Soojustehnika eksami küsimused (0)

Sellelt  lingilt saab tõmmata  Arvo  otsa  soojustehnika  raamatu.  http://digi.lib.ttu.ee/i/?967 
Faili lõpus on eksami näide, mida tunnis vaadati. 
1.  Termodünaamika  põhimõisted, termodünaamiline süsteem, termodünaamiline keha 
jatermodünaamilised  olekuparameetrid . 
Termodünaamiline süsteem. 
Nimetus „termodünaamika” hõlmab see mõiste kõik nähtused mis kaasnevad energiaga ja energia 
muundusega. Jaguneb füüsikaline, keemiline ja tehniline termodünaamika. Tehniline 
termodünaamika käsitleb ainult mehaanilise töö ja soojuse vastastikuseid  seoseid . 
Termodünaamiline süsteem on kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka  väliskeskkonnaga  
energeetilises vastasmõjus. Väliskeskkond on termodünaamilist süsteemi ümbritsev suure energia 
mahtuvusega keskkond, mille teatud olekuparameetrid (T, p jne.) ei muutu, kui süsteem mõjutab 
teda soojuslikul, mehaanilisel või mõnel muul viisil. Termodünaamilise süsteemi üks lihtne näide on 
gaas  balloonis. Süsteemi ja ümbruskeskkonna vaheline piir on ballooni sisepind, ümbruskeskkonna 
moodustab aga  balloon  ise koos seda ümbritseva õhuga. 
Termodünaamiline süsteem võib olla  homogeenne  või  heterogeenne . Homogeenses süsteemis on 
aine füüsikalis-keemilised omadused kõigis punktides ühesugused. Sellise süsteemi näiteid on gaas, 
vesi ja jää. Heterogeenseks nimetatakse süsteemi, mille üksikosade füüsikalis-keemilised omadused 
on erisugused. Seejuures on süsteemi osad üksteisest eraldatud lahutuspinnaga. Heterogeenne 
süsteem on näiteks vesi ja jää, aur ja vesi, aur ja jää. 
Termodünaamiline süsteem võib olla kas materiaalselt suletud või materiaalselt avatud. 
Süsteem on materiaalselt suletud, kui puudub aine juurdevool süsteemi või  äravool  sellest, sest siis ei 
vahetu aine mass süsteemis, olles püsiv. Süsteem on materiaalselt avatud, kui esineb aine  sissevool  
süsteemi ja  väljavool  sellest või üks  nendest . Termodünaamilist süsteemi, millel puudub 
soojusvahetus  ümbruskeskkonnaga (isegi siis, kui süsteemi ja ümbruskeskkonna temperatuur on 
erinev), nimetatakse soojuslikult isoleeritud ehk adiabaatseks süsteemiks, soojusülekannet 
tõkestavat pinda aga adiabaatpinnaks. Süsteem, mis on ümbruskeskkonnast eraldatud samaaegselt 
adiabaatselt ja mehaaniliselt absoluutselt jäiga pinnaga, kannab isoleeritud termodünaamilise 
süsteemi  nimetust ,  eeldusel , et süsteemi ja ümbruskeskkonna vahel ei ole muid vastastikmõjusid. Sel 
juhul puudub isoleeritud süsteemi ja väliskeskkonna vahel nii  soojuslik  kui ka  mehaaniline  
vastastikmõju. Isoleeritud termodünaamiline süsteem võib olla ka üksikutest seadmetest ja 
seadmegruppidest moodustatud ning ümbruskeskkonnast isoleeritud süsteemi tunnustega  kooslus . 
Näited: Materiaalselt avatud süsteemi näideteks sobivad  turbiin ,  pump , ventilaator. Materiaalselt 
suletud on  balloon, kolviga  silinder . 
Termodünaamiline keha. 
Termodünaamilises süsteemis asuvat keha, mille vahendusel toimuvad  termodünaamilised  
protsessid ning energialiikide vastastikune muundumine, nimetatakse termodünaamiliseks kehaks. 
Soojusjõuseadmetes on termodünaamiliseks kehaks aine, mis  vahendab  neis sisalduva või ülekantava 
energia muundamist tööks. Soojustransformaatorites on termodünaamiliseks kehaks aine, mille 
kaudu  soojus  siirdub jahedamalt kehalt kuumemale. Soojusjõuseadmetes ja –transformaatorites 
termodünaamilise kehana kasutatavat ainet nimetatakse ka töökehaks. Termodünaamiliseks kehaks 
võib olla nii tahke, vedel kui ka gaasiline aine. Kolbmootorites on termodünaamiliseks kehaks kütuse 
põlemisgaas . Aurujõuseadmes on termodünaamiliseks kehaks enamikul juhtudel veeaur. Sõltuvalt 
parameetritest aurujõuseadmes võib veeaur kui termodünaamiline keha töötsükli jooksul muuta 
oma agregaatolekut. 
Termodünaamilised olekuparameetrid. 
Termodünaamilised olekuparameetrid on füüsikalised makrosuurused, mis iseloomustavad 
termodünaamilise keha olekut. Kui muutub süsteemi mingi olekuparameeter muutuvad ka ülejäänud 
olekuparameetrid. Temperatuur iseloomustab keha  kuumenemise  astet mingi teise keha suhtes ja 
määrab nendevahelise soojusvoo suuna. 
Intensiivseks nimetatakse sellist olekuparameetrit, mis ei sõltu termodünaamilises süsteemis oleva 
keha massist või osakeste arvust. Intensiivsed olekuparameetrid on näiteks rõhk ja temperatuur. 
Aditiivne  ehk ekstensiivne olekuparameeter on selline, mis sõltub süsteemis oleva keha massist või 
osakeste arvust. Ekstensiivsed olekuparameetrid on näiteks süsteemi mass, maht ja energia. 
Erimaht  on keha ühikmassi maht. Kui keha maht on V ja mass M, siis erimaht  
 
Erimahu pöördväärtust nimetatakse  tiheduseks : 
 
Rõhk on pinnaühikule selle  normaali  suunas mõjub jõud. 
 
Manomeetriga mõõtmisel absoluutne rõhk 
pa pm B  
ja vaakummeetriga mõõtmisel 
pa B pv  
kus B –  baromeetriline  rõhk, pm ja pv – vastavalt manomeetriga ja vaakummeetriga 
mõõdetud rõhk. 
 
Termodünaamiline tasakaal. 
 
