2 Жұмысты орындау тәртібі

1. Белгілі өлшемдер бойынша белгісіз өлшемдерді анықтау мысалдарымен танысу.

2. 1 мысал: р_А және t_A. өлшемі белгілі болсын. Осы өлшемдер арқылы белгісіз өлшемдерді анықтауымыз керек.

1. is диаграммасы бойынша р_А изобараны анықтаймыз, ол шама мәні бойынша р₂ және р₃. изобаралардың арасында орналасқан.

2. is диаграммасы бойынша t_A изотерманы анықтаймыз, ол шама мәні бойынша t₃ және t₄ изотермалардың арасында орналасқан.

3. А нүктесі осы қисық сызықтарының қиылысу нүктесі 1 мысалдағы су буының нүктелі жағдайы болып табылады.

4. А нүктесі бойынша басқа да өлшемдердің мәнін анықтай аламыз: V₂ және V₃ – арасында V_A ; S₁ және S₂ – _A арасында; i₂ және i₃ – i_A арасында; x_A мәні жоқ. Өйткені нүкте ВПК-дан жоғары орналасқан.

3. 2 мысал.Is диаграммасында пунктир сызықтары бейнеленген.р_Бжәне i_Б – 2 өлшемі белгілі. Осы өлшемдер арқылы белгісіз өлшемдерді анықтауымысыз қажет.

3.1. is диаграммасы бойынша р_Б изобараны анықтаймыз,ол р₃ және р₄. изобараларының арасында орналасқан.

3.2. is диаграммасы бойынша i_Б изоэнтальпияны анықтаймыз, ол i₁ және i₂ энтальпиялардың арасында орналасқан.

3.3. Б нүктесі осы қисық сызықтарының қиылысу нүктесі 2 мысалдағы су буының нүктелі жағдайы болып табылады.

3.4. Б нүктесі бойынша басқа да өлшемдердің мәнін анықтай аламыз: V_Б – V₃ және V₄ арасында; t_Б – t₂ және t₃ арасында_; S_Б – S₁ және S₂ арасында; x_Б – x₂ және x₃ арасында.

4. is шынайы диаграммасы бойынша су буына лайық нүктесін анықтау үшін бастапқы мәндерін алу.

5. Қарандаштық сызықтарды өшіру үшін лекало, сызғыш ,орташа қаттылық қарандаш,өшіргіш дайындап алуыңыз керек.

is диаграммасындағы сызбалар қарандашпен ғана тіркелуі тиіс, диаграмма сызбаларын тез арада өшіруге тиімді болып табылады.

Сызбалар 1 және 2 өлшемдер арқылы орындалуы тиіс. Оларды орындап, белгісіз өлшемдерді анықтаныз.

6. is диаграммасы бойынша табылған және берілген термодинамикалық өлшемдерден кесте құрастырындар.

3 Қорытынды сұрақтары:

1. Неліктен су буы шынайы газ болып табылмайды?

2. Ылғалды бу қызған будан немен ерекшеленеді?

3. Бу пайда болған жағдайда термодинамикалық өлшемдердің маңызы?

4. Клапейрон теңдігін дәптеріңізге жазып алыңыз. Неге оларды шынайы газдарға қабылдай алмаймыз?

5. Неге белгісіз термодинамикалық өлшемдерді анықтау үшін термодинамикалық кестелер мен is диаграммаларын қолданамыз?

6. Ішкі энергияны қалай анықтаймыз?

7. Будың ылғалдылық дәрижесін қалай анықтаймыз?

Зертханалық жұмыс № 2

Id диаграммасын қолдану ережелерін зерттеу

Мақсаты: белгілі өлшемдер арқылы белгісіз өлшемдерді анықтау мақсатында,яғни ылғалды ауаны анықтау үшінidдиаграммасының ережелерін зерттеу,оларды қолданысқа еңгізу.

1. Кіріспе

Ылғалды ауаныңт өлшемдерінid– диаграммасының көмегімен графикалық тұрғыда анықтайды.

Қоршаған ортаның ауасы ылғалды болып келеді,өйткені оның құрамында су булары бар.

Сол себепті, ылғалды ауа – құрғақ ауа мен су буларының қосындысынан тұрады.

