Guhertinên Entalpiyê di Sîstemên Germahî de di Endezyariya Mekanîkî de
Di cîhana endezyariya mekanîkî de, nîqaşên li ser enerjiyê bi awayekî neqetandî bi pergalên germî yên wekî kazan, turbînên buharê, kompresor, kondenser, guhêrkerên germê û motorên şewitandina navxweyî ve girêdayî ne. Yek ji mîqdarên termodînamîkî yên herî zêde tê bikar anîn da ku veguhestina enerjiyê di van amûran de were analîzkirin entalpî ye. Entalpî bi taybetî kêrhatî ye ji ber ku pêvajoyên di amûrên germî de pir caran di nav herikîna şilavê de (qebareya kontrolê) çêdibin, ne di nav pergalek girtî de (girseya kontrolê). Ji ber vê yekê, têgihîştina guhertinên entalpiyê ji bo têgihîştina ku enerjî di pêvajoyekê de diçe cihê wê girîng e.
1. Têgihîştina Entalpiyê û Wateya Wê ya Fizîkî
Bi pênaseyê, entalpî (H) mîqdareke termodînamîkî ye ku wiha tê formulekirin:
H = U + pV
bi:
– U = enerjiya navxweyî
– p = zext
– V = qebare
Ji bo analîzkirina sîstemên herikînê, bi gelemperî forma taybetî tê bikar anîn:
h = u + pv
ku h entalpiya taybet e (kJ/kg). Peyva pv ya zêde pir caran wekî enerjiya ku bi "xebata herikînê" ve girêdayî ye tê şîrovekirin, ango karê ku ji bo veguheztina şilavê nav an derveyî qebareya kontrolê hewce ye. Ji ber vê yekê entalpî ji bo analîzkirina cîhazên wekî turbîn, nozul, belavker, pomp û kompresoran pir hêsan e.
2. Guherîna Entalpiyê (Δh) di Pêvajoyên Termal de
Di pratîka endezyariya mekanîkî de, tiştê herî girîng ne tenê nirxa entalpiyê ye, lê guhertina entalpiyê ye:
Δh = h₂ − h₁
Ev guhertin guhertina naveroka enerjiyê ya şilekekê ji ber germkirin, sarkirin, berfirehkirin, zextkirin, an guhertina qonaxê (mînak, av bo buharê) vedibêje. Di gelek pêkhateyên germî de, guhertina entalpiyê rasterast bi germahî û karê têkildar ve girêdayî ye.
Wekî mînakek:
- Di kazanê de, entalpî zêde dibe ji ber ku şilav germê werdigire.
- Di turbînan de, entalpî kêm dibe ji ber ku enerjiya şilavê vediguhere xebata şaftê.
- Di kondenserê de, entalpî kêm dibe ji ber ku buhar germê berdide hawîrdorê an jî navgîna sarkirinê.
3. Entalpî di Hevkêşeya Enerjiya Herikîna Sabît de
Analîza herî gelemperî ya pergalên germî yên endezyariya mekanîkî herikîna sabît e. Hevkêşeya enerjiyê ji bo qebareya kontrola herikîna sabît (Hevkêşeya Enerjiya Herikîna Sabît/SFEE) pir caran wekî tê nivîsandin:
q − w = (h₂ − h₁) + (V₂² − V₁²)/2 + g(z₂ − z₁)
bi:
– q = germahî li gorî yekîneya giraniyê (kJ/kg)
– w = karê li ser yekîneya giraniyê (kJ/kg)
– V = leza herikînê (m/s)
– z = bilindahî (m)
– g = lezandina ji ber giraniyê (m/s²)
Di gelek sepanên endezyariya mekanîkî de, guhertinên di enerjiya kînetîk û potansiyel de li gorî guhertina entalpiyê nisbeten piçûk in, ji ber vê yekê ew pir caran bi vî rengî têne hêsankirin:
q − w ≈ h₂ − h₁
Ev têkiliya hêsan pir bi hêz e: heke em bizanin ka germahî û kar çawa çêdibin, em dikarin guherîna entalpiyê texmîn bikin; an jî berevajî vê, heke daneyên entalpiyê werin zanîn (mînak ji tabloyên buharê), em dikarin karê turbînê an jî hewcedariyên hêza kompresorê hesab bikin.
4. Guhertinên Entalpiyê di Pêkhateyên Sereke yên Sîstema Termal de
a) Boyler û Germker
Di boylerê de, av heta ku bibe buhar tê germ kirin. Pêvajo dikare van tiştan di nav xwe de bigire:
1) germkirina ava şil (germkirina maqûl),
2) buharbûn (germkirina veşartî),
3) germkirina zêde (germkirina bêtir bi buharê).
