سیکلی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم

وشەگەلی سەرەکی: سیکلی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم، سیکلی تێرمۆدینامیکی، سەهۆڵدان، یاسای دووهەمی تێڕمۆدینامیک

لە ڕاستیدا سەرەکیترین شێوازی کاری سەهۆڵدانەکان [2] بە گشتی لە ڕوانگەی تێرمۆدینامیکییەوە سوڕەکی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵمە. ئەو سوڕەکە لەسەر بنەمای یاسای دووهەمی تێرمۆدینامیک کار دەکات کە دەڵێت هیچکات ناتوانین گەرما لە شوێنێکی سارد بۆ شوێنێکی گەرمتر بگوازینەوە مەگەر لە ڕێگەی ئامێرێکی تایبەت ڕادەیەکی دیاریکراو کار بدەین بە سوڕەکێک تا گەرما لە پەرێزێکی سارد بگوازرێتەوە بۆ پەرێزێکی گەرم. ئەو سووڕەکە[3] کە لە بیچمی خوارەوە نیشان دراوە، لە چوار کەرتی[4] سەرەکیی پێکهاتوە:

1. ڕەوتی هاوتین یاخود تین –نەگۆڕ[5] لە ناو هەڵمساز[6]
2. ڕەوتی ئێنترۆپی-نەگۆڕ[7] لە پەستێنەر[8]
3. ڕەوتی تین-نەگۆڕ لە ناو تنۆکەکەر[9]
4. ڕەوتی ئێنتالپی-نەگۆڕ[10] یاخود ئادیاباتیک[11] لە ناو شێرەی قۆرگی[12] یاخود ڕەوتی خنکان[13]

تراوێک[14] لە تەوژمی نەگۆڕی[15] دیار و لە تینێکی نەگۆڕی کەمەوە بە مەبەستی گرتنی گەرما لە پەرێزێکی سارد واتا نێو خودی سەهۆڵدان، هەڵمان دەکات(دەبێت بە هەڵم) و پاشان هەڵمی[16] بەدیهاتوو تا تەوژمێکی دیاریکراو دەپەستێنرێت[17]. دواتر بە گرتنەوەی گەرما لەو هەڵمە لە لایەن پەرێزی گەرمەوە (کە دەرەوەی سەهۆڵکەرەکەیە) لە تینێکی نەگۆڕیی زۆرتر لە تینی سەرەتایی، هەڵمەکە سارد دەبێتەوە و تنۆکە[18] دەکات. تەوژمی تراوی پێکهاتوو لە ناو تنۆکەکەر بە شێرەیەکی تەوژم شکێن (شیرەی قۆرگی) تا ئاستی تەوژمی سەرەتایی دەشکێتەوە. نوانەی تێڕمۆدینامیکی[19] T-S بۆ ئەو چوار ڕەوتە بە شێوەی خوارەوەیە:

لە ڕوانگەی تیۆرییەوە[20]، شکانەوەی تەوژم[21] بۆ ڕەوتی چوارەم دەتوانرێت بە تۆربۆئێکسپەندەریش[22] پێکبێت و هێندێکیش کاری تەوەرەیی[23] بەدیبێت، بەڵام بە هۆکارگەلی کردەوەیی[24] ئەوکارە لە ناو شێرەیەکی نیوە-کراوە و بە ڕەوتی خنکان دەکرێت. شکانەوەی تەوژم لەو ڕەوتە دا بە هۆی لێکسوانی[25] نێوان تەوشەکە و شێرەکەیە.

1. بگاری[26] ١ تا ٢ : ڕەوتی هەڵمان[27] لە ناو هەڵمکەر یاخود هەڵمساز(کە لە ڕاستیدا ژوورەوەی سەهۆڵدانەکەیە) دەنوێنێت و لە تەوژمی نەگۆڕی P1 و تینی نەگۆڕی هەڵمانی[28] تەوشی کارگێڕ[29] (واتا TC) و بە ڕادەی QC گەرمای لە ئەو خواردەمەنییانەی ناو سەهۆڵدانەکە وەردەگرێت و تەوەشەکە لەو تین و تەوژمە دا دەبێت بە هەڵم و ژوورەوەی سەهۆڵدانەکە سارد دەکاتەوە.

لە P1 و TCنەگۆڕ، لە ڕەوتی هەڵمان دا هیچ کارێکی تەوەرەیی بەدینایەت و تەنیا ڕادەیەکی دیاری گەرما دەگوازرێتەوە:

گەرمای وەرگیراو لە لایەن تراوەکە بۆ هەڵمان، هەڤیەکی گۆڕانی ئێنتالپی تەوشەکەیە لە دۆخی ١ تا ٢.

