Ilimbaza.uz
YOQILG'I VA YONISH JARAYONING NAZARIY ASOSLARI. ISSIQLIK
ENERGIYASINING MANBALARI
Mavzu:
Suv bug’lari va uning asosiy xususiyatlari
Reja:
1.Asosiy tushunchalar.
2.Suv bug’i uchun diagrammalar.
3.Bug’ - kuch qurilmasining ishlash sxemasi
4.Suv bug’i uchun Korno sikli.
5.Suv bug’i uchun Renkin sikli.
6.Issiqlik bilan ta’minlash asoslari.
Ilimbaza.uz
1. Asosiy tushunchalar
Issiqlik mashinalarida, issiqlik dvigatellarida, isitish qurilmalarida ishchi
jism sifatida suv bug’lari qo’llaniladi, chunki, suv arzon, zapasi ko’p va
termodinamik ko’rsatkichlari nisbatan yaxshi.
Suvning suyuq xolatidan bug’ xolatiga o’tishi bug’lanish deyiladi. Suvning
bug’ga aylanishi 2 xil yo’l bilan bo’lishi mumkin: bug’lanish va qaynash.
Bug’lanish jarayonida suv satxiga yaqin sirtdagi molekulalar o’zlaridagi
kinetik energiya xisobiga suyuqlik ichidan otilib chiqib atmosfera (muxit) ga
chiqib ketadi.
Bug’lanish - suyuqlikning ochiq turgan yuzasidan xar qanday xaroratda
otilib chiqayotgan molekulalar xisobiga bo’ladi.
Qaynash - bug’lanishning faqat suyuqlik sirtidan tashqari, butun suyuqlik
hajmi bo’yicha bo’lish jarayonidir. Fizika kursidan ma’lumki, suyuqliklarning
qaynash xarorati uning turiga va asosan muxit bosimiga bog’lik. Masalan, suv tog’
sharoitlarida, ya’ni muxit bosimi past bo’lganda, 100 0C dan ancha past
xaroratlarda qaynab ketishi ma’lum.
Bug’ning suyuqlikka aylanish jarayonini kondensatsiya deyilib, bundan
xosil bo’lgan suyuqlikni kondensat deb yuritiladi. SHu sababdan 54 rasmdagi 3-
qurilma-ning nomi kondensator deb yuritiladi. Distrlangan suv, yomg’ir va qor
suvlari ham kondensat xisoblanadi.
Suyuqlikning bug’lanish jarayonida molekulalarning suyuqlikdan muxitga
otilib chiqishidan tashqari, molekulalarning suyuqlikka qaytishi ham sodir bo’ladi.
Muxitga otilib chiqayotgan molekulalar sonining suyuqlikka qaytib tushayotgan
molekulalar soniga tenglashganda dinamik muvozanat sodir bo’ladi. Bu xolatdagi
bug’ni to’yingan bug’ deb ataladi. To’yingan bug’ning zichligi maksimal bug’
ziligiga ega.
Ilimbaza.uz
Bug’ning to’yingan xolatga kelishi muxit xaroratiga bog’lik bo’lib, xar bir
xarorat uchun to’yinish xarorati mavjud.
Bug’lanish jarayonida muxitga otilib chiqayotgan molekulalar o’zlari bilan
suvning mayda tomchilarini ham olib chiqishlari mumkin. SHuning uchun
to’yingan bug’da mayda suv tomchilari ham bo’lib, bug’ni to’yingan nam bug’
deyiladi.
Agar bug’lanayotgan suvning ustki qismi (muxit)chegaralangan (aytaylik,
qopqoq bilan yopilgan) bo’lsa, ma’lum sharoitda suv tomchilari qolmaydi. Bunday
sharoitdagi bug’ni-quruq to’yingan bug’ deb yuritiladi.
Ko’pincha bug’ tarkibida ma’lum miqdorda suv tomchichalari bo’ladi. SHu
sababli, bug’lar uchun quruqlilik darajasi degan tushuncha kiritilgan.
Agar, bug’ uchun quruqlilik darajasi x = 0,9 bo’lsa, buning mazmuni-
bug’ning tarkibida 10 % suv tomchilari bor degani bo’ladi.
Izox; Bug’ - moddaning gaz xolati bo’lib, oddiy ko’z bilan ko’rinmaydi. Agar
bug’, bug’lanish jarayoni, ko’zga ko’rinayotgan ekan,demak, bug’ tarkibida suv
tomchichalari bor bo’lib, biz shu suv tomchichalarini ko’ramiz.To’yingan bug’ning
xaroratini yana oshirsak,ya’ni qizdirsak - o’ta qizigan bug’ xosil bo’ladi. O’ta
qizigan bug’largina to’la gaz xolatiga o’tgan bo’ladi.
