1. ҚЫСЫМ ТҰРАҚТЫ ( P= IDEM) БОЛҒАНДА ЖЫЛУ БЕРІЛЕТІН ПРОЦЕСТЕГІ ІШТЕН ЖАНУ ҚОЗҒАЛТҚЫШЫНЫҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ЦИКЛЫ ( ДИЗЕЛЬ ЦИКЛЫ ) ЖӘНЕ ОНЫҢ ТЕРМИЯЛЫҚ П.Ә.К.Іштен жанатын қозғалтқыштарында (ІЖҚ) жылу жұмыстық денеге сырттан емес іштен беріледі, жылудың ыстық көзі қондырғының ішінде. Сондықтан олардың көлемі және салмағы да аз, құрылысы қарапайым. Поршенді іштен жану қозғалтқыштарының циклдері техникалық термодинамика әдістемесіне сай үш түрге бөлінеді. Жылу жұмыстық денеге көлем тұрақтылығында берілсе - Отто циклы, ал қысым тұрақтылығына берілс; Дизель циклімен істейтін қозғалтқыш болады; Тринклер циклімен істейтін қазғалтқышта жылу жұмыстық денеге алдымен көлем тұрақтылығында, одан кейін қысым тұрақтылығында беріледі. Тұрақты қысымда жылу беру (1.30, в – сурет) Термодинамикалық цикл (Дизель циклі 1.30, в – сурет) тұрақты қысымда жылу беру (P=idem) компрессорлары қозғалтқыштарында қолданылады және мынадай қайтымды процестерден тұрады:1-2- ауаны адиабатты сығу; 2-3 – изобарлы жылу беру;3-4 – адиабатты ұлғаю; 4-1 – изохорлы жылу шығу. Циклдің термиялық п.ә.к. η_t=1- * Бұл циклде ε=12…14, λ=1, ρ=1,1…1,5 деп қабылдаймыз.

2. КОНВЕКТИВТІК ЖЫЛУАЛМАСУДЫҢ НЕГІЗГІ КРИТЕРИЙЛЕРЫНЫҢ (САНДАРЫНЫҢ) ҰҚСАСТЫҚ ТЕҢДЕУЛЕРІ. АНЫҚТАЛАТЫН ЖӘНЕ АНЫҚТАУШЫ ҰҚСАСТЫҚ САНДАР.Ұқсастық критерийелері теңдеуі деп – ұқсастықтық анықталатын N_u саны мен енді анықталатын сандарының (R_e, P_r, G_r) арасындағы байланысты айтады.Конвективті жылу алмасу ұқсастықтық төрт санмен сипатталады: N_u, R_e, G_r және P_r. Нуссельт саны N_u=lб/л құрамында жылу беру коэффициенті б бар , бұл негізінен анықталатын сан болады, ал Рейнольдс R_e , Грасгоф G_r және Прандтль P_r - сандары анықтаушы сандар.Анықталатын өлшеміз комеплекстер (ұқсатық критерийіне N_u) – ұқсастық сан, анықталатын шамаларды құрайды. Критерийалды ұқсастық теңдеу – ұқсастық критерийялрдың арасындағы болатын құбыластардың функционалдық байланыстарын сипаттайды.Жылу аппаратарына есептеулер жүргізгенде қажетті параметрі жылу беру коэффициенті б. Ұқсастық критерийесін N_u анықтайтын, конвективті жылу алмасудың жалпы ұқсастық теңдеуі былай жазылады..N_u=f(R_e, G_r, P_r). (2.2.7)Сұйықтың еріксіз қозғау процесіндегі конвективті жылу алмасудың ұқсастық теңдеуі.N_u=f(R_e, P_r) (2.2.8).Сұйықтың қозғалуы мәжбүрлі және турбуленттілік режімде болса еркін қозғалыс конвекциясының критерийісі өте аз болады, сондықтан Грасгоф критерийісі G_r есептемеседе болады. Кейбір газдар үшін Приндтль P_r критерийісі конвективті жылу алмасу процесінде, температураға байланысты мүлдем өзгермейді, сондықтан ұқсатық теңдеуі мынандай қарапайым түрде жазылады. N_u=f(R_e ). (2.2.9). Сұйық еркін қозғалыста, мәжбүрлі конвекция жоқ болады, онда (2.2.7) ұқсастық жылу беру теңдеудегі Рейнольдс санының орнына Грасгоф санын енгізген қажет, сонда мынаны табамыз .N_u=f( G_r, P_r). (2.2.10).Академик М.А. Михеев (сұйықты қыздырғандағы және салқындатқандағы) ағынның бағытын еске алу керек деп, P_rс /P_rқ қатнасында 0,25 тең дәрежені ұсынады. Онда жалпы ұқсастық теңдеу (2.3.6) конвективті жылу алмасу үшін мынандай түрде болады N_u= C R_eⁿ G_r^в P_r^m (P_rс/P_rқ)^0,25, (2.2.11) мұндағы С – тұрақты коэффициентік сан, n,в, m-тұрақты көрсеткіш дәрежелер, мәнін тәжірибелер арқылы табады. Оындай түрде барлық теңдеулерді (2.2.8 және 2.2.10) жеке жағдайлар үшін жазуға болады:сұйық мәжбүрлі қозғалыс кезінде N_u= C R_eⁿ P_r^m (P_rс/P_rқ)^0,25; (2.2.12)еркін қозғалыс кезінде .N_u= C G_r^в P_r^m

3. ЛАВАЛ СОПЛОСЫ АРҚЫЛЫ ГАЗДАРДЫҢ АҒЫСЫ. Тарылған қысқа және ұзындау соплоларды құралған құрамалы соплоны Лавалдың соплосы деп атайды.(1.23-сурет).Газ осындай соплодан қысымы аумалы қысымнан төмен ортаға шапшып ағып шығатын болса, онда соплоның ең кіші қимасында аумалы қысым мен аумалы жылдамдық орнығады. Қимасы өсетін бөлікте жылдамдық одан әрі өседі және газдың қысымы сыртқы ортаның қысымына дейін төмендейді, Р₂ < P₁. Ағын қабырғадан ажырамас үшін конустың бұрышы 10-12⁰ артық болмауы керек Қәзіргі уақытта Лавал соплосы ұшақтармен зымрандардың реактивтік қозғалтқыштарында, бу және газ турбиналарында газдардың жылдамдығын дыбыстық жылдамдығынан артық алу үшін қолданылады. шығыны (1.6.15) немесе (1.6.16) формуласымен, ал соплоның ең кіші қимасының ауданы f_min мына формуламен анықталады. m_max=f_min (1.6.17). Соплоның тарылған бөлігінің ұзындығы, әдетте l_тар d. Ұлғаю ұзындағы (сопло) l_кең мына теңдеумен анықталады l_кең= (D-d)/2tq/2

5. БУ-КУШТІЛІК КОНДЫРГЫНЫН ЖЫЛУЛАНДЫРУ ЦИКЛЫ, ЖЫЛУЭЛЕКТРОРТАЛЫГЫНЫН ПРИНЦИПИАЛДЫК ЖУМЫС ИСТЕУ СХЕМАСЫ. Бу турбиналы қондырғылардың атқаратын қызметі ол – әртүрлі отын жанған кезде алынған жоғары қысымды және температуралы ыстық суды немесе су буын алу үшін қолданады. Барлық бу қондырғыларында жылуды пайдалануына байланысты шықтандырғыш (сұйықтандырушы) және жылуландырушы болып екіге бөлінеді. Электр энергиясын және жылуды ( бу, ыстық су) бөлек өндіруге арналған бу қондырғыларын жылу эелектр станциясы(ЖЭС) деп атайды. Электр және жылу энергияларын аралас бірге өндіруге арналған бу қондырғылары жылуландыру немесе жылу электр орталығы (ЖЭО) деп атайды. Шықтандырғыш бу турбиналы қондырғасынан жылуды немесе жұмысты алу процесі төмендегідей болады (1.35- сурет). Жанған отының химиялық энергиясы, жанған өнімнің ішкі энергиясына айналып жылуды бу қазанға 1 және буды аса қыздырғышқа 2 береді. Алынған жылу бу түрінде бу турбинасына 3 бағыттылады, сол жерде жылу энергиясын элктр генераторы 4 механикалық энергияға түрлендіреді . Пайдаланған бу конденсаторға 5 келеді де су салқындатқышқа беріледі. Алынған конденсат, конденсат насосы 6 арқылы қоректендіру бәгіне 7 бағытталады сол жерде, су сорғысымен 8 қыздыртқыш 9 арқылы бу (қондырғысына) қазанына 1 беріледі. Бу қазғалтқыштары (бу турбинасы) түрлеріне, буды пайдалану әдісіне және ұлғаю соңындағы бу қысымына Р₂ қарай, әртүрлі болады: 1) ұлғаю сонында бу қысымы Р₂ атмосфералық қысымнан жоғары және бұл кезде турбинадан өткен буды жылу ретінде пайдаланады;2. турбинада бу ұлғаяды, атмосфера қысымнан сәл кемірек қысым пайда болады (шықтандырғыш қондырғыларда). Бұл жағдайда пайдалынылған бу, конденсаторда 5 сұйықтаналады. Жылуландыру циклының маңызды, ол турбинадағы пайдаланылған барлық буды немесе оның бір бөлігін жылу тутынушыларға жібереді, сосын өндірілген электр энергиясында тұтынушыларға береді. Шықтандырғыштық типтегі бумен күш беретін қондырғыда жылудың жоғалуы, негізінен буға айналған жылу турбинадан кейін, пайдаланылған бу салқындатқышқа жіберіледі де өндірілген жылу пайданылынбайды. Бұл кезде жылудаң ең көп жоғалуы конденститорда болады (50…52% дейін). Су буының конденсатқа (суйыққа) айналу температурасы 20⁰С. Осы шығын жылуды орнына келтіру үшін турбинадан кейін будың қысымын Р₂ көтеру керек, сонда пайдаланған будың температырасы да Т₂ көтеріледі. Бірақ бұл кезде термиялық п.ә.к. төмендейді, осының әсерінен өндірілетін электр энергиясыда азаяды. Мысалы: будың ең соңғы қысымын Р₂ 0,1…0,2МПа дейін көтерсе, пайдаланылған буды коммуналдық қажеттілікке (моншада, ғимараттарда, жылыту және ыстық су жүйелерінде) пайдалануға болады. Егер соңғы қысымды 0,15…0,5МПа дейін көтерсе онда пайдаланған буды фабрикаларда және заводтарда қолдануға болады. Көбінесе өндірістік және тұрмыстық қажеттілікке жылуды және электр энергиясын алу немесе аралас түрде өндіру, жылыту қондырғыларының жәрдемінде асады, ал бұл кезде электрстанцияны жылу электр орталығы деп (ЖЭО) атайды (1.35 – сурет)

6. СҰЙЫҚТАНДЫРУШЫ БУ-КҮШТІЛІ ҚОНДЫРҒЫНЫҢ ПРИНЦИПИАЛДЫҚ СХЕМАСЫМЕН ЖҰМЫС ІСТЕУ ПРИНЦИПІ. Ренкин циклы – бу-күштілі қондырғыдағы су және су буының күйінің өзгеруінің тұйықталған идеалдық процесі.

Жылу алмасу аппараттары – бір ортадан екінші ортаға (сұйық және газ) жылуды тасымалдау үшін қолданылатын құрылғы.

Жылу тасымалдау үшін, қолданылатын жылу аппараттарына, әртүрлі қазандарда қолданылатын серпімділік сүйықтар әртүрлі аралық қысымда және температурада қолданылады; су буы, ыстық су, жанған отын өнімі, май, әртүрлі тұзды ертінділер мен сүйық қоспалар т.б.

Бу -күштілі қондырғының Ренкин циклы.

Өндірісте кең пайдаланатын бу турбиналы қондырғылар Ренкин циклімен жұмыс істейді. Бұл циклде бу қондырғыда бу толық сұйықтанады және аса қыздырылған буды пайдалану мүмкіншілігі болады, ал термиялық п.ә.к. көбейтеді. Бұл циклді өткен ғасырдың 50-жылдары У. Ренкин және Р. Клаузиуспен екуі бір уақытта ұсынған, көбінесе бұны Ренкин циклы деп атайды.

Төменде (1.37- сурет) қарапайым бу турбиналы қондырғылардағы Ренкин циклі үшін, қыздырылған будың циклі су буының Р,V жәнеT,S диаграммаларында бейнеленген. Ренкин циклі бойынша жұмыс жасайтын қондырғының принципті схемасы 1.36 – суретте көрсетілген.

Қазанда қайнаған судың Р₁ қысымдығы жағдайын 4-нүкте сиппатайды; Ренкин циклы мынадай процестерден турады:2^’-3 – қазанға насоспен суды беру (адибатты сығу); 3-4 – қазандағы суды изобаралы қыздыру, қайнату; 4-5 – изотермалы және изобарлы процестерде суды буға айналдыру; 5-6 – буды құрғату;6-1-буды аса қыздыру процесі;1-2 – бу турбинасында жылудың адиабатты ұлғаю процесі; 2-2^Ў - будың изобарлы шықтану процесі; 1-2д бу турбинасындағы будың нақты ұлғаю процесі.

Ренкин циклінің термиялық п.ә.к. мына теңдеумен анықталады.

η_t= / [(h₁-h₂’)-V(Р₁-Р₂)]. (1.8.4)

БКҚ-ның жұмысына талдау жасасақ (3 нүкте) бастапқы қысым Р₁ (3…4 МПа дейін), іс жүзінде TS диаграммасында 3 және 2’ нүктелеріндегі көрсетілген, қысымдардың шамалары бірдей болады, сондықтан термиялық п.ә.к.-ті жуықтау формуламен былай анықтауға болады.

η_t= =(h₁-h₂)/ (h₁-h₂’), (1.8.5)

мұндағы h₁, турбинаға кірердегі аса қыздырылған будың меншікті энтальпиясы;

h₂ – конденсаторға кірердегі пайдаланған будың меншікті энтальпиясы;

h’₂ – конденсатордан шыға берістегі сұйықтың меншіктігі энтальпияссы.

Жоғарыдағы формуладан Ренкин циклының термиялық п.ә.к. будың турбинаға кіре берістегі h₁ және шыға берістегі h₂^Ў энтальпиясымен және Т₂ температурада тұрған судың энтальпиясымен h₂^Ў анықталады;осы энталпиялардың мағналары циклдың үш параметрлермен анықталады; будың турбинаға кіре берістегі қысымы Р₁ мен температурасы t₁, будың турбинадан шыға берісіндегі, яғни конденсатордағы қысымымен Р₂.

Жұмыс кезінде будың температурасы өскен t₁ сайын бумен күш беретін қондырғының термиялық п.ә.к. артады.

Жылуды регенерациялау арқылы БКҚ-ның термиялық п.ә.к. 10…14%-ке дейін көбейтуге болады.

7. БУДЫҢ БАСТАПҚЫ (Р1, Т1) ЖӘНЕ СОҢҒЫ (Р2) ПАРАМЕТРЛЕРІНІҢ БУ – КҮШТІЛІ ҚОНДЫРҒЫНЫҢ РЕНКИН ЦИКЛЫНЫҢ ТЕРМИЯЛЫҚ П.Ә.К.-НЕ ТИГІЗЕТН ӘСЕРІ. Өндірісте кең пайдаланатын бу турбиналы қондырғылар Ренкин циклімен жұмыс істейді. Бұл циклде бу қондырғыда бу толық сұйықтанады және аса қыздырылған буды пайдалану мүмкіншілігі болады, ал термиялық п.ә.к. көбейтеді. Бұл циклді өткен ғасырдың 50-жылдары У. Ренкин және Р. Клаузиуспен екуі бір уақытта ұсынған, көбінесе бұны Ренкин циклы деп атайды. Төменде (1.37- сурет) қарапайым бу турбиналы қондырғылардағы Ренкин циклі үшін, қыздырылған будың циклі су буының Р,V жәнеT,S диаграммаларында бейнеленген. Ренкин циклі бойынша жұмыс жасайтын қондырғының принципті схемасы 1.36 – суретте көрсетілген. Қазанда қайнаған судың Р₁ қысымдығы жағдайын 4-нүкте сиппатайды; Ренкин циклы мынадай процестерден турады:2^’-3 – қазанға насоспен суды беру (адибатты сығу); 3-4 – қазандағы суды изобаралы қыздыру, қайнату; 4-5 – изотермалы және изобарлы процестерде суды буға айналдыру; 5-6 – буды құрғату;6-1-буды аса қыздыру процесі;1-2 – бу турбинасында жылудың адиабатты ұлғаю процесі; 2-2^Ў - будың изобарлы шықтану процесі; 1-2д бу турбинасындағы будың нақты ұлғаю процесі. Ренкин циклінің термиялық п.ә.к. мына теңдеумен анықталады. η_t= / [(h₁-h₂’)-V(Р₁-Р₂)]. (1.8.4). БКҚ-ның жұмысына талдау жасасақ (3 нүкте) бастапқы қысым Р₁ (3…4 МПа дейін), іс жүзінде TS диаграммасында 3 және 2’ нүктелеріндегі көрсетілген, қысымдардың шамалары бірдей болады, сондықтан термиялық п.ә.к.-ті жуықтау формуламен былай анықтауға болады. η_t= =(h₁-h₂)/ (h₁-h₂’), (1.8.5). мұндағы h₁, турбинаға кірердегі аса қыздырылған будың меншікті энтальпиясы; h₂ – конденсаторға кірердегі пайдаланған будың меншікті энтальпиясы; h’₂ – конденсатордан шыға берістегі сұйықтың меншіктігі энтальпияссы. Жоғарыдағы формуладан Ренкин циклының термиялық п.ә.к. будың турбинаға кіре берістегі h₁ және шыға берістегі h₂^Ў энтальпиясымен және Т₂ температурада тұрған судың энтальпиясымен h₂^Ў анықталады;осы энталпиялардың мағналары циклдың үш параметрлермен анықталады; будың турбинаға кіре берістегі қысымы Р₁ мен температурасы t₁, будың турбинадан шыға берісіндегі, яғни конденсатордағы қысымымен Р₂. Жұмыс кезінде будың температурасы өскен t₁ сайын бумен күш беретін қондырғының термиялық п.ә.к. артады. Жылуды регенерациялау арқылы БКҚ-ның термиялық п.ә.к. 10…14%-ке дейін көбейтуге болады.