Termodünaamiline süsteem on tasakaalus, kui süsteemi mistahes punktis olekuparameetrid ei 
muutu ajas. Juhul kui süsteemile puudub välisjõudude mõju, siis süsteem on tasakaalus, kui vastavad 
olekuparameetrid on ühtlased kogu süsteemi piires. Rõhuühtlus määrab mehaanilise tasakaalu, 
temperatuuriühtlus aga  termilise  tasakaalu. 
 
2.  Ideaalgaas , ideaalgaasi  olekuvõrrand . 4. Gaasidesegud. 
 
Ideaalgaas koosneb elastsetest molekulidest, mille vahel ei toimi jõud ning mille endi maht on 
sedavõrd  tühine, et neid võib käsitada kui materiaalseid punkte. Gaasi molekulid on pidevas 
omavahelises liikumises, mida tuntakse soojusliikumisena. Ideaalgaasis liigub iga  aineosake  
sirgjooneliselt kuni põrkumiseni naaberosakesega või gaasi piirdepinnaga. Molekulide põrked vastu 
piirdepinda põhjustavad rõhu. 
Ideaalgaasi molekulaarkineetilisest teooriast tuleneb 
 
 
 k on Boltzmanni konstant, k = 1,3810–23 J/K 
Võrrandite kooslahendamisel ning mõlema poole läbikorrutamisel gaasi mahuga V saame 
pV nVkT. 
nV = N – gaasimolekulide koguarv  mahus  V , siis pV = NkT 
 
Ideaalgaasi ühele kilomoolile: pVµ = N0kT Tähistame N0k = µR, siis pVµ = µRT -  Mendelejevi  võrrand 
kus µ – moolmass, kg/kmol R – gaasi konstant, J/(kg·K) 
Universaalne gaasikonstant Ṝ= µR = N0k = 6,0220·1026·1,38·10-23 = 8314 J/(kmol·K) 
pv = RT  Clapeyroni  võrrand Ideaalgaasi  termiline  olekuvõrrand. 
 
Ideaalsete gaaside segu:  (Termodünaamikas vaadeldakse mehaanilisi segusid, gaaside vahel 
keemilise reaktsioone ei toimu). Iga gaas segus võtab oma alla alati kogu gaasi anuma mahu ja 
omandab segu temperatuuri. Segu maht V ja temperatuur T on samad. Rõhk aga võib olla erinevate 
gaaside puhul segus erinev. Olgu gaasisegu  kogumaht  V ning gaasisegu koosneb n komponendist. 
Tähistame segu komponendi molekulide arvu N1, N2, ..., Nn , siis pV = (N1 + N2 +...+ Nn )kT = NkT 
Järelikult: 
 
 
Gaasisegu koostis enamasti väljendatakse kas gaasisegu komponentide massi või mahu kaudu 
 
 
 
Kuna võrdsetel tingimustel gaaside moolmahud on võrdsed, siis: 
 
Kuna ideaalgaaside segu komponendid käituvad üksteisest sõltumatult, siis on ideaalgaasi termiline 
olekuvõrrand kehtiv nii gaasisegule  tervikuna  kui ka segu igale komponentidele. 
 
 
 
 
 
3. Reaalgaas. 
Võrrand pv = RT kehtib eeldusel, et gaasimolekulide vahel puuduvad vastastikused jõud ning 
molekulide maht võrreldes gaasi kogumahuga on tühiselt väike. Seetõttu lähenevad reaalgaasi 
omadused ideaalgaasi omadustele küllalt hästi madalal rõhul (kui p → 0) ja kõrgel temperatuuril. Mis 
tahes aine võib sõltuvalt olekuparameetritest olla kas gaasilises (aur), vedelas või tahkes olekus ja 
parameetrite muutumisel üle minna ühest agregaatolekust teise. Samuti on võimalik aine olek mitmes 
faasis üheaegselt. 
 
Reaalgaasi põhiomadusi on, et teda on alati võimalik teatud tingimustel kondenseerida. Gaasifaasis 
oleva reaalgaasi mahu püsitemperatuursel (isotermsel) vähenemisel mingil temperatuuril T1 tõuseb 
rõhk seni, kuni erimaht saavutab väärtuse v1'' (punkt 1"). Aine on punktis 1" küllastunud olekus 
aurufaasis ja sellist ainet nimetatakse küllastunud auruks. Auru erimahu tähis küllastunud olekus on 
v". Punktis 1' on aine samuti küllastunud olekus, kuid vedelfaasis, ja sellist nimetatakse küllastunud 
vedelikuks. Punkte 1', 2', 3', ... ühendavat pidevat joont (aK) nimetatakse alumiseks piirkõveraks 
ehk keemisjooneks.  Punkte 1", 2", 3", ... ühendav joon (bK) kannab ülemise piirkõvera nimetust, seda 
teatakse ka kui kondenseerumisjoont. 
 
Van der Waalsi võrrand pv- tasandil 
 
 
 
5. Mehaaniline töö. Tehniline töö 
Mehaanilise töö mõiste termodünaamikas on seotud materiaalselt suletud süsteemiga. Olgu antud 
materiaalselt suletud süsteem mahuga V, millel puudub termodünaamilise keha juurde- ja äravool. 
Sellise süsteemi näiteks võib olla liikuva kolviga silindrisse suletud gaas. Eeldame süsteemisisest 
mehaanilist tasakaalu. 
 
 
Tehnilise töö mõiste termodünaamikas on seotud materiaalselt avatud süsteemiga. Avatud süsteem 
on selline, kuhu termodünaamiline keha võib juurde voolata või sellest lahkuda. Selline süsteem on 
näiteks turbiin, turbiinkompressor ja  tsentrifugaalpump . 
 
 
6.  Siseenergia . 
Siseenergia  on  süsteemi  osakeste  kõigi  energialiikide  summa.  Siseenergia U põhimõõtühikuks on 
džaul  (J). Erisiseenergia   u = U/M,  J/kg. 
 