2.Suv bug’i uchun diagrammalar
2.1.Suv bugi uchun “r” diagrammasi
Ilimbaza.uz
Ichida qo’zg’aluvchan porshen joylashtirilgan tsilindr ichiga suv quyilib,
isitilmoqda. Bunday sharoitda gaz (bug’) bosimining ortishi sodir bo’lmaydi, ya’ni
jarayon - izobarik jarayondir (53a- rasm).
53b va 53v- rasmlarda ham shu jarayon bo’lib, porshen ustiga qo’yilgan
toshlar suyuqlik tepasidagi muxit bosimini ortiradi, ya’ni r2 = const, r3 = const va
x.k sharoitlar xosil qiladi.
Suvni xar-xil miqdordagi o’zgarmas bosimlarda isitish va bug’lantirish ja-
rayonini r koordinatalarida ifodalaymiz. O’ta qizigan tayyor bug’ xosil bo’lish 3
ta boskichda sodir bo’ladi: suvning qaynashgacha isishidagi izobarik kengayish -
a1, v1, a2, v2, ..., izobarik qaynab bug’lanish v1 s1, v2 s2, ... va o’ta qizigan bug’
xosil bo’lishi - s1 d1, s2 d2, ... . SHunday qilib, r koordinatar sistemasida 3 ta
kator nuqtalar xosil bo’ldi. Mos nomlangan nuqtalarni o’zaro birlashtirsak, 3 ta
chiziq xosil bo’ladi.
a)
b)
v)
Ilimbaza.uz
53-rasm
1) “a” nuqtalarni birlashtiruv-chi
chiziq - sovuk suv chizig’i;
2) “v” nuqtalarni birlashtiruv-chi
chiziq-
issiq
suv
chizig’i,
qaynashining
boshlanishi
quyi
chegara chizig’i.
3) “s”nuqtalarni birlashtiruvchi
chiziq - qaynash (bug’lanish) ning
tugash chizig’i – yuqori
chegara chizig’i.
Quyi va yuqori chegara
chiziqlari o’zaro kesishgan “K”
nukta - kritik nuqta deyiladi.
54-rasm
Suv uchun bu nuqta ko’rsatkichlari; rkr =220 bar (225,5 at), Tkr = 647 0K (374 0S
), kr = 0,003 m3/kg kritik xolatdagi suyuqlik uchun bug’ning va suyuqlikning
xususiyatlari bir xil bo’ladi.
3 ta chiziq (A,V,S) “r ”diagramma yuzasini 4 ta kismga ajratadi:
Ilimbaza.uz
1- sovuq suv qismi; II - issik suv qismi, III - qaynash, bug’lanish qismi; IV - o’ta
qizigan bug’ qismi.
AK - quyi chegara chizig’ida bug’lanish boshlanadi, bug’ning quruqlik darajasi
X=0
KS - yuqori chegara chizig’ida bug’lanish tugaydi, bug’ning quruqlik darajasi
X=1, ya’ni 100% li bug’ xosil bo’ladi.
2.2.Suv bug’i uchun “Ts” diagrammasi
Suv bug’i xosil bo’lishida issiqlik miqdorining sarflanishini xisoblashda
“Ts” diagrammasi juda qulay, chunki bu koordinatalarda grafikdagi yuza issiqlik
miqdorini ifodalaydi.
Diagrammada:
ak va ks - quyi va yuqori chegara chiziqlari;
a - izobara chizig’ining boshlanishi, 00 C (2730 K) T0;
av- suvni qaynash xaroratigacha izobarik isitish;
i - qaynashgacha isitish uchun sarflangan issiqlik miqdori;
vs - izobarik qaynash jarayoni bo’lib, bir vaqtning o’zida izoterma bo’lib ham
xisoblanadi, chunki, qaynashning boshlanishidan tugaguncha suvning
xarorati o’zgarmaydi;
r - yuza ma’lum mashtabda suvning to’la bug’lanib tugashi uchun sarflanadigan
issiqlikni bildirib - bug’lanish issiqligi deyiladi;
Ilimbaza.uz
quk-to’yingan (quruq) bug’dan o’ta qizigan bug’ xosil qilish uchun bug’ga berilgan
qo’shimcha issiqlik miqdori.