8. АУАКОМПРЕССОРЛЫ ТОҢАЗЫТҚЫШ ҚОНДЫРҒЫНЫҢ ПРИНЦИПИАЛДЫҚ СХЕМАСЫ ЖӘНЕ ЦИКЛЫ. Тоңазытқыш қондырғыларының негізгі міндеті – заттардың, денелердің температурасын қоршаған ауаның температурасынан төмен ұстап тұру. Тоңазытқыш қондырғыларын екі топқа бөлуге болады: Бірінші топқа жататындар газды немесе ауалы қондырғылар. Бірақ суытқыштық эффектісінің аздығынан және ауқымы үлкен болғандықтан мұндай қондырғылар кеңінен таралмаған. Екінші топқа компрессорлы бумен жұмыс істейтін қондырғылар. Жұмыстық дене (суытқыш агент) ретінде оларда әртүрлі заттардың буы қолданылады: аммиактың NH₃, көмірқышқылдың CO₂ ,күкірт ангидридінің SO_2, ферон-12 (CF₂Cl₂ ) т.б. Газды және булы тоңазытқыш қондырғылардан бөтен, басқа принциптерге негізделген тоңазытқыш қондырлар қолданылады : булы эжекторлы және абсорбиалды. Бұларда салқынды өндіруде механикалық энергия емес, ол жұмыстық дененің жоғарғы температурадағы жылуы. Жылу қозғалтқышына қарағанда тоңазытқыш қондырғылары тоңазытқыш немесе кері қайтымды Карно циклы бойынша жұмыс жасайды. 1.38,а-суретінде ауалы тоңазытқыш қондырғысының схемасы көрсетілген. Оның жұмыс ітеу реті былайша. Ауа салқындатылатын камерадан 3 компрессормен 1 сорылып адиабаттық процес бойынша сығылады. Ауалы тоңазытқыш қондырғының идеалдық циклы T,S-диаграммасында берілген. (1.38,б-сурет). 1.38-сурет. а-схема; б-циклды бейнелеу. Ts – диаграммасында сығылу процесі 1-2 сызығымен бейнеленген. Сығылған ауа салқындатқышқа 2 барады, онда ол тұрақты қысымда (2-3 сызығы) салқындатылады. Содан кейін ауа турбодетандерге (ұлғайтушы турбинаға) немесе цилиндрге 4 түсіп, адиабата 3-4 бойынша жұмыс жасайды. Ұлғаю кезінде ауаның температурасы – 60 немесе – 70⁰С-қа дейін төмендеп, қоршаған ортаны суыруға жіберіледі. Салқын ауа ары қарай камераға 3 барады ол салқындатылатын денеден 4-1 изобаралы процесінде q₂ мөлшерінде жылу алады. Жұмсалған жұмыс мөлшері меншікті жұмыс мөлшерлерінің q₁ және q₂ айырмасына тең , мұндағы, q₁ – жоғары температуралы көзге берілген меншікті жылу мөлшері, q₂ – салқын көзден алынған меншікті жылу мөлшері. Ауалы тоңазытқыш қондырғының теориялық циклының төңазытқыш коэффициенті. , (1.9.1). мұндағы; Т₁ – салқындатылатын бөлменің немесе компрессордегі сорылған ауаның температурасы; Т₂ – сығылған ауаның температурасы.

9. ЖЫЛУ Т,S – ДИАГРАММАСЫ. Т,S – ДИАГРАММАСЫНДАҒЫ НЕГІЗГІ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ПРОЦЕСТЕР ЖӘНЕ ЭНТРОПИЯ НЫҢ НЕГІЗГІ КҮЙ ПАРАМЕТРЛЕРІ БОЙЫНША ӨЗГЕРУІ. Идеал газдың негізгі термодинамикалық процестері және энтропияның S негізгі параметрлер арқылы өзгеруі Т,S - диаграммасында көрсетілген (1.14 - сурет) Егер энтропия S абцисса өсіне салынса, ал абсолюттік температура Т ордината өсіне салынса, онда T, S – диаграммасын аламыз. T,S диаграммасы мыналарды анықтайды: 1.Графиктік тәсілмен процестегі Т= (S) сызығы бойынша жылу мөлшелерін бағалауға болады, яғни dS= ; dq=ТdS ; q_1-2= ТdS. 2.Термодинамикалық процестердің немесе жылу ағындарының бағытын анықтау. 3.Жылусыйымдылығын анықтау С= = ; 4.Жұмысты анықтау l_ц=q₁-q₂.Егер процесс жылуды беріп жұмыс жасаса онда dq>0; сонымен dS>0, себебі Т>0, яғни барлық уақытта жұмыстық дененін энтропиясы өседі. Бұл кезде Т,S диаграммадағы процесс сызығы солдан оңға қарай бағыттыады, бұл жағдайда ұлғаю процесі жүреді. Егер процесте жылуды беру болса онда, dq< 0;және dS< 0, демек жұмыстық дененің энтропиясы азаяды және процесс сызығы оңнан солға қарай бағыттылады (сығылу процесі жүреді). Энтропияны күй функциясы ретінде қарауға болады, оның кез келген прпоцесте өзгеруін есептеуге болады, егер оның екі күй параметрі белгілі болса, мысалы V және Т, Р және Т, Р жәнеV. Изохоралық процестегі энтропиының өзгерісі мына формула мен анықталады.(S₂-S₁)=ΔS_v =C_vln =С_vln ,(1.4.23).Яғни изохорада С_v=idem ,болғанда энтропияның температураға тәуелділігі логорифмдік сипатта болады (1.4.14). Энтропияның изобарлық процесте С_р=idem болғанда өзгеруі мынаған тең (S₂=S₁)=ΔS_p=C_pln( ) =С_рln( ) ,(1.4.24). Яғни изобарлық процестегі энтропияның температураға тәуелділігі логорифмдік сиппатта болады, бірақ С_р>С_v болғандықтан, Т,S диаграммасындағы изобара, изохораға қарағанда көлбеу жатады. Изотермалық процестегі энтропияның өзгеруін былай жазуға болады (S₂-S₁)_т=ΔS_т=Rln =Rln , (1.4.25)Изотермалық процесте dT=0, жұмыстық дененің энтропиясы өзгермейді (dT=0, T=idem), сонымен Т,S диаграммасында, изотермалық процесс ордината өсіне ║көрсетіледі. (1.15- сурет). Адиабатты процсете δq=0 тең болғандықтан, жұмысшы дененің энтропиясы өзгермейді (dS=0және S=idem). Сондықтан T,S - диаграммасында адиабаттық процесс тік келеді (1.15 – сурет). Политроптық процесте энтропияның өзгеруін мына формуламен анықтайды. (S₂-S₁)_n = ΔS_n = C_n ln T₂/T₁ = [C_v(n-K) / (n-1)]lnT₂/T₁ .(1.4.26)1.15 – суретте Т, S диаграммада идеал газдың негізгі термодинамикалық процестердің өз-ара орналасуы келтірілген. Барлық процестер бір нүктеден басталады (ортасы 1-ші нүкте).

10. БУ КОМПРЕССОРЛЫ ТОҢАЗЫТҚЫШ ҚОНДЫРҒЫСЫНЫҢ ПРИНЦИПИАЛДЫҚ СХЕМАСЫ ЖӘНЕ ЦИКЛЫ. Денелерді – 20⁰С-қа дейін суытуда ең көп таралған тоңазытқыш қондырғыларға суыту агенті жеңіл қайнайтын сұйықтар қолданылады – амиак, френо, кукірт ангидриді және т.б. Атмосфералық қысымда олардың қайнау температуралары 0⁰С-тан төмен. Аммиак NH₃, буымен жұмыс істейтін компрессорлы тоңазытқыш қондырғының схемасы 1.39-суретте және оның теориялық циклы T_s – диаграммасында 1.40-суретте келтірілген. 1.39-суреттегі схемада: 1-компрессор; 2-конденсатор; 3-дросселді вентил; 4-салқындатушы бөлме (буландырғыш) . 1.39-сурет 1.40-сурет. Компрессорде қаныққан құрғақ немесе ылғалды аммиак буы адиабата (1-2) бойынша сығылады. Одан кейін сығылған бу конденсаторға (салқындатқышқа) түсіп, онда тұрақты қысымда (2-3-4) жылуын береді. 4-ші нүктеде қайнаған сұйықтық күйінің температурасы t₄ сәйкес келеді. Ары қарай сұйық дросселді вентильден (клапаннан) 3 өткенде иленіп қысымымен температурасы төмендеп буға айналады. Дросселдену процесі энтальпия (4-5 сызығы) кезде өтеді. Ары қарай жұмыстық дене салқындатушы камераға 4 түсіп (5-1 сызығы) саоқындатылатын денелерден жылу мөлшерін алады да, проуесс ары қарай қайталанады. Булы компрессорлы тоңазытқыш қондырғының тоңазытқыш коэффициенті , (1.9.2). мұндағы - салқындатқыштағы аммиактылы будың қабылдаған меншікті жылу мөлшері; - компрессордегі буды адиабаталық сығуға жұмсалған меншікті жұмыс. Булы компрессолры тоңазытқыш қондырғыларының ауалы тоңазытқыштарға қарағанда көптеген артықшылықтары бар. Олар икемді арзыан, габариттері кішкене және тоңазытқыш коэффициенті жоғары.

11. ГАЗДАРДЫ ЖӘНЕ БУЛАРДЫ ДРОССЕЛЬДЕУ ПРОЦЕССІНІҢ МАҢЫЗЫ ЖӘНЕ ДРОССЕЛЬДЕУДЕГІ ЖҰМЫСТЫҚ ДЕНЕНІҢ ПАРАМЕТРЛЕРІНІҢ ӨЗГЕРУІ. Нақты газдар немесе булар ағындарының қимасын кенет кішірейткенде қысымы төмендейтетін құбылысы – дроссельдеу деп атайды.Газ және бу өтетін жердің қималарын кішірейтетін кез келген шүмек, вентиль, тағырық, клапан т.б. дроссельдеу арқылы қысымды азайтады. Мысалы, бу турбинасында турбинаға жететін жерде буды дроссельдеу арқылы оның қуатын реттейді. Осы сияқты процесс іштен жану қозғалтқыштарында, карбюратордағы дроссель (кедергіш) жапқышы арқылы оның қуаттылығы реттеліп отырады. Дроссельдеу құбылысының іс жүзіндегі қажеттілігі, ол ағынның температурасын өзгертеді, бұндай процесс көптеген тоңазатқыш қондырғыларда, жылумен және бу газбен қамтамасыз ету жүйелерде бәсеңдеткіш клапандарында қолданылады. Нақты газдарды дроссельдеуде мына шарт орындалуы тиіс h₂-h₁=C_р(T₂-T₁), бұның өзі жұмыстық дене температурасының диаграммаға дейін және одан кейінде тұрақтылған көрсетеді, демек температура өзгермейді, сол себептен U₁=U₂ және h₁V₁=h₂V₂. 1852 ж. нақты газдарды дроссельдеуде, температура тұрақты қалмайтынын, бірде көбейіп немесе бірде азайатынын Т₁><Т₂, Джоуль–Томсон тәжірибесі көрсетті. россельдеу процестендегі нақты газ температурасының қысымның өзгеруіне қатнасын Джоуль-Томсон әсері деп атайды. _h>0. Дроссель процесінің ең маңызды туынды сипаттамасы _h=_h дифференциалды дроссель, – мұндағы h=idem немесе dh=0. α_h- дроссельдеуде қысым және газ температурасының жылдам өзгеруін көрсетеді. Кез келген заттың α_h –мәнін термодинамиканың бірінші және екінші заңының тендеумен анықтауға болады.( )α_h=

12. КӨЛЕМ ( V= IDEM) ЖӘНЕ ҚЫСЫМ ( P= IDEM) ТҰРАҚТЫ БОЛҒАНДА ЖЫЛУ БЕРІЛЕТІН ( АРАЛАС ЖЫЛУ БЕРІЛЕТІН ) ПРОЦЕСТЕГІ ІШТЕН ЖАНУ ҚОЗҒАЛТҚЫШЫНЫҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ЦИКЛЫ( САБАТЭ-ТРИНКЛЕР ЦИКЛЫ) ЖӘНЕ ОНЫҢ ТЕРМИЯЛЫҚ П.Ә.К.-ТІ. Іштен жанатын қозғалтқыштарында (ІЖҚ) жылу жұмыстық денеге сырттан емес іштен беріледі, жылудың ыстық көзі қондырғының ішінде. Сондықтан олардың көлемі және салмағы да аз, құрылысы қарапайым. Поршенді іштен жану қозғалтқыштарының циклдері техникалық термодинамика әдістемесіне сай үш түрге бөлінеді. Жылу жұмыстық денеге көлем тұрақтылығында берілсе - Отто циклы, ал қысым тұрақтылығына берілс; Дизель циклімен істейтін қозғалтқыш болады; Тринклер циклімен істейтін қазғалтқышта жылу жұмыстық денеге алдымен көлем тұрақтылығында, одан кейін қысым тұрақтылығында бері леді. Аралас жылу беру (1.30, а- сурет) Термодинамикалық Тринклер циклында (1.30, а - сурет) аралас жылу беру (V=idem, P=idem) (компрессорсыз дизельдер) мынадай қайтымды процестерден тұрады: 1-2 – ауаны адиабатты сығу, 2-3 – изохорлы жылу беру, 3-4 – изобарлы жылу беру, 4-5 – адиабатты ұлғаю, 5-1 – изохорлы жылу бөліну. Циклдың термиялық п.ә.к. η_t=1- * Мұндай жағдайда ε=14…17, λ=1,2…2,5, ρ=1,1…1,5.

13. БУ- КҮШТІ ҚОНДЫРҒЫНЫҢ РЕНКИН ЦИКЛЫН Р,V ЖӘНЕ Т,S – ДИАГРАММАЛАРЫНДА БЕЙНЕЛЕУ ТЕРМИЯЛЫК ПАк.

Бу -күштілі қондырғының Ренкин циклы.

Өндірісте кең пайдаланатын бу турбиналы қондырғылар Ренкин циклімен жұмыс істейді. Бұл циклде бу қондырғыда бу толық сұйықтанады және аса қыздырылған буды пайдалану мүмкіншілігі болады, ал термиялық п.ә.к. көбейтеді. Бұл циклді өткен ғасырдың 50-жылдары У. Ренкин және Р. Клаузиуспен екуі бір уақытта ұсынған, көбінесе бұны Ренкин циклы деп атайды.

Төменде (1.37- сурет) қарапайым бу турбиналы қондырғылардағы Ренкин циклі үшін, қыздырылған будың циклі су буының Р,V жәнеT,S диаграммаларында бейнеленген. Ренкин циклі бойынша жұмыс жасайтын қондырғының принципті схемасы 1.36 – суретте көрсетілген.

Қазанда қайнаған судың Р₁ қысымдығы жағдайын 4-нүкте сиппатайды; Ренкин циклы мынадай процестерден турады:2^’-3 – қазанға насоспен суды беру (адибатты сығу); 3-4 – қазандағы суды изобаралы қыздыру, қайнату; 4-5 – изотермалы және изобарлы процестерде суды буға айналдыру; 5-6 – буды құрғату;6-1-буды аса қыздыру процесі;1-2 – бу турбинасында жылудың адиабатты ұлғаю процесі; 2-2^Ў - будың изобарлы шықтану процесі; 1-2д бу турбинасындағы будың нақты ұлғаю процесі.Ренкин циклінің термиялық п.ә.к. мына теңдеумен анықталады.

η_t= / [(h₁-h₂’)-V(Р₁-Р₂)]. (1.8.4)БКҚ-ның жұмысына талдау жасасақ (3 нүкте) бастапқы қысым Р₁ (3…4 МПа дейін), іс жүзінде TS диаграммасында 3 және 2’ нүктелеріндегі көрсетілген, қысымдардың шамалары бірдей болады, сондықтан термиялық п.ә.к.-ті жуықтау формуламен былай анықтауға болады.η_t= =(h₁-h₂)/ (h₁-h₂’), (1.8.5)

мұндағы h₁, турбинаға кірердегі аса қыздырылған будың меншікті энтальпиясы; h₂ – конденсаторға кірердегі пайдаланған будың меншікті энтальпиясы;h’₂ – конденсатордан шыға берістегі сұйықтың меншіктігі энтальпияссы.Жоғарыдағы формуладан Ренкин циклының термиялық п.ә.к. будың турбинаға кіре берістегі h₁ және шыға берістегі h₂^Ў энтальпиясымен және Т₂ температурада тұрған судың энтальпиясымен h₂^Ў анықталады;осы энталпиялардың мағналары циклдың үш параметрлермен анықталады; будың турбинаға кіре берістегі қысымы Р₁ мен температурасы t₁, будың турбинадан шыға берісіндегі, яғни конденсатордағы қысымымен Р₂.Жұмыс кезінде будың температурасы өскен t₁ сайын бумен күш беретін қондырғының термиялық п.ә.к. артады.Жылуды регенерациялау арқылы БКҚ-ның термиялық п.ә.к. 10…14%-ке дейін көбейтуге болады.

