Issiqlik mashinasi

Issiqlik mashinalari deb termodinamikada davriy ravishda ishlaydigan issiqlik dvigatellari va issiqlik nasoslari (termokompressorlar) ataladi. Issiqlik nasoslarining bir turi — sovutish mashinalaridir.

Issiqlik mashinasining ishlash prinsipini tanlash ish jarayoni uzluksiz davom etishi va vaqt jihatidan cheklanmasligi talabiga asoslanadi. Bu talab termodinamik tizim holatining bir yo‘nalishda o‘zgarishiga, ya’ni uning parametrlari bir maromda o‘zgarib borishiga mos kelmaydi. Ushbu talabga javob beradigan, amalda amalga oshirish mumkin bo‘lgan yagona jarayon — davriy takrorlanadigan aylanma jarayon yoki aylanma sikldir. Issiqlik mashinasi ishlashi uchun quyidagi tarkibiy qismlar zarur: harorati yuqori bo‘lgan issiqlik manbai $(t_{1})$ , harorati pastroq bo‘lgan issiqlik manbai $(t_{2})$ va ishchi jism.

Issiqlik dvigatellari issiqlikni ishga aylantiradi. Issiqlik dvigatellarida harorati yuqori bo‘lgan manba qizdirgich, harorati past bo‘lgan manba esa sovutgich deb ataladi. Qizdirgich va ishchi jismning zarurligi odatda shubha tug‘dirmaydi. Biroq sovutgich issiqlik mashinasining alohida konstruktiv qismi sifatida mavjud bo‘lmasligi ham mumkin. Bunday holatda uning vazifasini atrof-muhit bajaradi, masalan, transport vositalarida. Issiqlik dvigatellarida to‘g‘ri A sikli qo‘llanadi; uning sxemasi 1-rasmda ko‘rsatilgan. Issiqlik miqdori $(Q_{1})$ yuqori haroratli manba — qizdirgichdan, ya’ni harorati $(t_{1})$ bo‘lgan manbadan olinadi va issiqlikning bir qismi $(Q_{2})$ miqdorda past haroratli manba — sovutgichga uzatiladi; uning harorati $(t_{2})$ .

Issiqlik dvigateli bajargan ish — $(A)$ — termodinamikaning birinchi qonuniga muvofiq, ikkita issiqlik miqdorining ayirmasiga teng: tizimga berilgan $(Q_{1})$ va tizimdan chiqarilgan $(Q_{2})$ :

$A=Q_{1}-Q_{2}$

Issiqlik dvigatelining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) deb bajarilgan ishning tashqaridan berilgan issiqlik miqdoriga nisbatiga aytiladi:

$\eta ={\dfrac {A}{Q_{1}}}=1-{\dfrac {Q_{2}}{Q_{1}}}$

Sovutish mashinalari va issiqlik nasoslarida teskari sikl — B qo‘llanadi. Bu siklda issiqlik $(Q_{2})$ harorati $(t_{2})$ bo‘lgan past haroratli manbadan harorati $(t_{1})$ bo‘lgan yuqori haroratli manbaga uzatiladi (1-rasm). Bu jarayonni amalga oshirish uchun tashqaridan mexanik ish sarflanadi; uning miqdori $(A)$ :

$A=Q_{1}-Q_{2}$

Sovutish mashinalarining samaradorligi sovutish koeffitsiyenti bilan aniqlanadi. Bu koeffitsiyent sovutilayotgan jismdan olingan issiqlik miqdori $(Q_{2})$ ning sarflangan mexanik ishga nisbatidir; sarflangan ish $(A)$ :

$\epsilon _{x}={\dfrac {Q_{2}}{A}}$

Sovutish mashinasidan turli jismlarni sovutish bilangina cheklanmay, xonalarni isitish uchun ham foydalanish mumkin. Darhaqiqat, oddiy maishiy sovutgich ham ichidagi mahsulotlarni sovutish bilan bir vaqtda xonadagi havoni isitadi. Zamonaviy issiqlik nasoslarining ishlash prinsipi issiqlik mashinasining teskari siklidan foydalanib, atrof-muhitdagi issiqlikni isitilayotgan xonaga ko‘chirishga asoslangan. Issiqlik nasosining sovutish mashinasidan asosiy farqi shundaki, issiqlik miqdori $Q_{1}$ isitilayotgan jismga, masalan, isitilayotgan xonadagi havoga uzatiladi, issiqlik miqdori $Q_{2}$ esa harorati pastroq bo‘lgan atrof-muhitdan olinadi.

Issiqlik nasosining samaradorligi o‘zgartirish (transformatsiya) koeffitsiyenti yoki ko‘pincha isitish koeffitsiyenti deb ataladigan $\epsilon _{o}$ orqali ifodalanadi. Bu koeffitsiyent isitilayotgan jism olgan issiqlik miqdori $Q_{1}$ ning shu maqsadda sarflangan mexanik ish yoki elektr toki bajargan ishga nisbatidir; sarflangan ish $A$ :

$\epsilon _{o}={\dfrac {Q_{1}}{A}}$

Shuni hisobga olsak: $Q_{1}=Q_{2}+A$ , qurilmaning isitish va sovutish koeffitsiyentlari o‘rtasidagi quyidagi bog‘lanishni olamiz:

$\epsilon _{o}=\epsilon _{x}+1$

Atrof-muhitdan olinadigan issiqlik miqdori $Q_{2}$ har doim noldan farqli bo‘lgani uchun, issiqlik nasosining samaradorligi, uning ta’rifiga muvofiq, birdan katta bo‘ladi. Bu natija termodinamikaning ikkinchi qonuniga zid emas: mazkur qonun issiqlikni ishga to‘liq aylantirishni taqiqlaydi, biroq bu jarayonning teskarisini — ishni issiqlikka to‘liq aylantirishni taqiqlamaydi. Issiqlik nasosining elektr isitgichga nisbatan afzalligi shundaki, xonalarni isitish uchun nafaqat issiqlikka aylantirilgan elektr energiyasidan, balki atrof-muhitdan olingan issiqlikdan ham foydalaniladi. Shu sababli issiqlik nasoslarining samaradorligi oddiy elektr isitgichlarnikidan ancha yuqori bo‘lishi mumkin.

Adabiyotlar

Savelyev I. V. Umumiy fizika kursi. — Nauka, 1989. — 352 bet. — ISBN 5-02-014052-X:5-02-014430-4.
Belokon N. I. Termodinamika. — Gosenergoizdat, 1954. — 417 bet.
Kirillin V. A. Texnik termodinamika. — Energoatomizdat, 1983. — 416 bet.