2. بگاری ٢ تا ٣ : ڕەوتی پەستاوتنی[30] هەڵمی تەوشی کارگێڕە و لە ئێنترۆپییەکی نەگۆڕ[31] دا بەدیدێت (s2=s3) و بە ڕادەی WS کاری تەوەرەیی لە لایەن پەستێنەر دەدرێت بە تەوشەکە و ئەو وزە نوێیە کە لە لایەن پەستێنەرەوە بەدیهاتوە، تەوژمی تەوش تا P3 زیاد دەکا. ڕەوتی پەستاوتنی هەڵم لە ڕاستیدا دەبێتە هۆکاری گەرم بوونی تەوشەکە و تینەکەی ئەوەندە زیاد دەکا کە بتوانێت گەرمای وەرگیراو لە ناو هەڵمسازەکە بدێتە تنۆکەکەر. لە ڕەوتی پەستاوتنی هەڵم هیچ گەرمایەک ئاڵوگۆر نابێت و بەم پێیە:
3. بگاری ٣ تا ٤ : ڕەوتی تنۆکە کردنی هەڵم لە ناو تنۆکەکەرە و ئەو ڕەوتە لە تەوژم و تینی نەگۆڕی P3 و TH بەدیدێت کە تینی نەگۆڕی ئەو ڕەوتە لەڕاستیدا تینی تنۆکە یاخود تینی خاڵی تنۆکەکردنی[32] تەوشی کارگێڕە. لە ئاکامی تنۆکەکردنی تەوش، بە ڕادەی QH گەرما لە تەوشەکەوە دەدرێت بە پەرێزی گەرمی دەرەوەی سەهۆڵدان و تەوشەکە دیسان دەبێتەوە بە تروا. ئەگەر بخوازین وردتر ببینەوە، دەتوانین بڵێین گشت بگاری ئەو ڕەوتە هاوتین نییە و تەنیا وەک گریمانەیەک[33] ئەو ڕەوتە هاوتین دەگرین:

لێرەش دا هەر بە چەشنی ڕەوتی هەڵمان، ڕادەی ئەو گەرمایەی لە تەوشەکە وەرگیراوە هەڤیەکی گۆڕانی ئێنتالپی تەوشی کارگێڕە لە دۆخی ٣ و ٤.

4. بگاری ٤ تا١ : ڕەوتی خنکاندنی تەوش لە ئێنتاڵپییەکی نەگۆڕی H1=H4 دایە کە بە ڕەوتی ئادیاباتیکیش ناسراوە و لەو ڕەوتەدا هیچ کار و گەرمایەک لە هیچ لاوە ناگوازرێتەوە، تەوژمی تەوش لە P4 ەوە تا P1 دەشکێتەوە و کەم دەبێتەوە. لەو ڕەوتەش دا بە هۆی شکانەوەی تەوژم، تینی تراوەکە تا ئاستێکی زۆر دادەبەزێت و هەر ئەوەش ئەو هۆکارەیە کە دەتوانین گەرما لە ژوورەوەی سەهۆڵدانەکەوە کە زۆر ساردە بۆ پەرێزی دەرەوە کە گەرمترە بگوازینەوە. لە ڕەوتی خنکاندنی تەوش هیچ گەرمایەک ناگوازرێتەوە و هیچ کارێکی تەوەرەیی ئاڵوگۆڕ ناکرێت و بەم پێیەش:

گشت ئەو هاوسەنگییانەی[34] بۆ ڕەوتگەلی ناو سوڕەکەکە نووسراون لە هاوسەنگی مانەوەیی وزە[35] یاخود هەڤیەکی وزەی تێرمۆدینامیکی بە دەست هاتوون کە لە خوارەوە شێوازی گشتی ئەو هاوسەنگییە دەنووسین:

هاوکۆلکەی کارکردی[36] سوڕەک:

ڕێژەی (یاخود دابەشکراوی) گەرمای وەرگیراو لە لایەن تەوشی کارگێڕ لە سەرچاوەی ساردەوە بە سەر کاری وەرگیراو بۆ پەستاوتنی تەوش لە ناو پەستێنەر ، هاوکۆلکەی کارکردی سوڕەکی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم ناوزەندکراوە، واتا:

