Issiqlik mashinalari va ularning ishlash prinsipi,fik. Karno sikli. Reja: Issiqlik mashinalarining

Issiqlik mashinalari va ularning ishlash prinsipi,FIK.Karno sikli.
Reja:
1.Issiqlik mashinalariningishlash prinsipi.
2.Issiqlik mashinalariningfoydali ish koefitsiyenti.
3.Moddalarningmolyarissiqliksig’imi


Yoqilg’ining yonishida hosil bo’lgan energiyani mexanik energiyaga aylantiruvchi mexanizmlarga issiqlik dvigateli deb aytiladi. Issiqlik dvigstellari asosan uch qismdan: isitgich, sovutgich va ishchi jismdan iborat.
Real dvigatellarda isitgich va ishchi jism vazifasini dvigatelda yonayotgan massa va uning yonishidan hosil bo’lgan gaz, sovutgich rolini esa sovitish sistemasi va tashqi atrof muhit bajardi.
Bu dvigatellarning barchasida yoqilig’i energiyani gaz yoki bug’ energiyasiga aylanadi, bu energiya esa mexanik energiyaga aylanib ish bajaradi. Issiqlik dvigateli ishlayotganda isitgich (yoqilg’i)danQ_lissiqlik miqdorini oladi va sovitgich (atrof muhit, atmosfera)ga Q₂ issiqlik miqdori beradi. Amalda isitgichdan olingan Q_l issiqlik miqdori eng katta qismini mexanik ishga, aylantiruvchi dvigatel qurish foydalidir. Shu nuqtai nazardan izoxorik jarayondan umuman foydalanib bo’lmaydi. Chunki bu holda umuman ish bajarilmaydi. Izobarik jarayonda ham faqat bir qism issiqlik ishga aylantiriladi, qolgan qismi esa yonilg’ining ichki energiyasini oshirishga sarf bo’ladi. Demak, bu ikki jarayonda ishlovchi jismga tadbiq etib bo’lmaydi.
Istigichdan olingan issiqlik miqdorining eni ko'p qismini mexanik ishga aylantiruvchi dvigatel fransuz injeneri S. Karno tomonidan taklif etilgan bo’lib, bu mashina ikki izotermik, ikki adiabatik jarayondan iborat sikl asosida ishlaydi.
Haqiqatdan ham, ishchi jismga izotermik jarayonni tadbiq etsak, uzatilgan issiqlikning hammasini ishchi jism mexanik ishga aylantiradi. (Q=A). Adiabatik jarayonda esa tashqi muhit bilan issiqlik almashinish sodir bo’lmaydi, ya'ni uzatilgan energiya behuda sarflanmaydi.
Bu jarayonni amalda qanday hosil bo’lishni porshenli silindrga qamalgan ideal gaz misolida qarab chiqaylik.
Issiqlik dvigatelini harakatga keltirish maqsadida silindrga qamalgan ideal gazni T_l temperaturali isitgich bilan kontaktga keltirib, undan Q_l issiqlik miqdorini olishga erishaylik. Bu quyidagi rasmda aks ettirilgan.
U holda gaz izotermik kengayib malum ish bajaradi. Keyin esa silindr-porshenni issiqlikni B taglikka o’rnataylik. Bunda gaz adiabatik kengayishini davom ettiradi va undan gazning temperaturasi adiabatik kengayishi tufayli T₂ gacha soviydi. Undan keyin esa sistemani temperaturasi T₂ ga teng bo’lgan sovitgichga o’rnatamiz. (v) U holda gaz izotermik siqiladi. U holda sovitgichga Q₂ issiqlik miqdori uzatiladi.
Sikl yopilib, gaz yana ish bajarishi uchun boshlang’ich vaziyatni egallamog’i lozim. Buning uchun esa uni yanaB taglikka o’rnatamiz. Bu holda gaz adiabatik siqilishni davom ettirib, uning temperaturasi boshlang’ich T_l ga erishadi.
Sikl davomida bajarilgan foydali ish isitgichdan Q_l va sovitgichga uzatilgan Q₂ issiqlik miqdorlarining ayirmasiga teng.
A=Q₁-Q₂(1) '
Siklning foydali ish koeffitsenti (FIK) deb, bajarilgan foydali A ishning isitgichdan olingan issiqlik miqdori nisbatiga aytiladi.
(2)
Ana shunday sikl asosida ishlaydigan issiqlik mashinasining FIK mashinaning tuzilishiga ham, ishchi jismiga ham bog’liq bo’lmasdan, faqat isitgich va sovitgichlarning temperaturalarigagina (T₁ va T₂) bog’liq ekanligini Karno isbotladi.
(3)
(3) ifoda ideal Karno sikli asosida ishlaydigan issiqlik dvigatelining FIKni aniqlaydigan formuladir. Karno aniqlagan bu formuladan ma'lum xulosalar kelib chiqadi.
Karno sikli asosida ishlaydigan issiqlik dvigatellarining FIK har doim birdan kichik (1). FIK.  birga teng (1) bo’lgan issiqlik dvigatelining, ya'ni faqat isitgich hisobiga ishlaydigan issiqlik dvigatelining bo’lishi mumkin emas.
Real Karno sikli asosida ishlaydigan mashinalarning FIK ( ),
Ideal Karno sikli asosida ishlaydigan mashinalarning FIK ( ) dan har doim kichik
bo’ladi, ya'ni р
Issiqlik dvigatellarining FIK i mashinaning tuzilishiga ham, ishchi jismiga ham bog’liq emas.
(3) formuladan ko’rinadiki, real mashinalarda isitgich va sovitgich temperaturalari orasidagi farq qancha katta bo’lsa bu mashinalarning FIK i shuncha yuqori bo’ladi. Amalda shunga erishishga harakat qilinadi.
Karno formulasi termodinamikaning ikkinchi qonunini quyidagicha ta'riflash imkonini beradi.
Foydali ish koeffitsenti birga teng bo’lgan issiqlik mashinasining bo’lish mumkin emas.
Yoqilg’ining issiqlik berishi. Isitgichning foydali ish koeffitsenti issiqlik miqdorining manbai sifatida foydalanadigan har qanday moddaga yoqilg’i deyiladi. Yoqilg’ilar qattiq, suyuq va gazsimon holatda. Yoqilg’i yonganda ajratilgan issiqlik miqdori yoqilg’ining massasiga proporsional, ya'ni
Q=qm (4)
Bu yerda m - yoqilg’i, massasi, q - yoqilg’ining solishtirma yonish issiqligi deyiladi. (4) dan q ni topsak.
(5)
Demak, yoqilg’ining solishtirma yonish issiqligi deb massa birligidagi modda yonganda ajralib chiqadigan issiqlik miqdoriga aytiladi. Masalan: benzin uchun q=46*10⁶ j/kl bo’lsa, etil spirti uchun q=27.7*10⁶ j/kl.
Yoqilg’i yondirilganda qurilmaning effektivligini xarakterlovchi kattalikga qurilmaning foydali ish koeffitsenti deyiladi. Qurilmaning foydali ish koeffitsienti yoqilg’i yonganida hosil bo’lgan issiqligini ko’rsatadi.
Bu yerda Q_f- foydalanilgan issiqlik miqdori bo’lsa, Q - yonilg’i yonganda hosil bo’ladigan issiqlik miqdori. Ko’pgina issiqlik mashinalarining FIK  20-45 % atrofida bo’ladi.