Джоуль- Томсонның интегралдық эффекті мен адиабаталық ұлғаюдың интегралдық эффектін Т-S диаграммада салыстыру

Интегралдық эффектінің диаграмма кө мегімен анық талатынын білеміз. Осы екі ә дістің интегралдық эффектілерін ә р тү рлі бастапқ ы температурада салыстыру 6- суреттегі Т-S диаграммада кө рсетілген.

6- сурет. Интегралдық эффектілерінің Т-S диаграммасы

Салыстырудан байқ айтынымыз: бастапқ ы температура неғ ұ рлым жоғ ары болса, адиабаталық ұ лғ айғ анда температураның ө згеруі дроссельдегендегі ө згерумен салыстырғ анда соғ ұ рлым жоғ ары болады.

Бастапқ ы температура тө мендеген сайын адиабаталық ұ лғ аюдағ ы температура ө згеруінің артық шылығ ы кеми бастайды. Ылғ алды бу аймағ ында екі ә дісте де температура ө згеруі бірдей болады. Адиабаталық ұ лғ аю арнайы машинада, ал дроссельдеу процессі қ арапайым вентильде жү зеге асырылады. Егер осыны еске алсақ, ылғ алды бу аймағ ында температураны тө мендету ү шін дроссельдеу процессін пайдаланғ ан тиімді.

Бу сығ ымдағ ышты тоң азытқ ыш машиналарда тоң азытқ ыш заттардың кү йі осы ылғ алды бу аймағ ында жатады. Міне сондық тан бу компрессорды тоң азытқ ыш машиналарда тө менгі температураны алу ү шін дроссельдеу ә дісі қ олданылады. Адиабаталық ұ лғ аю процесін газдың бастапқ ы температурасы мен қ ысымы ө те жоғ ары болғ ан жағ дайда пайдалану тиімді. Сондық тан бұ л ә діс ө те тө менгі температураны алу ү шін кө п қ олданылады. Мысалы, ауа, азот, сутегі жә не т.б. сұ йылу температуралары ө те тө мен газдарды суыту жә не сұ йылту ү шін қ олданылады.

1.7. Қ ұ йынды эффект (Ранк эффектісі)

Француз инженері Ранк арнайы қ ұ бырда қ ұ йынды эффектіні қ олдана отырып жасанды суыту процесін жасады [24-32].

Іс жү зінде бес-алты атмосферағ а дейін қ ысылғ ан ауа қ оршағ ан ортағ а дейін суытылып, қ ұ йынды қ ұ бырдағ ы соплоғ а жіберіледі (7-сурет).

7- сурет. Қ ұ йынды эффектісін алу схемасы

Ауа ағ ыны қ ұ бырғ а жанама тү рде келтірілгендіктен, қ ұ бырда ол қ ұ йынды –айналмалы қ озғ алыспен соплодан вентильге бағ ыт алады. Алғ ашқ ыда ауа ағ ынының ішкі қ абатының бұ рыштық жылдамдығ ы сыртқ ы қ абатының бұ рыштық жылдамдығ ынан ә лдеқ айда кө п болады. Ағ ынның вентильге қ арай ағ уы барысында қ абаттар арасындағ ы ү йкеліске байланысты ішкі қ абаттың жылдамдығ ы азаяды, оның кинетикалық энергиясы сыртқ ы қ абаттарғ а беріледі. Ішкі қ абаттың кинетикалық энергиясы азайғ андық тан оның температурасы тө мендейді, ал сыртқ ы қ абаттардың кинетикалық энергиясы артқ андық тан, олардың температурасы жоғ арылайды. Нә тижесінде температурасы тө мен ауаның ішкі қ абаты диафрагма арқ ылы шығ арылады. Ыстық немесе суық ауаның мө лшерін жә не олардың температурасын вентиль арқ ылы реттеуге болады.