Reaalgaasi siseenergia kujutab endast  summat  molekulide kineetilisest ja potentsiaalsest energiast. 
U  U
U
. Ideaalgaaside potentsiaalne energia on null, seega siseenergia võrdub molekulide 
KIN
POT
m
2

3
kineetilise energiaga U  U
 N
 NkT , kus N- molekulide arv, m – molekuli mass,  -
KIN
2
2
kiirus. Termodünaamiliste protsesside analüüsil leitakse siseenergia muutus.  U
  U U  ,(J) .  
1
2
u=U/M  ,(J/kg) -> erisiseenergia.  u
  u  u  ,(J/kg)  U=Mu  ,(J) 
1
2
7.  Soojus . 
Energia kandub üle töö kujul, mis kutsub esile süsteemiväliste parameetrite muutuse või kehade 
ümberpaiknemise ruumis. Töö ise on makrosuurus. Energia läheb soojemalt kehalt jahedamale 
kehale otse, kas kehade vahetu kokkupuute või nn termilise nähtavuse (kiirguse) vahendusel, ilma et 
süsteemivälised  parameetrid  muutuksid. Säärases vormis üle kantud energia on tuntud soojusena, 
protsess ise aga on  soojusülekanne  ehk soojusvahetus.  Sellist Soojusena  ülekantavat  energia  
kogust  nimetatakse  soojushulgaks Q, mille põhimõõtühik on džaul (J),  1 kg termodünaamilise keha 
kohta antuna q = Q/M,     J/kg. Ümbruskeskkonnast  termodünaamilisse  süsteemi  kandunud  
soojushulk   loetakse  positiivseks,   süsteemist   ümbruskeskkonda  siirdunud  – negatiivseks. 
8. Termodünaamika esimene seadus. 
Termodünaamika esimeseks seaduseks on energia jäävuse ja muundamise seadus. Olgu meil gaas: 
mahuga – V, massiga – M, rõhuga – P, temperatuuriga – T. Juhime gaasile juurde mingisuguse 
elementaarse soojushulga dQ siis temperatuur tõused dT võrra, suureneb maht dV ja suureneb 
siseenergia dU. Paisumisel on gaas võimeline tegema tööd dL.  dQ = dU + dL  või keha massiühiku 
kohta  dq = du + dl.   Lõplike vahede kaudu avaldub seadus kuju ∆q = ∆u + l  . Materiaalselt  suletud  
termodünaamilisse  süsteemi  sisestatud   soojushulk  kulub  siseenergia muutmiseks ja tööks.   dq = 
du + dl . Kuna toimub süsteemis ainult mehaaniline töö, siis  dq = du + pdv .  Adiabaatne  süsteem (dq 
= 0):   dl = – du .  Isohoorne  protsess (dv = 0):    dq = du . 
9.  Entalpia . 
Termodünaamilise keha entalpiaks H nimetatakse siseenergia (U) ja rõhuenergia (pV) summat. H = U 
+ pV,  J . Erientalpia h = H/M = u + pv,  J/kg. Entalpia põhimõõtühik on džaul (J). Entalpia antakse 
tavaliselt keha 1 kg kohta (erientalpia): h = H/M J/kg (M on keha mass). Süsteemi entalpia on 
ekstensiivne suurus, keha ühiku kohta antuna aga intensiivparameeter. 
Entalpia on olekufunktsioon : 
 
 
 
Kuna ideaalgaasi  erisoojus  sõltub ainult temperatuurist, siis määrab ka entalpia üksnes temperatuur. 
Entalpia kui olekufunktsiooni muutus ringprotsessis.  
 
10.  Entroopia . 
Entroopiat  ei ole võimalik otseselt mõõta. Küll on aga võimalik entroopiat etteantud tingimustel ja 
vajalike andmete  olemasolul  arvutada. Tagastatav protsess: ds=dq/T  (T on suurem nullist) kui dq on 
suurem nullist siis s kasvab ja kui dq väiksem nullist siis s kahaneb. Tagastamatutes, e reaalsetes 
dq
protsessides entroopia alati suureneb, kuna esinevad mitmesugused kaod.  ds 
. 
T
 
11.  Erisoojused . 
Termodünaamilise keha erisoojuseks nimetatakse soojushulka, mida vajab teatud kogus ainet 
muutmaks oma temperatuuri ühe ühiku võrra.  C=dq/dT       J/(kg·K) 
 
 
 
Sõltuvalt termodünaamiliseprotsessi olemusest ( erisoojuse  määramise tingimustest) võib ühel ja 
samal kehal olla mitu erinevat liiki erisoojust. Erisoojuse arvväärtused võivad muutuda vahemikus –∞ 
kuni +∞. Soojustehnikas leiavad ulatuslikumat  kasutust  aine isohoorne ja  isobaarne  erisoojus. 
Püsimahuline ehk isohoorne erisoojus cv saadakse, kui termodünaamilise keha maht erisoojuse 
määramisel jääb konstantseks. Sellisel juhul dv = 0. Püsirõhuline ehk isobaarne erisoojus cp saadakse 
tingimusel, et selle määramisel termodünaamilise keha rõhk jääb püsivaks. Termodünaamilise keha 
isohoorne ja isobaarne erisoojus on omavahel seotud. Teades neist ühte, on teine keha termilise 
olekuvõrrandi kaudu arvutatav. Seetõttu võime piirduda ainult ühe keha erisoojuse eksperimentaalse 
määramisega. Ideaalse gaasi puhul  c  c  R . Viimast  avaldist  tuntakse  Mayeri  võrrandina. 
p
v
 
 
 
 
12. Termodünaamilised põhiprotsessid. 
Termodünaamiliseks  protsessiks  nimetatakse termodünaamilises süsteemis toimuvaid ajaliselt 
järjestikuseid muutusi aine ühest olekust teise siirdumisel. Sellega kaasneb süsteemi 
olekuparameetrite muutus. 
 
Isohoorne protsess v= const  on protsess mis kulgeb konstantsel  mahul  või rõhul. 
 
p
T
1
1

 tuleb pv=rt 
p
T
2
2
valemist  
2
V
l   p  dv  0 -> 
1
V
mehaaniline töö 
2
P
l   v dp
v p
p  (J/kg)  -> tehniline töö 
t
    (  )
2
1
1
P
u
  c (t  t )   (J/kg) -> Siseenergia muutus 
v
2
1
2 dq
T
p
2
2
S
 
c
 ln
 c ln

   (J / kg  K)   -> Entroopia muutus 
T
v
T
v
p
1
1
1
q  u
  l  u
  ja  q  h
  l   -> soojushulk 
t
Isobaarne protsess p=const. dp=0 
 
v
T
1
1

 -> charlesi seadus 
v
T
2
2
l  p(v  v )  (
R T  T )   
2
1
2
1
(J/kg)  -> mehaaniline töö 
2
P
l   v dp
  -> tehniline 
t
   0
1
p
töö q= delta  h=h2-h1 
u
  c (T  T )   (J/kg) -> Siseenergia muutus 
v
2
1
h
  c (T  T )  -> Entalpia 
p
2
1
T
v
2
2
s
  C ln
 C ln
    (J / kg  K)   -> Entroopia 
p
T
p
v
1
1
Isotermne  protsess T=const. 
 
l  l   = q
t
p v  p v  pv  const  RT  
1 1
2 2
p
v
1
2

 
p
v
2
1
u  c (T  T )  0  -> Siseenergia 
v
2
1
h  c (T  T )  0  -> Entalpia 
p
2
1
v
p
 J 
2
1
s
  R ln
 R ln
    
   -> Entroopia
v
p
 kg  K 
1
2
 
2
v
N2
dv
v
p
p
P
2
2
2
2
q  u
  l  l  l  p  dv  RT
 RT ln
 RT ln
 p v ln
 p v ln


t
1 1
2 2
v
v
p
p
p
v
N
1
1
1
1
1
1
(J / kg)  -> töö 
Adiabaatiline protsessiks nimetatakse protessi mis kulgeb ilma soojusvahetuseta ümbritseva 
väliskeskkonnaga (ehk soojushulk ei osale) (toimub soojuslikult isoleeritud korras) dq=0  q=0.  
 
c
pvk  const     
p
k 
    
cv
k – adiabaadi  astendaja    
k
p
 v 
2   1     
p
v
1
 2 
k 1

T
 v 
2
1
       
T
v
1
 2 
k 1

k
T
 p 
R
kR
2
2
        q  0    l 
(T  T )      l 
(T  T )      
T
p
k  1
1
2
t
k  1
1
2
1
 1 
 
l  kl     Selgub , et mehaaniline töö  saavutatakse  gaasi siseenergia vähenemisel ja tehniline 
t
töö saavutatakse entalpia vähenemisel. 
Polütroopne protsess (def, polütroobi võrrand pV=nk, polüentroopsete protsesside kujutamine PV 
diagrammil . ) 
Polüentroopseks protsessiks nimetatakse 
termodünaamilist protsessi mis kulgeb konstantsel erisoojuse väärtusel.  ehk   c  dq / dt  const , 
polüentroopseks võib nimetada igasugust protsessi, mis kulgeb konstantsel erisoojusel. 
Soojusejaotus, siseenergia ja sooritatava töö vahel jääb muutumatuks.  pvn  const     n – 
polüentroobi astendaja. (kõik parameetrite vahelised seosed, mis sai välja kirjutatud adiapaatilise 
protsessi kohta kehtivad ka polüentroopse protsessi kohta, ainult k asemele tuleb kirjutada n. 
 
I – protsessides soojus mis juhitakse protsessi kulutatakse nii gaasi siseenergia 
suurendamiseks  kui ka mehaanilise töö tegemiseks.  
II – protsessides toimub gaasi siseenergia vähenemine ja töö  sooritatakse  osaliselt gaasi 
siseenergia vähenemise ja osa välissoojuse arvel. 
III – protsessides töö sooritatakse ainult gaasi siseenergia vähenemise arvelt ja temperatuur 
väheneb ning väljast soojust juurde ei lisata. 
 
 
 
 
 13. Tagastatavad ja tagastamatud protsessid. 
Päripidine protsess loetakse tagastatavaks, kui süsteemi saab pöördprotsessiga sama teekonda 
mööda tagasi algolekusse tuua ilma ümbruskeskkonna sekkumiseta. Tagastatav protsess on võimalik 
ainult siis, kui termodünaamiline protsess on  kvaasistaatiline  (protsess, milles TD süsteem on 
protsessi igal ajahetkel algolekust lõppolekusse tasakaalus või sellele lähedases seisundis). Kõik 
reaalsed protsessid tagastamatud.  
 
Kui aga süsteemi algolekut ei ole võimalik pöördprotsessiga taastada või kui süsteem vajab selleks 
täiendavalt energeetilist suhtlemist ümbruskeskkonnaga (vastastikmõju), on protsess tagastamatu. 
Tagastamatu protsessi korral termodünaamilise süsteemi algolek ei  taastu . 
14. Ringprotsessi mõiste, ringprotsessi termiline kasutegur. 
Seade, mis pidevalt muundab soojust kasulikuks (enamasti mehaaniliseks) tööks, on tuntud kui 
soojusjõuseade. Soojus muundatakse siin kasulikuks tööks termodünaamilise keha ringluse, s.o 
termodünaamilise ringprotsessi vahendusel. Et muundada soojust tööks, on vaja vähemalt kahte 
erineva temperatuuriga keha. Sellise süsteemi kõrgema temperatuuriga (TI) keha nimetatakse 
soojendiks ( soojusallikaks ) ning madalama temperatuuriga (TII) keha jahutiks. 
 
l – ringprotsessi poolt  sooritatud  kasulik töö.  Elementaarne  ringprotsess  peab koosnema kahest 
protsessist .Selleks, et ringprotsess saaks toimuda on vaja pidevalt juurde juhtida temperatuuri ja ka 
vastupidi 
 
 
15.  Carnot ’ ringprotsess. 
Carnot’ ringprotsessil on kõrgeim termiline kasutegur kõigist võimalikest ringprotsessidest, mis 
kulgevad soojusallika ja  jahuti  ühes ja samas etteantud temperatuurivahemikus.  Carnot’i protsessi 
saab läbi viia ideaalses mootoris kus silinder on täidetud ideaalse gaasiga, silindri seinad on mitte 
soojust juhtivad ja puudub  hõõrdumine . Silindri pea ühendatakse vaheldumisi soojusallikaga ja 
jahutajaga. Tagastatava Carnot’ ringprotsessi moodustavad kaks isotermset ja kaks isoentroopset 
protsessi. 
 
1-2protsess on isotermne  paisumine  (juhitakse juurde soojushulk väliselt soojusallikat) 2 -3 toimub 
edasine paisumine q – toimel (e isoentroopne protsess). 3 – 4 toimub komprimeerimine, juhitakse 
q
T
ära soojushulk q2. 4 -1 isoentroopne komprimeerimine. Termiline kasutegur   
2
2
 1
1
 , 
t
q
T
1
1
T1 – soojusallika temp, T2 –  jahutaja  temp. 
 
Suvalise tagastatava ringprotsessi termiline kasutegur on alati väiksem sama ringprotsessi 
maksimaalse ja minimaalse temperatuuri vahemikus toimuva Carnot’ ringprotsessi termilisest 
kasutegurist. Soojusallikalt ringprotsessi antud soojushulk  q1=sT1, ningr ingpr jahutajale üleantud 
soojushulk q2=sT2. 
 
 
16. Carnot’ pöördringprotsess. 
  
Tagastatav Carnot’ pöördringprotsess on kujutatud Ts-diagrammil. Termodünaamiline keha  paisub  
olekust 1 isoentroopselt olekuni 4, mille jooksul temperatuur langeb T1-st T2-ni. Sellele järgneb 
isotermne paisumine 4 3, mille käigus antakse kehale üle soojushulk q0, mis on võrdne pindalaga -
A43BA. Nüüd tõstetakse keha temperatuur isoentroopse komprimeerimisega 3 2 väärtuseni T1. 
Sellega  luuakse  ühtlasi eeldus soojuse ülekandeks termodünaamiliselt kehalt ümbruskeskkonnale. 
Isotermsel komprimeerimisel 2 1 lahkub kehalt soojushulk q1 =B21AB. Termodünaamika esimese 
seaduse kohaselt pöördringprotsessis tarbitud töö, mida Ts-diagrammil esindab pindala 12341. 
Carnot’ pöördringprotsessi jahutustegur ei sõltu termodünaamilise keha omadustest ning suureneb 
protsessi minimaalse temperatuuri tõustes ja maksimaalse temperatuuri alanedes. 
17. Termodünaamika teine seadus. 
Def: Soojus võib iseenesest suunduda ainult kõrgema temp. kehalt madalama temp. kehale. 
  kogu süsteemile antud soojus muutub jäägitult tööks.  
 
 
rotsesside  korral  süsteemi  
entroopia kasvab. 
 
 
 
18. ja  19. Protsessid vee ja veeauruga. Vee  kuumutamine . Vee  aurustumine . Veeauru 
ülekuumendamine. 
 
 
 
1.küllastunud veeaur I(rõhu järgi). 2.Tabel temperatuuri järgi. 3. Vee- ja ülekuumendatud auru tabel. 
Diagrammid: pv; Ts ja hs.  
 
 
Vee  isobaarne  kuumutamine.  Vee   kuumut   all  mõistame  vee  temp.  tõstmist  algolekust  kuni  antud 
rõhule  vastava  küllastustempini.  Sagedamini  vee  kuumut  käigus  tema  rõhk  ei  muutu=  isobaariline 
protsess. Seda seletab Ts-diagramm. 
 
’ 
Vee  aurustumine.  Vee  aurustumise  all  mõistetakse  sellist  TD  pr,  kus  küllastustempl  olev  vesi 
muudetakse  isobaarilises  kuumutamisprotsessis   kuivaks   küllastunud  auruks.  Aurustumissoojus  r  : 
r=h``-h`=(u``-u`)+p(v``-v`).  
 
Veeauru  ülekuumendamine.  Selle  all  mõistetakse  auru  isobaarilist  kuumutamist  küllastustemplt 
antud temperatuurini.  
 
 
.Põhiprotsessid veeauruga.Põhiprotsesse on neli: 
1). Isohooriline protsess. Maht pr. jooksul ei muutu. Auru isohoorsel kuumut temp tõuseb. Sõltuvana 
algolekust  aur  isohoorilisel  jahtumisel  kas  kuivab  või  niiskub.  Isohoorilises  protsessis  aurule 
juurdeantud  soojushulk  q=u=u2-u1=(i2-i1)-v(p2-p1)  J/kg.  kui  isohoorse  protsessi   lõpppunkt   on 
niiske auru piirkonnas, siis auru kuivusaste protsessi lõpul  x=vx-v’/v2’’-v2’. 
 
        2).  Isobaariline  protsess.  p=const.  Niiske  auru  isobaarsel  kuumutamisel  aurutemp.  ei  muutu. 
Ülekuumendatud  auru  isobaarsel  kuumutamisel  temp.  tõuseb.  Isobaarses  protsessis  on  aurule 
juurdeantav  soojushulk  q=h2-h1.  Kui  isobaarses  kuumutusprotsessis  aur  läheb  niiskest  olekust 
ülekuumendatud 
olekusse, 
siis 
protsessist 
osavõttev 
soojushulk 
J/kg, Mehaaniline töö on isobaarses protsessis 
l=p(v2-v1). 
 
      3). Isotermiline protsess. Niiske auru isotermilisel kuumutamisel rõhk  ei  muutu. Ülekuumutatud 
auru  isotermsel  kuumutamisel  rõhk  väheneb.  Vajalik  soojushulk  auru  isotermsel  kuumutamisel  on 
q=(s2-s1)T 
J/kg. 
Mehaaniline 
töö 
isotermses 
protsessis 
on 
J/kg. Tehniline töö
    
 
 
 
 
 
 
 
4). Adiabaatne:  l = –∆u = u1 – u2   lt= –∆h = h1 – h2 .. 
 
 
20. Aurujõuseadme skeem ja ringprotsess. 
 
KO ehk jahuti nt gradiier.  jahutusvee kadu aurustumisega. 
1.  Aurukatel 
2.  Auru ülekuumendi 
3.   Auruturbiin  
4.  Generaator 
5.   Kondensaator  
6.  Toitepump  
7.  tsirkulatsioonipump 
Veeldunud veeaur suunatakse toitepumba abil aurukatlasse kus see läheb keema, edasi läheb  keev  
aur ülekuumendisse kus aur ülekuumutatakse, edasi liigub ülekuumutatud aur  turbiini  ja paneb 
turbiini labad pöörlema mis oma korda paneb generaatori tööle, mis hakkab elektrit jne.  tootma . 
Edasi liigub veeldunud veeaur kondensaatorisse kus ta kondenseeritakse rõhule ja saavutatakse 
kuivusaste.  seepeale  suunatakse siis veeauruks tagasi ja hakkab uuesti otsast peale. 
 
21. Tagastatav  Rankine ’i ringprotsess. 
Tagastatav (ideaalne) Rankine’i ringprotsess koosneb neljast osaprotsessist: auru isoentroopne 
paisumine aurujõumasinas, auru isobaarneisotermne  kondenseerumine  kondensaatoris, vee rõhu 
isoentroopne tõus pumbas, auru genereerimine ja ülekuumendamine aurugeneraatoris.Rankine 
ringprotsessis veeaur kondenseerub kondensaatoris täielikult. Seal ei pea vähetihedat niiset auru 
ühelt  rõhult teisele komprimeerima. Vaid seda asendab pump. Pumba töö on oluliselt väiksem, kuid  
ühtlasi suureneb Rankine ringprotsessist lahkuv soojushulk. Rankine’i ringprotsessi kulg ja kuju Ts-
diagrammil sõltub jõumasinasse siseneva auru parameetritest, mille alusel võib esile tõsta kolm 
tüüpjuhtumit: 1) ringprotsess küllastunud (niiske) auruga kuumutatakse isobaarselt, sest rankine 
ringprotsessi sisestub soojus madalamal keskmisel temperatuuril kui carnoti ringprotsessis.; 2) 
ringprotsess ülekuumendatud auruga, kus auru algtemperatuur ületab algrõhule vastava 
küllastustemperatuuri (võimalik siis, kui auru algrõhk on kriitilisest rõhust madalam). 
Soojuselektrijaamades kasutatav ringprotsess; 3) ringprotsess auruga, mille algparameetrid on 
kõrgemad kriitilistest. 
 
1) 
3.-3.’ Vee isoentroopne komplimeerimine toitepumbas 
2) 
3.’-4. Vee kuumutamine katlas keemistemperatuurini  (+q1’) 
3) 
4.-4.’ Aurustumine   (+q1’’) 
4) 
4.’-1. Auru ülekuumendamine (+q1’’’) 
5) 
1. Aur parameetritega p1 ja t1 suundub turbiini ja seal toimub auru isoentroopne paisumine 
p1lt p2le. 
6) 
2.-3. Auru isobaarne kondenseerumine kondensaatoris, soojus antakse jahutusveele.... 
 
Ts-diagrammilt  nähtub , et vasturõhuvähenemisel p2-lt p2a-ni suureneb ringprotsessi kasulik töö 
võrra ja ringprotsessi antav soojus. Siis vasturõhu alanemisel Rankine’i ringprotsessi termiline 
kasutegur tõuseb. Rõhku kondensaatoris piirab peamiselt jahutusagensi temperatuur. 
 
22. Auru parameetrite mõju Rankine’i ringprotsessi termilisele kasutegurile. 
 
 
 
Rankine’i ringprotsessi termiline kasutegur sõltub isoentroopsest entalpialangust Δh aurujõumasinas, 
jõumasinasse siseneva auru entalpiast h1, kondensaatorist väljuva vee entalpiast h´2 ja pumba 
tarbitavast tööst l . Enamik loetletud suurustest on sõltuvuses auru parameetritest jõumasinasse 
p
sisenemisel ja sealt väljumisel. Nii auru algtemperatuuri kui ka algrõhu mõju jõuseadme termilisele 
kasutegurile on erisugustele termodünaamilistele  kehadele  (ainetele) erinev. Seepärast sõltub 
Rankine’i ringprotsessi termiline kasutegur, erinevalt Carnot’ ringprotsessi omast,  seadmes   kasutatava  
aine omadustest. 
 
23. Tagastamatu Rankine’i ringprotsess. 
 
Tegelik Rankine’i ringprotsess aurujõuseadmes on tagastamatu ja selle põhjus on eelkõige auru 
tagastamatu adiabaatne paisumine aurujõumasinas, vähemal määral ka vee rõhu tagastamatu 
adiabaatne tõus toitepumbas. Tagastamatu adiabaatne paisumine aurujõumasinas (turbiinis) kutsub 
esile termodünaamilise keha entroopia kasvu ja  soojusjõuseadme  kasuliku töö vähenemise. Protsessi 
tagastamatuse ja entroopia kasvu põhjustab peamiselt hõõrdumisnähtus auru voolamisel 
jõumasinas. 
 
24. Elektri ja soojuse  koostootmine . 
 
Vasturõhu-aurujõumasinas (vasturõhuturbiinis) jääb auru  paisumise  lõpprõhk jõumasinast väljumisel 
märksa kõrgemaks ümbruskeskkonna (nt jahutusvee) temperatuurile vastavast küllastusrõhust, olles 
võimaluse piires  sobitatud  soojustarbijale vajaliku aururõhuga. Vasturõhuturbiinist väljuva auru võib 
anda otse soojustarbijale, tavaliselt nn tehnoloogilise auru näol, kuid enamasti suunatakse aur 
turbiinist soojusvahetisse ehk boilerisse, kus ta kondenseerub,  andes  seejuures soojuse üle 
soojusvahetit läbiva tarbijale suunatud soojusvõrguvee kuumutamiseks. Kuna aurujõuseadme 
ringprotsessi kasulik töö väheneb tarbijale lähetatava soojuse tõttu, siis  alaneb  ka ringprotsessi 
termiline kasutegur, mis võrdleb kasuliku töö osa protsessi antava soojushulgaga. 
Kogu jaama kasutegurit saab tõsta soojuse ja  elektrienergia  koostootmisega see tähendab, et 
kasutatakse ära turbiinist väljuva vee(auru) soojus ja sellist soojuse ja elektrienergia koostootmist 
nimetatakse termofikatsiooniks. Vastavalt tuntud termodünaamika teisele seadusele, ei ole võimalik 
kogu ringprotsessi  juhitud  soojust muundada mehaaniliseks tööks ning alati läheb midagi kaduma 
(q2)Selleks et q2 – te saaks kasutada vähemal või enamal määral tuleks tõsta p2 – te ning kui seda 
piisavalt teha saame sellise vee temperatuuri mida saab kasutada soojustarbijate poolt. Samas 
termiline kasutegur väheneb  (elektri tootmine) aga üldine soojusekasutegur suureneb. (inimesed 
kasutavad sooja vett, jne) Selliseid elektrijaamu, mis väljastavad peale elektrienergia veel soojust 
nimetatakse koostootmisjaamaks (N:IRU). Sellist jaama aga iseloomustab soojuskasutustegur k. 
l 'q '
0
2
k 
   k' . Kus l0´ - on kasulik töö, mis läheb elektrienergia tootmiseks, q2´ - on tarbijatele 
q
t
1
antav soojus ja k´ - on soojushulkade suhe. 
25. Gaasiturbiinseadme ringprotsessid. 
Gaasiturbiinseadmed jagunevad avatud ja suletud ringprotsessiga seadmeteks.  Avatud 
ringprotsessiga gaasiturbiinseadmes (joonis 7.19a) on kolm  põhilist   koostisosa  –  kompressor , 
põlemiskamber ja gaasiturbiin. Kompressor  surub  välisõhku põlemiskambrisse, kuhu antakse ka 
kütus , põlemisgaas suundub põlemiskambrist turbiini, millel on ühine võll  kompressoriga . Turbiinist 
paiskub põlemisgaas atmosfääri. Säärases seadmes põletatakse peamiselt vedel- ja gaaskütust, kuigi 
on ehitatud ka tahkekütusel töötavaid gaasiturbiinseadmeid, peamiselt kombineerituna 
aurujõuseadmega. Väga tülikas on puhastada põlemisgaasi tuhaosakestest. Rõhutame, et 
gaasiturbiinis paisub gaas kuni atmosfäärirõhuni, erinevalt sisepõlemismootorist, kus paisumine 
lõpeb ümbruskeskkonna rõhust kõrgemal rõhul. 
Suletud ringprotsessiga gaasiturbiinseadmes (joonis 7.19b) ringleb kinnises  kontuuris  
termodünaamilise kehana gaas. Gaas läbib kompressori ja  soojusvaheti , milles töögaas kuumenedes 
täidab põlemiskambri ülesannet, ning suundub siis turbiini ja sealt soojusvahetisse (jahutisse), 
taastades sellega oma algoleku. Suletud seadmes on kaks soojusvahetit, soojust protsessi suunav ja 
sealt eemaldav, mis märgatavalt suurendab gaasiturbiinseadme keerukust ja mõõtmeid. 
Gaasiturbiinseadmetes toimub soojuse  muundamine  suure kiirusega liikuva gaasivooluse kin. 
Energiaks ja seejärel kin. Energia muundamine mehaaniliseks tööks gaasiturbiinis. Kui SPM toimusid 
kõik protsessid silindri sees, GTS puhul on iga protsessi jaoks eri  agregaat (kompressor, turbiin). 
Gaasiturbiinseadmete jaoks on välja töötatud 2 teoreetilist protsessi: ringprotsess kütuse isobaarse 
põlemisega ja isohoorse põlemisega, tänapäeval praktikas kasutatakse peamiselt isobaarse 
põlemisega sest nende põlemiskambri  konstruktsioon  on tunduvalt lihtsam ja kindalm võrreldes 
isohoorsega. 
 
 
 
 
Gaasi- ja auruturbiiniga liitjõuseadmes on soojusjõumasinaid siduvaks lüliks põlemiskamber, milles 
paiknev soojusvahetuspind täidab aurugeneraatori osa. Seadmes sisaldub põlemisgaasilt 
aurugeneraatori toiteveele soojust ülekandev regeneraator. Kompressorist K väljuv õhk surutakse 
üheaegselt kütusega aurugeneraatori AG põlemiskambrisse. Põlemisgaasilt veele ülekantava soojuse 
arvel genereeritakse põlemiskambri (aurugeneraatori) soojusvahetuspinnas aur, mis suundub 
auruturbiini AT ning sealt väljumisel veeldatakse kondensaatoris KO. 
 
26. Soojusmootorite ringprotsessid. Otto ringprotsess. Dieseli ringprotsess. Sabathe 
ringprotsess. Ringprotsesside võrdlus. 
Sisepõlemiskolbmootorile on iseloomulik, et kütuse põlemisel soojus vabaneb ja muundub tööks otse 
mootori silindris, millega välditakse eraldi soojusvahetuspinda ning saadakse kompaktne jõumasin. 
Välise soojusallika puhul piirab termodünaamilise keha kõrgeimat võimalikku temperatuuri 
tööprotsessis silindri konstruktsioonimaterjal ( metall ), selle tugevusomadused. Sisepõlemismootoris 
jahutatakse mootori elemente (silindrit, põlemiskambrit) ja põletatakse kütust otse ruumis (silindris), 
mistõttu termodünaamilise keha ülemist piirtemperatuuri ei määra enam materjali 
tugevusomadused ja see võib olla märksa kõrgem kui välissoojusallika korral. Kolbmootori 
põhielemendid on silinder ja kolb, kolvi mehaaniline töö kantakse võllile üle väntmehhanismi kaudu. 
 
 
Otto ringprotsess 
1)  1.-2.  Küttesegu  isoentroopne komplimeerimine silindris 
2)  2. Segu süütamine 
3)  2.-3. Isohoorne  põlemine   
4)  3.-4. Gaaside adiabaatiline paisumine (lükkavad silindrit) 
5)  4.-1. Soojuse isohoorne eemaldamine mootori silindrist. 
Paisumistöö  – komplimeerimistöö = kasulik töö 
 
Üheks põhiliseks karakteristikuks sisepõlemismootoritel on  surveaste , mis väljendab silindri 
kogumahu(V1) ja põlemiskambri mahu (V2) suhet   . Autodel kuni 10. . Seejuures väljendab V1 
silindri üldmahtu ja V2 põlemiskambri mahtu. Rõhutõusuaste lambda= p3/p2= T3/T2. realiseerub 
karburaator-, gaasi- ja kalorisaatormootorites;2) väljaspool mootori silindrit moodustatud 
küttesegu juhitakse silindrisse, mis süüdatakse seejärel elektriliselt;3) küttesegu põlemine toimub 
kiiresti, mistõttu põlemisprotsessi võime vaadelda kui põlemist jääval mahul, mida teoreetiliselt 
võib käsitleda kui soojuse isohoorilist juurdejuhtimist protsessivälisest soojusallikast; 
 
 
 
 
1)  1.-2. Siin komplimeeritakse õhk. 
2)  2. Õhu temperatuur peab ületama kütuse isesüttimise temperatuuri siis pihustatakse 
suruõhuga kütus põlemiskambrisse. 
3)  2.-3. Isobaarne põlemine 
4)  3.-4. Adiabaatiline paisumine 
4.-1. Soojuse isohoorne eemaldamine (gaasid viivad soojuse ära). 
(teine vastus: 2-3 on isobaarne protsess, 1-2 on adiabaatiline, 4-1 on isohoorne, 4-3 on 
adiabaatiline) 
Nimetatud tsükkel toimub komprimeeritud töösegu süütamise  teel, kus kütuse  pihustamine viiakse 
läbi suruõhu abil. Silindrisse imetud puhas õhk komprimeeritakse temperatuurini T=300 kraadi, mis 
seejärel süütab  pihustunud  kütuse ja õhu segu. Töösegu põlemine toimub ligilähedaselt isobaarsele 
protsessile, st teadlikult ette määrates kindla kütusepealeandmise seaduspärasuse, võib olla P= const 
olla kogu põlemisprotsessi jooksul. 
 
