Стирлинг циклының термиялық ПӘк карно циклының термиялық ПӘК тең екендігін дәлелдеңіздер Карно циклы
Реактивті қозғалтқыштардың циклдарының жұмыс және жылулық диаграммаларын анықтап, процесстерге сипаттама беріңіз
жүктеу/скачать 3.92 Mb.
|
| Реактивті қозғалтқыштардың циклдарының жұмыс және жылулық диаграммаларын анықтап, процесстерге сипаттама беріңіз
Реактивтік қозғалтқыш[1] — жұмыстық дененің бастапқы энергиясын сол дененің реактивтік ағынының кинетикалық энергиясына түрлендіру арқылы тарту күшін тудыратын құрылғы. Қозғалтқыш соплосынан жұмыстық дененің сыртқа қарай ағып шығуы нәтижесінде жұмыстық дене ағынының тербелісі түрінде реактивті күш пайда болады. Реактивтік ағынның кинетикалық энергиясына түрленетін энергия химиялық, ядролық, электрондық, т.б. болуы мүмкін. Қазіргі кезде реактивтік қозғалтқыштарда алғашқы энергия көзі ретінде көбінесе химиялық энергия пайдаланылады. Реактивтік қозғалтқыштың негізгі бөлігі — жану камерасы. Оның бір жағында жанған жұмыс денесі үдемелі жылдамдықпен (реактивтік ағын түрінде) ұшып шығатын сопло болады. Реактивті қозғалтқыштардан тарту күші жоғары турбореактивті қозғалтқыштың алғашқы сұлбасын орыс инженері Н. Герасимов ұсынған (1909). Олар ғарышқа массасы ондаған тоннадан асатын ғарыш кемелерін, басқа да қажет жүктерді жеткізу үшін қолданылады. Жұмыс істеу принципі Жоғарғы қысым және температурадағы газ жану камерасының алдыңғы камерасына сопло орналасқан артқы қабырғасына қарағанда көп қысым күшін тудырады. Сондықтан олар сопло арқылы үлкен жылдамдықпен сыртқа шығарылады да, ракетаны алға қарай қозғалысқа келтіреді Реактивті қозғалтқыштардың класстары Реактивтік қозғалтқыштардың айналадағы ортаны жұмыс қажетіне пайдалану не пайдаланбауына қарай екі классқа жіктеледі: Әуе реактивті қозғалтқыштар — жанармайдың атмосферадан алынатын оттегімен тотығу энергиясын қолданатын жылу қозғалтқыштары. Бұл қозғалтқыштарда жану өнімдері мен атмосферадан алынған ауаның басқа да компоненттері жұмыс денесі болып табылады. Ракеталық қозғалтқыштар —жұмыс денесінің барлық құрушылары қозғалтқышпен жабыдықталған аппараттың бортында болады және кез келген ортада, соның ішінде ауасыз ортада жұмыс істей алады. Реактивті қозғалтқыштың құрылымдық бөліктері Кез келген реактивті қозғалқыштың кем дегенде екі құрылымдық бөлігі болуы керек: Жану камерасы («химиялық реактор») — мұнда жанармайдың химиялық энергиясы бөлініп, газдардың жылулық энергисына айналады. Оның бір жағында жанған жұмыс денесі үдемелі жылдамдықпен (реактивтік ағын түрінде) ұшып шығатын сопло болады. Реактивті сопло («газды туннель») — мұнда газдардың жылулық энергиясы кинетикалық энергияға айналады және газ жоғары жылдамдықпен шыққан кезде реактивті тарту күші пайда болады. Қозғалтқыш соплосынан жұмыстық дененің сыртқа қарай ағып шығуы нәтижесінде жұмыстық дене ағынының тербелісі түрінде реактивті күш пайда болады. Тұрақты көлемде жылу беру циклының термиялық ПӘК жұмысшы дененің құрылымына және конструкциясына тәуелділігін дәлелдеңіздер Жылу тиімділігі энергияны түрлендіру процестерінің тиімділігін бағалауда шешуші рөл атқарады. Стирлинг қозғалтқышы немесе ішкі жану қозғалтқышы сияқты тұрақты көлемді жылу беру циклінде жұмыс сұйықтығы энергияны түрлендіру үшін қажетті бірқатар термодинамикалық