Urganch davlat universiteti texnika fakulteti

Gaz siqishning termodinamik asoslari.


Gaz holatining tenglamasi va termodinamik diagrammalar. Gaz siqilish protsessida uning hajmi, bosimi va temperaturasi o‘zgaradi. Bu uchala kattaliklarning o‘zaro bog‘lanishi gazning bosimi 1 MPa gacha bo‘lgan ideal gazlarning holat tenglamasi bilan ifodalanadi. YUqori bosimli gazning hajmi, bosimi va temperaturasi o‘rtasidagi bog‘lanish Vang‘der-Vaals tenglamasi bilan aniqlanadi:

	a 
 p 		(  b)  RT ,
	b^2
		

bu erda: r gazning bosimi, N/m²; gazning solishtirma hajmi, m³/kg; Rh8314/M-gazlarning universal konstantasi, J/(kg.S); M-molekulyar massa, kg/kmol; T-temperatura, K.

a va b koeffitsientlarning miqdori maxsus qo‘llanmalarda berilmasa, u kritik temperatura T _kr, kritik bosim r_kr orqali quyidagicha topiladi:

a 

27R^2

Tkr^2

;b 

RT

.

64

 p

Kr

8 p

kr

Ammo amaliy hisoblashlarda termodinamik diagramma, ya’ni tajribalar asosida qurilgan T-S diagramma juda qulay va ishonchlidir. Diagrammada ordinata o‘qiga absolyut temperatura va abssissa o‘qiga entropiyaning qiymatlari qo‘yiladi.

7.1-rasm. Termodinamik protsessning R-V diagrammada

tasvirlanishi:

1-silindr; 2-porshen.
G az holatining vaqtning har qaysi paytida o‘zgarishi rV diagrammada uzluksiz keladigan ketma-ket nuqtalar bilan ifodalanadi, bu nuqtalar bosim
va hajmning vaqtning tegishli momentlaridagi o‘rtacha qiymatlarini ko‘rsatadi (7.1-rasm). Bu nuqtalarni birlashtiruvchi egri chiziq gazning protsess boshlanishidagi va oxiridagi

muvozanat holatini aniq

xarakterlaydi. Egri chiziqning

ko‘rinishi protsessning ketish xarakteriga bog‘liq. Bunday egri chiziq termodinamik protsess egri chizig‘i deyiladi.

Gazlarni siqish. Gazlarni siqish natijasida uning hajmi, bosimi o‘zgarishi bilan temperaturasi ko‘tarilib, issiqlik ajralib chiqadi. Nazariy jihatdan gaz ikki xil protsessda siqiladi. Siqish vaqtida ajralib chiqqan issiqlik tashqi muhitga tortib olinsa izotermik, agar faqat gazni isitish uchun sarflansa adiabatik protsess deyiladi.

Izotermik protsessda issiqlik ajratib olinib turilgani uchun, gazning va protsessning temperaturasi o‘zgarmas bo‘ladi. Adiabatik protsessda tashqi muhit bilan issiqlik almashinmaydi. Haqiqatda esa siqish vaqtida ajralgan issiqlikning bir qismi tashqi muhitga tarqaladi va qolgan qismi gazni isitishga sarflanadi. Gaz politropik protsessda siqiladi.

Gazlarni kompressorlarda siqish

protsesslarida bajarilgan solishtirma ishning miqdori T-S diagramma orqali aniqlanadi. T-S diagrammada o‘zgarmas bosim va temperaturaga to‘g‘ri kelgan qiymatlar

gorizontal chiziqlar bilan tasvirlangan.

Agar diagrammada izotermik protsessni ko‘radigan bo‘lsak, siqish

davomida gazning temperaturasi o‘zgarmas bo‘lib, bosimning r₁ dan r₂ gacha o‘zgarishi AV chiziq orqali ifodalanadi (7.2-rasm).

Diagrammaning izotermik qismidagi quyidagicha topiladi:

7.2-rasm. Gazlarni siqish protsessining

T-S diagrammada tasvirlanishi.

solishtirma ishning miqdori

^qiz ^{ l}iz ^TA ^(SA ^{ S}B ⁾ .

Adiabatik protsessda siqish davomida gaz bilan atrofg‘muhit orasida issiqlik almashinmaydi va dQ=0; dS=0. Protsessda gaz temperaturasi ko‘tarilib AD vertikal chiziq bilan ifodalanadi. Adiabatik siqishdagi solishtirma ishning miqdori:

^qod  ^lad  ^cp ^(TD ^T A ⁾ .