14. ЖЫЛУ БЕРІЛІСТІҢ ҚАРҚЫНДЫЛЫҒЫНЫҢ ЖОЛДАРЫ.Қабырғанның жылу беріліс процесін жеделдету (2.4.6) формулаға сәйкес, температуралық айырманы Т = көбейту керек, не жылу берілістің термиялық кедергісін R азайту керек.Жылу берілісінің термиялық кедергісін R азайту үшін, қабырғаның қалындығын азайтып және материалдың жылу өткізгіштік коэффициентін көбейту керек. Сондай-ақ сұйықтың жылдамдығы көбейту арқылы жылу берілісті қарқындатуға болады.

Жылулық сәулеленуде дененің қаралық дәрежесін көбейту, сәулелендіру беттерінің температурасына және R_б1 , , - құрамаларына әсерін тигізеді. Техникада ең көп қолданалатын жылу беріліс процесі, сұйық тамшыларынан газға темір қабырғалар арқылы беріледі, бұнда үлкен термиялық кедегілер қабырғадан газға берілгенде , ал қалғандарында термиялық кедергілер R_б1, өте аз болады, сондықтан оларды есепке алмауға болады. Бұл жағдайда жылу беруді жеделдету үшін, олардың қабырға беттерін қырлайды (2.5 – сурет) . .Қабырғаның қырланған бетінің ауданын F₂ көбейтуіге байланысты қабырға жағынан жылу берілістің термиялық кедергісі азаяды, соған орай жалпы жылу берілістің жылулық ккедергісі R төмендейді. Сондықтан қабырға бетінің ауданың көбейту арқылы, сыртқы термиялық жылу беріліс кедергісінде азайтуға болады. Соның нәтижесінде жылу берілістің қарқындылығы көбейеді. Цилиндрлі және жазы қабырғалардың беттерін қырлап ауданын көбейтсе осындай нәтижеге жетуге болады. Егер -ні көбейтсе, осындай нәтижеге жетуі мүмкін, бірақ бұл кезде жылу тасымалдаушы сұйықтардың ағынының жылдамдығын өсіруге қосымша қуат (энергия) шығыны жұмсалады.

15. Қатты, сұйық және газ тәріздес отындардың жануындағы ерекшеліктері

Отын табиғи немесе синтетикалық зат өндірілген деп аталатын жылу энергиясын және химия өнеркәсібі үшін шикізат көзі болып табылады. Барлық отын қатты, сұйық және газ тәрізді ішіне жиынтық күйінде бөлуге болады, қатты - көмір, ағаш, тақтатас, шымтезек

сұйық - мұнай;

газ тәрізді - Табиғи және леспе газ

Қатты синтетикалық отын - кокс, Char, көмір; сұйық - бензин, керосин, лигроин, т.б.. газ - газ, кокс газ, газдарды генерациялау қайта өңдеу және басқалар.

Мұнай көміртегі (80-85%), негізінен, тұрады және. сутегі (10-14%), бір бөлігі көмірсутектердің күрделі қоспасы. Көміртегі қатар мұнай шағын бар көмірсутек емес бөлігі I минералды қоспалар. табиғи және ілеспе газды құрамы өте алуан түрлі.

Газ тәріздес отын қатты және сұйық отынмен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар, оның қасиеттеріне байланысты, Қатты отынды жағудың өздік ерекшеліктері бар. Жалпы, жану қабатта өтеді. Кокс желтартқыш торда, ал ұшқыштар жағу кеңістікте жанады. -.

Қазіргі уақыттағы жалынды пештер газ тәріздес немесе сұйық отынмен (мазутпен) жұмыс істейді. Газ тәріздес отынды жағу үшін жанарғылар, ал мазутты жағуда бүріккіштер (форсунка) қолданылады. Шаң түріндегі қатты және газ тәріздес отынды жағуға арналған құрылғыны жанарғылар деп, ал сұйық отынды жағуға арналғанын – форсункалар деп атайды. тін жалынмен және қатты қызған түтінді газдармен толады. Қазіргі уақыттағы жалынды пештер газ тәріздес немесе сұйық отынмен (мазутпен) жұмыс істейді. Газ тәріздес отынды жағу үшін жанарғылар, ал мазутты жағуда бүріккіштер (форсунка) қолданылады. Отынды пештің жалпы қуаты шығын өлшеуішпен өлшенетін отынның шығыны арқылы көрсетіледі, газ тәріздес отындар үшін м3/сағ (м3/с) немесе кг/сағ (кг/с) – сұйық отын үшін. Қатты отынның шығыны таразыға тарту жолымен анықталады.

16. Отынды жағуға керекті теориялық және нақты мөлшерлік шығындары

1м3 газ тәрізді отынды жағуға V0 (м3) (м3/м3) қажетті теориялық ауа шығынын төмендегі формуламен есептеуге болады:

V0=

,83 Т рQ

, (3.1.5)

мұндағы 3,8 – ауа шығыны (м3), отынның МДж жану жылулығына керекті. Нақты ауаның көлем шамасының Vн, теориялық қажетті ауаның көлем шамасына V0 қатнасын, ауаның артық коэффициенті деп атайды

α=Vн/V0 (3.1.6)

Демек нақты ауа шығыны Lн (кг/кг) немесе Vн (м3/м3), теориялық қажетті ауа шамасын L0 немесе V0-ді, ауаның артық коэффициентіне α көбейткенге тең

Lн=α L0 (3.1.7)

Vн =α V0

17. ЖЫЛУ ТЕХНИКАСЫ (ТЕХНИКАЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКА) ПӘНІ ЖӘНЕ ОНЫҢ НЕГІЗГІ МІНДЕТТЕРІ. Пәнді оқытудың мақсаты жылуды алуда, өзгертуде, беруде және оларды тиімді пайдалануда, технологиялық машиналарды және қондырғыларды таңдауда және пайдалануда, сондай-ақ оларды ең тиімді және үнемді пайдалануда, әрі қарай жетілдіре түсуде, екінші ретті жылу энергоқорларын пайдалана алатындай дәрежеде дайындау; жылу энергиясы арқылы техноглогиялық процестерді жақындату тәсілдерін меңгерту. Пәнді білудің міндеттері студенттердегі қалыптастырулық - жылу техникалық терминологияны, энергияны алу мен өзгерту заңдарын, жылуды пайдаланудың тиімділігін талдау әдістерін; негізгі жылу энергетикалық жабдықтардың жұмыс істеу принциптерін және олардың қолданылатын салаларын білуді үйретеді. Жылу техникасы жалпы техникалық пән болады және бакалаврларды дайындауда негізгі роль атқарады. Себебі қазіргі замандағы техникалардың технологиялық процестерінде және техникалық құрылыстарында жылуды алудағы және берудегі орыны өте маңызды. Біздің елімізде және бүкіл дүние жүзінде жылу энергиясының дамуындағы жылутехникасының ролі жылдан жылға өсуде. Қазіргі уақытта жылу энергетикңалық қондырғылар бізідң еліміздегі барлық электрэнергияның 80 -тін өндіреді. Келешекте отын және энергия өндірістерінің дамуы және отын-энергетикалық баланс, барлық халық шаруашылығы саласында электрэнергияны дамытуды, оларды тиімді пайдалануды және қоршаған ортаны қорғауды қамтамасыз етеді. Алға қойылған міндетті шешуде инженерлердің атқаратын ролі басқаша, соның ішінде энергетикалық қондырғыларды және технологиялық машиналарды жасауда және пайдалануда ғылыммен техниканың соңғы жетістіктерін пайдалана отырып осының бәрін жылу техникасы анықтайды – жалпы техникалық пән, жылуды алудың әдістерін, өзгеруін, берілуін және пайдалануын зерттейтін, осыған сәйкес аппарттарды, жылутехникалық қондырғыларды және құрылғыларды білу керек Жылу энергияның механикалыққа өзгеру заңдылықтарымен, жұмыстың дененің қасиеттерін талдаумен және отын жанғандағы химиялық энергияны энергетикалық қондырғыларда және технологиялық процестерде қолданылуымен айналысатын ғылымды жылу техникасы дейді. Жылу энергияның механикалық энергияға ауысу заңдылықтарын және жұмыстың дененің қасиеттерін оқитын жылу техникасының теориялық тарауын техникалық термодинамика деп атайды. Әртүрлі денелердегі жылудың таралу процестерін зерттейтін жылу техникасы пәнінің тарауын жылу алмасу теориясы немесе жылу беріліс деп атайды. Техникалық термодинамика және жылу беріліс жылу техникасының теориялық негізі болып есептеледі. Қазіргі замандағы жылу техникасының негізгі мақсатты жылуэнергетикалық қондырғылардағы және жылу аппараттарындағы өтетін жылу процестерін терең зерттеу, жылу машиналарын жетілдіру және олардың пайдалы әсер коэфициенттерін жоғарлату, тиімді жұмыс циклдерін табу жолымен, сондай-ақ ең ұтымды жылу схемаларын және жұмыстың дененің күйлерінің тиімділік параметрлерін анықтау арқылы.

18. ЖЫЛУ ӨТКІЗГІШТІҢ ДИФФРЕНЦИАЛДЫ ТЕҢДЕУІ ЖӘНЕ ОНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ МАҢЫЗЫ. Температуралық өріске байланысты есептерді шығару үшін, жылу өткізгіштің дифференциалдық теңдеуін пайдаланып әртүрлі нүктелердегі температураның өзгерісі мен уақыт бойынша берілген жылудың мөлшерін анықтайды . (2.1.9). ( ) – шамаларын Лаплас операторы деп атайды және оны – деп белгілейді; л/cс - шамасын дененің температура өткізгіштік деп а м²/с әрпімен белгілейді

Осы көрсетілген белгілерге байланысты жылу өткізгіштің дифференнциалдық теңдеуін былай жазуға болады ∂Т/∂ф=а* *Т (2.1.10). (2.1.10) теңдеуін үш өлшемділік тұрақсыз температура өрісінің дифференциалдық жылу өткізгіштік теңдеуі (Фурье теңдеуі) деп аталады. Жылу өткізгіштің дифференциалдық теңдеуін (2.1.10) белгілі бір жағдайларға қолданады және әрі төмендегідей шарттарды білу қажет: денедегі температураның бастапқы таралуын; дененің геометриялық пішінін; дененің физикалық қасиеттері және қоршаған орта мен дененің өзара әрекеттесуін. Осы көрсетілген төрт шарттар және жылу өткізгіштің дифференциалдық теңдеуі арқылы жылу өткізгіш процесін есептеуге болады. Айтылған төрт шарттар жылу өткізгіштің дифференциалдық теңдеуінің бірмағыналы шарттары деп аттайды. Жалпы бастапқы жағдайда ф=0 болғанда аналитикалық түрде былай жазуға болады. Т= f (x,y,z,)

Т= f (x,y,z,)

19. ЖЫЛУ ӨТКІЗГІШТІҢ ДИФФЕРЕНЦИАЛДЫ ТЕҢДЕУІНЕ СЫРТҚЫ (БІРМАҒЫНАЛЫ) ШАРТТАР. Әдетте шекаралық шарт орындалу үшін мына үш тәсіл жүзеге асу керек: 1).Бірінші родтағы шекаралық шартта әр момент уақытта дененің бетіндегі температураның таралуы беріледі, яғни Т= f (x,y,z,). 2) Екінші родтағы шекаралық шарт орындалғанда дененің әрбір нүктесідегі кез келген уақыттағы жылу ағынының беттік тығыздығы беріледі, яғни q= f(x,y,z, ) .3) Үшінші родтағы шекаралық шартта дененің температурасы Т_қ мен қоршаған ортаның температурасы Т_орта және дене беті мен қоршаған орта арасындағы заңдылық беріледі. Яғни, конвективті жылу алмасу (Ньютон-Рихман заңы) және жылу өткізгіш (Фурье заңы) заңы негізінде б(Т_қ-Т_с)= -л(∂Т/∂n)_бет , (2.1.11), мұндағы - дененің жылу өткізгіштік коэффициенті, (Вт/м К); Т_с –қоршаған ортаның температурасы (сұйықтың), К; Т_қ -қабырға бетінің температурасы (қабырға), К; ( Т / n)_бет F бетіне нормал бойынша бағытталған градиент температураның проекциясы.

20. ТЕХНИКАЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕМЕЛЕРІМЕН АНЫҚТАМАЛАРЫ. Термодинамика – термодинамикалық тепе-теңдік күйде болатын макроскопиялық физикалық жүйенің айрықша жалпы қасиеттері туралы ғылым, және осы күйлердің арасындағы өтетін процестер жөнінде, яғни әртүрлі энергияның бір түрден басқа түрге ауысуы туралы ғылым. Техникалық термодинамика – термодинамиканың заңдарын жылу техникасында қолданумен айналысатын термодинамиканың арнаулы тарауы. Техникалық термодинамика жылу, механикалық, және химиялық процестерінің өз-ара арасындағы байланысты белгілейді, қайсы кезде жылу және тоңазытқыш машиналарда өтетін, сондай-ақ газдарда және буларда болатын термодинамикалық процестерді және осы денелердің әртүрлі қасиеттерін зерттейді. Термодинамикалық әдіс – термодинамиканың заңдарының математикалық дамуына қатаң көңіл аудару. Қазіргі уақытта термодинамикада екі зерттеу әдісі қолданылады: дөңгелек процестік әдіс және термодинамикалық функциялық әдіс және геометриялық құрастыру. Техникалық термодинамиканың басты мақсаты жылудың және жұмыстың өзара ұтымды алмасу процестерін табу. Термодинамиканың негізіне тәжірбиелік жолмен табылған екі негізгі заңдарды (басталуы) немесе принциптері жатады. Термодинамиканың бірінші заңы немесе (бірінші басталуы) энергияның сақталу және алмасу заңының жеке жағдайын береді. Термодинамканың екінші заңы (екінші басталуы) жылулық немесе термодинамиканық процестердің бағыттарының өтулерін сипаттайды., яғни нақты процестердің ағысының бағыттарын сипаттайды. 19 ғасырдың басында термодинамиканың екі заңы тағы бір қосымша тәжірбиелік жағдаймен толықтырылып, термодинамиканың үшінші бастамасы немесе Нернстің жылулық теоремасы деп аталған. Бұл заң абсолюттік ноль температурасының болмау принципін сипаттайды, яғни абсолюттік ноль температурадағы заттың қасиетін бекітеді. Жылу қозғалтқышында немесе жылутехникалық қондырғыда заттың дүркін-дүркін тұйықталған процесі (цикл) жүзеге асатын болса және нәтижесінде пайдалы жұмыс алынса, онда ондай затты жұмыстық дене (отының жану өнімі, ауа, бу және т.б.) дейді.Күй параметрлері – физикалық шамалар, термодинамикалық жүйенің күйін бір мәнде сипаттайтын және ол жүйенің қалпына тәуелсіз болады. Негізгі күй параметрлеріне жататындар: қысым, температурада, меншікті көлем  немесе тығыздық .Осы үш параметрлердің қосындысы дененің жылулық күйін сипаттайды, сондықтан оларды күйдің термодинамикалық парметрлері дейді. Күй теңдеуі – термодинамикалық жүйенің тепе-теңдік күйіндегі параметрлерінің арасындағы өз-ара байланысты көрсететін теңдеу. Идеал газ үшін күй теңдеуі (1 кг газ үшін) мынандай түрде (Клапейрон теңдеуі) жазылады. P*=R*T,Термодинамкалық жүйе –макроскопиялық денелердің жиынтығы, өз-ара әсерететін және сыртқы құрастырушы басқа денелермен әрекеттенуші энергия немесе заттар алмасу түрінде. Ол жылу көзінен және жұмыстық денеден тұрады және күй парамтрлерімен сипатталады. Термодинамкалық процесс – сыртқы қоршалған ортамен әрекет етудің нәтижесінде термодинамкалық жүйенің күйінің уақытқа байланысты өзгеруінің қосындысы. Тепе-теңдік процесс - термодинамкалық жүйенің бір тепе-теңдік күйден басқа күйге өте баяу өту процесі, егер барлық аралық күйлерін тепе-теңдік деп қарастырғанда. Қайтымды процесс – тура немесе кері бағытта болатын процесс, бұл кезде дене барлық тепе-теңдік күйі арқылы өтеді тура және кері бет алғанда. Сондықтан кез-келген тепе-теңдік термодинамикалық процестегі денеің күйінің өзгеруі әр уақытта қайтымды процесс болады. Қайтымсыз процесс- бір бағытта өтетін нақты процесс. Бұл кезде термодинамикалық жүйе алғашқы күйіне өздігінен қайтпайды, сырттан қосымша энергия жұмсалмай, яғни бұл кезде тепе-теңсіз күй өтеді.