Ылғалды ауа өндірісте кеңінен қолданылады,әр түрлі заттарды құрғату үшін, жанармайды жандыру және тағы да басқа жағдайларда қолданылады. Осыған байланысты ауаның бастыерекшеліктері мен сапалық қасиеттерін зерттеп, білген жөн. Ауаны зерттеу бірнеше түсініктерге тәуелді болып келеді.

1. Ылғалды ауаның атмосфералық қысымы р Дальтон заңына сәйкес парциалдық құрғақ ауаның қсымының – р_а және су буының – р_б қосындысына тең

р = р_а + р_б (2.1)

Парциалды қысым – бұл қандайда бір газдың бір компонентінің қысымы болып тыбылады,бірақ ол газ қосындыларының көлемін алып тұрған жағдайда ғана. Мысалы,су буының парциалды қысымы р_б, бұл берілген ылғалды ауаның көлемі тек қана су буынан тұратын жағдай. Ылғалды ауаның тағы да бірнеше ұғымдарын қарастыру үшін, оны pv – диаграммасында қарастырамыз.

Берілген pv – диаграммасының төменгі және жоғары жағындағы қисық сызбалар су буы үшін бейнеленген.

Қоршаған ылшғалды ауаның су буының парциалды қысымы р_б ылғалды ауаның қымынан р төмен. Одан басқа, бұл ауа әрқашанда парциалды қысым кезінде су буын қыздырылған күйінде алады. Ол оң жақ үстіңгі қисықта орналасқан. 2.1 суретіндегі 1’-1’’-1_П изотермасы t₁ = const температурасында қоршаған ылғалды ауасына тән сызбасы, ал 1_П нүктесі осы ауаға ең қолайлысы болады. 1_П нүктесінде су буы парциалды қысымда р_П1 тең болады.

Үстіңгі қисығында (x=1) су буы өзінің парциалды қысымында р_П құрғақ қаныққан күінде болады. Бұл 2.1 суретіндегі нүктелер: 0’’- парциалды қысым кезінде р_П = р_П1; 1’’ – р_П = р – р_В қысым кезінде; 2’’- р_П = р қысым кезінде; 3’’- р_П > р қысым кезінде.

1_П нүктесіндегі ылғалды ауадағы су буы қыздырылған күйде болғандықтан,ол ылғалды ауа сияқты түссіз болады .

Бірақта,ылғалды ауа тұман кезінде белгілі бір түске ие болады,ол су буының кейбір бөліктерінің ылғалды қаныққан буға айналуымен түсіндіріледі, яғни диаграмманың сол жақ қисығының жоғарғы жағында, онда су буының конденсациясы басталады,яғни түсі бар су тамшыларының пайда болуы.

1_П нүктесін алсақ, қызған жағдайда су буы тұманға қалай айналғаның білеміз.

Конденсация қисықтың жоғарғысынан басталады, 1_П нүктесінен t₁ изотермасы арқылы 1’’ нүктесіне өтуге болады,бұл су буының парциалды қысымын р_П1 –ден бастап р-р_В деңгейіне дейін көтеру арқылы, яғни ылғалды ауаның ылғалдығының үлкейту арқылы. Мысалы,жаз мезгілінде жаңбырдан кейін бұл жағдайды анық сезінуімізге болады, немесе 0’’ нүктесі арқылы су буының парцианалды қысымы тұрақтылығында р_П1 қысымына теңескенде,бұл жағдай ылғалды ауаны салқындату арқылы жүзеге асырылады,мысалы,түңгі уақытта байқауға болады

0’’, 1’’, 2’’, 3’’ нүктелерінде және осы нүктелерінің сол жағындағы нүктелерге тиісті температурасында ылғалды ауаның құрамына су буының бірнеше пайызы барынша кіреді. Парцианалды қысым кезінде осы аталған температураға тиісті нүктксі қаныққан температурасы болады.

2’’ және 3’’ нүктелеріндегі және де сол жағында орналасқан нүктелерде ылғалды ауаның деңгейі тек қана бір су буынан тұрады.

Ылғалды ауамен байланысты басқа түсініктерді қарастыруға көшеек.

Шық нүктесінің температурасы – бұл қаныққан су буының температурасына тең ылғалды ауаның температурасы.