Her sê jî entalpiyê bi girîngî zêde dikin. Ji hêla têgehî ve:
q_in ≈ h_out − h_in
Her ku zext û germahiya derketina boylerê bilindtir be , entalpiya buhara ku tê hilberandin jî zêdetir dibe, û bi gelemperî karê potansiyel ê ku dikare di turbînê de were derxistin jî zêdetir dibe.
b) Turbîna Buharê û Turbîna Gazê
Di turbînekê de, şilav li ser kevçîyê kar bikin û eksena. Di bin şert û mercên adîabatîk de (nêzîkî nebûna veguhastina germê):
w_out ≈ h_in − h_out
Ev tê vê wateyê ku kêmkirina entalpiyê di turbînekê de rasterast bi karê hilberandî ve girêdayî ye. Ji bo turbînên buharê, daneyên entalpiyê bi gelemperî ji tabloyan an diyagramên Mollier (hs) têne wergirtin. Ji bo turbînên gazê, entalpiyê bi gelemperî bi karanîna kapasîteya germahiya taybetî, bi karanîna nêzîkbûna gaza îdeal tê hesibandin.
c) Pomp û Kompresor
Pomp (ji bo şilekan) û kompresor (ji bo gazan) hewceyê karê têketinê ne. Ji bo pompê, ji ber ku şilek hema hema nayên pêçandin, guherîna entalpiyê nisbeten piçûk e û pir caran bi vî awayî tê texmînkirin:
w_in ≈ v (p₂ − p₁)
Di kompresorên gazê de, zêdebûna entalpiyê dikare mezin be û bi zêdebûna germahiyê ya ji ber zextê ve girêdayî ye. Di kompresorek adîabatîk de:
w_in ≈ h_out − h_in
Zêdebûna entalpiyê enerjiya ku bi rêya xebata şaftê li şilavê tê zêdekirin nîşan dide.
d) Kondenser
Kondenser germê ji buharê derdixe heta ku ew bibe şilek. Dema ku şaft nexebite:
q_out ≈ h_in − h_out
Kêmbûna entalpiyê di kondenserê de bi gelemperî mezin e ji ber ku ew di dema kondensasyonê de berdana germahiya veşartî vedihewîne, ku li gorî kêmbûna germahiya normal pir serdest e.
e) Vana Berfirehkirinê (Vanava Gazkirinê)
Vanên berfirehkirinê bi gelemperî di sîstemên sarincê û hin sîstemên buharê de têne dîtin. Pêvajoya gazkirinê xwedî taybetmendiyek girîng e: entalpiya sabît (îsenthalpîk) di gelek şert û mercên endezyariyê de.
h₁ ≈ h₂
Her çend entalpî bêguher bimîne jî, zext bi awayekî berbiçav dadikeve, û dibe ku hin ji şilavê qonaxê biguherînin (mînak, bibin tevlîheviyek şilek-buharê). Ev di çerxên sarincê de girîng e ji ber ku ew piştî berfirehbûnê dibe sedema germahiyek nizmtir.
5. Entalpî û Guhertinên Qonaxa Şilavên Xebatê
Guhertinên entalpiyê di pêvajoyên ku guhertinên qonaxê tê de hene de herî berbiçav in, wek:
- ava kelandî vediguhere buharê,
- buhar dibe av,
- sarincok di evaporatorê de buhar dibe.
Germahiya veşartî ya buharbûn an jî kondensasyonê di bin zexta domdar de bêyî zêdebûnek girîng a germahiyê zêdebûnek entalpiyê çêdike. Ji ber vê yekê, analîza entalpiyê di sêwirandina kazan, kondenser, buharker û guherînerên germê yên du-qonaxî de girîng e.
6. Bikaranîna Daneyên Entalpiyê di Pratîka Endezyariya Mekanîkî de
Di gelek rewşên cîhana rastîn de, endezyar entalpiyê ji formula bingehîn hesab nakin, lê li şûna wê van rêbazan bikar tînin:
- maseyên buharê,
- nexşeya hs (Mollier),
- nermalava taybetmendiya termodînamîkî (REFPROP, EES, CoolProp),
- Agahiyên hilberîner.
Xeletiyên biçûk di xwendinên entalpiyê de dikarin di texmînên hêza turbînê, pêdiviyên sotemeniyê , an kapasîteya sarkirinê de cûdahiyên girîng çêbikin. Ji ber vê yekê, hilbijartina şert û mercên xebitandinê yên rast (zext/germahî) û têgihîştina kalîteya buharê pir girîng in.
7. Kesimpulan
Guherîna entalpiyê di analîza pergalên germî yên endezyariya mekanîkî de têgeheke bingehîn e ji ber ku ew rasterast diyardeyên germî, kar û guhertinên rewşa şilavê di alavên herikînê de bi hev ve girêdide. Bi karanîna hevkêşeya enerjiya rewşa sabît, guherîna entalpiyê dikare ji bo hesabkirina karê turbînê, hêza kompresorê, germahiya ku li boylerê tê zêdekirin û germahiya ku di kondenserê de tê redkirin were bikar anîn. Entalpiyê ji bo endezyaran wekî "zimanek" pratîkî kar dike da ku performans û karîgeriya çerxên germî yên wekî Rankine, Brayton û pergalên sarincê fam bikin. Serweriya guherîna entalpiyê tê vê wateyê ku meriv bikaribe pergalên germî bi rasttir, ewletir û bi bandortir bixwîne û sêwirîne.
Heke hûn bixwazin, ez dikarim mînakên hesabkirina hêsan (mînak turbînên buharê an kompresor) lê zêde bikim da ku gotar bêtir guncaw û nêzîkî hewcedariyên dersan/xebata pratîkî bikim.