21. ТЕМПЕРАТУРА ӨРІСІ, ТЕМПЕРАТУРА ГРАДИЕНТІ, ЖЫЛУ АҒЫНЫ ЖӘНЕ ЖЫЛУ ӨТКІЗГІШТІҢ НЕГІЗГІ ЗАҢЫ (ФУРЬЕ ЗАҢЫ). Температуралық өріс дегеніміз – кеңістіктегі барлық нүктелердегі температуралардың әр момент уақытағы қосындысы. Жалпы жағдайда температура кеңістіктің кез келген нүктесінде x,y,z координаттары мен уақытқа тәуелді болады, олай болса температуралық өріс кеңістікте математикалық түрде былай жазылады. Т= (x,y,z, ), (2.1.1), мұндағы x,y,z –кеңістіктегі нүктенің координаторы, ф-уақыт . Егер өрісте, температура уақыт барысында өзгеріске ұшраса, оны тұрақсыз өріс (стационарлық емес) деп, егер температура уақыт барысында өзгермесе ондай өріс тұрақты (стационарлық) деп аталады. Нормал арқылы температураның бірден тура өзгеруі изотермаға қарсы ығысудың нәтижесінде байқалады. Температура өзгерісінің изотермалар аралындағы қашықтыққа қатнасының шегі температура градиенті деп аталады, град/м. grad T=∆Т (∆T/∆n) = ∂Т/ ∂n , К/м. (2.1.2), Температура градиенті температураның өсу жағына бағытталған (2.1-сурет) Берілген бет арқылы өтетін жылу мөлшерінің dQ бірлік уақытқа dф қатнасын жылу ағыны дейді және оны dф – мен белгілейді, Вт көрсетеді. dф = dQ/ dф (2.1.3), Жылу ағынының dф белгілі беттің ауданына dF қатнасын жылу ағынының тығыздығы (немесе жылу ағынының тығыздығының векторы) деп аталады және q мен белгілеп Вm/м² пен көрсетеді. q= (2.1.4), мұндағы уақыт аралығында, белгілі аудан dF арқылы өтетін жылу мөлшері dQ мен температура градиентінің grad T арасындағы байланысты Фурье заңы көрсетеді. Жылу ағынының тығыздығы q үшін Фурье заңы төмендегідей математикалық теңдікпен өрнектеледі. dQ= -лdF gradТ dф= - лdF dф (dТ/dn) (2.1.5)немесе (2.1.3) және (2.1.4) теңдеулерді еске алып (2.1.5) теңдеуін төмендегінше жазуға болады. q= - л gradT_, (2.1.6) мұндағы - заттың жылу өткізгіш қабілетін сипаттайтын жылу өткізгіштік коэффициенті (Вm/мК), (2.1.5) және (2.1.6) теңдеулері жылу өткізгіштіктің негізгі теңдеуі немесе Фурье заңы деп аталады. (2.1.5) және (2.1.6) теңдеулерінің оң жағындағы теріс таңба, жылу ағынының бағыты бойынша, температураның төмендеуін көрсетеді және онда grad T мәні теріс болады. Бұл кезде жылу ағынының тығыздық векторы нормаль арқылы изотермалық бетке қарай бағытталған температураның төмендеу жағына (2.1-сурет). Изотермалық аудан беті F арқылы өтетін жылу ағынын төмендегіше табады

Ф= - л (dT/dn) dF (2.1.7), Уақыт (ф) аралығында аудан беті қабат F арқылы өтетін жылудың жалпы мөлшері мына теңдеумен анықталады Q= - (2.1.8). Температуралық өргеті анықтау (табу) ол жылу өткізгіш теориясының негізгі мақсаты.

22. ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ БІРІНШІ ЗАҢЫНЫҢ АНАЛИТИКАЛЫҚ МӘНДЕРІ ІШКІ ЭНЕРГИЯ ЖӘНЕ ЭНТАЛЬПИЯ БОЙЫНША. ЭНТАЛЬПИЯ ЖӨНІНДЕ ТҮСНІКТЕМЕ. Термодинамиканың бірінші заңы жылу құбылыстары үшін қолданылатын жалпы энергияның сақталу және (айналу) өзгеру заңының дербес жағдайы болады. Термодинамикалық жүйелердегі өтетін жылулық құбылстарға немесе процестер сәйкес, бұл заң бойынша энергия жоғалмайды және жаңадан пайда болмайды, ол физикалық және химиялық процестерде бір түрден екінші түрге айналады.Бұл заң жылу жұмысқа - жұмыс жылуға айналуын белгілі қалыпқа келтіру (орнату) заңы. Техникалық термодинамикада энергияның жылу Q және механикалық жұмыс l түрінде өзгеруін қарастырады. Демек термодинамиканың 1- ші заңына сәйкес, жүйеде басқа ешқандай өзгерістер болмағандықтан энергияның сақталу заңы бойынша dQ=dU+dL=dU+pdV(1.2.1) немесе Q=ΔU+L=(U₂-U₁)+ pdV. (1.2.2). (1.2.1) және (1.2.2) теңдеулерден жұмыстық денелерге берілген энергия жылу түрінде дененің сыртқы жұмысына pdV (dL) және ішкі энергияларды ДU (du) өзгертуге жұмсалады. Газдардың ішкі энергиясының ДU өзгеруі процестің өзгеруіне өзгешілігіне немесе күйіне байланысты емес, сондықтан ішкі энергия дененің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады. ДU=U₂-U₁=f₂ (P₂,V₂, T₂)-f₁( P₁, V₁, T₁). (1.2.3). Барлық термодинамикалық процестердегі жұмыстық дененің ішкі энергиясының өзгеруін мынандай жалпы формуламен анықтайды. dU=C_v dT немесе ДU=C_v(Т₂-Т₁) . (1.2.4). Көлемі шексіз аз өзгерергендегі dv ауданды, 1.2-суретте көрсетеілген жүйедегі дененің күйі тепе-тең өзгерудегі пайда болған элементтарлық жұмысты мына формула мен анықтайды. dl=pdv. (1.2.5). Сондықтан, толық жұмысты жүйдегі көлемнің соңғы тепе-тең өзгеруі процесінде 1-2 қыйсық сызықпен анықтайды және ол мынаған тең l= pdv=1.2.3.4 ауд.(1.2.5’) Егер V₂ >V₁ – болғанда газ ұлғаяды, мұнда dV>0 болады, ал жасалған жұмыс шамасы оң болады, онда l_ұлғ>0, себебі дене жұмысты өзі істейді. Егер V₂ < V₁, болғанда газ сығылады, мұнда dV< 0 болады, ал жұмыс мәні теріс болады. Істелген жұмыстың оң немесе теріс болуының физикалық мағынасы, газ ұлғайғанда сырттан әсер етуші күшке қарсы жұмыс жасалады, ал сығылғанда сырттан әсер етуші күшке қарсы газ жұмыс жасайды. Жылу және жұмыс - процестің функциясы, олардың элементтарлық шамалары dq және dl мәндері толық дифференциал бола алмайды, ал ішкі энергия күйдің функциясы болады, сондықтан dU-толық дифференциалы болады. Өткен ғасырда атақты физик Гиббс, кейін Каммерлинг-Оннес, жылу аппаратарына жылулық есептеуде, жұмыстық дененің күйін анықтау үшін жаңа функция ретінде энтальпия деген ұғымды енгізді. Термодинамикада энтальпия (Н) деген ұғым үлкен орын алады, ол жүйенің ішкі энергияның және қысым мен көлемнің көбейтіндісінің қосындысына тең. Н=U+PV(1.2.6). Меншікті энтальпия h әртімен белгіленіп h= , 1 кг заты бар жүйенің энтальпиясын көрсетеді, ал өлшем бірлігі Дж/кг болады да келесі теңдеумен анықталады h=u+Pυ (1.2.7). Энтальпия күйдің функциясы бола турып, энтальпияға U,P,V шамалары да кіреді әрі ол күй параметрі (функция) болып есептеледі. Сонымен энтальпия кейбір күй функциясы және термодинамикалық функцияны көрсетеді, толық мәнде (ішкі U және сыртқы P,V) жүйелік энергияны және денедегі жылуды сиппатайды. Термодинамиканың бірінші заңын энтальпия арқылы былай жазуға болады. dL=dU+pdV=dU+d(pV)-Vdp=d(U+pV)=dH-Vdp (1.2.8) немесе q_1-2=h₂-h₁- vdP, (1.2.9) мұндағы dl_тех=-vdP (1.2.10). Не былай жазуға болады l_тех= - vdp= =vdP, (1.2.11) мұндағы l_тех – қысымы өзгергендегі дененің меншікті техникалық жұмысы. 1.3-суретте алынған тәуелділік, PV-диаграммада график түрінде көрнекті бейнелеген. Кинетикалық энергияның ағыны немесе газдардың қысымы өзгергенде техникалық жұмыс l_тех пайда болады.Егер аппараттағы қысым азайса (мысалы турбинада), онда dP<0, олай болса - VdP>0, демек техникалық жұмыс l_тех >0 оң болады.Бұнда жұмыс сыртқы нәрсеге қарсы ағын түрде пайда болады.Егер керсінше, қысым аппаратта көбейсе (мысалы компрессорда) онда dP>0, демек - VdP>0, техникалық жұмыс теріс болады. Бұл жағдайда жұмыс сыртқы двигательмен ағынға қарсы әсер етеді.1.2.8 теңдеуге кіретін техникалық жұмыс l_тех – бұл сұйық не газ ағындарында орналасқан қандайда бір агрегеттардың (мысалы турбиналар, компрессорлар, насостар мен желдеткіштер), пайдалы жұмысы. Егер мұндай ( немесе осы сияқты) агрегет болмаса l_техн=0

23-24. ЖАЗЫҚ ҚАБЫРҒАНЫҢ ЖЫЛУӨТКІЗГІШТІГІ. ЖЫЛУ АҒЫНЫНЫҢ ТЕҢДЕУІ ЖӘНЕ ҚАБЫРҒАНЫҢ ЖЫЛУЛЫҚ КЕДЕРГІСІ. Жылу өткізгіштік дегеніміз – дененің бір-бірімен жанасқан бөліктерінен жылудың біркелкі өтуі немесе ішкі энергияны тасымалдауды айтады. Жылудың берілуі, қатты денелердің жылу өткізгіштігіне тән. Қатты денелерде (диэлектриктерде) және сұйықтарда жылу серпінді толқындар мен, металлдарда электрондардың диффузиясымен, газдарда атомдар немесе молекулалардың диффузиясымен таралады. Бір қабатты жазық қабырға үшін жалу беріліс теңдеуі .

Бір қабатты жазық қабырға (2.2-сурет) арқылы жылу өткізгіштік тәсілімен жылу энергиясының таралуын қарастырамыз: қабырғаның қалындығы д, жылу өткізгіштік коэффициенті тұрақты. Температураның өзгеруі X өсі бойынша бағыттылады .

Қабырғаның сыртқы беттерінің температуралары Т_к1 және Т_қ2; әдетте Т_қ1 > Т_қ2. Бұл жағдайда температура өрісі бір өлшемділік.

Фурье заңына (2.1.6) және жылуөткізгіштің дифференциалды теңдеуіне (2.1.9) негізделіп меншікті жылу ағыны q былай анықталады.

q= , (2.1.12)

мұндағы R_қ - қабырғаның жылулық немесе термиялық кедергісі / қатнасын (2.1.12) қабырғаның жылу өткізгіштігі деп, ал кері шамасы / = R_қ қабырғаның жылу өткізгіштігінің жылулық немесе термиялық кедергісі деп атайды. Қабырға қалындығындағы температураның өзгеруін мына формуламен анықтайды.Т_х=T_қ1- *Х (2.1.13).Көп қабатты (n-қабат) жазық қабырғалар үшінq=(T_қ1-T_қ2(n+1))/ . (2.1.14).Егер жылу ағынынын цилиндр қабырғасының ұзындығына l жатқызсақ, онда есептеу формуласы былай болады.q_l= (2.1.15). q _l- шамасын меншікті жылу ағынының сызықтық тығыздығы дейді, ал Ѕ лln d₂/d₁ қатнасын цилиндрлі қабырғаның ішкі термиялық кедергісі дейді. Көп қабатты цилиндрлі тәрізді n қабырғалар үшін q _l =

25. Қайтымды және қайтымсыз процесстер (үрдістер). Дөңгелек процесс (цикл) жөнінде түсініктеме. Термодинамикалық цикл – термодинамикалық жүйе арқылы жүзеге асырылатын тұйықталған дөңгелек процес. Термодинамикалық цикл термодинамикалық процесс сияқты қайтымды және қайтымсыз болуы мүмкін. Қайтымды процесс – тура немесе кері бағытта болатын процесс, бұл кезде дене барлық тепе-теңдік күйі арқылы өтеді тура және кері бет алғанда. Сондықтан кез-келген тепе-теңдік термодинамикалық процестегі денеің күйінің өзгеруі әр уақытта қайтымды процесс болады. Қайтымсыз процесс- бір бағытта өтетін нақты процесс. Бұл кезде термодинамикалық жүйе алғашқы күйіне өздігінен қайтпайды, сырттан қосымша энергия жұмсалмай, яғни бұл кезде тепе-теңсіз күй өтеді. Жылу мөлшерін Q (Дж) арқылы белгілейді, ал меншікті (1 кг келтірілгенді) – q (Дж/кг) арқылы. Келтірілген меншікті жылу ( q1 ) оң деп есептеледі, ал шыққан жылу ( q2 ) теріс деп есептелінеді. Денемен таралған жұмыс (l ұлғ) оң деп есептеледі, ал денеге жұмсалған жұмыс (l сығ) теріс деп есептеледі. Жұмыс түрінде берілген энергия мөлшері L арқылы белгіленеді, ал меншікті жұмыс – l арқылы. Сонымен жылу және жұмыс – энергияның өзгеру түрі. Термодинамикалық процесте тұйқталған немесе дөңгелек процестер деген ерекше орын алады, бұл кезде жүйе өзінің тізбектелген күйлері арқылы өтіп алғашқы күйіне қайта оралады.

26. ЦИЛИНДРЛІ ҚАБЫРҒАНЫҢ ЖЫЛУ ӨТКІЗГІШТІГІ ЖӘНЕ ЖЫЛУ АҒЫНЫНЫҢ ТЕҢДЕУІ. Тұрақты режімдегі жазық және цилиндрлі қабырғалардың жылу өткізгіштігі.Бір қабатты жазық қабырға (2.2-сурет) арқылы жылу өткізгіштік тәсілімен жылу энергиясының таралуын қарастырамыз: қабырғаның қалындығы д, жылу өткізгіштік коэффициенті тұрақты. Температураның өзгеруі X өсі бойынша бағыттылады .

Қабырғаның сыртқы беттерінің температуралары Т_к1 және Т_қ2; әдетте Т_қ1 > Т_қ2. Бұл жағдайда температура өрісі бір өлшемділік.

Фурье заңына (2.1.6) және жылуөткізгіштің дифференциалды теңдеуіне (2.1.9) негізделіп меншікті жылу ағыны q былай анықталады.q= ,-2.1.12),мұндағы R_қ - қабырғаның жылулық немесе термиялық кедергісі. / қатнасын (2.1.12) қабырғаның жылу өткізгіштігі деп, ал кері шамасы / = R_қ қабырғаның жылу өткізгіштігінің жылулық немесе термиялық кедергісі деп атайды. Қабырға қалындығындағы температураның өзгеруін мына формуламен анықтайды.Т_х=T_қ1- *Х (2.1.13).Көп қабатты (n-қабат) жазық қабырғалар үшін q=(T_қ1-T_қ2(n+1))/ . (2.1.14)Егер жылу ағынынын цилиндр қабырғасының ұзындығына l жатқызсақ, онда есептеу формуласы былай болады. q_l= (2.1.15). q _l- шамасын меншікті жылу ағынының сызықтық тығыздығы дейді, ал Ѕ лln d₂/d₁ қатнасын цилиндрлі қабырғаның ішкі термиялық кедергісі дейді.Көп қабатты цилиндрлі тәрізді n қабырғалар үшінq _l =

27. ИДЕАЛ ГАЗДАРДЫҢ ЖЫЛУСЫЙЫМДЫЛЫҒЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ТҮРЛЕРІ. ҚЫСЫМ ЖӘНЕ КӨЛЕМ ТҰРАҚТЫ БОЛҒАНДАҒЫ ЖЫЛУСЫЙЫМДЫЛЫҚТАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ӨЗ-АРА БАЙЛАНЫСЫ.Меншікті жылусыйымдылық (немесе жай жылусыйымдылық) бұл берілген процестегі заттың бірлік мөлшеріне керек жылу мөлшері, оның температурасы 1 градусқа өзгергендегі. Заттың бірлік мөлшерлері 1 кг, 1 моль немесе 1 м³ болуына байланысты массалық с, Дж/(кг*К), мольдік μc, Дж/(моль*К) немесе көлемдік с^/, Дж/ (м³ *К) жылусыймдылықтар болып бөлінеді. Орта жылусыйымдылық дегеніміз белгілі термодинамикалық процесте жұмыстық денеге берілген жылу мөлшерінің, оның температурасын t₁ ден t₂ дейінгі аралығына өзгертуге кеткен қатынасы Жұмыстық дененің белгілі температурасына сәйкес, белгілі термодинамикалық процестегі жылусыйымдылықтың мәнін, ақиқаттық жылусыйымдылық дейді. .Идеал газдың жылусыйымдылығы процеске, берілген (немесе шыққан) жылуға, газдың атомдығына, температураға, заттың түріне сондай-ақ (нақты газдардың жылусыйымдылығы қысымға тәуелді) тәуелді болады. Тұрақты қысымдағы процестегі массалық жылусыйымдылықты С_р мен белгілеп изобаралық жылусыйымдылық дейді, ал тұрақты көлемдегі процестегіні С_v – изохоралық дейді. Сондай-ақ молярлық және көлемдік жылусыйымдылықтар үшін, сәйкес индекстер көрсетіледі. С_р және С_v жылусыйымдылықтардың арасындағы байланыс Майер (1814-1878) теңдеуі арқылы анықталады.С_р - С_v =R. (1.1.6) –формуладан шығатын теңдеу онда (1.1.5)-формуладан

