Термодинамикалық диаграммалар

Тоң азытқ ыш машиналардың айналмаларын есептегенде тоң азытқ ыш заттың параметрлерін анық тау қ ажет болады. Ол ү шін тү рлі кестелер, аналитикалық формулалар қ олданылады. Тоң азыту техникасында бұ л ү шін кө бінесе жылулық диаграммалар қ олданылады. Себебі жылулық диаграмма арқ ылы тоң азытқ ыш заттың параметрлерін кез келген кү йінде жә не дә лірек анық тауғ а болады. Жылулық диаграммаларын тә жірибе жү зінде анық талғ ан параметрлер мә ндері арқ ылы тұ рғ ызылғ ан. Тоң азыту техникасында жиі қ олданылатын диаграммаларғ а Т-S жә не lgP – і диаграммалары жатады [11- 14, 17-22, 24-32].

Т-S диаграммасы (1- сурет). Бұ л диаграммада абцисса осьіне энтропианың мә ні, ал ордината осіне температура мә ндері салынады. Осы адиабаталар мен изотермалар қ ұ райтын торғ а қ анық қ ан сұ йық пен қ анық қ ан бу доғ алары салынғ ан. Бұ л доғ алар координата жазық тығ ын ү ш аймақ қ а бө леді. Қ анық қ ан сұ йық тар доғ асының сол жағ ында заттың сү йық кү йлеріне сә йкес келетін аймақ (1), қ анық қ ан бу доғ асының оң жағ ында заттың газ кү йлеріне сә йкес орналасқ ан аймақ (3) жатады. Екі доғ аның арасында заттың ылғ алды бу кү йін сипаттайтын аймақ (2) орналасқ ан.

Сонымен қ айнау доғ асы заттың сұ йық кү йі мен ылғ алды бу кү йінің шекарасы, ал булану доғ асы заттың ылғ алды бу кү йі мен газ кү йінің шекарасы болып табылады. Бұ л диаграммада тұ рақ ты қ ысымды P (изобара), кө лемді υ (изохора, энтальпияны i (изоэнтальпия), тұ рақ ты бу ұ стамдылық ты (χ) кө рсететін сызық тар келтірілген. Ылғ алды бу аймағ ында изобара мен изотермия (таза зат ү шін) бір дең гейлі сызық пен кө рсетіледі. (Себебі қ айнау кезінде заттың қ ысымы мен температурасы ө згермейді.) Бұ л диаграммада затқ а келтірілген, не заттан алынғ ан жылу мө лшері ауданмен кескінделеді. Мысалы денеге a, b қ ұ былысында келтірілген жылу (қ айнау) а-б-в-г ауданымен кескінделеді (dq=TdS).

Бұ л диаграммада абцисса осіне энтальпия мә ні салынады. Диаграмманың ордината осін тө мендету ү шін қ ысым логарифмдік болып табылады. Бұ л диаграммада да заттың ә р тү рлі кү йлерін кө рсететін ү ш аймақ бар: 1- сұ йық тық тар аймағ ы, 2- ылғ алды бу аймағ ы, 3- газ аймағ ы. lgP-i диаграммасы (2-сурет).

.

1- сурет.Т-S диаграммасы

2- сурет. lgP- i диаграммасы

Қ айнау (І), булану (ІІ) доғ аларымен бірге тұ рақ ты температура t (изотермия), меншікті кө лем υ (изохора), энтропия S (изоэнтропия) сызық тары келтірілген. lgP-i диаграммасының T-S диаграммадан артық шылығ ы денеге берілген не одан алынғ ан жылу ауданмен емес, абцисса осіндегі тү зу кесінділермен анық талады. Денеге берілген не денеден алынғ ан жұ мыс осылайша анық талады

Мысалы: а-в процесінде келтірілген жылу (қ айнау жылуы) i_b-i_a- тү зу кесіндісімен есептеледі.

Жылу диаграммалары заттың белгілі екі параметрі арқ ылы қ алғ ан кез- келген параметрлерін анық тауғ а мү мкіндік береді. Сонымен қ атар, жылу диаграммалары арқ ылы тү рлі қ ұ былыстарды (қ айнау, сұ йылу, қ ыздыру, сұ йыту, қ ысу, дроссельдеу т.б) ө рнектеуге болады.

Қ айнау жә не булану доғ алары K нү ктесінде тү йіседі. K–нү ктесін критикалық нү кте деп атайды. Осы нү ктеден жоғ ары аймақ та зат тек газ кү йінде ғ ана болуы мү мкін. Критикалық нү ктеден тө менгі аймақ та зат бір температурада (қ ысымды) екі кү йде болуы мү мкін: сұ йық кү йде (а нү ктеде) жә не бу кү йінде (в нү ктеде). Ал айрық ша бір параметрлерде зат ү ш тү рлі кү йде бола алады.(ү ш нү ктеде). Қ атты кү йде (С₁ нү ктесінде), сұ йық кү йде (а ₁ нү ктесінде), бу (в₁ нү ктесінде) кү йінде болады.

Тоң азытқ ыш заттар критикалық температурасы мен қ ысымының жоғ ары, ал ү штік нү ктедегі температурасы мен қ ысымының тө мен мә ндерімен сипатталады. Мысалы: R-12: T_кр = 384, 5 К, Т_{ү ш} = 118 К.

Екі диаграммада да сұ йық тар аймағ ында тұ рақ ты кө лемнің сызығ ы кө рсетілмеген. Оның себебі сұ йық тардың меншікті кө лемі, будың меншікті кө лемімен салыстырғ анда ө те аз. Сондық тан оларды диаграммада бір масштабта кө рсету мү мкін емес. Оның ү стіне сұ йық тар қ ысылмайды. Сол себепті сұ йық тар аймағ ында изобаралар кө рсетілмейді, олар қ айнау доғ асымен бірігіп жатады.

Сұ йық тардың меншікті кө лемін тек қ анық қ ан булардың кестесі арқ ылы анық тауғ а болады.