O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi o‘rta maxsus, kasb-hunar ta’limi markazi a. G. G‘aniyev, A. K. Avliyoqulov
Download 4 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsiyenti.
- 68- rasm. 67- rasm.
- Issiqlik dvigatellari.
- Òabiatni muhofaza qilish.
- Masala yechish namunalari 1 - m a s a l a .
- Òest savollari 1.
|
Issiqlik mashinasi. Issiqlik mashinasi deb yoqilg‘ining ichki ener- giyasini mexanik energiyaga aylantirib beradigan qurilmaga aytiladi. Issiqlik mashinasining ish prinsiði 63- rasmda ko‘rsatilgan. Bir siklda Ò 1 temperaturali isitkichdan Q issiqlik miqdori olinib,Ò 2 temperaturali sovitgichga Q 2 issiqlik miqdori qaytariladi va A = Q 1 —
2 miqdordagi ish bajariladi. 64- rasmda issiqlik mashinasining tuzili- shi ko‘rsatilgan. Har qanday dvigatel uchta qismdan iborat: ishchi modda (gaz yoki bug‘), isitkich va sovitgich. Isitkichdan Q 1 issiqlik miqdori olgan ishchi modda kengayib ish bajaradi. Yoqilg‘ining yoni- shi natijasida isitkichning temperaturasi Ò 1 o‘zgarmas bo‘lib qoladi. 63- rasm. Siqilishda ishchi modda Q 1 issiqlik miq- dorini Ò 2
1 temperaturali sovitgichga uzatadi. Issiqlik dvigateli siklik ravishda ishlashi kerak. Aylanma jarayon yoki sikl deb sistema bir qancha holatlardan o‘tib, dastlabki holatiga qaytadigan jarayonga aytiladi (65- rasm). Soat strelkasi aylanishi bo‘ylab ro‘y beradigan jarayon (gaz ol- din kengayib, keyin siqiladi) to‘g‘ri sikl, soat strelkasi aylanishiga teskari yo‘nalishda (gaz oldin siqilib, keyin kengayadi) ro‘y beradigan jarayon esa teskari sikl deyiladi. Issiqlik mashinalari to‘g‘ri sikl, sovit- gichlar esa teskari sikl asosida ishlaydi. Sikl tugaganda ishchi modda o‘zining dastlabki holatiga qaytadi, ya’ni uning ichki energiyasi boshlang‘ich qiymatiga ega bo‘ladi.
Issiqlik mashinasi A Q 1
2
1
2 www.ziyouz.com kutubxonasi 163 Karno sikli. Karno sikli ikkita izotermik va ikkita adiabatik jarayon- lardan tashkil topgan (66- rasm). 1 — 2 jarayonda ideal gaz isitkich- dan olingan issiqlik miqdori (Q 1 ) hisobiga izotermik kengayib, ish bajaradi. Ò = const bo‘lganidan gazning ichki energiyasi o‘zgarmaydi. 2 — 3 jarayonda gaz adiabatik kengayib, ichki energiyasi hisobiga ish bajaradi. Chunki bu jarayonda gaz issiqlik miqdori olmaydi. 3 — 4 izotermik siqilishda ajraladigan barcha Q 2 issiqlik miqdori sovitgichga uzatilib, ichki energiya o‘zgarmaydi. 4 — 1 adiabatik siqilishda baja- rilgan ish gaz ichki energiyasining ortishiga sarflanadi. Shunday qilib, ideal gaz o‘zining dastlabki holatiga qaytadi va ichki energiyasini to‘la tiklaydi. Sikl davomida ideal gaz isitkichdan Q 1 issiqlik miqdori- ni oladi va sovitgichga Q 2 issiqlik miqdori beradi. Òermodinamika- ning birinchi qonuniga muvofiq, Q 1 — Q 2 issiqlik miqdori ish ba- jarishga sarflanadi va sikl o‘rab turgan yuzaga teng.
mashinasining yoki Karno siklining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) deb quyidagi kattalikka aytiladi: 1 2 1 .