28-29. КОНВЕКТИВТІК ЖЫЛУАЛМАСУДЫҢ НЕГІЗГІ КРИТЕРИЙЛЕРЫНЫҢ (САНДАРЫНЫҢ) ҰҚСАСТЫҚ ТЕҢДЕУЛЕРІ. АНЫҚТАЛАТЫН ЖӘНЕ АНЫҚТАУШЫ ҰҚСАСТЫҚ САНДАР.Ұқсастық критерийелері теңдеуі деп – ұқсастықтық анықталатын N_u саны мен енді анықталатын сандарының (R_e, P_r, G_r) арасындағы байланысты айтады.Конвективті жылу алмасу ұқсастықтық төрт санмен сипатталады: N_u, R_e, G_r және P_r. Нуссельт саны N_u=lб/л құрамында жылу беру коэффициенті б бар , бұл негізінен анықталатын сан болады, ал Рейнольдс R_e , Грасгоф G_r және Прандтль P_r - сандары анықтаушы сандар.Анықталатын өлшеміз комеплекстер (ұқсатық критерийіне N_u) – ұқсастық сан, анықталатын шамаларды құрайды. Критерийалды ұқсастық теңдеу – ұқсастық критерийялрдың арасындағы болатын құбыластардың функционалдық байланыстарын сипаттайды.Жылу аппаратарына есептеулер жүргізгенде қажетті параметрі жылу беру коэффициенті б. Ұқсастық критерийесін N_u анықтайтын, конвективті жылу алмасудың жалпы ұқсастық теңдеуі былай жазылады..N_u=f(R_e, G_r, P_r). (2.2.7)Сұйықтың еріксіз қозғау процесіндегі конвективті жылу алмасудың ұқсастық теңдеуі.N_u=f(R_e, P_r) (2.2.8).Сұйықтың қозғалуы мәжбүрлі және турбуленттілік режімде болса еркін қозғалыс конвекциясының критерийісі өте аз болады, сондықтан Грасгоф критерийісі G_r есептемеседе болады. Кейбір газдар үшін Приндтль P_r критерийісі конвективті жылу алмасу процесінде, температураға байланысты мүлдем өзгермейді, сондықтан ұқсатық теңдеуі мынандай қарапайым түрде жазылады. N_u=f(R_e ). (2.2.9). Сұйық еркін қозғалыста, мәжбүрлі конвекция жоқ болады, онда (2.2.7) ұқсастық жылу беру теңдеудегі Рейнольдс санының орнына Грасгоф санын енгізген қажет, сонда мынаны табамыз .N_u=f( G_r, P_r). (2.2.10).Академик М.А. Михеев (сұйықты қыздырғандағы және салқындатқандағы) ағынның бағытын еске алу керек деп, P_rс /P_rқ қатнасында 0,25 тең дәрежені ұсынады. Онда жалпы ұқсастық теңдеу (2.3.6) конвективті жылу алмасу үшін мынандай түрде болады N_u= C R_eⁿ G_r^в P_r^m (P_rс/P_rқ)^0,25, (2.2.11) мұндағы С – тұрақты коэффициентік сан, n,в, m-тұрақты көрсеткіш дәрежелер, мәнін тәжірибелер арқылы табады. Оындай түрде барлық теңдеулерді (2.2.8 және 2.2.10) жеке жағдайлар үшін жазуға болады:сұйық мәжбүрлі қозғалыс кезінде N_u= C R_eⁿ P_r^m (P_rс/P_rқ)^0,25; (2.2.12)еркін қозғалыс кезінде .N_u= C G_r^в P_r^m

30. ЖҰМЫСТЫ ЖӘНЕ ЖЫЛУДЫ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ КҮЙ ПАРАМЕТРЛЕРІ АРҚЫЛЫ АНЫҚТАУ. Термодинамиканың бірінші заңы жылу құбылыстары үшін қолданылатын жалпы энергияның сақталу және (айналу) өзгеру заңының дербес жағдайы болады. Термодинамикалық жүйелердегі өтетін жылулық құбылстарға немесе процестер сәйкес, бұл заң бойынша энергия жоғалмайды және жаңадан пайда болмайды, ол физикалық және химиялық процестерде бір түрден екінші түрге айналады. Бұл заң жылу жұмысқа - жұмыс жылуға айналуын белгілі қалыпқа келтіру (орнату) заңы.Техникалық термодинамикада энергияның жылу Q және механикалық жұмыс l түрінде өзгеруін қарастырады. Демек термодинамиканың 1- ші заңына сәйкес, жүйеде басқа ешқандай өзгерістер болмағандықтан энергияның сақталу заңы бойынша dQ=dU+dL=dU+pdV (1.2.1) немесе Q=ΔU+L=(U₂-U₁)+ pdV. (1.2.2). (1.2.1) және (1.2.2) теңдеулерден жұмыстық денелерге берілген энергия жылу түрінде дененің сыртқы жұмысына pdV (dL) және ішкі энергияларды ДU (du) өзгертуге жұмсалады. Газдардың ішкі энергиясының ДU өзгеруі процестің өзгеруіне өзгешілігіне немесе күйіне байланысты емес, сондықтан ішкі энергия дененің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады. ДU=U₂-U₁=f₂ (P₂,V₂, T₂)-f₁( P₁, V₁, T₁)(1.2.3). Барлық термодинамикалық процестердегі жұмыстық дененің ішкі энергиясының өзгеруін мынандай жалпы формуламен анықтайды.

dU=C_v dT немесе ДU=C_v(Т₂-Т₁) (1.2.4). Көлемі шексіз аз өзгерергендегі dv ауданды, 1.2-суретте көрсетеілген жүйедегі дененің күйі тепе-тең өзгерудегі пайда болған элементтарлық жұмысты мына формула мен анықтайды. dl=pdv(1.2.5). Сондықтан, толық жұмысты жүйдегі көлемнің соңғы тепе-тең өзгеруі процесінде 1-2 қыйсық сызықпен анықтайды және ол мынаған тең l= pdv=1.2.3.4 ауд. (1.2.5’) Егер V₂ >V₁ – болғанда газ ұлғаяды, мұнда dV>0 болады, ал жасалған жұмыс шамасы оң болады, онда l_ұлғ>0, себебі дене жұмысты өзі істейді. Егер V₂ < V₁, болғанда газ сығылады, мұнда dV< 0 болады, ал жұмыс мәні теріс болады. Істелген жұмыстың оң немесе теріс болуының физикалық мағынасы, газ ұлғайғанда сырттан әсер етуші күшке қарсы жұмыс жасалады, ал сығылғанда сырттан әсер етуші күшке қарсы газ жұмыс жасайды. Жылу және жұмыс - процестің функциясы, олардың элементтарлық шамалары dq және dl мәндері толық дифференциал бола алмайды, ал ішкі энергия күйдің функциясы болады, сондықтан dU-толық дифференциалы болады. Өткен ғасырда атақты физик Гиббс, кейін Каммерлинг-Оннес, жылу аппаратарына жылулық есептеуде, жұмыстық дененің күйін анықтау үшін жаңа функция ретінде энтальпия деген ұғымды енгізді.Термодинамикада энтальпия (Н) деген ұғым үлкен орын алады, ол жүйенің ішкі энергияның және қысым мен көлемнің көбейтіндісінің қосындысына тең. Н=U+PV (1.2.6). Меншікті энтальпия h әртімен белгіленіп h= , 1 кг заты бар жүйенің энтальпиясын көрсетеді, ал өлшем бірлігі Дж/кг болады да келесі теңдеумен анықталады h=u+Pυ (1.2.7). Энтальпия күйдің функциясы бола турып, энтальпияға U,P,V шамалары да кіреді әрі ол күй параметрі (функция) болып есептеледі. Сонымен энтальпия кейбір күй функциясы және термодинамикалық функцияны көрсетеді, толық мәнде (ішкі U және сыртқы P,V) жүйелік энергияны және денедегі жылуды сиппатайды.Термодинамиканың бірінші заңын энтальпия арқылы былай жазуға болады. dL=dU+pdV=dU+d(pV)-Vdp=d(U+pV)=dH-Vdp (1.2.8) немесе q_1-2=h₂-h₁- vdP, (1.2.9) мұндағы dl_тех=-vdP (1.2.10). Не былай жазуға болады l_тех= - vdp= =vdP, (1.2.11) мұндағы l_тех – қысымы өзгергендегі дененің меншікті техникалық жұмысы.1.3-суретте алынған тәуелділік, PV-диаграммада график түрінде көрнекті бейнелеген. Кинетикалық энергияның ағыны немесе газдардың қысымы өзгергенде техникалық жұмыс l_тех пайда болады.Егер аппараттағы қысым азайса (мысалы турбинада), онда dP<0, олай болса - VdP>0, демек техникалық жұмыс l_тех >0 оң болады.Бұнда жұмыс сыртқы нәрсеге қарсы ағын түрде пайда болады.Егер керсінше, қысым аппаратта көбейсе (мысалы компрессорда) онда dP>0, демек - VdP>0, техникалық жұмыс теріс болады. Бұл жағдайда жұмыс сыртқы двигательмен ағынға қарсы әсер етеді.1.2.8 теңдеуге кіретін техникалық жұмыс l_тех – бұл сұйық не газ ағындарында орналасқан қандайда бір агрегеттардың (мысалы турбиналар, компрессорлар, насостар мен желдеткіштер), пайдалы жұмысы. Егер мұндай ( немесе осы сияқты) агрегет болмаса l_техн=0

31. ЖАЗЫҚ ҚАБЫРҒА АРҚЫЛЫ ЖЫЛУ БЕРІЛІС. ЖЫЛУ БЕРІЛІС КОЭФФИЦИЕНТІ К ЖӘНЕ ЖЫЛУ БЕРІЛІСТІҢ ЖЫЛУЛЫҚ КЕДЕРГІСІ R. Бір ортадан (ыстық) екінші ортаға салқын, бір немесе көп қабатты кез келген қабырғалар пішімі арқылы жылудың берілуін, жылу беріліс деп атайды. Жылу беріліс - өте ыстық суйықтықтың қабырғаларға берілуінен, қабырғаның жылу өткізгіштігінен және қабырғалардан салқын ортаға берілуінен тұрады. Жазық бір қабатты қабырға арқылы жылу берілісті (2.3 – сурет) қарастырамыз Суретте қабырға қалыңдығы д және қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициенті л, бір келкі жазық қабырға көрсетілген. Қабырғаның бір жағында ыстық орта Т_с1 температурада, екінші жағында Т_с2 температуралы салқын орта бар. Қабырға бетінің температурасы белгісіз олар Т_қ1 және Т_қ2 әріптермен белгіленген. Жылу беру коэффициенттерінің қосынды мәндері, ыстық жағында б₁, ал салқын жағында б₂–ге тең.Берілген шартқа байланысты жазық қабырға арқылы сұйықтықтың ыстық температурадан салқын температурада берілуіндегі меншікті жылу ағынын q және қабырға бетінің температурадаларын табу керек Т_қ1 Т_қ2 .Бірінші буын – жылу конвекция бойынша ыстық жылу көзінен қабырғаға берілгендігі меншікті жылу ағынының тығыздығы Ньютон-Рихман теңдеуімен анықталадыq=б₁ (T_с1-Т_қ1), (2.3.1)мұндағы б₁ ыстық сұйықтан қабырғаға жылу беру коэффициенті, барлық жылу алмасудың түрлерін есепке алатын.Екнші буын – қабырға арқылы жылу өткізу, бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы Фурье теңдеуімен анықталады.q= (Т_қ1-Т_қ2). (2.3.2).Үшінші буын – жылуды конвекция арқылы қабырғаның екінші бетінен салқын сұйыққа беру. Бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы Ньютон-Рихман формуласымен анықталады.q= б₂ (Т_қ2 –Т_с2). (2.4.3).(2.4.1), (2.4.2), (2.4.3) теңдеулерінен температуралық арындар анықталады..Т_с1-Т_қ1=q/б₁.Т_қ1-Т_қ2=q*д/л (2.4.4).Т_қ2-Т_с2=q/б₂.Осылардың бәрін қосып толық температуралық арынды аламыз. Т_с1-Т_с2=q(1/б₁+д/л+1/б₂), (2.4.5).осыдан жылу ағынының мәнін анықтаймызq= (Т_с1-Т_с2)=К(Т_с1-Т_с2)=Т_с1-Т_с2/R. (2.4.6).Жылу беріліс коэффициенттің мәні төмендегіше К= . (2.4.7). Жылу беріліс коэффициентінің кері шамасы, жылу берілістің толық термиялық кедергісі деп аталады. (2.4.7) теңдеуінен бұл шама мынаған тең:

К=1/К=1/б₁+д/л+1/б₂, (2.4.8), мұндағы R_б1=1/б₁ – ыстық жылу көзі, жағынан жылу берудің жеке термиялық кедергісі; R_л=д/л - қабырғаның жеке жылу өткізгіштік термиялық кедергісі. R_л2 = 1/ - салқын жылу тасымалдау жағындағы жылу берудің жеке термиялық кедергісі. (2.4.6) теңдеуі бір қабатты жазық қабырғаның жылу беріліс теңдеуі болып септеледі. Жылу беріліс коэффициенті К жылу берілістің қарқындылығын сипаттайды, Вт/(м² К). К-ны анықтау үшін және алдын ала табу керек, себебі олар конвекциялы және сәулелі жылу алмасуды ескереді. . Т_қ1 және Т_қ2 температуралары (2.3.4) теңдеуінен q-ды табқаннан кейін анықталады. Көп қабатты қабырға , , ... - n қабаттардың қалындықтарынан , ... - n қабырғалардың жылу өткізгіштік коэффициентерінен тұрады. Бұл кезде меншікті жылу ағынның тығыздығы мынаған тең. = K (Т_с1-Т_с2) = , (2.4.9)мұндағы R – жылу берілістің жалпы термиялық кедергісі ол мынаған тең

32-33. ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЕКІНШІ ЗАҢЫНЫҢ МАҢЫЗЫ МЕН НЕГІЗГІ АЙТЫЛУЛАРЫ. ТУРА ЖӘНЕ КЕРІ АЙНАЛЫМДАР (ЦИКЛДЕР) ЖӨНІНДЕ ТҮСІНІКТЕМЕ. Егер термадинамиканың 1^ші –заңы жылу Q және механикалық жұмыс L арасындағы өзара байланыстарды (жылудың жұмысқа, жұмыстың жылуға айналуы, бірақ бұл кезде өзгеру ешқандай шартсыз болуы мүмкін) қарастырса, термодинамиканың екінші заңы жылу және термодинамикалық процестердің бағытын сипаттайды және жұмыстың жылуға айналуы мүмкін деп шарт қояды. Термодинамиканың екінші заңы бойынша әртүрлі ғалымдардың айтқан бірнеше тұжырымдамалары бар (Ломоносовтың, Карно, Клаузиус, Томсон және де басқалар). 1824 жылы Карно термодинамиканың екінші заңының мағынасын былай деп тұжырымдады. Жылу жұмысқа айналу үшін, кем дегенде екі жылу көзі қажет, әр түрлі температураларда. 1850 жылы Клаузиус термодинамиканың екінші заңына мынадай тұжырым жасады: “Жылу суық заттан ыстық затқа өздігінен өте алмайды қосымша энергия жұмсалмай”,-деген. Осыған байланысты табиғатта біріңғай өздігінен жүріп жатады, бірақ олар қоршаған орта мен теңдеусіз күйде кері жүруі мүмкін емес, қосымша өтем болмай. Термодинамиканың екінші заңы жалпы түрде “Өздігінен өтетін құбылыстар қайтымсыз” – деп тұжырымдайды. Термодинамиканың екінші заңының ең маңызды тұжырымдасы ол термиялық п.ә.к.-ті бірге тең жылу қозқғалтқышын жасау мүмкін емес, басқаша айтқанда жылуды толық механикалық жұмысқа айландыратын мәңгілік қозқғалтқышты жасауға болмайды. Жылу машинасындағы жылудын жұмысқа айналу процесінің жетілдіру дәрежесін термодинамиканың екінші заңы бойынша анықтауға болады. Жұмыстық цикл кезінде оң айналымдық жұмыс болса, онда оны тура цикл деп немесе жылу қозқғалтқышының циклы деп атайды, демек l_ұлғ > l_сығ. (1,4-сурет). Сағат тілі бағатымен өтетін PV- диаграммасында (1.4-сурет) тура айналымның (циклдың) 1 а 2- процесі ұлғаю жұмысын (l_ұл), ал 2б1 процесі сығымдау жұмысын (l_сығ) көрсетеді.Сонымен сығылу сызығы 2-б-1, ұлғаю сызығының 1-а-2 астында орналасады, бұл жағдайда циклдегі жұмыс l_ц оң болады.l_ц=l_ұл - l_сығ > 0 1.4 – сурет. Цикл кезіндегі жұмсалатын жұмыс кері жүрсе, кері айналым немесе тоңазытқыш машиналар циклы деп аталады, демек l_сж > l_расш, бұл кезде сығылу процесінің (2- а-1) ұлғаю процесінің (1-б-2) сызығынан жоғары орналасады (1.5-сурет). Егер сығылу сызығы 2-а-1, ұлғаю сызығының жоғары орналаса, онда циклдағы газдың жұмысы керсінше (теріс) болады. Термодинамикалық циклдардың тура және кері циклдары болады. Тура циклда жылу қозғалтқыштары жұмыс істейді де, кері циклда тоназытқыш машиналары жұмыс істейді. Жылу қозғалтқыштарында жылу жұмысқа ауысады. Бұл кезде сыртқы (Т₁, q₁) жоғарғы температура көзінең жылу беріледі және төменгі температура көздерінен жылу алынады(Т₂ q₂). Практикада жылу қозғалтқыштарында қолданылатын жылудың ыстық көзі ретінде отынды жағудың химиялық реакциясын, ал жылудың салқын көзі ретінде – қоршаған ортаны айтуға болады. Энергияның сақталу заңына сәйкес, жылу қозғалтқышынан алынған циклдік жұмысты l_ц > 0 және оның мағынасын түсіндіру үшін жылу қозғалтқыштың термодинамикалық схемасын қарастырайық (1.6-сурет) Іс жүзінде барлық жылу двигательдеріндегі жылу көзі ретінде отынды жаққанда жүретін химиялық немесе ішкі ядролық реакциялар қолданса, ал салқын жылу көзі ретінде қоршаған ортаны – атмосфераны қолданады. Жұмысшы дене ретінде газ не бу пайдаланылады. Тура циклдардың нәтижелілік сиппатамасы болып термиялық пайдалы әсер коэффициент (ПӘК) болып есептеледі. Циклде двигатель жасаған жұмыстың l_ц берілген жылу мөлшеріне қатнасын циклдың термиялық пайдалы әсер коэффициенті деп η_t атайды.η_t= (1.3.1). Тоңазытқыш машиналарында жылуды тасымалдау процесі төменгі температурадағы жылу көзден (T₂, q₂) жылулықты жоғарғы температурадағы жылу көзге (T₁, q₁), тасымалдау арқылы іске асады, себебі бұл процесті іске асыру үшін тоңазытқыш машинаға жұмсалған жұмыс сырттан беріледі. Сонда төменгі жылу көз q₂ мөлшердегі жылулықты береді, ал жоғарғы жылу көз q₁= q₂+l_ц мөлшердегі жылулықты алады, сонымен тоңазытқыш машина жұмысы l_ц<0. (1.7- сурет). Тоңазытқыш машинаның термодинамикалық схемасы. 1.7-сурет. Кері циклда жұмыс l_ц жылуға q₁ ауысады немесе оның жетілдік дәрежесі тоңазытқыш коэффициентімен ε анықталады. Тоңазытқыш коэффициент тоңазытқыш камерадан цикл бойынша алынған жылу мөлшерінің, осы циклда жұмсалған жұмысқа қатнасы арқылы таблады.ε=

34. ЦИЛИНДРЛІ ҚАБЫРҒА АРҚЫЛЫ ЖЫЛУ БЕРІЛІС. Бір қабатты цилиндрлі қабырға 2.4 – суретте бейнеленген, d₁ – цилинддің (құбырдың) ішкі диаметрі, м; d₂ – цилиндрдің сыртқы диаметрі, м; l – цилиндрдің узындағы, м; қубырдың қабырғасы біртегіс, оның жылу өткізгіштік коэффициенті -ге ге тең, Т_с1 және Т_с2 – цилиндр беттеріндегі сұйықтардың температуралары, К, қабырға беттерінің температуралары Т_қ1 және Т_қ2. Меншікті жылу ағынын есептейтін формула төмендегідей = K_{l .} (2.4.11).