процестерден өтеді. Жұмыс сұйықтығының құрылымы мен дизайны циклдің жалпы тиімділігіне айтарлықтай әсер етеді. Біріншіден, жұмыс сұйықтығының құрамы мен молекулалық құрылымы жылу тиімділігіне әсер етеді. Меншікті жылу сыйымдылығы, жылу өткізгіштік және жылу сыйымдылығы коэффициенті сияқты әртүрлі қасиеттер жылу беру циклінің тиімділігін анықтауда шешуші рөл атқарады. Мысалы, меншікті жылу сыйымдылығы жоғары сұйықтықтар жылу энергиясын көбірек сіңіре алады, нәтижесінде жылу тиімділігі жоғарылайды. Сол сияқты, жоғары жылу өткізгіштік Сұйықтық пен қоршаған орта арасындағы жылудың жылдам өтуіне ықпал етеді, бұл цикл тиімділігінің жоғарылауына ықпал етеді. Сондықтан қажетті термодинамикалық қасиеттері бар жұмыс сұйықтығын таңдау жылу тиімділігін арттырудың міндетті шарты болып табылады. Сонымен қатар, жұмыс сұйықтығының дизайны циклдің тиімділігіне әсер етеді. Цикл бойындағы сұйықтық көлемі мен қысымының сипаттамалары энергияның жалпы түрленуіне айтарлықтай әсер етеді. Жақсы ойластырылған жұмыс сұйықтығының құрылымы максималды жұмыс өнімділігі мен қайтымсыздыққа байланысты минималды энергия шығыны арасындағы оңтайлы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Мысалы, циклдегі қысу және кеңейту процестері жұмыс өнімділігін анықтайды және жұмыс сұйықтығының дизайны осы процестерге тиімді ықпал етуі керек. Қысу немесе кеңейту кезеңдеріндегі кез-келген тиімсіздік цикл тиімділігінің төмендеуіне әкеледі. Сондықтан жоғары жылу тиімділігіне қол жеткізу үшін жұмыс сұйықтығының дизайнын, соның ішінде тиісті қысу және кеңейту коэффициенттерін мұқият есепке алу өте маңызды. Сонымен қатар, қоспалардың немесе жұмыс сұйықтығының модификацияларының болуы жылу тиімділігіне де әсер етуі мүмкін. Майлау материалдары немесе коррозияға қарсы заттар сияқты белгілі бір заттарды стратегиялық қосу үйкеліс немесе химиялық реакциялардан туындаған энергия шығынын азайтуы мүмкін. Бұл қоспалар жүйенің ішкі шығындарын азайтады, осылайша энергияны түрлендірудің жалпы тиімділігін арттырады. Сонымен қатар, жұмыс сұйықтығын таңдау жылу беру жылдамдығына және жүйе ішіндегі температураға әсер етеді. Әр түрлі сұйықтықтардың қайнау температурасы мен жылу сыйымдылығы әртүрлі, бұл жылу беру процесіне тікелей әсер етеді. Белгілі бір жұмыс сұйықтығы тиімді жұмыс істейтін температура диапазоны циклдің жоғары тиімділігіне қол жеткізу үшін өте маңызды. Мысалы, кейбір сұйықтықтар жоғары температурада жылу өткізгіштік немесе сәулелену арқылы шамадан тыс жылу шығынын сезінуі мүмкін, бұл жылу тиімділігінің төмендеуіне әкеледі. Осылайша, жұмыс сұйықтығының қайнау температурасы, меншікті жылу сыйымдылығы және жылу беру сипаттамалары энергияны оңтайлы түрлендіру үшін жүйенің температуралық талаптарына сәйкес келуі керек. Қорытындылай келе, тұрақты көлемді жылу беру циклінің жылу тиімділігінің жұмыс денесінің құрылымы мен құрылымына тәуелділігі даусыз екенін атап өткен жөн. Жұмыс сұйықтығының молекулалық құрамы, термодинамикалық қасиеттері және құрылымдық конфигурациясы жүйенің жалпы жұмысына айтарлықтай әсер етеді. Жұмыс сұйықтығының дизайнының әрбір аспектісі маңызды-меншікті жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштіктен қысу мен кеңею коэффициенттеріне дейін. Сұйықтықты дұрыс таңдау және оның