Q Q - h = (46.1)
Isitkich Sovitkich T 1
1
2
2
1 -Q 2 64- rasm. 65- rasm. 66- rasm . izoterma
ad ia ba ta izoterma
ad ia ba ta p p www.ziyouz.com kutubxonasi 164 Shuningdek, Karno siklining FIK ni isitkichning Ò 1 va sovitgichning Ò 2 temperaturalari orqali ham ifodalash mumkin: 1 2 1 . T T T - h = (46.2)
Demak, issiqlik mashinasining FIK ishchi moddaning turiga bog‘liq bo‘lmay, balki isitkichning va sovitgichning temperaturalari bilangina aniqlanadi. (46.1) ifodadan yana quyidagi xulosalarga kelish mumkin: 1) issiqlik mashinasining FIK ni ko‘tarish uchun isitkichning temperaturasini oshirish, sovitgichning temperaturasini esa pasayti- rish kerak; 2) issiqlik mashinasining FIK doimo birdan kichik bo‘ladi. Bugungi kunda muhandislarning barcha harakatlari issiqlik mashi- nalarining FIK ni orttirishga qaratilgan. Buning uchun esa mashina qismlari orasidagi ishqalanishni, yoqilg‘i to‘la yonmasligi natijasidagi yo‘qotishlarni kamaytirish yo‘llarini izlamoq darkor. Hozirgi paytda issiqlik mashinalarining FIK 40% ni tashkil qiladi.
prinsiðida ishlaydi (67- rasm). Ish bajarish hisobiga sistemadan ma’lum miqdordagi issiqlik miqdori olinadi. Boshqacha aytganda, issiqlik miqdori sovuqroq jismdan issiqroq jismga o‘tkaziladi va mashina sovitgichga aylanadi (68- rasm). Eng keng tarqalgan sovitish mashinasi, bu xo‘jalik muzlatkichidir. 68- rasm. 67- rasm. p Sovitish
mashinasi T 2 Q 2
Q 1
1 www.ziyouz.com kutubxonasi 165 Sinov savollari 1. Issiqlik mashinasi deb qanday qurilmaga aytiladi? 2. Issiqlik mashinasining ish prinsipi. 3. Issiqlik mashinasining tuzilishi. 4. Sikl deb nimaga aytiladi? 5.Òo‘g‘ri sikl deb qanday siklga aytiladi? Òeskari sikl deb- chi? 6. Qanday mashinalar to‘g‘ri siklda ishlaydi? Òeskari siklda-chi? 7. Karno sikli deb nimaga aytiladi? 8. Karno siklida bajarilgan ish nimaga teng? 9. Karno siklida ish nima hisobiga bajariladi? 10. Issiqlik mashinasi- ning foydali ish koeffitsiyenti (FIK). 11. Karno sikli FIK ning temperaturalar orqali ifodasi. 12. FIK ishchi moddaning turiga bog‘liqmi? 13. FIK isitkich va sovitkichlarning temperaturalariga bog‘liqmi? 14. Issiqlik mashinasining FIK ni ko‘tarish uchun nima qilish kerak? 15. Issiqlik mashinasining FIK qanday qiymatlarni qabul qiladi? 16. Issiqlik mashinasi FIK ning kichik bo‘lishiga sabab nima? 17. Sovitkich qanday prinsipda ishlaydi? 18. Sovitishga qanday erishiladi? 47 - §. Issiqlik dvigatellari. Òabiatni muhofaza qilish M a z m u n i : issiqlik dvigatellari; bug‘ mashinasi; ichki yonish dvigateli; karburatorli dvigatel; dizel; reaktiv dvigatel; tabiatni muhofaza qilish. Issiqlik dvigatellari. Issiqlik dvigatellariga bug‘ mashinasi, bug‘ turbinasi, ichki yonish dvigateli, reaktiv dvigatellar kiradi. Bug‘ mashinasi. Bug‘ mashinalari va bug‘ turbinalarida isitkich vazifasini bug‘ qozoni, ishchi modda