Мұндағы K_l – сызықтық жылу беріліс коэффициенті. (2.4.11) теңдеуінен K_l табамыз. K_l . (2.4.12). K_l – дің кері шамасы жылу берілісінің жалпы сызықтың термиялық кедергісі деп аталады және ол жылу берілісінің сыртқы термиялық кедергілерінің қосындысына және және қабырғанының ішкі жылу өткізгіштік термиялық кедергісіне тең , , R_l= (2.4.13), Көп қабатты цилиндрлі қабырғалары (n – қабатты) үшін K_l

35. ТУРА ЖӘНЕ КЕРІ ҚАЙТЫМДЫ КАРНО ЦИКЛДЕРІ, ОЛАРДЫҢ ЖЫЛУЛЫҚ (ТЕРМИЯЛЫҚ) П.Ә.К. МЕН ТОҢАЗЫТҚЫШ КОЭФФИЦИЕНТІ. Теориялық циклда Т₁ және Т₂ температуралары аралығындағы термиялық п.ә.к. ең жоғары болуы мүмкін болатынын француз ғалымы Сади Карно 1824 ж. айтқан болатын. Тура Карно циклы (1.8, а - сурет): екі изотермадан 1-2, 3-4 және екі адиабаттан 2-3, 4-1 турады. 1.8, а суреттегі 1-2 сызығының жолында тұрақты температурада Т₁ жылу q₁ беріледі де, ал 3-4- жолында q₂ жылу қабылдағышқа жіберіледі. 1.8 а, б – сурет. Карно циклы: а) тура; б) кері . Карно циклі тура өтіп қана қоймайды, сонымен қатар ол қайтымды (кері) циклдеде өтеді.(1.8, б - сурет). Карноның кері циклің іске асыру үшін, әр түрлі температурадағы екі жылу көзі қажет – жылу бергіш (q₂) және жылу қабылдағыш (q₁). Тура Карно циклінің термиялық п.ә.к. η=1-Т₂/Т₁ , ал Карноның кері циклдағы тоңазытқыш коэффициенті е=Т₂/Т₁-Т₂= . Тура Карно циклі жылу двигательдерінің кез келген циклдарын жетілдіруде баға беру үшін қолданалады. Карноның тура циклының термиялық п.ә.к.-ті және кері циклінің тоңазытқыштық коэффициентті заттардың қасиетіне тәуелді емес, бірақ жылу беру және жылу қабылдауыштардың абсолюттік температураларына байланысты болады. Бұл Карно теоремасының негізгі мағынасы. Тоңазытқыш және жылыту техникалында кері циклдарындың салыстырмалы нәтижелегіп анықтау үшін Карноның кері циклі үлгі ретінде (эталон) қолданылады. Сонымен Карно циклы – жылуды жұмысқа (немесе жұмысты жылуға) толық айналдыратын қайтымды айналмалы процесс.

36. ҰҚСАСТЫҚ ТЕОРИЯСЫ ЖӨНІНДЕ ТҮСІНІКТЕМЕ.Әртүрлді физикалық құбылыстарды зертттеуде екі түрлі әдіс қолданылады; теориялық және тәжірбиелі. Бірақ іс жүзінде мәселені нәтежиелі шешуде осы әдістерді бір-бірінен бөлек пайдалануға мүмкін емес. Егер осы екі әдістің нәтежиелі жағын біріктірсе, онда әртүрлі физикалық құбылыстарды зерттеуге арналған универсалды аппаратты алуға болады. Осындай екі әдісті біріктіруде ұқсастық теориясы қолданылады. Ұқсастық теориясы – құбылыстар мен процесстерді зерртейтін ілім және теориялық тәжірбиелік іздеу әдістерінің арасын біріктіруші буын. Ұқсастық теориясы жылу алмасу процесінде, тәжірбие өткізу және тәжірбие нәтежиесін қортындылауда ғылыми негіз болады.Ұқсастық критерийлері (сандары).Мұндай өлшем шамалары комплексті, тұрақтылықтың ұқсастығы 1^ге-тең ұқсастық критериясы деп аталады. Мысалы, (щ_е*d)/_с шамасы - Рейнольдс саны, бұл сұйықтықтың қозғалу режімін сипаттайды. Сонымен ұқсастық критериясы өлшемсіз сан, іздеп жатқан физикалық құбылысты анықтаушы физикалық өлшемді шама.

ГИДРОДИНАМИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЖЫЛУЛЫҚ ҰҚСАСТЫҚ КРИТЕРИЙЛЕР (САНДАР), ОЛАРДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ МАҢЫЗДАРЫ.Гидродинамикалық және жылулық құбылыстың қосындысы конвективті жылу беру процессін анықтайды. Гидродинамикалық ұқсастық критерийлер негізгі және туынды критерийлер деп бөлінеді. Негізгі критерийлер біріншіден Н_е – Ньютон, F_r –Фруда, E_и –Эйлер, R_e – Рейнольдс және H_o – гидродинамикалық гомохрон. Туынды критерийлерде көбінесе мына сандарпайдаланады G_a - Галилей, A_r -Архимед және G_r – Грасгоф. Негізгі критерийлерге жылу процесінде көбінесе жылу беру және жылу өткізгіштік құбылыстарды талдағанда мына сандар жатады Nu – Нуссельт, F_o- Фурье, P_e – Пекле, B_i – Био, ал туынды санға P_r – Прандтль , S_t – Стентон және басқалар. Конвективті жылу алмасу негізінен төрт ұқсастық санымен сипаттлады Nu, R_e , G_r , P_r .Нуссельт саны (1887-1957 жж): =Ьl/л,(2.2.3),Осындай (2.2.3) шаманы Нуссельт критерийсі деп атайды; Нуссельт саны қабырға мен сұйықтың арасындағы жылу алмасу қарқынын сипаттайды. Нуссельт критерийесінде анықтайтын шамаға кіреді. Мұндағы – орта жылу беру коэффициенті, Вт/(м² К); l – геометриялық өлшем, м; л– жылутасымалдағыштың (сұйықтың) жылу өткізгіштігі, Вт/(м² К).Рейнольдс саны (сұйықтықтың қозғалу режімінің критерийісі 1840-1912 жж);R_e = щ_с *l/v_с (2.2.4),Екпінді күштің (ағын жылдамдығының) тұтқырлық үйкеліс күшіне қатнасын және сұйықтың қозғалысын анықтайды. Мұндағы щ_с – сұйықтың жылдамдығы, м/с х_с – сұйықтың кинематикалық тұтқырлық коэффициенті, м²/с,Прандтль саны (1875-1953жж) P_r= = ссг/л , (2.2.5)..Үйкелістегі жылу алмасуды ескереді және сұйықтың физикалық параметрін сипаттайды. Мұндағы б_с – сұйықтықтың температура өткізгіштік коэфициенті м²/с; л – сұйықтың жылу өткізгіштік коэфициенті Вт/(м К); с – сұйықтың меншікті жылу сыйымдылығы, кДж/ (кг*К).Грасгоф саны: G_r =g*в (Т_қ-Т_с)l³ /х² (2.2.6).Грасгоф саны еркін қозғалыс кезіндегі гидродинамикалық жағдайды сипаттайды: Мұндағы в =1/T_с - сұйықтың көлемдік ұлғаю коэффициенті.

37. ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЕКІНШІ ЗАҢЫНЫҢ ҚАЙТЫМДЫ ЖӘНЕ ҚАЙТЫМСЫЗ ПРОЦЕСТЕР ҮШІН АНАЛИТИКАЛЫҚ МӘНДЕРІ.Термиялық п.ә.к. формуласынан мынаны табамыз dq/Т 0,(1.3.3) - тұйық контурлы интгральдау тең белгісі кері циклдың белгісі, ал теңсіздік тура циклдың белгісі.(1.3.3) тендеуін 1854 ж. Клаузиус жазған, ол термодинамиканың екінші заңын математикалық түрде көрсетеді, тура (теңсіздік белгісі) және кері (теңдік белгісі) циклдарды, сонымен қатар (1.3.3) теңдеуді Клаузистың бірінші және екінші интегралдары депте атайды.(1..3.3) теңдеуінен, келтірілген жылудың dq/T алгебралық қосындысы кез келген қайтымды циклда (= белгі) болса нольге тең, ал Карноның қайтымсыз циклында (< белгі) шамасы теріс болады. dq/T мәні газдың тепе-тең өзгеруінде, бұл кейбір функция күйінің толық дифференциалы, себебі сол дененің күйіне тәуелді болады. Бұл функция 1 кг газ үшін, S арқылы белгіленіп, Дж/(кг*К) мен өлшенеді және оны энтропия деп атайды. (Энтропия терминін Р. Клаузиус 1865 ж. енгізген Онда, осы 1.3.3 теңдеуінен мынаны аламызdS ,(1.3.4) мұндағы ”=” белгісі қайтымды процесті ал, “>” – белгісі қайтымсыз процесті , S-энтропияны көрсетеді. Сонымен қатар (1.3.4) теңдеуі, энтропия арқылы жазылған термодинамиканың екінші заңының аналитикалық түрі. Энтропия – кейбір күй функция мәнін көрсетеді және дененің күйіне байланысты оның бастапқы және соңғы күйінін өзгеруіне тәуелді екенін анықтау үшін қолданылады. Ол денені абсолюттік температурасы Т-мен термиялық (жылу) энергиясы dq арасындағы жылулық байланысты көрсетеді.Энтропияның болу және өсу принципі – бұл термодинамиканың екінші заңының физикалық мағынасын береді. Энтропияың қайтымды және қайтымсыз процестердегі өзгеруін қарастырамыз:а ) Энтропияның қайтымды процестегі өзгеруін оқшауланған (адиабатты) жүйеде (dq=0) қарастырайық. Онда (1.3.4) теңдеуі адиабатты жүйеде қайтымды процестер үшін мына түрде қабылданады.dq=Т.dS=0, (1.3.5)немесе dS=0; S=constСонымен оқшауланған адиабатты қайтымды процестерде энтропия өзгермейді.б) Энтропияның қайтымсыз процестегі өзгерүін қарастырамыз. Бұл жағдайда (1.3.4.) теңдеу қайтымсыз процестері үшін мына түрде қабылданадыdS>0 немесе S₂-S₁>0, (1.3.6)демек энтропия өседі. Сонымен энтропия қайтымды процестерде оқшауланған жүйеде турақты болып қалады да, ал қайтымсыз процестерге өседі. Шыныда барлық нақты процестер қайтымсыз, сондықтан оқшауланған жүйелерде энтропия барлық уақытта көбейеді, олай болса қайтымсыз (нақты) процестер барлық уақытта энтропияның өсуіне байланысты өтеді. Сонымен оқшауланған жүйеде (dq=0) болуы, энтропияның өсу принципін немесе термодинамиканың екінші заңының жалпы түрін көрсетеді. Термодинамиканың екінші заңының физикалық мәніде, осы энтропияның оқшауланған жүйеде өсу принципін белгілеу (анықтау). Сонымен энтропияның өзгеруіне қарай нақты процестің қандай бағытта өтетінін айтуға болады. Термодинамиканың екінші заңының мағынасы бойынша барлық нақты процестерде энтропия өсуі сөзсіз.

38. ЖЫЛУ БЕРУ КОЭФФИЦИЕНТІ Α ЖӘНЕ ОНЫҢ ӘРТҮРЛІ ФАКТОРЛАРҒА (ЖАҒДАЙЛАРҒА) ТӘУЕЛДІЛІГІ. Жылу беру коэфициенті б көптеген факторларға байланысты болады: сұйықтың қозғалыс түріне Х, физикалық параметрлеріне (л_с, с_с, С_с, м_с), сұйықтың жылдамдығына W_с және температурасына Т_с, жылу беруші бетінің формасына, қабырға бетінің температурасына Т_қ, және басқа шамаларға байланысты. Сұйықтықтың қозғалысы екі режімге бөлінеді: ламинарлық және турбуленттілік.