конфигурациясы оның энергияны сіңіру қабілетін арттырады, энергияны түрлендіру процестерін оңтайландырады, энергия шығынын азайтады және тиімді жылу беруді жеңілдетеді. Осылайша, жоғары жылу тиімділігіне қол жеткізуде жұмыс сұйықтығының құрылымы мен құрылымын мұқият талдау және есепке алу шешуші рөл атқарады. Тұрақты көлемдегі жылу беру циклінің жылу тиімділігіне жұмыс денесінің құрылымы мен құрылымының әсерін талқылау кезінде термодинамика, Гидромеханика және жылу беру ғылымының негізгі тұжырымдамаларына тереңірек үңілу маңызды. Жылу тиімділігі, қарапайым тілмен айтқанда, орындалатын жүйе мен жүйеге жеткізілетін жылу арасындағы байланысты білдіреді. Бұл жүйенің жылу энергиясын пайдалы жұмысқа қаншалықты тиімді түрлендіре алатынын көрсетеді. Бұл тиімділікке, әсіресе жылу беру циклін тұрақты көлемде қарастырған кезде, қолданылатын жұмыс сұйықтығының басқа қасиеттерімен бірге физикалық және химиялық табиғат айтарлықтай әсер етеді. 1. Термиялық тиімділіктің анықтамасын келесі теңдеумен ұсынуға болады: η = (жұмыс өнімділігі) / (жылу қуаты) Жұмыс сұйықтығының құрылымы мен құрылымының жылу тиімділігіне әсерін түсіну үшін осы айнымалыларға айтарлықтай әсер ететін жұмыс сұйықтығының қасиеттеріне назар аудару керек. Айта кету керек, бұл меншікті жылу сыйымдылығы (тұрақты көлемде, Cv), жылу өткізгіштік (k) және жылу беру коэффициенті (h). 2. *Жұмыс сұйықтығының физикалық қасиеттері:* Жұмыс сұйықтығының құрылымы оның жылу беру сипаттамаларын анықтайтын физикалық қасиеттеріне әсер етеді. Маңызды қасиеттердің бірі, меншікті жылу сыйымдылығы (Cv), температураны бір градусқа көтеру үшін заттың масса бірлігіне сіңіре алатын жылу мөлшерін көрсетеді. Жоғары Cv мәні бар сұйықтық оның температурасы көтерілгенге дейін көбірек жылуды сіңіреді, яғни жылу энергиясын көбірек беруге болады, осылайша жылу тиімділігін арттырады. 3. *Сұйықтықтың өту жолын жобалау:* Жылу циклінің бөлігі ретінде құбырлардың диаметрі, материалы және орналасуы сияқты ағын траекториясын жобалау жылу беру тиімділігіне әсер етеді. Жақсы жобаланған қоректендіру арнасы жылу шығынын азайтып, жалпы жылу шығынын азайтады. 4. *Жұмыс сұйықтығының күйін өзгерту:* Фазалық ауысулар пайда болған жерде (булану және конденсация сияқты) жасырын жылу мәндері жоғары сұйықтықтар көп мөлшерде энергия жинап, шығара алады. Бұл жылу беру қуатын арттырады, бұл жылу тиімділігіне де оң әсер етеді. Заттың әртүрлі фазаларының жылу беру қасиеттері жылу тиімділігіне де айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан әртүрлі фазалардағы жұмыс сұйықтығының әрекетін дұрыс түсіну жоғары тиімділікпен жылу жүйесін жобалау кезінде маңызды болып табылады. 5. Жұмыс сұйықтығының химиялық қасиеттері:* Жұмыс сұйықтығының химиялық құрылымы жылу тиімділігіне де әсер етуі мүмкін. Мысалы, белгілі бір функционалды топтардың болуы жылу берудің жылдам әрі тиімді болуына ықпал етуі мүмкін. Қорытындылай келе, тұрақты көлемдегі жылу беру циклінің жылу тиімділігі жұмыс сұйықтығының құрылымы мен құрылымына тығыз байланысты деп сенімді түрде айта аламыз. Белгілі бір қолданбадағы оңтайлы өнімділік үшін осы факторларды түсіну және манипуляциялау өте маңызды, бұл олардың тәуелділігін дәлелдейді. жүктеу/скачать 3.92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|