vazifasini bug‘, sovitgich vazi- fasini esa atmosfera yoki ishlatilgan bug‘ni sovitish qurilmasi — kondensator bajaradi. Ichki yonish dvigateli. Ichki yonish dvigatelida isitkich va ishchi modda vazifasini yonilg‘i, sovitgich vazifasini esa atmosfera o‘taydi. Odatda, yonilg‘i sifatida benzin, spirt, kerosin va dizel yoqilg‘isi ishlatiladi. Maxsus qurilma (masalan, benzinli dvigatellarda karburator) yordamida yonilg‘i va havo aralashma ko‘rinishida tayyorlanib, silindrga uzatiladi. Silindrda esa aralashma yonadi. Yonish mahsulotlari esa atmosferaga chiqarib tashlanadi. Endi ba’zi turdagi dvigatellarga batafsil to‘xtalamiz. Karburatorli dvigatel. Òo‘rt taktli karburatorli dvigatelning ish prinsipi va ishchi diagrammasini ko‘raylik (69- rasm). Òashqi kuchlar ta’sirida porshen pastga qarab harakatlanganda (69- a rasm), kiritish klapani ochilib, ishchi aralashma silindrga, tushadi. www.ziyouz.com kutubxonasi
166 Jarayon atmosfera bosimi ostida izobarik ravishda ro‘y beradi. Porshen eng quyi holatga yetganida kiritish klapani yopilib, birinchi takt (surish takti) tugaydi: grafikda jarayon 0 — 1 to‘g‘ri chiziq bilan ko‘rsatilgan. Ikkinchi (qisish) takti ham (69- b rasm) tashqi kuch ta’sirida ro‘y beradi.
Har ikkala klapan ham yopiq va gaz adiabatik ravishda qiziydi. Bu grafikda 1 — 2 chiziqqa to‘g‘ri keladi. Uchinchi takt ish jarayonida chaqnab yonish (69- d rasm). Porshen eng yuqori holatga yetganida o‘t oldiruvchi svecha uchquni aralashmani yoqadi va gazning bosimi keskin ortadi. Grafikda bu 2 — 3 izoxorik jarayonga mos keladi. Kla- pan yopiq turib, porshen pastga qarab harakatlanadi, ya’ni adiabatik ravishda kengayadi. 3 — 4 chiziq ishchi yurish deyiluvchi taktga to‘g‘ri keladi (69- d rasm). Ko‘rinib turibdiki, bu taktda gazning bosimi pasayadi, hajmi ortadi, temperaturasi pasayadi. Bu holda bajarilgan ish musbat bo‘lib, u gaz ichki energiyasining kamayishi hisobiga bajariladi. Òo‘rtinchi takt chiqarib tashlash (69- e rasm). Porshen eng pastga yetganida chiqarish klapani ochilib, yonish mahsulotlari chiqarish moslamasi orqali atrof-muhitga chiqarib tashlanadi. Gazning bosimi pasayadi va takt oxirida atmosfera bosimiga teng bo‘lib qoladi. Grafikda bu izoxorik jarayon 4 — 1 chiziq bilan ko‘rsatilgan. Porshen maxovik energiyasi hisobiga yuqori holatiga qaytadi va takt tugaydi. Ko‘rilgan yopiq jarayonda — bajarilgan ish jarayonlar chiziqlari bilan ajratilgan, shtrixlangan shaklning yuzasiga teng bo‘ladi. Grafik- ni tahlil qilish shuni ko‘rsatadiki, 3 — 4 qismdagi kengayish 1 — 2 qismdagi qisilishga nisbatan kattaroq bosimda ro‘y beradi. Aynan shuning natijasida dvigatel foydali ish bajaradi. 