39,41. ИДЕАЛ ГАЗДАРДЫҢ НЕГІЗГІ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ПРОЦЕСТЕРІ: ИЗОБАРАЛЫҚ, ИЗОХОРАЛЫҚ, ИЗОТЕРМИЯЛЫҚ, АДИАБАТТЫҚ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ. Жылу техникасында ең жетекші роль атқаратын, ол процестер және оларды есептеу әдістері болып саналады. Термодинамикалық процестеді есептеу – бұл процестің барлық бастапқы және соңғы параметрлерін, және жылуды және жұмысты анықтау, сонымен қатар процестерді термодинамикалық диаграммада көрсету (мысалы, Р V және Т, S – диаграммаларда.) Термодинамиканың бірінші заңы жылу мөлшерлерінің, газдың сыртқы жұмысының және ішкі энергияларының өзгерулерінің арасындағы байланысты анықтайды, сондағы денеге берілген немесе одан алынған жылу мөлшерлерінің және термодинамикалық процестердің түрлеріне байланысты. Теориялық және қолданбалы мағынадағы негізгі прцестерге мыналар жатады: изохоралық, тұрақты көлемде өтетін; изобарлық, тұрақты қысымда өтетін; изотермалық, тұрақты температурада өтетін; адиабаттық, қоршаған ортамен жылу алмаспайтын және политроптық процесс мына теңдікпен анықталатын PVⁿ=const. Бұл процесс белгілі бір жағдайдағы негізгі процестерді жинақтаушы болады және процестегі жылу сыйымдылық тұрақтылығын сипаттайды. Барлық термодинамикалық процестерді зерттеу үшін, мына жалпы әдіс қолданылады:1.процестегі жұмыстық дененің бастапқы және соңғы параметрлерінің арасындағы байланысты анықтап, сол процестін теңдеуін жазу;2.газ көлемінің өзгеруіндегі жұмысты есептеу;3.процесте газға берілген (немесе шыққан) жылу мөлшерін анықтау;4.процестегі жүйенің энтропиясының және энтальпияның өзгеруін анықтау.5.процестегі жүйенің ішкі энергиясының өзгеруін анықтау.1.4.1 Изахоралық процессИзохоралық процесс тұрақты көлемде (V=idem) өтеді (1.9-сурет) 1.9-сурет Идеал газ күйі теңдеуінен PV=RT, V=idem, болғанда мына теңдеуді (Шарль заңынан) аламыз = (1.4.1.).Изохоралық процесте газ көлемі өзгермейді V₂=V₁, жұмыс l= p dV, егер газ көлемі өзгермесе жұмыс нольге тең l=0, ал жылу термодинамиканың бірінші заңымен былай анықталады, q=ΔU+l, немесе q=ΔU=U₂-U₁= C_vdT=C_v(T₂-T₁).(1.4.2). Өзгеріп отыратын жылу сыйымдылығы болғанда q= (t₂-t₁)= t₂- t₁ ,(1.4.3) мұндағы - t_1, ден t₂ дейінгі температура аралығындағы орта массалық изохоралық жылусыйымдылығы. Себебі l=0-ге тең болғанда, термодинамиканың бірінші заңы бойынша ΔU=q және турақты көлемде: ΔU=C_v(T₂-T₁); C_v= idem болғанда ΔU= (t₂-t₁);C_v=var болғанда (1.4.4)Барлық идеал газдардың процестеріндегі энтальпияның өзгеруін мына формуламен анықтайды:Δh=h₂-h₁=C_p(Т₂-Т₁), С_р=idem болғанда Δh= (t₂-t₁), C_р=var болғанда (1.4.5).1.4.2.Изобарлық процесс.Идеал газдың күй теңдеуінен PV=RT бұдан P=idem, осыдан мынаны табамыз V/T=R/P=idem, немесе газдың көлемі оның абсолюттік температурасына тікелей пропорционал болады (Гей-Люссак заңы ) = (1.4.6) 1.10-сурет.Изобарлы процестің жұмысы l= pdV=P(V₂-V₁)=R(T₂-T₁) 1.4.7).Газды қыздыруға келтірілген (немесе ол салқындағанда алынатын) жылуың мөлшелерін термодинамиканың бірінші заңынан анықтауға болады dq=dh-VdP=idem q=h₂-h₁=Δh= dT= (t₂-t₁). (1.4.8)Мұндағы - t₁-ден t₂-ге дейінгі температуралар аралығындағы орта массалық изобарлық жылу сыйымдылық, мұнда C_p=idem q=C_p(t₂- t₁)=Δh(1.4.9).1.4.3 Изотермиялық процесс Бұл процесте температура турақты, соның үшін PV=RT=const, немесе = .(1.4.10)Яғни газдың қысымы оның көлеміне кері пропорционал болады, сондықтан газ изотермиялық қысылғанда қысымы үлкейді, ал газ изотермиялық ұлғайса, қысымы кішірейеді (Бойль-Мариотт заңы)(1.4.10) – байланысты, бұл процестің графигі Р, V – координаттарында тең бүйірлі гипербола болады. (1.11-сурет) 1.11-суретПроцестің жұмысы l= РdV= RTdV/V=RTln(V₂/V₁)= RTln( ); (1.4.11)Температура өзгермеуеіне байланысты иделды газдың ішкі энергиясы бұл процесте тұрақты болады ΔU=0 және Δh=0, сондықтан барлық газға келтірілген жылулық толық жұмысқа айналады:q=1.(1.4.12) G_т=dq/dт – жылу сыйымдылық формуласы көрсететіндей, изотермиялық процесте газдың жылусыйымдылығы ∞ тең.1.4.4 Адиабаталық процесс.Бұл процесс жүргізілгенде қоршаған ортамен жылу алмасу болмайды, осыған байланысты δq=0Адиабаталық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңы мынадай түрде жазыладыPV^к=idem, (1.4.13) мұндағы к=С_р/С_V – адиабаталық көрсеткіш. Адиабатылық процестің графигі (1.12-суретте) көрсетілген.Адиабата көрсеткіші к >1 болғандықтан адиабата изотермаға қарағанда құламалау келеді, өйткені адиабаталық ұлғайланғанда газдың температурасының төмендеуіне байланысты изотермалық процеске қарағанда қысым жылдамырақ төмендейді. 1.12-сурет(1.4.13) теңдеуінен мынаны табамыз: Р₁/Р₂ =(V₂/V₁)^к немесеV₂/V₁=(Р₁/Р₂)^1/к (1.4.14)(1.4.13) теңдеуі V, P координатындағы адиабаттық идеалды газдың теңдеуі С_v=idem және Ср= idem болғанда.PV=RT күй теңдеуіне сәйкес, адибаттық процестегі тепмператураның көлемен немесе қысыммен байланысын көрсететін теңдеулерін табамыз: ТV^к-1=const, (1.4.15) немесе Т₁/Т₂=(V₂/V₁)^к-1 немесе(V₂/V₁)^1/к-1 (1.4.16)Т₁/Т₂=(Р₁/Р₂)^к-1/к =(V₂/V₁)^к-1 (1.4.17) Бір атомды газ үшін к=1.66, екі атомды газ үшін к=1.4, ал үш және көп атомды газдар үшін к=1.33. Термодинамиканың бірінші заңы бойынша адиабатты процестегі ұлғаю жұмысы ішкі энергияның азаюымен жүреді және де төмендегі теңдеулердің біреуімен анықталады:l= -∆U=C_V(Т₂-Т₁)= (Т₁-Т₂)= (Р₁V₁-P₂V₂)= (1- ) = [1-( )^k-1]= (1- )= [1-( ) ](1.4.18) Бұл процесте газдың қоршаған ортамен жылу алмасуы өзгермейді, сондықтан q=0, онда С=dq/dТ теңдеуінде, адиабаттық процестің жылусыйымдылығы нольге тең болады.(Сq=0).

40. КОНВЕКТИВТІ ЖЫЛУ АЛМАСУДЫҢ НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕМЕЛЕРІ МЕН АНЫҚТАМАЛАРЫ.КОНВЕКЦИЯНЫҢ ТҮРЛЕРІ.НЬЮТОН-РИХМАН ТЕҢДЕУІ.Конвективті жылу алмасу деп – сұйықтар мен қатты денелердің бетіеің арасындағы жылу тасымалдауды айтады. Бұл кезде конвекция және жылу өткізгіштік жылу алмасу бір мезгілде өтедіЖылу беру процессі табиғи (еркін) және мәжбүрлік (еріксіз) конвективтік тасымалдау болуы мүмкін. Табиғи (еркін) конвекция – біріңғай емес өрісте, сыртқы массалық күш әсерінен (магниттік, инерциялық, гравитациялық күштер) сұйыққа жүйе ішінен жылу беру арқылы пайда болады. Мәжбүрлік конвекция – сыртқы бет қабат немесе біріңғай өріс күштерінің әсерінен жүйе ішіндегі сұйыққа жылу беру арқылы пайда болады. Сондай-ақ мәжбүрлік конвекция кинетикалық энергия арқылы пайда болады. Конвективті жылу алмасудың қарқындылығы жылу беру коэфициенті б арқылы да сипатталады және ол Ньютон-Рихман формуласымен анықталады.  = б*F(T_с – Т_қ) немесе q=б(T_с – Т_қ), (2.2.1)мұндағы б – жылу беру коэфициенті, ВТ/ (м²*К); F- жылу алмастырушы беттің ауданы, м²; Т_с- газдың немесе сұйықтың температурасы, К; Ф –жылу ағыны, Вт; Т_қ-қабырға бетінің температурасы,К; q – жылу ағынының тығыздығы, Вт/ м².

42. ЖЫЛУ АЛМАСТЫРУШЫ АППАРАТТАРДАҒЫ ЖЫЛУ ТАСЫҒЫШТАРДЫҢ АҒЫНДАРЫНЫҢ ҚОЗҒАЛЫСТАРЫНЫҢ НЕГІЗГІ СХЕМАЛАРЫ. Жаңа жылу аппараттарын жобалауда, жылуалмастырғыш аппараттарына жылулық есептеулер жүргізу құрылымдаушылық болуы мүмкін, оны есептеу кезінде жылуалмастыру аппаратарының қыздырылатын бетінің ауданын F(м²), (табу) сонын сенімділік есептеу болады, бұл кезде жылу тасымалдағыштың соңғы температураларын Т₂ ^ы, Т₂ ^с және берілетін жылудың шамасын Ф анықтайды. Екі жағдайда-да, тұрақты режімде жылу алмасудың негізгі есептік теңдеуі болып жылу беріліс және жылу боланыс теңдеулері қолданылады: Жылу беріліс теңдеуі = К F (T ^ы -T ^с) = К F ∆ T(ариф. логар.),(2.6.1),Жылу баланс теңдеуі, _с = _ы + ∆ ; 2.6.2), ∆ -ны шылушығынын ескермесек, (2.4.2) теңдеуін төменгіше жазамыз. = _с = _ы = m _с ∆h_с = m _ы ∆h _ы = V _{с с} C_{p с} (T₂ ^с –T₁ ^с) = V_{ы ы} C_{p ы} (T₂ ^ы–T₁ ^ы), (2.6.3), мұндағы -жылу ағыны, Вт; К-орта жылу беріліс коэффициенті, Вт / (м² К); F-аппарат- тағы жылу алмасу бетінің ауданы, м^2;; T ^ы және T ^с – ыстық және салқын жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу бетіндегі температуралары; T₁ ^с және T₂ ^с – аппартақа кіретін және шығатын жердегі салқын тасымалдағыштың орта температуралары; T₁ ^ы және T ₂^ы – аппаратқа кірердегі және шығардағы ыстық жылу тасымалдағыштардың орта температыралары. C_{p с} және C_{p ы} – T₁ ^ы, -T ₁^с дан T₂ ^ы, T ₂ ^с аралығындағы, жылутасымалдағыштардың орта меншікті массалық жылусыйымдылытары, Дж/ (кг К);. ∆h_ы және ∆h _с - аппараттағы ыстық және суық жылу көздерінің меншікті энтальпиясының өзгеруі, Дж/кг; V _{с с} және V _{ы ы} – жылутасымалдығыштардың массалық шығыны, кг/с. Төменгі көбейтінді шамасын былай жазуға болады V = m = W, Вт/К (2.6.4). Оны W сулы (немесе шартты) эквивалент деп атайды. (2.6.4) теңдеуін ескерсек, жылу баланыс теңдеуі (2.6.3) төмендегі түрде болады. ,(2.6.5) мұндағы W ^ы , W ^с – ыстық және суық сүйықтардың шартты эквиваленттері. Ыстық және суық жылу тасымалдағыштардағы шартты эквивалентерінің (2.6.5) шамалары арасындағы қатнас, графикте температуралардың өзгеруін анықтайды. (2.8 а, б – сурет). Жылутасымалдағыштың көлденең бетіндегі қыздыру температурасының өзгеру сипаттамасы, олардың қозғалыс схемасына (тура ағындылық немесе кері ағындылық) және W ^ы мен W ^с шамаларының қатнасына байланысты. Егер абсцисса осі бойынша аппарат бетінің ауданын F(м²), ал ордината осі бойынша әртүрлі нүктедегі жылу тасымалдағыштардың температура мәндерін салсақ, онда тура ағындық (2.8, а-сурет) және кері ағындық (2,8 б-сурет) аппараттарындағы жылу тасығаштардың сипаттамаларын аламыз, олар W ^ы және W ^с шама қатнасына және олардың қозғалыс схемаларына байланысты болады. 2.8 – сурет. Тура ағындылықта салқын тасымалдағыштың соңғы температурасы барлық уақытта, ысттық жылу тасымалдағыштың соңғы температурасынан кем, Т₂^с<Т₂^ы . Сонымен қатар сұйықтықтың бастапқы температурасын тура ағындық жылу алмастырғыштарға қарағанда, кері ағынды жылу алмастырғыштарда өте жоғары температураға дейін ысытуға болады.Мысалы, көлденен беттегі темпратура арыны ДТ кері ағындылыққа қарағанда, тура ағындылықта өте күшті өзгереді. Сонымен бірге орта температуралық арын шамасы, тура ағындылыққа қарағанда кері ағындылықта көп, демек ДT_кер >ДФ_тура

43. ПОЛИТРОПТЫҚ ПРОЦЕСТЕР. ПОЛИТРОПТЫҚ ПРОЦЕСТІҢ НЕГІЗГІ СИПАТТАЛАРЫ. Политроптық процесс деп – жүйенің физикалық күйінің өзгеруінде газдың жылу- сыйымдылығы тұрақты сақталатын термодинамикалық процесті айтады. Егер барлық термодинамикалық процестер турақты жылусыйымдылықта өтетін болса, онда олар жеке кездейсоқ политропты процесс болады.Политропты прцесс түсініктемелері, көбінесе жылу және газды двигательдердің, компрессолардың сығылу және улғаю жұмыстық процестерін оқып үйренуде қолданылады.Кезкелген еркін процесті Р, V координатында (кіші учаскелі) төмендегі теңдікпен анықтайды.Р Vⁿ=idem, (1.4.19)n – политроп көрсеткіші. Оның сандық мәні - ∞ пен + ∞ аралығында болуы мүмкін, бірақ көрсетілген процесс үшін ол тұрақты шама болады.Политроп теңдеуі 1.4.19 адиабаттық теңдеуден айырмашылығы n-көрсеткіші, сондықтан барлық қатыныстағы негізгі параметрлерін адиабаттық процесіндегі формулаларымен анықтауға болады (1.4.14)-(1.4.18), бірақ адиабат көрсеткіштерінің К орнына политроп көрсеткіштерін n-ді қабылдау керек.Политроп көрсеткіші n және полтироп процесінің жылусыйымдылығы С_n төмендегіше анықталады;n= ,(1.4.20)осыдан С_n=C_v* (1.4.21).Политроп процесінің жылусыйымдылығы және оның полтроптық көрсеткішке n тәуелділігі.Процесс өтіп жатқан кезде алып келінген (немесе алып кетілген) жылудың мөлшерін термодинамиканың бірінші заңының теңдеуін қолданып анықтауға болады.q=C_n(Т₂-Т₁)=С_v ,(1.4.22)мұндағы С_n – политроп процесіндегі идеал газдың жылусыйымдылығын көрсетеді.(1.4.2.1) теңдеуі политроп процесіндегі жылусыйымдылығының мөлшерін анықтайды.Егер (1.4.21) және (1.4.19) теңдеулеріне n-нің мәнін қойсақ онда жылусыйымдылық мөлшерін анықтауға болады (изохоралық, изобарлық, изотермалық, адиабатты процестер үшін).Политроптық процесс барлық негізгі термодинамикалық процестердің бірлігін анықтайды:Изохоралық процесс үшін n= , C_n= C_p, V=idem . Изобарлық процесс үшін n=0, C_n= KC_v= C_p, P=idem.Изотермалық процесс үшін n=1, C_n= , VP=idem.Адиабаттық процесс үшін n=k, C_n= 0= C_q PV^k=idem.1.13 – суретте PV – диаграммасында n- көрсеткішіне байланысты политроптық процестердің орналысуы және олардың бір нүктеден шығатыны (таралғаны) көрсетілген

44. Политроптық процестерді P,U ; T,S диаграммаларында бейнелеу

Политроптық процесс деп – жүйенің физикалық күйінің өзгеруінде газдың жылу- сыйымдылығы тұрақты сақталатын термодинамикалық процесті айтады. Егер барлық термодинамикалық процестер турақты жылусыйымдылықта өтетін болса, онда олар жеке кездейсоқ политропты процесс болады. Кезкелген еркін процесті Р, V координатында (кіші учаскелі) төмендегі теңдікпен анықтайды. Р Vn=idem, n – политроп көрсеткіші. Оның сандық мәні - ∞ пен + ∞ аралығында болуы мүмкін, бірақ көрсетілген процесс үшін ол тұрақты шама болады. 1 – суретте PV – диаграммасында n- көрсеткішіне байланысты политроптық процестердің орналысуы және олардың бір нүктеден шығатыны (таралғаны) көрсетілген

45. ЖЫЛУ АЛМАСТЫРУШЫ АППАРАТТАРДЫҢ ТҮРЛЕРІ ЖАНЕ СХЕМАЛАРЫ.Жылу алмасу аппараттары – бір ортадан екінші ортаға (сұйық және газ) жылуды тасымалдау үшін қолданылатын құрылғы.Жылу тасымалдау үшін, қолданылатын жылу аппараттарына, әртүрлі қазандарда қолданылатын серпімділік сүйықтар әртүрлі аралық қысымда және температурада қолданылады; су буы, ыстық су, жанған отын өнімі, май, әртүрлі тұзды ертінділер мен сүйық қоспалар т.б.Жылу алмасу аппараттарына бу қазандары, су және ауа қыздыратын пештер, конденсаторлар, радиаторлар т.б. жатады. Жылу алмасу аппараттары жұмыс істеу принциптеріне қарай рекуперативті, регенеративті және араластырғыш болып бөлінеді. Атқаратын қызметіне қарай жылу алмасу аппараттары қыздырғыш және салқындатқыш ретінде пайдаланады. Жылу алмастырғыштар әртүрлі өндірістік технологиялық процесстерде, жылыту жүйелерінде, іштен жану қозғалтқыштарында, әртүрлі үрмелі поршенді қозғалтқыштардың үрмелі ауаларын салқындату үшін, газтурбиналы қозғалтқыштардың қыздыру және салқындату жүйелерінде, майлау және салқындату жүйелеріндегі радиаторларда, экономайзерде, бу қыздырғыштарда, конденсаторда, бу күшті қондырғыларының қыздырғыштарында өте кеңінен қолданылады.Рекуперативті аппараттар деп – жылудың бір жылу тасымалдағыштан (ыстық) басқа салқын жылу тасымалдығышқа өзара бөлгіш қатты қабырға арқылы іске асатынын айтады.Регенераторлы аппараттар деп – жылу тасымалдығыштар арқылы қатты дененің беті не жылынатынды немесе салқындатылатынды айтады. Ыстық жылуды тасымалдағыш, өзінің жылуын қатты денеге береді (жинақтаушы құрылғы), содан кейін қатты дененің алған жылуы екінші салқын жылутасымалдағышқа беріліп салқындатылады. Мысал ретінде, мұндай регенеративті аппараттарда металлургия және шыны өнеркәсібтерінде қолданылатын пештерде және газ турбиналы қондырғыларда ауаны жылытушы жатады.Аралыстырғыш жылу алмастырғыштарда жылу, ыстық тасымалдағыштардан салқын тасымалдағыштарға беріледі, соның нәтижесінде бір-бірімен жанасады және араласады. Мысал ретінде, бұларға жататындар аралыстырғыш конденсаторлар, градирлі және скрубберлі жылу алмастырғыштар.Техникада көбінесе рекуперативті жылу алмастырғыштар қолданылады.Жылу алмастырғыштардың қандайда, түрі болмасын, олар үшін қолданылатын жылулық есептеулер бірдей тәсілмен жүргізіледі.Жылу алмастырғыш аппараттарда сұйықтықтың қозғалысы негізінен мына үш схема түрінде іске асады, (2.6 – сурет а,б,в) тура ағындылық, кері ағындылық және қиылысты ағындылық. Тура ағындылық (2.6, а-сурет) – жылу алмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың (ыстық және салқын) қозғалысы бір-бірімен параллель бағытта болады. Кері ағындылық (2.6, б-сурет) – жылуалмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың қозғалысы бір-бірімен қарама қарсы бағытта болады. Қиылысты ағындылық (2.6, в-сурет) – жылу алмастырғыштағы екі жылу тасымалдағыштың қозғалысы бір-біріне перпендикуляр бағытта болады. Іс-жүзінде жылу тасымалдағыштардың қозғалыстарының қарапайым схемаларынан басқа, күрделі қозғалыс схемалары да қолданылады: бір уақытта тура ағынды және кері ағынды қозғалыстар (2.7, а-сурет); көп қатарлықиылысты ағындылық (2.7, б-сурет).

