Дәріс энергетикалық қондырғылар. Іштен жанатын қозғалтқыштар (ІЖҚ)
жүктеу/скачать 1,12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 4 Дәріс. Қозғалтқыштардың теориясы. Жұмыс барысының теориясы және энергетикалық қондырғылардың есебі 4.1 Іштен жанатын піспекті қозғалтқыштың термодинамикалық барыстары
| Ұсынатын әдебиеттер: 6 [16-19]; 10 [66-70]; 12 [22-28].
Тексеру сұрақтары Іштен жанатын поршенді қозғалтқыштардың жалпы құрылысын айтып беріңіз! Қосиінді-бұлғақты механизм қандай қызмет атқарады? Газ тарату механизмі қандай қызмет атқарады? Қоректендіру жүйесі қозғалтқыштың қандай барысын қамтамасыз етеді? Майлау жүйесі қандай мақсат үшін қолданылады? Суыту жуйесі неге қажет? Тұтандыру жүйесі қандай қозғалтқыштарда қолданылады? Іске қосатын жүйе қандай жұмысқа арналган? 4 Дәріс. Қозғалтқыштардың теориясы. Жұмыс барысының теориясы және энергетикалық қондырғылардың есебі 4.1 Іштен жанатын піспекті қозғалтқыштың термодинамикалық барыстары Термодинамика ғылымы – жылу энергиясының механикалық энергияға айналу құбылысын зерттейтін ғылым. Іштен жанатын піспекті қозғалтқыштарда жүретін құбылыстардың барлығы да осы термодинамикалық құбылыстар заңына бағынады. Бірақ термодинамикалық құбылыстар идеалдық газдардың идеалдық таза барыстарына негізделген, ал іштен жанатын піспекті қозғалтқыштардағы барыстар табиғи нағыз газдардың аралас құбылыстары арқылы жүретін барыстар. Жылу энергиясын механикалық энергияға алмастыру кезіндегі негізгі жұмысшы мүше, ол әртүрлі газдар болып табылады. Олардың басқа заттардан ерекшелігіне бос кеңістікті тез толтырып, қысымға байланысты көлемін және температурасын өзгерте алатындығын жатқызуға болады. Сондықтанда газдар сырттан жылуды тез қабылдап немесе сыртқа жылуды тез бере алады, яғни осындай жылу алмасуының салдарынан механикалық жұмыс пайда болады. Осындай қолданылатын идеалдық газдардың жағдайы газ күйінің теориялық теңдеуімен өрнектеледі, яғни: pV = GRT, (8) мүндағы: p – газ қысымы, H/м2 ; V – газ көлемі, м3; Τ – газдың абсолюттік температурасы, °К; G – газ массасы, кг; R – газ тұрақтысы, Дж/(кг·град.). Бұл газ қасиетіне байланысты, мысалы ауа үшін R=287 Дж/(кг·град.). Осы келтірілген газ күйінің теңдеуіне жүгінсек, мынандай қортынды жасауға болады: белгілі бір мөлшердегі газдың кез-келген бір көрсеткіші өзгерсе, онда оның басқа көрсеткіштері де міндетті түрде өзгереді. Мысалы кез келген бір газды қыздырып температурасын көтерсек, оның міндетті түрде көлемі немесе қысымы өзгереді. Іштен жанатын қозғалтқыштардың жұмыс барысы газдардың осы қасиетіне негізделген. Идеалды газдардағы осы өзгерістер төрт түрлі жағдайда (6 сурет) өтуі мүмкін: Егер газ көлемі тұрақты болса, яғни V=const, онда ондай барысты изохоралық барыс деп атаймыз. Бұл кезде газ қысымының өзгерісі ордината осіне параллель болады, ал басқа екі көрсеткіштері (р, Т) бір-біріне пропорционал өзгереді, яғни (р2/р1) = (Т2/Т1), (9) мұндағы р1 мен T1 – барыс алдындағы, ал р2 мен Т2 барыс соңындағы газ кысымы мен температурасы. Сурет 6 – Теориялық термодинамикалық барыстар Газ кысымы тұрақты кездегі, яғни p = const кезіндегі барысты изобаралық барыс деп атайды. Бұл кезде газ көлемі мен температурасы бір біріне пропорционал өзгереді (Гей-Люссак заңы), яғни (V2/V1) = (T2/T1). (10) Мұнда да барыстың алды мен соңғы күйіндегі газ көрсеткіштері берілген. Меншікті қысым мен тығыздықтың арасында мынадай тәуелділік бар ρν =1 или ρ = , (11) мұндағы ρ – бір кубтық метр газдың салмағы, кг/м3. (10) теңдеуге ν орнына ρ қоятын болсақ . (12) Τ=const кезіндегі барысты изотермиялық барыс деп атайды, ал бұл кездегі газ көлемі (V) мен қысымы (р) бір біріне кері пропорционал өзгереді (Бойль-Мариотта заңы), яғни (V2/V1) = (p1/p2). (13) Егер барыс сыртпен жылу алмаспай жүретін болса, яғни ΔQ=0 болса, онда мұндай барысты адиабаттық барыс деп атайды. Бұл кездегі газ күйінің өзгерісі адиабаттық барыстың көрсеткішіне тәуелді өзгереді, яғни (V2 / V1)k = (р1 / р2), (14) немесе (V2/V1)k-1 =T2/T1), (15) мұндағы k - адиабаттық барыстың көрсеткіші. Ол түрлі газдар үшін әртүрлі болады, ал ауа үшін k = 1,41 егер Τ = 288°К болса. Себебі температура көтерілген сайын бұл көрсеткіш аздап төмендейді. Жоғарыда қаралған теориялық термодинамикалық барыстар нағыз осы айтылған түрлерінде табиғатта кездеспейді. Олардың тек өзгеше аралас түрлері болады. Ондай барысты политроптық барыс деп атайды, яғни бұл аталган барысы жүргенде жоғарыда келтірілген жағдайлар сақталмайды. Мысалы көлем, қысым, температура тұрақты болмайды, ал сыртпен міндетті түрде жылу алмасуы болады. Политроптық барыс адиабаттық барысқа ұқсас жүреді, ал оның көрсеткіші адиабаттық көрсеткіштен өзгеше болады. Политроптық барыстың жүру заңдылығы мына адиабаттық барыстың жүру заңдылығына ұқсас формуламен өрнектеледі, яғни ( V2 / V1 )n = (р1 / p2), (16) немесе (V2/V1)n+1 = (T2/T1), (17) мұндағы n - политроптық барыстың көрсеткіші. Термодинамикалық заңдылықтарға сүйене отырып, қысу кезіндегі политроптық барыстың көрсеткіші n адиабаттык барыстың көрсеткішінен аз болып, бірақ бірден артық болса, яғни k>n>1,0 онда жылу сыртка шығарылады, ал n>k болса, онда барысқа сырттан жылу беріледі. Ұлғаю барысы кезінде осыған керісінше болады, яғни k >n>1,0 болғанда газға сырттан жылу беріледі де n>k болғанда сыртка жылу шыгарады. жүктеу/скачать 1,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|