3 — 2 va 4 — 1 izoxorik jarayonlarda (V = const) ish nolga teng va yuqorida qayd etilganidek, 69- rasm. a) b) d) e) www.ziyouz.com kutubxonasi 167 foydali ish adiabatik kengayish va siqilishlarning farqlari bilan aniqlanadi. Amalda ichki yonish dvigatellarining FIK 20 — 30% ni tashkil etadi. Ularning FIK ni orttirish uchun esa aralashmani ko‘proq siqish kerak. Lekin ichki yonish dvigatellarida yonilg‘i aralashmasini qattiq siqish mumkin emas, chunki siqilgan yonilg‘i qizib, o‘z-o‘zidan yonib ketishi mumkin. Bu esa dvigatelning ish prinsiðini buzadi. Dizel. Olmon muhandisi D i z e l yuqoridagi qiyinchiliklardan xoli va FIK ancha yuqori bo‘lgan dvigatelni yaratdi. Dizellarda siqish darajasi ancha yuqori bo‘lib, uning oxirida havoning temperaturasi, yoqilg‘i o‘z-o‘zidan o‘t olishi uchun yetarli darajada baland bo‘ladi. Yoqilg‘i esa karburatorli dvigatellarnikidek birdaniga emas, balki asta-sekin, porshen harakatining biror qismi davomida yonadi. Yoqilg‘ining yonish jarayoni ishchi bo‘shliqning hajmi ortib borishi davomida ro‘y beradi. Shuning uchun ham gazlarning bosimi ish davomida o‘zgarmay qoladi. Shunday qilib, dizelda aralashmaning yonish jarayoni o‘zgarmas bosimda ro‘y beradi. Karburatorli dvigatellarda esa bu jarayon o‘zgarmas hajmda ro‘y berar edi. Dizel, karburatorli dvigatelga qaraganda tejamkorroq bo‘lib, FIK ham ancha yuqori, qariyb 40% ni tashkil qiladi. Uning quvvati ham ancha katta bo‘lishi mumkin. Shu bilan birga, ancha arzon yoqilg‘ida ham ishlayveradi. Dizellar statsionar qurilmalarda, temir yo‘l, havo va suv transportlarida keng qo‘llaniladi. Hozirgi paytda kichik quvvatli dizellar avtomashina va traktorlarda ham ko‘p ishlatilmoqda.
gan. Uning ish prinsiði quyidagicha. Samolyot uchganda qarshidan kelayotgan havo oqimi bosim hosil qiladigan soplo orqali o‘tib, forsunka sochayotgan yoqilg‘ini qo‘shib oladi. Hosil bo‘lgan ishchi yoqilg‘i so‘ngra yonish kamerasiga tushadi va o‘t oldiruvchi svecha yordamida yonadi. Ishchi aralashmaning yonishi natijasida hosil bo‘lgan gazlar katta tezlik bilan chiqarish tirqishi — soplo orqali chiqarib
Yoqilg‘i
O‘t oldiruvchi svecha
Bosim soplosi Chiqish soplosi Yoqilg‘i kamerasi
F o rs u n ka www.ziyouz.com kutubxonasi 168 tashlanadi. Aralashmaning yonishi bosimning keskin ortishiga olib ke- ladi va natijada soplodan chiqadigan gazning tezligi dvigatelga kirayotgan gazning tezligidan juda katta bo‘ladi. Aynan shu tezliklar farqi natijasida harakat miqdorining saqlanish qonuniga muvofiq, reaktiv tortish kuchi vujudga keladi. Hozirgi issiqlik mashinalarining FIK 40% dan (ichki yonish dvigatellari) 60% gacha (reaktiv dvigatellar) bo‘lishi mumkin. Shuning uchun ham olimlar mavjud dvigatellarni takomillashtirish yo‘lida tinimsiz izlanishlar olib borishmoqda. Shu bilan birga, ichki yonish dvigatellarining tinimsiz ko‘payib borayotganligi tabiatga va atrof- muhitga katta xavf tug‘dirmoqda. Ekologik toza dvigatellarni yaratish bugungi kunning eng dolzarb muammolaridan biridir.