Қаныққан ылғалды ауа – бұл қаныққан су буының және құрғақ ауаның қоспасынан тұратын ауа.

Қаныққан емес ылғалды ауа – бұл құрғақ ауаның және қыздырылған будың қоспасы. Берілген температурасында қыздырылған су буының парцианалды қысымы әрқашанда қаныққан қысымнан төмен болады.

Ауаның алғалдылығы d – ылғалды ауаның құрамындағы сулы будың массасының m_Б құрғақ ауаның массасына қатынасы m_А, кг/кг немесе г/кг

d = , г/кг (кг/кг)(2.2)

немесе

d = , кг/кг (2.3)

мұндпа _Б және _А – су буының және құрғақ ауаның тығыздылығы.

1. Ауаның абсолюттік ылғалдылығы – бұл 1 м^3-гі су буының ылғалды ауаның массасы, яғни ылғалды ауадағы су буының қысымы _П , кг/м³.

2. Ауаның қатыстылық ылғалдылығы  – бұл берілген температурадағы абсолюттік тығыздылықтың қаныққан ылғалды ауа кезіндегі температурадағы максимальді ылғалдылықпен қатынасы.

 =. (2.4)

(2.4) формуласындабірлік негізінде құралған. Егер формуланың (2.4)оң жағын бөлігін 100-ге көбейтсек,онда  өлшемі % түрінде аламыз.

 = · 100 , %. (2.5)

Ауаның қатысты ылғалдылығы  = 0 бастап  = 1 немесе 100% өлшем аралығына дейін өтуі мүмкін.

2. id – ылғалды ауаның диграммасы

Жоғарыда қарастырылған ылғалды ауаның өлшемдерін 1918 жылы профессор Л.К.Рамзин ұсынған id – диаграммасының көмегімен графикалық тұрғыда анықтайды.

Осы диаграмманың ордината осі бойынша құрғақ ауаның энтальпиясы i, кДж/кг өлшенеді, ал абцисса осі бойынша – ылғалдылықты сақтау d өлшемін орналастырады, г/кг . Диаграммада әртүрлі сызықтарды ыңғайлы орналастыру үшін оны координат осінде 135⁰ градустық бұрышта орналастырады. Осыған байланысты ординат нүктелері тік орналастырады.

Осыған байланысты id – диаграммасында ылғалдылықты сақтау сызығы тік, ал і энтальпиясы-түзу еңкейтіп орналастырады. (2.2 суретіне қара).

Суреті 2.2 - Диаграмма id

Сонымен қатар id – диаграммасында жоғары қарай еңкейген түзу тәріздес тұрақты температураның сызығы бейнеленген және қатысты ылғалдылықтың тұрақты сызықтары %-тік түрде бейнеленген.

Көбінесе id – диаграммасы 0,993 бар үшін салынады, яғни атмосфералық қысым үшін, бірақ ол негізіне жақын басқа да қысымдарды табу үшін қолдануға болады.

Есте сақтау керек, ылғалды ауаны салқындату және қыздыру үрдістері d = const кезінде өтеді,яғни тік тура сызығы арқылы. Мысалы, 2.2 суретінде 1-2 тік орналасқан ылғалды ауаны қыцздыру үрдісінің кескіні тіркелген,кері үрдіс 2-1 осы аунаны слқындату үрдісі болады. Ылғалды ауаны салқындату және қыздыру үрдістерінде ылғалдылығының құрамы өзгеріссіз қалады.Мысалы,ауаны жылтатын құрылғыда ауаны қыздыру немесе ауаны салқындататын құрылғыда ауаны салқындату барысы.

Есте сақтау керек, қандай да бір затты ыстық ауамен кептіру процесі ылғалды ауаның өзгермейтін энтальпиясында (жылу) i = const өтеді,яғни затты кептіру кезінде буланып кеткен ылғал қайтадан ауаға жылуны қайтарады, ал d ауаның ылғалдылығы өседі. Осы үрдіс 2.2 суретінде 2-3 кескінінен байқауға болады.Берілген жағдайдағы кептіру үрдісі тұрақты болып есептеледі,яғни қоршаған ортаға кеткен жылуды есептемеген жағдайда.