Politropik protsessda gaz r₁ bosimdan r₂ gacha siqilganda T-S diagrammada AS chiziq bilan ifodalanadi. Bunda solishtirma ishning miqdori politropik protsessda 1 kg gazni siqishda ajralib chiqqan issiqlik miqdoriga teng bo‘ladi:

q

 l

 (S

 S

)

TA  Tc

 e

(T T

)

pol

pol

A

c

p

A

2

C

Gazlarni siqishdagi talab qilinadigan quvvat siqishdagi ish miqdorni

uning unumdorligiga ko‘paytmasiga teng bo‘ladi. Izotermik protsess uchun:

^Niz			liz  Qc 			.
		1000iz		
					Mex

bu erda _izg‘izotermik protsessdagi foydali ish koeffitsienti, _iz=0,64 ... 0,78.

Adiabatik protsess uchun

^Nad			^lfd ^^Qc		
							.
		1000		ad	
						mex

_ad-adiabatik protsessdagi foydali ish koeffitsienti. Kompressor mexanizmlarida ishqalanishdan hosil bo‘ladigan isroflar mexanik FIK _mex bilan hisobga olinadi.

Porshenli kompressorlar

Porshenli kompressorlar siqish darajasiga qarab bir va ko‘p bosqichli, shuningdek, ishlash prinsipiga ko‘ra bir va ikki tomonlama harakat qiluvchi bo‘ladi.

Bir bosqichli porshenli kompressorning tuzilishi xuddi porshenli nasosning tuzilishiga o‘xshash (7.3-rasm). Porshen silindrda o‘ngga va chapga krivoship mexanizmi yordamida qaytar-ilgarilama harakat qiladi. Porshen silindrning ichki devoriga zich qilib o‘rnatiladi va silindr bo‘shlig‘ini ikki qismga bo‘lib turadi. Porshen chapdan o‘ngga tomon ilgarilama harakat qilganida so‘rish klapani ochilib silindr gazga to‘ladi, orqaga qaytganida esa silindrdagi gazning siqilishi natijasida bosim orta borib, uzatilish liniyasidagi bosimga teng bo‘lganda, uzatuvchi klapan ochilib gaz uzatila boshlanadi. Gaz siqilganda uning temperaturasi ko‘tariladi, qizigan gaz yog‘lab turuvchi moyni kuydirib yubormasligi uchun silindirning devori uzluksiz suv bilan sovutib turiladi.

Bir bosqichli kompressorning unumdorligi kam bo‘lganligi uchun ikki tomonlama harakatlanuvchi porshenli kompressorlar ko‘p ishlatiladi. Bu

58

Kompressorlarda silindirdagi gaz porshenning ikkala qismida (chap va o‘ng) siqiladi; ularda ikkita so‘rish va ikkita uzatish klapini bor (7.4 - rasm).

Porshen krivoship – shatunli mexanizm yordamida ilgarilama xarakat qiladi. Val bir marta aylanganda silindirda gaz ikki marta so‘riladi va ikki marta uzatiladi.

7.3-rasm. Bir tomonlama 7.4-rasm. Ikki tomonlama

harakatlanuvchi birssilindrli kompressor: harakatlanuvchi bir
1-silindr; 2-porshenь; 3-shatun; 4- silindrli kompressor.
krivoship; 5-val; 6-haydash klapani; 7-
so‘rish klapani.
Kompressorning unumdorligi bir tomonlama ishlaydigan kompressornikiga qaraganda deyarli ikki marta ko‘p.

Bir bosqichli kompressorlarning unumdorligini oshirish hamda gazlarning siqilish daroajasi 0,4 ... 0,6 MPa bo‘lishi

uchun ko‘p silindrli bir va ikki				7.5-rasm. Ikki		silindrli		bir
tomonlama siqadigan kompressorlar				Tomonlama		harakatlanuvchi
ishlatiladi.	Bu komparessorda gaz			kompressor:
Birinchi	silindrdan	keyingi		1-silindr;2-porshenь;				3,4-
Silindrga	o‘tgani sari	bosimi		so‘ruvchi va uzatuvchi klapanlar; 5-
ko‘tarilib		boradi.		shatun; 6-kreyskopf; 7-krivoship; 8-
Kompressorlarning porsheni umumiy				maxovik; 9-sovitkich.
bir ish valiga o‘rnatilgan.

Gazning siqilishi natijasida uning temperaturasi bir silindrdan ikkinchi silindrga o‘tganida ortib boradi. Shu sababli ikkita silindr orasiga sovitkichlar o‘rnatiladi. 7.5-rasmda ikki silindrli gazni bir

59
tomonlama siqadigan kompressorning ishlash prinsipi ko‘rsatilgan. Bu kompressorlarda porshenlar parallel ishlaydi va silindr ketma-ket yoki parallel bitta o‘qqa o‘rnatiladi.

Gaz T₁ temperatura bilan r₁ bosimda surish trubasi orqali birinchi silindrga kirib, porshen yordamida r₂ bosimgacha siqiladi, o‘rtadagi sovitkichda sovitilgan gaz ikkinchissilindrga kirib, porshen yordamida r₂ ѐki kerakli bosimgacha siqiladi va uzatish klapani orqali uzatiladi.