qolaversa boshqa jonzotlar ham shu tabiatning bir qismidir. Ular yashashi va rivojlanishi uchun esa zarur ne’matlar — toza havo, toza suv va toza mahsulotlar kerak. Biz nafas oladigan havo Yer atmosferasini tashkil qiluvchi gazlarning aralashmasidir. Uning tarkibida kislorod, azot, vodorod va boshqa tabiiy gazlardan tashqari chang, tutun, tuz zarralari va boshqa aralashmalar mavjud. Bundan tashqari, havo tarkibida sanoat chiqindilari ham bo‘ladi. Issiqlik dvigatellarining ko‘p miqdorda ishlatilishi ham atrof-muhitga salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Hisob-kitoblarga qaraganda, hozirgi paytda har yili 2 milliard tonna ko‘mir va 1 milliard tonna neft yoqiladi. Bu esa Yerdagi temperaturaning ko‘tarilishiga va natijada muzliklarning erib, okeanlardagi suv sathining ko‘tarilishiga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, atmosferaga 120 million tonna kul va 60 million tonnagacha zaharli gaz chiqarib tashlanadi. Dunyodagi 200 milliondan ortiq avtomobil har kuni atmosfera- ni uglerod (II) oksid, azot va uglevodorodlar bilan zaharlaydi. Issiqlik va atom elektr stansiyalari quvvatlarining ortishi bilan suvga bo‘lgan ehtiyoj ham ortib boradi. Shuning uchun hozir havo va suv havzalarining ifloslanishidan saqlanishning bevosita va bilvosita usullaridan foydalaniladi. Bevosita usul — bu turli tutunlar va gazlarni tozalab chiqarish; atmosferani kam ifloslantiradigan yoqilg‘ilar — tabiiy gaz, oltingugurtsiz neft va boshqalardan foydalanish; benzinsiz yuradigan avtomobil dvigatellarini yaratish va hokazolar. Bilvosita usullar atmosferaning pastki qatlamidagi zaharli moddalar konsentratsiyasining keskin kamayishiga olib keladi. Bular chiqindi chiquvchi manbalarning balandligini orttirish, meteorologik sharoitlarini hisobga olib aralashmalarni havoga sochib yuborishning turli usullaridan foydalanish va hokazolar. www.ziyouz.com kutubxonasi 169 Yer maydoni va suv zaxiralaridan oqilona foydalanish maqsadida esa suv ta’minotining yopiq sikli asosida ishlovchi elektrostansiyalar majmuasini qurish nazarda tutiladi. Hozirgi paytda havoga kul, chang, qorakuya, zaharli gazlar chi- qaradigan issiqlik elektr stansiyalari va boshqa korxonalarni tozalash qurilmalarisiz ishga tushirish taqiqlangan. Òabiatga ziyon keltiradigan korxonalar, odatda, shahar tashqarisida qurilmog‘i kerak. Ko‘kalam- zorlashtirish ishlarining ko‘lamini esa iloji boricha kengaytirish maqsadga muvofiqdir.
1. Issiqlik dvigatellariga nimalar kiradi? 2. Bug‘ mashinasi. 3. Ichki yonish dvigateli. 4. Ichki yonish dvigatelining ish prinsiði. 5. Karburatorli dvigatelning ish prinsiði. 6. Karburatorli dvigatelning ishchi diagrammasini tushuntiring. 7. Karburatorli dvigatel nimaning hisobiga foydali ish bajaradi? 8. Ichki yonish dvigatelining FIK qancha? 9. Ichki yonish dvigateli FIK ni oshirishning nima qiyinchiligi bor? 10. Dizelning ish prinsiði. 11. Dizel- ning ish prinsipi karburatorli dvigatelnikidan nimasi bilan farq qiladi? 12. Dizelning FIK qancha? 13. Dizelda FIK ning yuqoriroq bo‘lishiga qanday erishiladi? 14. Dizelning qanday afzallik tomonlari bor? 15. Reaktiv dvigatelning ish prinsiði. 16. Reaktiv tortish kuchi qanday vujudga keltiriladi? 17. Reaktiv dvigatellarning FIK qancha? 18. Ichki yonish dvi- gatellari tabiatni ifloslamaydimi? 19. Òurli sanoat chiqindilari inson, hayvonot va o‘simlik dunyosiga zarar keltirmaydimi? 20. Yoqilg‘ilarning ko‘p ishla- tilishi Yerdagi o‘rtacha temperaturaning ko‘tarilishiga olib kelmaydimi? 21. Òabiatni muhofaza qilish uchun qanday chora-tadbirlar ko‘rilmoq- da? 22. Sanoat korxonalarining qurilishiga qanday talablar qo‘yilgan?