55-rasm
Uchchala miqdorlarning yig’indisi sovuq suvdan ishlatish uchun tayyor
bo’lgan, o’ta qizigan (quruq) bug’ xosil qilishga sarflanadigan issiqlik miqdorini
ifodalaydi.
q = i + r + quk
Ilimbaza.uz
2.3. Suv bug’i uchun «is» diagrammasi
56-rasm.
Suv bug’ining issiqlik xisob - kitoblarida “Ts” diagrammasidan
foydalanish ancha qulayliklarga olib keladi. Lekin, bu koordinatalarda issiqlik
miqdorini aniqlash uchun egri chiziqlar bilan chegaralangan (qing’ir - qiyshiq)
yuzalarni o’lchashga tug’ri keladi. Issiqlik xisoblarida bu biroz qiyinchilik va
noaniqlik keltirib chiqaradi.
Ilimbaza.uz
Is koordinatalardagi suv bug’ining diagrammasida issiqlik miqdori
(entalpiya) chiziq uzunligi bilan ifodalanganligi uchun xisoblashlarga qulaylik va
aniqlik kiritadi.
56-rasmda
“O”nuqtadan
chiqayotgan
izobara
chiziqlari
x=1
chizig’igacha (qaynab tugaguncha) izoterma bilan birga ketadi. YUqori chegara
chizig’i (x=1) dan keyin izobara chizig’i yuqoriga tik ko’tariladi, izoterma
chiziqlari esa pastroqqa qarab og’ib ko’tariladi.
Rasmda bug’ning quruqlik darajasi bir xil bo’lgan chiziqlar xam berilgan
(x1=0,90: x2=0,8 va x.k.). 56-rasmda abtsissa va ordinata o’klarida MKGS
birliklari sistemasida berilgan. Kerakli paytda SI sistemasiga o’tish uchun olingan
qiymatlarni 1 kkal = 4,19 kJ ga ko’paytirsak yetarli bo’ladi.
Issiqlik mashinalarining xisoblarida yuqori bosim va quruqlik darajasi
0,5 dan yuqori bo’lganligi uchun, amaliy foydalanishga mo’ljallangan “is”
diagrammalari noldan boshlanmaydi. Diagrammaning “K” nuqtadan chaprog’i va
yuqorirog’i
masshtablarda
beriladi,
ya’ni
entalpiyaning
кг
кж
i
1500
va
entropiyaning
К
кг
ж
s
4000
dan yuqori qismi ko’proq amaliy axamiyatga ega.
Diagrammadagi miqdorlar va suv bug’ining ko’rsatkichlari olimlar
tomonidan (masalan, rus olimi M.P.Vukalovich) jadval xoliga ham keltirilgan
bo’lib, darsliklarda ilova sifatida berilishi mumkin.
3.Bug’ - kuch qurilmasining ishlash sxemasi
Ilimbaza.uz
57-rasm.
Bug’ qogozi (1) dan chiqayotgan to’yingan bug’, bug’ qizdirgich (2) da
izobarik quriydi (x=1) va qiziydi. Yuqori xarorat va bosimdagi bug’ quvur (7)
orqali turbina (3) ga borib rotorni aylantiradi, ya’ni bug’ning bosim energiyasi
mexanik energiyaga aylanadi. Turbina rotoridagi mexanik energiyani shu val
davomiga ulangan elektrogenerator (4) bilan elektr energiyasiga o’tkazib olish
mumkin. Asosiy energiyasini berib bo’lgan bug’ suv bilan sovutib turiladigan
kondensator (5) ga o’tib, suvga aylanadi. q2 issiqlik miqdori sovituvchi suv bilan
chiqib ketadi. Kondensator suv nasos (6) orqali yana bug’ qozoniga yuboriladi va
sikl takrorlanaveradi.
Chizmadan ko’rinib turibdiki, ishchi jism (suv, bug’)
Ilimbaza.uz
ga berilayotgan issiqlik miqdori q1 ikki bosqichda beriladi: suvni qaynatish va
bug’ xosil qilishda, hamda bug’ qizdirgichda bug’ni quritish va qizdirishda.
4.Suv bug’i uchun Korno sikli
To’yingan quruq bug’ uchun Karno siklini “p ” va”Ts” koordinatalarida
yuqori (x=1) va quyi (x=0) chegara chiziqlari orasida chizamiz.
58- rasm.
59- rasm.
1-2 chizig’i (jarayoni) izotermik va shu bilan birga izobarik jarayon xisoblanadi.
2-3 bug’ turbinasidagi bug’ning adiabatik kengayish jarayoni.
3
-4
izobarik
va
bir
vaqtning
o’zida
izotermik
sharoitda
bug’ning
kondensatsiyalanish
