Лекц 2 Дулаан техникийн онолын үндэс

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

Дулаан техникийн онолын үндэс

Термодинамикийн судлах зүйл.

Термодинамик нь энергийн хувирах зүй тогтол, тэдгээрийн шинж чанарыг судладаг
шинжлэх ухаан юм. Термодинамикийн үндэс нь XIX зуунд дулааны хөдөлгүүр үүсч
хөгжсөнтэй холбоотойгоор дулааныг хувиргаж ажилд шилжүүлэх шаардлагын үүднээс
бий болсон. Энэ үеэс термодинамикийн аргыг зөвхөн дулаан техникт төдийгүй физик,
химийн процессийн үүсэлт, түүний чиглэлийг тогтоож өгдөг. Өөрөөр хэлбэл системд
явагдаж байгаа процессын төлөв байдлыг тодорхойлдог.

Ж.нь: Халалтаас тэлэх, хөрөлтөөс агших гэх мэт. Термодинамикийн физик химийн
мужаас ялгаатай нь төлөв байдал өөрчлөгдөхөд бодисын шинж чанар өөрчлөгдөхгүй.

Техникийн термодинамик нь бодисын дулааны энерги, механик ажлын бие биедээ
шилжих зүй тогтлыг судалдаг. Өөрөөр хэлбэл дулааны ба хөргөх машины
ажиллагааны онолыг судална.

Химийн термодинамик нь бодис хоорондын химийн урвалаар үүссэн энергийн
хувиралт өөрчлөлтийн зүй тогтлыг судалдаг. Термодинамикийн байгууламжийн
зарчим нь маш энгийн, термодинамикийн үндэс нь туршилтын замаар тогтоосон хоёр
үндсэн хууль дээр тулгуурлана.

Термодинамикийн I хууль нь энергийн хувирах процессыг тоон талаас нь
тодорхойлдог.

Термодинамикийн II хууль нь үүний эсрэг физикийн системд явагдаж байгаа процессыг
чанарын талаас нь тодорхойлдог.

Бодисын параметрүүдийн тухай.

Байгальд орших бүх бодисыг физикийн бие гэнэ.Бүх бие нь хий, шингэн, хатуу, плазм
гэсэн 4 төлөв байдлын аль нэгэнд оршино.Биеийн төлөв байдлыг тодорхойлж чадах
физикийн хэмжигдэхүүнийг уг биеийн төлөв байдлыг тодорхойлогч термодинамикийн
параметр гэнэ. Биеийн янз бүрийн төлөв байдалд термодинамикийн параметрүүд уг

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

биеийг бүтээж буй атом молекул болон эгэл бөөмсийн дотоод зохион байгуулалтаас

болж тодорхой утгатай байна.

Янз бүрийн биеийн төлөв байдлыг уг биеийн даралт, температур, хувийн эзэлхүүн
гэсэн үндсэн параметрээр тодорхойлно.

Эдгээр параметрүүдийн зөвхөн 2 нь мэдэгдэж байвал уг биеийг хий, шингэн хатуу
болон плазм гэсэн 4 төлөвийн чухам аль төлөв байдалд оршихийг тодорхойлж болно.

Эдгээр үндсэн параметрүүдийг тус бүрд нь авч үзье.

Биеийн нягт ба хувийн эзэлхүүн

Хэрэв бид төмөр цемент, элс, ус, зэрэг адилхан масстай биеийг авбал тэдгээр нь
харилцан адилгүй эзэлхүүнийг эзэлнэ. Хэрэв адилхан эзэлхүүнтэй биес авбал мөн
тэдгээр нь өөр өөр масстай гэдгийг мэднэ. Энэ нь биес харилцан адилгүй нягттай
байдгийг харуулж байна.

Нэгж эзлэхүүнтэй биеийн массыг уг биеийн нягт гэнэ. Иймд биеийн нягт нь уг биеийн
массыг эзлэхүүнд нь харьцуулсан харьцаа болно.

= / ;

Үүнд:

m- биеийн масс (кг)

v-биеийн эзлэхүүн (м3)

− биеийн нягт (кг/м3)

Хэрэв биеийн нягт, эзлэхүүн мэдэгдэж байвал уг биеийн массыг дараах томьёогоор
олно.