Porshenli kompressorlarning ishlashini tekshirib turish hamda porshenь bir marta aylanganda gazlarning so‘rilish va uzatilish vaqtidagi bosimi bilan hajmining o‘zaro bog‘lanishi indikator diagrammasida qayd qilinadi. Ideal kompressorning ishlashini 7.6-rasmda tasvirlangan r-V diagramma yordamida ko‘rib chiqamiz.

Gazlar bir bosqichli ideal kompressorda siqilganida protsessning nazariy xarakteristikasi – bosim bilan hajmning bog‘lanishi indikator diagrammasida abcd yuza bilan tasvirlanadi; ab – so‘rish protsessi; bc – siqish protsessi; dc – haydash protsessi.

Nazariy protsessda kompressorning porsheni chap chekka holatida silindr qopqog‘iga taqalib kelib, qoldiq hajm hosil qilmaydi. Qoldiq hajm bo‘lmagani uchun gaz uzatilgandan so‘ng, shu vaqtdayoq gaz so‘riladi (b, d nuqtalar). Real kompressorlarda biror holatni egallagan porshen bilan silindr qopqog‘i orasida doimo muayyan hajm qoladi va u qoldiq hajm deyiladi. Qoldiq hajmssilindr hajmining 3-5% ini tashkil qiladi va u ortishi bilan kompressorning unumi pasayadi. Gaz uzatilgandan keyin u yana so‘rilishi uchun va qoldiq hajmda qolgan siqilgan gazning bosimi so‘rish vaqtidagi siqilmagan gazning bosimiga teng bo‘lishi uchun u kengayishi kerak. Diagrammada qoldiq hajmning miqdori V_q bilan ifodalangan (7.6-rasm, b).

60

7.6-rasm. Indikator diagramma: a) ideal kompressorning nazariy xarakteristikasi; b) real kompressorning ish protsessi.

Porshen silindrda chapdan o‘ngga harakat qilganida qoldiq hajmdagi gaz kengayadi, uning hajmi kattalashib bosimi so‘rish vaqtidagi bosimga nisbatan kamroq bo‘lguncha pasayadi, bu protsess grafikda ad chiziq bilan tasvirlangan. a nuqtada bosimlar farqi borligi tufayli so‘rish klapani ochilib gaz silindrga kira boshlaydi, porshen silindrning o‘ng tomonini oxiriga borguncha ab chiziqda so‘rish protsessi ketadi. Porshen silindrning o‘ng tomonidan chapga harakat qilganda so‘rish klapani yopilib gaz politropik protsessda siqiladi, bu protsess diagrammada bc chiziq orqali tasvirlangan. Bunda gazning bosimi uzatish trubasidagi bosimga nisbatan yuqori bo‘lgani uchun uzatish klapani ochiladi (s nuqta). Uzatish protsessi cd chiziq bilan ifodalangan.

Xuddi shuningdek, diagrammada punktir chiziq bilan gazlarni siqishdagi nazariy izotermik protsess bc’ chiziq va adiabatik protsess bc’’ chiziq bilan tasvirlangan.

Gazlar siqilganda bajarilgan ishning qiymati shu diagrammada tasvirlangan protsesslarning yuzasi bilan o‘lchanadi. Gazlar izotermik protsessda siqilganda eng kam, adiabatik protsessda siqilganda esa eng ko‘p ish bajarilishi diagrammadan ko‘rinib turibdi. Demak, bu diagramma orqali kompressorlarning ish unumdorligini ham aniqlash mumkin.

Porshenli kompressorlarning unumdorligi vaqt birligi ichida

uzatilgan gaz hajmiga teng:


V_C V_P ,

bu erda V_p –so‘rilayotgan gazning hajmi. Bu hajm ab kesmaga proporsional bo‘lib, ishssilindr hajmining ulushiga teng; λ-uzatish koeffitsienti, kompressorning ish unumdorligidagi barcha sarflarni hisobga oladi:

• 
   ₀ _G _T ,
  

λ₀-qoldiq hajmdagi gazning kengayishi natijasida silindr foydali hajmining kamayishini hisobga oluvchi koeffitsient; λ_g-uzatiolayotgan gazning zich yopilmagan porshen klapanlari va salniklar orqali sarflanishidagi unumdorlikning kamayishini hisobga oluvchi germetiklik koeffitsient; λ_t-termik koeffitsient, so‘rilayotgan gazning silindrning issiq devorlariga tegishi natijasida va qoldiq hajmdagi issiq gaz bilan aralashib kengayishi hisobga unumdorlikning kamayishini ko‘rsatadi.

Porshenli kompressorlar yuqori foydali ish koeffitsientiga ega bo‘lib, ular yordamida gazlarni keng intervalda 100 MPa bosimgacha siqish mumkin.

Gazlarning bir me’yorda uzatilmasligi, unumdorligining pastligi va klapanlarining ko‘pligi porshenli kompressorlarning kamchiligidir.