qizdirildi. Gazga berilgan issiqlik miqdori, ichki energiyaning o‘zgarishi, gaz bajargan ish topilsin.
DT = 150 K; V = const; i = 5. Q = ? DU = ? A = ? Yechish. Gazning tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishi À = ð × DV. Àgar V = const ekanligini nazarda tutsak, DV = 0, demak, À = 0 bo‘ladi. Unda ushbu jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonuni
ko‘rinishni oladi. www.ziyouz.com kutubxonasi
170 Ichki energiyaning o‘zgarishi DU ni D D
R T i m M = × × 2 formuladan topish mumkinligini e’tiborga olamiz. Bu yerda i = 5 — azot molekulasining erkinlik darajasi, M = × - 28 10 3 kg mol azotning molyar massasi,
× 8 31 , J Ê mol gaz molyar doimiysi. Berilganlar yordamida topamiz: 3 5
2 28 10 8,31 150J 556,5 kJ. U - × D = ×
× × = J a v o b : A = 0, DU = 556,5 kJ; Q = 556,5 kJ. 2 - m a s a l a . Foydali ish koeffitsiyenti 0,4 ga teng bo‘lgan Karno siklida gazning izotermik ravishda kengayishda bajarilgan ish 8 J bo‘lsa, gazning izotermik ravishda siqilishidagi ish aniqlansin.
h = 0,4;
A k = 8 J; Ò = const. A s = ? bu yerda: Q 1 — gaz isitkichdan olgan issiqlik miqdori, Q 2 — gaz sovitkichga bergan issiqlik miqdori. Izotermik kengayishda bajarilgan A k ish gaz isitkichdan olgan Q 1
issiqlik miqdoriga, izotermik siqilishdagi A s
ish esa gaz sovitkichga bergan Q 2 issiqlik miqdoriga teng bo‘ladi, ya’ni Q 1 = A k ; Q 2 = A s . Unda siklning FIK quyidagi ko‘rinishni oladi: k s k A A A - h = yoki bundan A c ni topsak, A s = (1 — h)A k . Berilganlar yordamida olamiz: s (1 0,4) 8J 4,8J.
- × = J a v o b : A ] = 4,8 J.
Yechish. Siklning ðV — diagrammasini tuzamiz (66- rasm). 1 — 2 o‘tish gazning izotermik kengayishini; 3 — 4 o‘tish esa izotermik siqilishini ko‘rsatadi. Karno siklining FIK quyidagicha aniqlanadi: 1 2 1 ,
Q Q - h = www.ziyouz.com kutubxonasi 171 Òest savollari 1. Berilgan formulalar orasidan gazning bajargan ishi ifodasini toping:
A. A = pDV. B. A = F · Dl. C. A = F · Dh. D. A = Q · U. E. A = Q · j.
ichki energiyasi qanchagacha o‘zgargan? A. 150 J ga ortgan. B. 300 J ga ortgan. C. 200 J ga ortgan. D. 200 J ga kamaydi. E. O‘zgarmagan.
ga o‘zgartirishda unga beriladigan yoki undan olinadigan issiqlik miqdori... deyiladi. A. ... solishtirma erish issiqligi ... B. ... solishtirma qotish issiqligi ... C. ... solishtirma issiqlik sig‘imi ... D. ... issiqlik miqdori ... E. ... solishtirma yonish issiqligi ... Download 4 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|