-->
Главная » Статьи » Стандарттау

ТОҢАЗЫТҚЫШ МАШИНАЛАРЫНЫҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

ТОҢАЗЫТҚЫШ МАШИНАЛАРЫНЫҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

3.1. Төменгі температураны алу принциптері

 Салқындату – салқындатылатын дененің температурасын төмендету жолымен түсіру процесі. Қызған денені табиғи жолмен қоршаған ортаның температурасына дейін салқындату. Одан әрі дененің салқындауы тек қана жасанды жолмен жасалады. Бір денеден екінші дененің салқындатылуы төменірек болса, келесі дене алғашқының температурасын тартып алады.

Денеден басқа, ауа, су, жер асты сулары да салқындатылады. Салқындатқанда салқындаушы дененің қызуының қабылдануы оның денесінің температурасының жоғарыламауын талап етеді. Егер салқын дене мен салқындаушы дененің қызуы біркелкіленсе, салқындату тоқталады. Өз денесінің қызуының көтерілуіне қарамастан, бір денелер басқа дененің кейбір өзгеру жағдайына байланысты қасиеттерді игере алады. Мысалы: жүзгенде, ерігенде (қатты денелер), қайнау не булану процесінде.

 

Фазалық айналыс заттары көмегімен суыту

Заттардың бір агрегаттық жағдайдан екіншіге көшу процесі тұрақты температурада болады, себебі салқындататын дененің жылуы молекулалар аралығы тізбегінің күшін жеңуге жұмсалады. Мынадай процестер пайдаланылады: қатты дененің сұйықталу жағдайына өтуі – балқыту; қатты дененің буға айналу жағдайы – сублимация, дененің сұйықтан буға айналуы – қайнау. Тоңазыту техникасында денелердің төменгі температурасының балқу, қайнау сублимациясы салқындату есебінде пайдаланылады.

Ең қарапайым салқындату құралы судағы мұз және 0 °С температурадағы қар болып есептеледі. Одан төмен температураны мұздың қоспасынан, тұз бен қардан алуға болады.

Қызудың төмендеуі тұздың еруінен болатындығы себепті, бұл процесс жылуды тартып, сіңіруде де болады. Қоспадағы тұздардың мөлшерінен және оның түрлерінен алынған температураға байланысты эвтектикалық мұзды (тоңазытылған судағы тұз ерітіндісі) пайдалану 0 °С-тан төмен температураны алуға мүмкіндік береді. NаС тұз қоспасын мұзбен қосу кеңінен таратылды (21,2 °С-қа дейін және СаС12 55 °С-қа дейінгі температураны алуға мүмкіндігі).

Құрғақ мұз (С02) – қатты көмірқышқылы төменгі температура сублимациясынан және үлкен жылу процесінен құралады. Атмосфералық қысым мен қатты жағдайдан газ пайда болғанда 78,9 °С-қа дейінгі қызуды алуға болады.

Жоғарыда көрсетілген тәсілдердің бірқатар кемшіліктері болғандықтан, өнеркәсіптік өндірістегі төмен температураның негізі бола алмайды. Сұйықтың қайнау процесі қазіргі уақытта төмен температураның процесі бар негізде қолданылады. Мысалы, атмосфералық қысым кезінде төмендетілген оттегі 182 °С-та қайнаса, төмендетілген көмірқышқыл газы – 78,9 °С-та, төмендетілген азот 195°С-та қайнайды.

Жоғарыда келтірілген процестерді пайдаланудың төменгі температураны алуда өзіндік кемшіліктері бар. Суытушы дене суытылған дененің жылуын қабылдап, өзінің агрегаттық қалпын өзгертеді және суытқыштық қабілетін жоғалтады. Сондықтан үздіксіз салқындату процесі салқындататын дененің бітпес үлкен қоры болса немесе салқындататын заттың агрегаттық қалпын өзгерту жолына – алғашқы жағдайына қайта келтірсе ғана мүмкін.