Үүнд: m= ∙ ;

Практикт ихэвчлэн биеийн харьцангуй нягт гэдэг хэмжигдэхүүнийг хэрэглэнэ. Биеийн
харьцангуй нягт гэдэг нь уг биеийн нягтыг жишмэл биеийн нягтад харьцуулсан
хэмжигдэхүүн юм. Харьцангуй нягтыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

= 0;

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ
Үүнд: − тухайн биеийн нягт кг/м3

0- жишмэл биеийн нягт кг/м3

D- харьцангуй нягт (нэгжгүй хэмжигдэхүүн)

Биеийн харьцангуй нягт нь уг биеийн нягт жишмэл биеийн нягтаас хэд дахин их буюу
бага байгааг заана.

Жишмэл биед ихэвчлэн дараах биеийг авна.

Үүнд: хатуу, шингэн биеийн нягтыг тодорхойлоход 40C –ын усыг хэрэглэнэ.

Хийн нягтыг тодорхойлоход атмосферийн даралтанд орших хуурай агаарыг жишмэл
бие болгон авна.

Жишээлбэл: Мөнгөн усны харьцангуй нягт нь 13.6

Ширэм 7.2 бол эдгээр биеийн нягт 40C-ын усны нягтаас мөнгөн усных 13.6 ,
ширэмнийх 7.2 дахин их байна.

Усны нягт 40C-ын температурт 1000 кг/м3 байдаг.

Иймд харьцангуй нягтын тусламжтайгаар уг биеийн нягтыг олж болно.

Ж.нь. Мөнгөн усны нягт 13,6∙1000=13600 кг/м3 ширэмний нягт 7,2∙1000=7200 кг/м3
байна.

Нэгж массны эзлэх эзлэхүүнийг уг биеийн хувийн эзлэхүүн гэнэ. Иймд биеийн хувийн
эзлэхүүн нь уг биеийн нягтын урвуу хэмжигдэхүүн буюу эзлэхүүнийг массд харьцуулсан
харьцаа болно.

U= = ;


Үүнд: U- биеийн хувийн эзлэхүүн м3/кг

Хийн нягт, хувийн эзлэхүүн нь уг хийн даралт, температураас их хамаарна. Даралт
ихсэх тусам хийн нягт ихсэж хувийн эзлэхүүн нь багасна. Ийм учраас хийн нягт, хувийн
эзлэхүүнийг тодорхойлохдоо уг хийн даралт, температурыг заавал мэдэх
шаардлагатай. Хатуу, шингэн биеийн нягт нь температураас их хамаарна.Температур
ихсэх тутам хатуу, шингэн биеийн нягт температураас хамаарна.Температур ихсэх
тутам хатуу, шингэн биеийн нягт багасаж хувийн эзэлхүүн нь өснө. Ж.нь: усны нягт нь
40C-ын температуртай байхад 1000 кг/м3 1000C- д 958 кг/м3 байдаг.Биеийн жин гэдэг

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

нь уг биеийн дэлхийд татагдах хүндийн хүчийг хэлнэ. Биеийн жинг дараах томъёогоор

тодорхойлно.

P=m∙ g

Үүнд: m- биеийн масс (кг)

g-хүндийн хүчний хурдатгал (м/с2)

Зарим бодисын нягт

Бодис Нягт (кг/м3) Бодис Нягт (кг/м

Хатуу бодис Шингэн бодис

Металл Ус (4 0C-д) 1000

Хөнгөн цагаан 2700 Мазут (20 0C-д) 900-1030

Хүрэл 8000 Мөнгөн ус (200C-д) 13600

Хар тугалга 11400 Спирт (0 0C-д) 790

Ган 7900

Ширэм 7200

Хатуу матералууд

Бетон 2300 Хийн байдалтай бодис (Физикийн
ердийн нөхцөлд)
Галд тэсвэртэй 1850
шавар Нефтийн хий 0.8-1.4

Мод 450-1100 Байгалийн хий 0.73-0.90

Барилгын тоосго 1400-1800

Мөс 920

Хуурай элс 1500

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ
Даралтын тухай ойлголт

Хэрэв шингэн ба хийн биеийг саванд агуулах юм бол тэрхүү савны гадаргуугийн хэсэг
бүхэнд дээрх бодисын жижиг хэсгийн үйлчлэлийн хүч үйлчлэх болно. Хий, шингэний
даралт гэдэг нь тэдгээрийг агуулсан савны нэгж гадаргууд үйлчлэх хүчийг хэлнэ.

