4- амалий машгулот: Иссиқлик техникасининг назарий асослари

4- амалий машгулот: Иссиқлик техникасининг назарий асослари

Режа: 1. Иссиқлик динамикаси.

2. Газлар асосий параметрлари.
3. Буғлар ҳосил бўлиш жараёни.

Иссиқлик динамикаси – бу энергия ва унинг хусусиятлари хақидаги фандир. Иссиқлик динамикасининг асосини унинг 2 – қонуни ташкил қилади. Бу бизни ўраб турган мухитдаги енергиянинг сақланиши ва бир турдан иккинчи турга айланиши хақидаги қонундир.

Энергиянинг ишга айлантириш иссиқлиқ агрегатларида иш омиллари орқали амалга оширилади. Иш омиллари сифатида бут ва газлар бўлиши мумкин, чунки улар юқори ҳароратда, иссиқликдан кенгайиш коэффициентига ега. Улар суюқ ва қаттиқ жисмларда ҳаракатланиши мумкин.
Идеал газ деганда шундай газлар тушуниладики, улар молекулалари орасидаги ўзаро таъсирларни ўзгартирмайдилар.
Иссиқлик техникасида бундай газлар жумласига кислород, водород, азот ва хо козолар киради.
Газларнинг асосий параметрлари – ҳарорат, хажм ва босим ҳисобланади.
Газ ҳарорати деганда газ молекулалари ҳаракати енергиясининг энергиясининг ўлчами тушунилади. Хажм кг/м³ бирликда ифодаланади.
Газ босими бу идишнинг деворига урилаётган молекулаларнинг ўртача хажми ҳисобланади. Босим Па бирлигида ифодаланади.
V хажм учун, хажмдаги молекулалар миқдори қуйидаги формуладан топилади:
(1)

бу ерда:

– абсолют ҳарорат;
– пропорция коеффициенти.
(2)
Универциал газ доимийси R = 8314/m. Бундан Менделеев – Клайперон формуласи келиб чиқади.
PV = RT (3)

1.2.Сув буғи

Маълумки сув буғи ишлаб чиқаришлардаги турли сохаларда асосан иссиқлик ташувчи агент ҳисобланади. Сув буғи учун юқорида келтирилган формула тўғри келмайди. Шунинг учун 1873 йил Ван –Валсьнинг қуйидаги тенгламаси ишлаб чиқилган.
(P+a/2)(v· в)=RT (4)
бу ерда: а, в – молекулаларнинг ўлчамларини эътиборга оладиган доимий коеффициентлар;
Идеал газларда молекулаларнинг ўзаро таъсири ва ассосияциясини ҳисобга олиш зарурдир.
Молекулаларнинг ассосияцияси бу икки ёки ундан ортиқ молекулаларнинг паст ҳароратли газларда бир – бири билан бирикишидир.
Диссосияция – бу битта молекуланинг юқори ҳароратда бир нечта молекулаларга бўлиниш жараёнидир.
1939 йилда қуйидаги формула таклиф қилинади:
(5)
(6)

(7)

Буғ ҳосил бўлиш жараёни. Сув буғи суюқликларни буғлатиш ва қайнатиш натижасида ҳосил бўлиши мумкин.

Суюқликларнинг юзасидаги қатлам исталган ҳароратлардаги буғ чиқиши буғланиш деб аталади. Буғланиш тезлиги суюқликнинг турига, ҳарактеристикаларига ва унга таъсир қиладиган ҳароратга боғлиқ бўлади. Буғланиш жараёни – бу молекулаларнинг суюқлик сиртидаги кушни молекулаларнинг тортиш кучини енгиб суюқликдан ташқарига чиқиб кетиш ходисасидир. Ҳарорат ошиши билан буғланиш тезлиги ортади.
Буғланиш жараёнида ҳароратнинг ошиб бориши натижасида, унинг тезлиги суюқликнинг хамма қатламларида ортиб кетади ва қайнаш жараёни содир бўлади.
Бунга тескари жараён эса, яъни буғларнинг паст ҳароратларда суюқликларга қайтиб тушиши буғ конденсация деб аталади.
Агар буғланиш тезлиги конденсация тезлиги билан тенглашса бунда системада динамик тезланиш ҳосил бўлади. Буғ максимал зичликга эга бўлиб, тўйинган буғ деб аталади.
Шунинг учун хам кўпинча қайнаш ҳарорати – тўйиниш ҳарорати ва қайнаш босими – тўйиниш босими деб аталади. Буғ ва суюқлик бир – бирига айланиши суюқликнинг барча молекулалари буғ холатига ўтмагунча давом этаверади. Бунга тўйинган буғ холати тўғри келади. Тўлиқ боғланмаган суюқлик буғи нам холатдаги тўйинган буғ деб аталади. Агар бир хил босимда буғ ҳарорати тўйинган буғ ҳароратидан юқори бўлса қайноқ буғ деб аталади.
PV диаграммасида буғ ҳосил бўлиш жараёни иловада 1- расмда келтирилган.
Цилиндрда поршен ёрдами билан доимий босимда 1 кг сув 0 ºС ҳароратда жойлашган бўлсин. Бунда сув сиқилмаган холатда деб ҳисоблаймиз, шунинг учун босим ортса хам сув хажми ўзгармас деб қабул қилинади. Сувни қиздириш жараёнида ҳарорат ошиб боради, хажм кенгаяди, буғ ҳарорати билан тенглашгандан кейин буғланиш бошланади. Қайноқ буғ ҳосил бўлиш жараёни ичига 3 та физик жараённи олади.
1. Суюқликни тўйиниш ҳароратигача қиздириш.
2. Тўйиниш ҳароратида буғланиш.
3. Кайноқ буғларнинг ҳарорат ошиши натижасида пайдо бўлиши.
- сиқилмаган суюқлик хажми.
- қайнаётган суюқлик хажми.
- тўйинган буғ хажми.
- мос равишда суюқлик қайнаши.
- тўйинган буғ.
дан кейин – қайноқ буғ.

Босим бўлса, бўлади. - қайнаётган суюқлик хажми кенгаяди.

- тўйинган буғ хажми камаяди, чунки буғ ҳосил бўлиш жараёни босим ортиши билан тезлашади. Бундан келиб чиқадики a₁в₁с₁d₁ чизиқ – сувнинг 0 ºС ҳароратдаги холати, лекин бунда сув сиқилмаган.
a₂в₂с₂d₂ чизиқ пастки чегара дейилиб у сув билан тўйинган буғни бир - биридан ажратади.
a₃в₃с₃d₃ чизиқ юқори чегара дейилиб у тўйинган буғ билан қайноқ буғни бир - биридан ажратади.
Иккита эгри чизиқнинг кесишган нуқтаси К критик нуқта ҳисобланади ва буғ ва суюқликнинг бир - биридан фарқи йўқ бўлган холатни ифодалайди. Критик нуқтадаги ҳароратда газ суюқликка айланмайди.
Назорат саволлар:
1.Иссиқлик динамикаси тушунчаси.
2. Газларнинг асосий параметрлари.
3. Газ ҳарорати деганда нима тушунасиз.
4. Буғланиш жараёнида ҳарорат.