46. Дененің күйінің термиялық (температуралық) және калориялық (жылулық) теңдеулері Айналымдық процестерәдістерін қолдана отырып, термодинамиканың екінші заңынан екі фазалық жүйе үшін Клапейрон-Клаузиус теңдеуін табуға болады. мұндағы r -фазалық өтудегі жылу (бу түзу жылулығы). (1.5.4) теңдеуі заттың фазалық өзгеруіндегі термиялық және калориялық шамалардың арасындағы байланысты көрсетеді. dT dP/ шамасы фазалық ауысудағы қысымның температура бойынша өзгеруі. Меншікті көлемдердің айырмашылығы оң немесе теріс мәндер болуы мүмкін.

47. Отындардың жіктелуі, элементарлық құрамдары және олардың сипаттамалары.

Отындарың жіктелуі және олардың негізгі сипаттамалары. Отынның элементарлық құрамы. Отын деп – жанатын затты және одан бөлінетін жылуды тиімді мақсатта пайдалануды айтады. Отынның жалпы сипаттамасына, отының шығу тегі, агрегаттық күйі, химиялық құрамы және отын жанған кезде бөлінетін жылу мөлшері жатады. Отынды негізінен жоғарыда айтылғандай шығу тегімен агрегет күйіне байланысты жіктейді. Осыған байланысты отынның барлық түрлерін табиғи және жасынды деп бөледі. Табиғи қатты отынға (ағаш, торф, қоңыр және таскөмір, антрациттер, жанғыш сланецтер), сұйық отынға (мұнай) және газ тәріздес отынға (табиғи газдар) жатады. Жасанды қатты отынға (ағаш, көмір, қорытылған қалдықтар, кокс, көмір шаңы), сұйық отынға мұнай өнімдері (бензин, керосин, мазут, спирт және т.б.) және газ тәріздес жасанды отынға (кокстық, домендық, жанғыш генраторлы, қурғақ айдалған газдар, қосымша газдар және т.б.) Ядролық отындар реакция кезінде атомдық ядерлер бөлініп изотоптың ауыр элементтерін құрайды (табиғи уран U235, жасанды U233 және плутоний Рu239) осыған байланысты олар табиғи отындарға қарағанда миллион есе артық жылу бөліп шығарады. Қатты және суйық отындардың құрамында көміртегі С, сутегі Н, ұшатын күкірт Sұ және жанбайтын заттар-оттегі, ауа, азот N, күл А, ылғал W. Меншіктк жану жылу (Дж/кг) – белгілі мөлшердегі отынның толық жанған кездегі жылу бөлінуінің шамасы. Отынның жану жылулығын, отынның элементарлық құрамын аналитикалық жолмен немесе тәжірибелік жодармен анықтауға болады. Отынның жану жылуылығы жоғарғы және төменгі жану жылылуқ деп бөледі.

48. ЭНТРОПИЯ ЖӨНІНДЕ ТҮСІНІКТЕМЕ. ЭНТРОПИЯНЫҢ ҚАЙТЫМДЫ ЖӘНЕ ҚАЙТЫМСЫЗ ПРОЦЕСТЕРДЕГІ ӨЗГЕРУІ. Энтропия – термодинамикалық жүйенің күйінің функциясы және дененің термиялық (жылулық) энергиясының өзгеруі түрінде жылу мен абсолюттік температура арасындағы өз-ара байланысты бейнелейді. Энтропия – кейбір күй функция мәнін көрсетеді және дененің күйіне байланысты оның бастапқы және соңғы күйінін өзгеруіне тәуелді екенін анықтау үшін қолданылады. Ол денені абсолюттік температурасы Т-мен термиялық (жылу) энергиясы dq арасындағы жылулық байланысты көрсетеді. dq/T мәні газдың тепе-тең өзгеруінде, бұл кейбір функция күйінің толық дифференциалы, себебі сол дененің күйіне тәуелді болады.Бұл функция 1 кг газ үшін, S арқылы белгіленіп, Дж/(кг*К) мен өлшенеді және оны энтропия деп атайды.(Энтропия терминін Р. Клаузиус 1865 ж. енгізген ) Онда, осы 1.3.3 теңдеуінен мынаны аламыз dS ,(1.3.4) мұндағы ”=” белгісі қайтымды процесті ал, “>” – белгісі қайтымсыз процесті , S-энтропияны көрсетеді. Сонымен қатар (1.3.4) теңдеуі, энтропия арқылы жазылған термодинамиканың екінші заңының аналитикалық түрі. Энтропияның болу және өсу принципі – бұл термодинамиканың екінші заңының физикалық мағынасын береді. Энтропияың қайтымды және қайтымсыз процестердегі өзгеруін қарастырамыз:а ) Энтропияның қайтымды процестегі өзгеруін оқшауланған (адиабатты) жүйеде (dq=0) қарастырайық. Онда (1.3.4) теңдеуі адиабатты жүйеде қайтымды процестер үшін мына түрде қабылданады. dq=Т.dS=0, (1.3.5)немесе dS=0; S=const Сонымен оқшауланған адиабатты қайтымды процестерде энтропия өзгермейді. б) Энтропияның қайтымсыз процестегі өзгерүін қарастырамыз.Бұл жағдайда (1.3.4.) теңдеу қайтымсыз процестері үшін мына түрде қабылданады dS>0 немесе S₂-S₁>0, (1.3.6)демек энтропия өседі. Сонымен энтропия қайтымды процестерде оқшауланған жүйеде турақты болып қалады да, ал қайтымсыз процестерге өседі. Шыныда барлық нақты процестер қайтымсыз, сондықтан оқшауланған жүйелерде энтропия барлық уақытта көбейеді, олай болса қайтымсыз (нақты) процестер барлық уақытта энтропияның өсуіне байланысты өтеді. Сонымен оқшауланған жүйеде (dq=0) болуы, энтропияның өсу принципін немесе термодинамиканың екінші заңының жалпы түрін көрсетеді. Термодинамиканың екінші заңының физикалық мәніде, осы энтропияның оқшауланған жүйеде өсу принципін белгілеу (анықтау). Сонымен энтропияның өзгеруіне қарай нақты процестің қандай бағытта өтетінін айтуға болады. Термодинамиканың екінші заңының мағынасы бойынша барлық нақты процестерде энтропия өсуі сөзсіз.

49. Энтропияның өсу принципімен термодинамиканың 2-ші заңының физикалық маңызы Энтропия – кейбір күй функция мәнін көрсетеді және дененің күйіне байланысты оның бастапқы және соңғы күйінін өзгеруіне тәуелді екенін анықтау үшін қолданылады. Ол денені абсолюттік температурасы Т-мен термиялық (жылу) энергиясы dq арасындағы жылулық байланысты көрсетеді. Энтропияның болу және өсу принципі – бұл термодинамиканың екінші заңының физикалық мағынасын береді. Энтропияың қайтымды және қайтымсыз процестердегі өзгеруін қарастырамыз: а ) Энтропияның қайтымды процестегі өзгеруін оқшауланған (адиабатты) жүйеде (dq=0) қарастырайық. Онда (1.3.4) теңдеуі адиабатты жүйеде қайтымды процестер үшін мына түрде қабылданады. dq=Т.dS=0, (1.3.5) немесе dS=0; S=const Сонымен оқшауланған адиабатты қайтымды процестерде энтропия өзгермейді. б) Энтропияның қайтымсыз процестегі өзгерүін қарастырамыз.Бұл жағдайда (1.3.4.) теңдеу қайтымсыз процестері үшін мына түрде қабылданады dS>0 немесе S2-S1>0, (1.3.6) демек энтропия өседі. Сонымен энтропия қайтымды процестерде оқшауланған жүйеде турақты болып қалады да, ал қайтымсыз процестерге өседі. Шыныда барлық нақты процестер қайтымсыз, сондықтан оқшауланған жүйелерде энтропия барлық уақытта көбейеді, олай болса қайтымсыз (нақты) процестер барлық уақытта энтропияның өсуіне байланысты өтеді. Сонымен оқшауланған жүйеде (dq=0) болуы, энтропияның өсу принципін немесе термодинамиканың екінші заңының жалпы түрін көрсетеді. Термодинамиканың екінші заңының физикалық мәніде, осы энтропияның оқшауланған жүйеде өсу принципін белгілеу (анықтау).

Сонымен энтропияның өзгеруіне қарай нақты процестің қандай бағытта өтетінін айтуға болады.Термодинамиканың екінші заңының мағынасы бойынша барлық нақты процестерде энтропия өсуі сөзсіз.

50. Қазіргі замандағы барабанды (атанақты) және тура ағынды қазанды қондырғылардың схемаларымен жұмыс істеу принциптері Көмірмен жанатын атанақты түрлі табиғи айналыммен жұмыс жасайтын қазан схемасы 3.1-суретте келтірілген

Атанаққа (барабанға) суды берместен бүрын су экәномайзеріде қыздырылады .Құрғақ ыстық бу,бу қыздырғышқа келеді, кейін тұтынушыларға жіберіледі. Қазанды агрегаттарың негізгі элементтеріне мыналар жатады: Оттық - отынның химиялық энергиясын жанған өнімнің жылу энергиясына айналдыратын қурылығы. Су экономайзері-қазанға келетін суды жанған отынның өнімімен қыздыратын немесе жартылай буландыратын құрылғы. Ауа қыздырғыш - қазанның оттығына берместен бұрын, жанған оттынның өнімімен ауаны қыздыратын қурылғы. Қазан агрегаттарының жабдықтарына мыналар жатады: Қазан қаптамасы - атқаратын қызметі шығатын жылудың шығынын азайту және газдың тығыздығын қамтамасыз ету мақсатында, отқа төзімділік және жылуды оқшаулашы қоршау жүйесі. Арматура және гарнитура – қазан агрегаттарын пайдалану және оларға қызмет ету үшін, арналған құрылығы. Қазанды қондырғыларының қосымша жабдықтарына мыналар жатады: отын дайындайтын құрылғы, отын беру, қатты отындарды жаққанда қолданылатын күл ұстағыш және күл тұтқыш жүйелер, сумен қамтамасың ететін қондырғылар,үрлегіш желдеткіштер,түтін тартқыш қондырғылар,жылуды бақылаушы приборлар және автоматты түрде басқаратын қондырғылар.

51.Есеп

52. Политроп процесінің жылусыйымдылығы және оның полтроптық көрсеткішке n тәуелділігі.Процесс өтіп жатқан кезде алып келінген (немесе алып кетілген) жылудың мөлшерін термодинамиканың бірінші заңының теңдеуін қолданып анықтауға болады.q=C_n(Т₂-Т₁)=С_v ,(1.4.22)мұндағы С_n – политроп процесіндегі идеал газдың жылусыйымдылығын көрсетеді.(1.4.2.1) теңдеуі политроп процесіндегі жылусыйымдылығының мөлшерін анықтайды.Егер (1.4.21) және (1.4.19) теңдеулеріне n-нің мәнін қойсақ онда жылусыйымдылық мөлшерін анықтауға болады (изохоралық, изобарлық, изотермалық, адиабатты процестер үшін).Политроптық процесс барлық негізгі термодинамикалық процестердің бірлігін анықтайды:Изохоралық процесс үшін n= , C_n= C_p, V=idem . Изобарлық процесс үшін n=0, C_n= KC_v= C_p, P=idem.Изотермалық процесс үшін n=1, C_n= , VP=idem.Адиабаттық процесс үшін n=k, C_n= 0= C_q PV^k=idem.1.13 – суретте PV – диаграммасында n- көрсеткішіне байланысты политроптық процестердің орналысуы және олардың бір нүктеден шығатыны (таралғаны) көрсетілген

53. Шартты отын және отынның жану жылулығы туралы түсінік. Шартты отын - жану жылулығы 29,35 МДж/кг тең қабылданған, отын.

54. Ауаның артық коэффициенті

55-56. БУ-КУШТІЛІК КОНДЫРГЫНЫН ЖЫЛУЛАНДЫРУ ЦИКЛЫ, ЖЫЛУЭЛЕКТРОРТАЛЫГЫНЫН ПРИНЦИПИАЛДЫК ЖУМЫС ИСТЕУ СХЕМАСЫ. Бу турбиналы қондырғылардың атқаратын қызметі ол – әртүрлі отын жанған кезде алынған жоғары қысымды және температуралы ыстық суды немесе су буын алу үшін қолданады. Барлық бу қондырғыларында жылуды пайдалануына байланысты шықтандырғыш (сұйықтандырушы) және жылуландырушы болып екіге бөлінеді. Электр энергиясын және жылуды ( бу, ыстық су) бөлек өндіруге арналған бу қондырғыларын жылу эелектр станциясы(ЖЭС) деп атайды. Электр және жылу энергияларын аралас бірге өндіруге арналған бу қондырғылары жылуландыру немесе жылу электр орталығы (ЖЭО) деп атайды. Шықтандырғыш бу турбиналы қондырғасынан жылуды немесе жұмысты алу процесі төмендегідей болады (1.35- сурет). Жанған отының химиялық энергиясы, жанған өнімнің ішкі энергиясына айналып жылуды бу қазанға 1 және буды аса қыздырғышқа 2 береді. Алынған жылу бу түрінде бу турбинасына 3 бағыттылады, сол жерде жылу энергиясын элктр генераторы 4 механикалық энергияға түрлендіреді . Пайдаланған бу конденсаторға 5 келеді де су салқындатқышқа беріледі. Алынған конденсат, конденсат насосы 6 арқылы қоректендіру бәгіне 7 бағытталады сол жерде, су сорғысымен 8 қыздыртқыш 9 арқылы бу (қондырғысына) қазанына 1 беріледі. Бу қазғалтқыштары (бу турбинасы) түрлеріне, буды пайдалану әдісіне және ұлғаю соңындағы бу қысымына Р₂ қарай, әртүрлі болады: 1) ұлғаю сонында бу қысымы Р₂ атмосфералық қысымнан жоғары және бұл кезде турбинадан өткен буды жылу ретінде пайдаланады;2. турбинада бу ұлғаяды, атмосфера қысымнан сәл кемірек қысым пайда болады (шықтандырғыш қондырғыларда). Бұл жағдайда пайдалынылған бу, конденсаторда 5 сұйықтаналады. Жылуландыру циклының маңызды, ол турбинадағы пайдаланылған барлық буды немесе оның бір бөлігін жылу тутынушыларға жібереді, сосын өндірілген электр энергиясында тұтынушыларға береді. Шықтандырғыштық типтегі бумен күш беретін қондырғыда жылудың жоғалуы, негізінен буға айналған жылу турбинадан кейін, пайдаланылған бу салқындатқышқа жіберіледі де өндірілген жылу пайданылынбайды. Бұл кезде жылудаң ең көп жоғалуы конденститорда болады (50…52% дейін). Су буының конденсатқа (суйыққа) айналу температурасы 20⁰С. Осы шығын жылуды орнына келтіру үшін турбинадан кейін будың қысымын Р₂ көтеру керек, сонда пайдаланған будың температырасы да Т₂ көтеріледі. Бірақ бұл кезде термиялық п.ә.к. төмендейді, осының әсерінен өндірілетін электр энергиясыда азаяды. Мысалы: будың ең соңғы қысымын Р₂ 0,1…0,2МПа дейін көтерсе, пайдаланылған буды коммуналдық қажеттілікке (моншада, ғимараттарда, жылыту және ыстық су жүйелерінде) пайдалануға болады. Егер соңғы қысымды 0,15…0,5МПа дейін көтерсе онда пайдаланған буды фабрикаларда және заводтарда қолдануға болады. Көбінесе өндірістік және тұрмыстық қажеттілікке жылуды және электр энергиясын алу немесе аралас түрде өндіру, жылыту қондырғыларының жәрдемінде асады, ал бұл кезде электрстанцияны жылу электр орталығы деп (ЖЭО) атайды (1.35 – сурет)

57. Поршенді және құрамалы іштен жану қозғалтқыштарының схемаларымен жұмыс істеу принциптері Іштен жанатын қозғалтқыштарында (ІЖҚ) жылу жұмыстық денеге сырттан емес іштен беріледі, жылудың ыстық көзі қондырғының ішінде. Сондықтан олардың көлемі және салмағы да аз, құрылысы қарапайым. Поршенді іштен жану қозғалтқыштарының циклдері техникалық термодинамика әдістемесіне сай үш түрге бөлінеді. Жылу жұмыстық денеге көлем тұрақтылығында берілсе - Отто циклы, ал қысым тұрақтылығына берілс; Дизель циклімен істейтін қозғалтқыш болады; Тринклер циклімен істейтін қазғалтқышта жылу жұмыстық денеге алдымен көлем тұрақтылығында, одан кейін қысым тұрақтылығында беріледі. Сонымен іштен жоғарыда айтылғанға сәйкес іштен жануқозғалтқыштары (ІЖҚ) әртүрлі циклдерде айналымдарда жұмыс істейді: аралас жылу беру (1.30, а- сурет); тұрақты көлемде жылу беру (1.30, б – сурет); тұрақты қысымда жылу беру

58.Есеп