بۆ داڕژتن[37] و سازکردنی هەڵمکەر، پەستێنەر، تنۆکەکەر، و ئیتر ئامرازگەلی کەڵک وەرگیراو و هەروەها لولەگەلی بە کارگیراو لە ناو سوڕەکەکە، پێویستە گەڕیانی جڕمی تەوشی کارگێڕ(یاخود تەوشی ساردکەرەوە [38]لە ناو سوڕەک) هەژمار بکرێت:

زۆبەی کات بۆ سوڕەکگەلی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم لە نوانەگەلی تێڕمۆدینامیکی تەوژم لە سەر ئێنتاڵپی کەڵک وەردەگرن. ئەمەش بەم هۆیەیە کە ئەو نوانەیە ڕەوتگەلی تەوژم نەگۆڕ و ئێنتاڵپی نەگۆڕ بە ڕوونی دەنوێنێت و تێیدا ڕادەی گۆڕانی ئێنتالپی ڕەوتەکان بە ئاسانی هەژمار دەکرێت.

لە تینگەلی دیاریکراوی TC و TH، کەمترین هێندی هاوکۆلکەی کارکردی سوڕەک کاتێکە کە ڕەوتی خنکان و توکمەکردن بە هێندێک هۆکار بێگەڕانەوە[39] بن، و زۆرترین ڕادەی ئەو کاتێکە کە سوڕەکەکە پێڕەوی سوڕەکی کارنۆ[40] بێت، واتا:

پرسیارەکان:

1. مەبەست لە ڕەوتگەلی بێگەڕانەوە چیە و چەند هۆکاری بێگەڕانەوە بوونی ڕەوتگەلی سوڕەکی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم بنووسن؟
2. مەبەست لە سوڕەکی کارنۆ چیە و ئەو سوڕەکە لە چ کەرتگەلێک پێکهاتوە و جیاوازییەکانی لە گەڵ سوڕەکی سەهۆڵانی پەستاوتنی هەڵم چیە؟

سەرچاوە:

1. M. Moran, H.N. Shapiro, D.D. Boetner, M.B. Bailey; “Fundamentals of Engineering Thermodynamics”; Seventh Edition; J. Wiley & Sons, Inc.;2011
2. C. Borgnakke, R. Sonntag; “Fundamentals of Thermodynamics”; Seventh Edition; University of Michigan; J. Wiley & Sons, Inc.;2009
3. Robert H. Perry, Don W. Green; “Perry’s Chemical Engineers handbook”; Seventh Edition; McGraw-Hill; 1999
4. M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott; “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”; Seventh Edition; McGraw-Hill; New York 2005
5. Carl Schaschkea; “Dictionary of Chemical Engineering”; Oxford University Press;2014
6. Bahadori, Ch. Nwaoha, M.W. Clark; “Dictionary of Oil, Gas, and Petrochemical Processing”; CRC Press; USA 2014

[1] The Vapor-Compression Cycle سیکل تبرید تراکمی

[2] Refrigerator یخچال

[3] Cycle سیکل، چرخه

[4] Step مرحله

[5] Constant Temperature دما- ثابت

[6] Evaporatorتبخیرکننده

[7] Constant Entropyآنتروپی ثابت

[8] Compressor کمپرسور

[9] Condenserکندانسور

[10] Constant Enthalpy آنتالپی ثابت

[11] Adiabatic آدیاباتیک

[12]Throttle Valve شیر اختناق

[13] Throttling Process فرآیند اختناق

[14] Liquidمایع

[15] Constant Pressure فشار ثابت

[16] Vapor بخار

[17] Compressed متراکم شده

[18] Condensed میعان شده

[19] Thermodynamics Diagram  نمودارهای ترمودینامیکی

[20] Theory  تئوری، نظریه

[21] Pressure Drop  افت فشار

[22] Turbo-Expander  توربین انبساطی

[23] Shaft Work کار شفت

[24] Practical Reason دلایل عملی

[25] Friction ترکیب درصد

[26] Path مسیر

[27] Vaporization تبخیر

[28] Boiling or evaporating Temperature    دما جوش و یا دمای تبخیر

[29] Medium Fluid                       سیال رسانا

[30] Compression Process            فرآیند تراکم

[31] Isentropic ایزنتروپیک

[32] Condensation Temperature دمای میعان

[33] Hypothetical فرضیه

[34] Equilibrium تعادل

[35] Conservation of Energy پایستاری انژری

[36] Coefficient of Performance ضریب عملکرد

[37] Design طراحی

[38] Circulation of Refrigerant چرخش مبرد، مبرد در گردش

[39] Irreversible بازگشت ناپذیر

[40] Carnot Cycle چرخه کارنو