Газды ұлғайту жолымен салқындату. Алдын ала қысылған газ ұлғайтылғанда өз қызуын төмендетеді, себебі ұлғайту жұмысы газдың ішкі энергиясының есебінен жүргізіледі. Адиабаттық кеңейтуде салқындатуға көп қол жеткізуге болады, өйткені оның жылу айырбасталуы қоршаған ортаға байланысты өтпейді. Мұндай машиналарда жұмысшы зат ретінде ауа пайдаланылады. Мысалы, 9 МПа-ға төмендетілген ауа қысымы қоршаған ортаның температурасыда адиабаттың кеңейтілгенде өз температурасын 190 °С-қа түсіреді. Осындай машиналарды кеңінен таратуда олардың экономикалық көрсеткіштерінің төмендігі есепке алынған жоқ. Салқындатудың терең жүйесінде кондиционерлікті пайдаланылады.

Құбырдан өткізу арқылы салқындату. Құбырдан өткізу – сұйықтың қысымын төмендету не газдың қосылған жоғарғы қуыстан төменгі қысымға өтуі. Мұнда үйкеліс күшін жеңуге дененің ішкі энергиясы жұмсалады, оның қызуы төмендейді. Құбырдан нақты газды өткізгенде қызудың түсуі белгісіз, ал сұйықты құбырдан өткізгендегі төменгі температураны алу адиабаттық ұлғайтудағы сияқты. Бұл сұйықтың құбырдан өткенде жиі буға айналатынын, сол үшін жылудың жұмсалатынын түсіндіреді. Сондықтан процесс тез өтеді, қоршаған ортамен жылу айырбасы іс жүзінде болмайды.

Құйын тәрізді тәсіл ауадағы газдардың үлкен қысымдарының қысылуына байланысты. Оны жанама цилиндрлі қуыс бергенде толассыз бұралған, айналған құйынды аламыз. Аймақтағы цилиндрдің айналыс жылдамдығы өз осінің маңында біршама ерекшеленеді де, газдардың ішкі энергиясының есебінен үйкеліс күшін жеңеді. Бұл кезде энергияны қайта бөлу жүреді, әр қабаттағы қызуы да қайта бөлінеді. Біреулері қызады, енді бірі суытылады. Суық және жылу қабаттарына биіктегенде, ауаның, суық газдың толассыз бөлінуінде қиындық туады. Бұл тоңазытқыш машиналарының осындай типін пайдалануды азайтады.

Электр жылуымен салқындату. Тәсілдің қорытындысы мынада: екі электр өткізгішінің қосылуынан электр қуаты өткенде, әр түрлі материалдардан орындалған оның бағытына байланысты джоулъ жылуынан басқа жылу бөлінеді, не болмаса қосымша жылу сіңіріледі, ол Пельтье жылуы деп аталады. Бұл жүйенің тиімділігі электр өткізгіштерінің таңдаған материалдарына және пайдаланатын электр режиміне байланысты.

Пелътъе құбылысының классикалық теориясы – электрон жылдамдығы бір металдан басқа металға ауысқанда не шапшаңдайды, не болмаса ішкі потенциалдарының түйісу айырмашылығы әсерінен ақырындайды, сосын барып энергия жылу ретінде бөлінеді.

 

Екінші жағдайда кинетикалық электрон энергиясы азаяды, ал бұл энергияның азаюының орнына екінші электр өткізгіштерінің атомдарының жылу дірілдерінен толтырылады. Нәтижесінде, салқындату жүреді. Біршама температура айырмашылығын жартылай электр өткізгіштерінен құралған бу береді. Осындай бу материалдары ретінде сурьма, висмут, селена қосындылары пайдаланылады.

Батареяға екі жарты электр өткізгіштерінің термоэлементі бірінен соң бірі кезектесіп қосылады. Егер термоэлементтерден үнемі электр қуаты жіберілсе, дәнекерлеген жерде әр түрлі температура пайда болады. Шуылсыз, қозғалыс бөлшектері жоқ, сенімді, ұзақтық қондырғылары тұрмыстық жағдайда үлкен жүктеу ретінде қолданылады. Қазіргі уақытта термоэлементті тоңазытқыш машиналары үй тұрмысындағы кішігірім кондиционерлі жүйелі тоңазытқыштарда пайдаланылады. Жартылай электр өткізгіш элементтерінің жоғары бағасына байланысты оларды қазіргі уақытта кеңінен қолдану мүмкіндігі шектелген.

Категория: Стандарттау | Добавил: admin (29.10.2013)
Просмотров: 3977 | Теги: Төменгі температураны алу принципте, ТОҢАЗЫТҚЫШ МАШИНАЛАРЫНЫҢ ТЕРМОДИНАМ | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0

Имя *:
Email:
Код *: