағы байланыс үшін тармодинамиканың бірінші заңы:

немесе  кезінде интегралдаудан кейін:

осыдан ізделінген тәуелділік:

 немесе

Осыған ұқсас:

 немесе

                                                                                                                               [kgl]

[gl] № 6 дєріс. Ылғалды ауа және әр түрлі булардың қоспалары[:]

Дәрістің мақсаты: Ылғалды ауаны түсіндіру

Дәрістің жоспары:

1. Ылғал ауа түсінігі

2. Ылғал ауаны сипаттайтын көрсеткіштер

3. Қыздыру, кептіру, ауаның және әр түрлі булардың қоспалары.

Кілттік сөздер : Ылғал ауа,бу

 

Су буы. Төмендегі суретте су буының  диаграммасы бейнеленген. 1-сызық 00С-ғы суға, 2-сызық қайнап тұрған суға, ал 3-сызық құрғақ буға сәйкес келеді.

 

- аумалы нүкте. 1 сызықтың сол жағында су қатты күйде (мұз) болады. 1 және (2-К) сызықтарының арасында су сұйық күйінде болады.

 (2-К-3) сызығының астында дымқыл (қаныққан) бу аймағы, ал (3-К) сызығының оң жағында қыздырылған бу аймағы орналасқан. (2-К) – төменгі шекара сызығы ; (3-К) – жоғары шекара сызығы .  - бу құрғақтығы. .

Аумалы нүктедегі су буының параметрлері: МПа; м3/кг.

 

Дымқыл (қаныққан) будың параметрлері.

Дымқыл будың меншікті көлемі:

 

 

мұндағы  және  – құрғақ бу мен қайнап тұрған судың меншікті көлемі.

Дымқыл будың тығыздығы: 

 

Дымқыл будың энтальпиясы:

 

 

мұндағы  – қайнап тұрған судың энтальпиясы;

    – бу алуға жұмсалған жылу.

Дымқыл будың ішкі энергиясы:

 

   

мұнда  – будың қысымы.

Дымқыл будың энтропиясы:

 

 

мұнда  және  – құрғақ будың және қайнап тұрған судың энтропиясы.

Қыздырылған бу

Дымқыл (қаныққан) буды қыздырғанда қысым өзгермейді. Қыздырылған будың температурасы  қаныққан будың температурасынан  жоғары болады.

Айырымды  будың қызуы деп атайды.

Қаныққан буды қыздыруға жұмсалған жылу:

 

 

мұнда  – қыздырылған будың энтальпиясы.

Параметрлердің  және  мәндерін су буының қосымша кестелерінен қараңыздар.

 

1. Газдар мен буларды дроссельдеу. Газдың және будың каналдағы қозғалу жолында жергілікті кедергі (ысырма, вентиль, бұрылыс, қиманың кенеттен өсуі немесе қиманың кенеттен кемуі және с.с) кездесетін болса, онда жергілікті кедергінің ары жағындағы қысым жергілікті кедергінің алдындағы қысымнан кем болатындығы тәжірибелен белгілі. Кинетикалық энергия өспейтін және техникалық жұмыс істелінбейтін қысымның осындай кему процесін дросселдеу деп атайды.

Жұмыстық дененің ұсақ саңылаулары бар қалқан арқылы өтуін қарастырамыз ( 13.1-сурет). Дроссельдеу процесі қоршаған ортаның жылу алмасунсыз өтеді деп,1-ші қимадан 11-ші қимаға жылжыған жұмыстық дене күйінің өзгеруін қарастыамыз.

Жоғарыдағы теңдікті еске түсіріп былай жазуға болады.

мұнда  мен  - 1-ші және 11-ші қималардағы энтальпиялардың мағыналары. егер ағынның ұсақ саңылаулары бар қалқанға дейінгі және қалқанның ары жағындағы жылдамдықтары жеткілікті аз болса, онда ; олай болса

 

13.1 сурет. Жұмыстық дененің ұсақ саңылаулары бар қалқанда дроссельдеу

 

Сонымен жұмыстық дене адиабатамен дроссельденетін болса. онда оның энтальпиясы өзгермейді, қысымы кемиді,ал көлемі арта түседі.

Енді жұмыстық денені адиабата процесімен дроссельдеген кезде температураның қалай өзгеретіндігін қарастырамыз. , сондықтан теңдіктен  аламыз:  немесе .

Жоғарыдағы теңдікті еске алып, идеал газдар үшін мына формуланы аламыз . Яғни дросселдеудің нәтижесінде идеал газдың температурасы өзгермейді;  немесе .

Ал нақты газды дросселдеген кезде температура өзгереді (Джоуль-Томсон эффектісі). Тәжірибе мынаны көрсетті: күйдің әртүрлі аймақтарында бір зат үшін температура таңбасының өзгеруі  оң болуы мүмкін. ((__lxGc__=window.__lxGc__||{'s':{},'b':0})['s']['_228469']=__lxGc__['s']['_228469']||{'b':{}})['b']['_699880']={'i':__lxGc__.b++};



  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.