P= / (н/м2)

Үүнд. F- даралтын хүчний хэмжээ (н),

f- даралтын хүчинд перпендукляр талбайн хэмжээ (м2)

P- хий, шингэний даралт (н/м2)

Техникт даралтыг ихэвчлэн (Техникийн амтосфер) гэсэн нэгжээр хэмжинэ. Техникийн
атмосфер гэдэг нь 1 см2 талбайд 1 кг хүчээр үйлчилсэн даралтын хэмжээ юм.

Иймд: 1 тех.ат= 1кг/см2 байна.

Үүнээс гадна техникт даралтын нэгжид мөнгөн усны ба усны баганын өндөр гэсэн
хэмжигдэхүүнийг хэрэглэдэг.

Даралтын нэгжийн хамаарлыг үзүүлбэл:

1 ат=0.981 бар=735,6 мм мөнгөн усны баганын өндөр= 10 мм усны баганын өндөр.

Даралтыг

Манометр, вакуумметр, ба барометр гэдэг багажаар хэмждэг. Атмосферийн даралтыг
барометрээр, атмосферийн даралтаас их даралтыг манотетрээр, атмосферийн
даралтаас бага даралтыг вакуумметрээр тус тус хэмжинэ.

Хий шингэний даралтыг үнэмлэхүй, илүүдэл даралт гэж ангилна.

Үнэмлэхүй (абсолют), даралт гэдэг нь:

Абсолют даралт гэдэг нь савны дотор агуулсан хий шингэний болон орчны даралтын
нийлбэр даралт юм. Савны хана дотор талаасаа хий, шингэний абсолют даралт, гадна
талаасаа атмосферийн даралтын үйлчлэлийн нөлөөн дор оршино. Өөрөөр хэлбэл
ажлын биеийн даралт нь орчны буюу атмосферийн даралтаас их (P>В) байвал
илүүдэл даралт үүснэ.Илүүдэл даралт гэдэг нь абсолют ба атмосферийн даралтын

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

ялгаврыг хэлнэ. Энэ дохиолдолд системд үйлчилж байгаа нийт даралт буюу абсолют

даралт нь орчны ба илүүдэл даралтын нийлбэртэй тэнцүү байна.

Pабс= Pи+ Pатм буюу Pабс = Pи +B Pи = Pабс - B

Үүнд: Pабс – абсолют даралт

Pи – Илүүдэл даралт

B эсвэл Pатм – атмосферийн даралт

Даралтыг манометрээр хэмжинэ. Сийрэгжилт нь хий шингэний абсолют даралт нь
орчны даралтаас бага үед үүсэх бөгөөд атмосферийн даралт, абсолют даралтын
ялгавартай тэнцэнэ.

Pс = B - Pабс

Агааргүй орчинд абсолют даралт нь атмосферийн даралттай тэнцүү байна.
Сийрэгжилт буюу вакуум нь даралтын харьцаагаар тодорхойлогдох ба хувиар
илэрхийлэгдэнэ. Сийрэгжилтийг дараах томъёогоор тодорхойлно.

W = и ∙ 100%
атм

Жишээ нь: Зуухны уурын шугаманд угсарсан манометр 13 Мпа буюу 13 ата зааж
байвал түүний илүүдэл даралт нь Pил = 13 мПа буюу 130 ата гэсэн үг юм. Харин
абсолют даралт нь Pабс = B + Pи буюу 1 ата +130 ата = 131 ата болно гэсэн үг.

Улаанбаатар хотын хувьд агаарын даралт буюу атмосферийн даралт нь хэвийн
нөхцөлд дундажаар В = 650 мм.м.у.б буюу 0.855 ата байдаг учраас

Pабс = Pи +B буюу 130 ата+0.855 ата = 130.855 ата болно.

Хэрэв савны доторх сийрэгжилт Pс = 0.4 ата байвал Pабс буюу нийт даралт нь: Pабс =1-
0.4=0.6 ата = 0.06 Мпа болно гэсэн үг юм.