Қ ұ йынды эффектіде суық ағ ынның температурасының ө згеруі адиабаталық ұ лғ айғ андағ ы температура ө згеруінен аз, ал дроссельдеу кезіндегі температура ө згеруінен кө п. Егер ауаның температурасы қ оршағ ан ортаның температурасында болып, қ ысымы 0, 3÷ 0, 5 МПа болса, қ ұ йынды эффекті температурасының ө згеруі 30-70⁰ С шамасында болады екен. Бұ л жерде айта кету керек, бар ағ ынның емес оның бір бө лігінің ғ ана температурасы тө мендейді, ал қ алғ ан бө лігінің температурасы жоғ арылайды. Температура ө згеруіне ауаның суық бө лігінің мө лшері едә уір ә сер етеді. Қ ұ йынды эффект бұ рын қ арастырылғ ан екі ә діске қ арағ анда ә лдеқ айда тиімсіз. Мысалы, ауамен істейтін тоң азытқ ыш машинамен салыстырғ анда, бұ л ә дісте электр энергиясының шығ ыны 8÷ 10 есе кө п. Сондық тан, бұ л ә діс тоң азыту техникасында кө п тарамағ ан. Бұ л ә діс ө те қ арапайым болғ андық тан, кейбір зертханалық, ө ндірістік жағ дайларда қ олданылу мү мкін.

1.8. Термоэлектрлік эффект (Пельтье эффектісі)

1821 жылы Прибалтика физигі Томас Зеебек екі ә ртү рлі металдан қ ұ растырылғ ан тізбектің қ осылғ ан жерінің температурасы ә р тү рлі болса, онда тізбекте электрқ озғ аушы кү штің пайда болатынын анық тады [11- 14, 17-22, 24-32]. Ал Француз Пельтье 1834ж. Зеебек қ ұ былысына кері қ ұ былысты анық тады. Ол бойынша, егер тү рлі екі металдан қ ұ растырылғ ан тізбектен тұ рақ ты ток жү ргізсе, онда тізбектің бір жағ ы ысып, екінші жағ ы мұ здайды. Егер мұ здағ ан жағ ының температурасы суытылатын дененің температурасынан тө мен болып, ысығ ан жағ ының температурасы қ оршағ ан ортаның температурасынан жоғ ары болса, мұ ндай тізбекті денені суытуғ а қ олдануғ а болады (8 сурет).

8- сурет. Термоэлемент схемасы: 1-жартылай ө ткізгіштер, 2- мыс пластиналар

Термоэлементтердің қ уатын ұ лғ айту ү шін оларды тізбектей қ осып батарея етіп жинаса да болады. Академик Иоффе бастағ ан ғ ылым академиясының жартылай ө ткізгіштер институты мен Ленинградтық тоң азытқ ыш ө ндірістері технологиялық институты бірігіп істеген жұ мыстары бойынша жасалғ ан осындай тоң азытқ ыш шкаф-70⁰С температура алуғ а мү мкіндік береді. Істелген жұ мыстар тө менгі температураны алудың бұ л ә дісінің зор болашағ ы бар екенін кө рсетті.

Сонымен, қ арастырылғ ан тө менгі температураны алу ә дістерінің бірін қ олдана отырып, температурасы суытылатын дененің температурасынан тө мен, суытатын денені алуғ а болады. Ол денені суытуғ а қ олдануғ а болады. Тез бұ зылатын тамақ ө німдерінде 0^°С –та сақ тау керек. Ол ү шін бізге температурасы 0⁰С-тан тө мен басқ а дене керек. Сақ талатын тамақ ө німдерінен жылу ө здігінен суытатын денеге ө ткенде ғ ана суыту процессі жү реді. Суыту ү здіксіз процесс болу керек, сол ү шін суытатын дене мө лшері де кө п болу керек, ал ол аз болса, суытып болғ ан соң бастапқ ы қ алпына келтіру ү шін тоң азытқ ыш машиналар қ олданылады.