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

Даралт түүнийг хэмжих нэгжүүд тэдгээрийн хамаарал.

Нэгжийн нэрс

Нэгж Па бар 2 мм.м.у.б мм.у.б
Па
кг.с/см

∙∙

бар ∙ ∙

2 ∙

кг.с/см

мм.м.у.б ∙∙

мм.у.б ∙ ∙

Температур.

Байгаль дээр байгаа бүх бүх биесийг бүрдүүлж буй молекул, атомууд нь үргэлжийн эмх
замбараагүй хөдөлгөөнд орших бөгөөд харилцан адилгүй халсан байдаг.Биеийн атом,
молекулын хөдөлгөөн хичнээн их байх тусам биеийн температур их байдаг.Үүнээс авч
үзвэл температур нь атом, молекулуудын кинетик энергийн хэмжээгээр
тодорхойлогдоно.Биеийн халалтын зэргийг илэрхийлэх хэмжигдэхүүнийг температур
гэнэ.Молекулуудын кинетик онолын үүднээс авч үзвэл температур нь молекулуудын
дулааны хөдөлгөөний эрчмийг тодорхойлох ба түүний дундаж кинетик энергитэй шууд
хамааралтай байна. Иймд температур нь биесийг бүрдүүлж буй молекул, атом,эгэл
бөөмсийн хөдөлгөөнөөр тодорхойлогдоно.

Техникт температурыг хэмжихэд бодисын дулаан тэлэл, цахилгаан эсэргүүцэл,
дулааны цацраг зэргээс нь хамааруулан шингэнт термометр, эсэргүүцлийн термометр,
пирометр,термопар зэргийг ашиглана. Биеийн температурыг олон төрлийн хувиараар
хэмжих боловч дулаан техникт цельсийн 1000 градусын хуваарийг өргөн хэрэглэх
бөгөөд олон улсын нэгжийн СИ системд Кельвины хуваарийг ашигладаг. Шведын
эрдэмтэн А.Цельс физикийн ердийн нөхцөлд / Атмосферийн даралтын 760 мм.м.у.б /
мөсний хайлах ба усны буцлах температурын хоорондын мөнгөн усны баганын
өндрийг 100 тэнцүү хэсэгт хуваан температурын хуваарь боловсруулсаныг түүний

ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ХӨГЖЛИЙН ТӨВ ТӨҮГ

СУРГАЛТ ҮЙЛДВЭРЛЭЛИЙН ТӨВ НАСОС ЗАСВАР анхан шатны сургалт Лекц 2

нэрээр нэрлэжээ. Харин Кельвины температурын хуваарийн эхлэл цельсийн

температурын хуваарийн -2730С –тэй давхцана. Эдгээр хуваарийн хоорондын

хамаарал нь дараах байдлаар илэрхийлэгдэнэ.

T = t 0C +273

Температурыг хэмжих Цельсийн хуваарь нь ердийн нөхцөлд мөсний хайлах цэгээс
усны буцлах цэг хүртэлх халалттай жишиж үзсэн бол Кельвины температурын хуваарь
нь уг биеийн молекулын хөдөлгөөний кинетик энергийн хувирлаас хамаарсан биеийн
халалтын зэргийг заах хэмжигдэхүүн юм. Иймд атмосферийн даралтын үед мөсний
хайлах температур 00С буюу 273 К байх ба усны буцлах температур 100 0С буюу 373
К байна. Атмосферийн даралтаас өндөр даралтын үед ус 100 0 С-ээс дээш
температурт буцлана.

Ж.нь 0.17 Мпа даралтын үед ус 115 0 С-д буцлана. Дулаан техникт эдгээр хоёр
хувиараас гадна Фарангейт, Реомюр, Ранкины хувиаруудыг ашигладаг. Германы
инженер Фарангейт 1724 онд хоолны давс болон натрийн ижил хэмжээтэй хольцын
мөсний хайлах температурыг 00F, ердийн нөхцөлд усны буцлах температурыг +2120F
гэж үзээд температур хэмжих хувиараа боловсруулсан байна.Фарангейтын хувиараар
мөсний хайлах температур 320F байна. Иймд ердийн нөхцөлд Фарангейтын хувиараар
мөсний хайлах ба усны буцлах температурын зөрүү 212-32 = 1800F болно.