Sabathe 
 
 
 
1)  1.-2. Õhu komplimeerimine  
2)  2. Isesüttimise temperatuur 
3)  2.-2.’ Isohoorne põlemine  
4)  2.’-3. Isobaarne põlemine 
5)  3.-4. Adiabaatne paisumine 
6)  4. Alumine surnud seis 
7)4.-1. Soojuse isohoorne eemaldumine 
 
Sabathé ringprotsess ehk segaringprotsess on Otto ja Dieseli ringprotsessi kombinatsioon. Selle järgi 
töötavad kiirekäigulised mootorid, mida nimetatakse samuti diiselmootoriteks ja mis on viimaste 
hulgas levinuimad. Sabathé ringprotsessis nagu Dieseli ringprotsessiski süttib kütus ise. Kütus 
pihustatakse ja pritsitakse mootori põlemiskambrisse viisil, mis  jagab  soojuse eraldumisprotsessi 
(põlemise) mootoris kaheks osaks. Osa kütust põleb alguses isohoorselt, seejärel ülejäänud osa 
isobaarselt. 
 
 
 
 
 
Sisepõlemismootori ringprotsesside võrdluse aluseks sobib termiline kasutegur eeldusel, et 
lähtetingimused on samaväärsed. Kuna ringprotsessi termilise  kasuteguri  avaldis on ηt = l/q1 ning 
ringprotsesside soojushulk q2 on üks ja seesama, siis selgub, et suurima termilise kasuteguriga on 
Otto ringprotsess, väikseim kasutegur aga Dieseli ringprotsessil. Võrrelda sisepõlemismootorite 
ringprotsesse võrdse  surveastme  juures ei ole siiski õige, sest diiselmootori surveaste on tunduvalt 
kõrgem kui kütuse isohoorse põlemisega ottomootoril. eeltingimuseks gaasi võrdse temperatuuri 
pärast soojuse  viimist  protsessi (põlemisprotsessi lõpul), ringprotsesside surveaste on aga erinev. Sel 
juhul on punkt 3 joonisel ühine. Kehtigu ka siin eeldus, et kõigist ringprotsessidest lahkub 
väliskeskkonda võrdne soojushulk q2.Võrdlus näitab, et nüüd on suurim termiline kasutegur 
diiselmootoril, madalaim aga ottomootoril. 
27. soojuse  transformatsioon  
Soojustransformatsiooniks nimetatakse soojuse ülekandumist madalama temperatuuriga kehalt 
kõrgema temperatuuriga kehale. . Nende töö põhineb pöördringprotsessidel. Viimastest kõige 
täiuslikum on Carnot’ pöördringprotsess. Sõltuvalt soojust andva ja soojust vastu võtva keha 
temperatuurinivoost väliskeskkonna temperatuuri suhtes jaotatakse soojuse soojuse 
transformeerimise protsessid ja soojustransformaatorid kolme rühma:  
1) Külmutus - või jahutusprotsessid. Külmutusprotsessides (alla 0 kraadi) on alumise soojusallika temp 
(soojust andva keha temp T2) alati madalam väliskeskkonna temp-st T0. Ülemise soojusallika temp on 
võrdne välistempiga T1=T0 (seega toimub külmutusseadmetes soojusülekanne madalama temp-ga 
kehalt T2 väliskeskkonda temperatuuriga T0) ning T2T0  . Kui T2=T0 siis on soojusallikaks väliskeskkond 
(õhk, maasoojus, põhjavesi jne), kui aga T2>T0  siis on soojusallikaks väliskeskkonnast kõrgema temp-
ga keha, näiteks kanalisatsioonivesi või jahutusvesi. 
3)  Kombineeritud  külmutus – soojuspumpprotsessid. Nendes protsessides on alumise soojusallika 
T2T0 . T1 küttesüsteemi tagasivoolu vesi, saab toota nii sooja kui 
külma.Kasutatakse harva, suur  energiakulu . 
28. Soojustransformaatori ringprotsess 
 
 
T 
4 
3 
T 
lo 
T0 
1 
q
2 
o 
 s 
 
 
 
2-3 Termodünaamilise keha temperatuur tõstetakse isoentroopilise komprimeerimisega 
temperatuurilt T0 temperatuurini T. Luuakse tingimus soojuse  ülekandmiseks  termodünaamiliselt 
kehalt väliskeskkonda. 
3-4 Isotermilisel komprimeerimisel eemaldatakse soojushulk q. 
4-1 Termodünaamiline keha paisub isoentroopselt olekuni 4,  mille jooksul temperatuur langeb T-lt 
kuni To–ni. 
1-2 Termodünaamiline keha paisub isotermiliselt, termodünaamilisele kehale antakse soojushulk q0 . 
29. Soojuspumba efektiivsus 
Soojuspumba soojuslikku  efektiivsust  hinnatakse soojusteguriga. 
 
30. Aurukompressor-soojuspumba tööpõhimõte. Skeem. Komponendid. Ringprotsess. 
Aurukompressor- soojuspumbad  koosnevad neljast põhikomponendist, milleks on kompressor, 
drosselventiil ning kaks soojusvahetit – aurusti ja kondensaator. Kõik osised on omavahel ühenduses 
ja moodustavad suletud süsteemi, kus tsirkuleerib külmutusagent..  
 
 
 
 
 
Soojuspumba tegeliku soojusteguri määramiseks kasutatakse valemit 
 
Soojuspumba  tegelik  soojustegur  oleneb  teoreetilisest  soojustegurist  (mis  omakorda  sõltub  ainult  
külmutusagensi   absoluutsest   aurustumis-  ja  kondenseerumistemperatuurist  st  temperatuuritõusust  
soojuspumbas)  ja  suurel  määral kompressorist ning seda käitavast mootorist. 
 
31. Soojuspumpade madalatemperatuurilised soojusallikad. 
Peamised madalatemperatuurilised  soojusallikad  on  looduslikud  soojusallikad,  
ga  ka  mitmete   tehnoloogiliste   protsesside  heitsoojus.  Madalatemperatuurse  
oojusallika soojus antakse aurustis või soojendis külmutusagensile üle vahetult  
õi vahesoojuskandja abil. 
Õhu  kasutamist  madalatemperatuurse   soojusallikana   raskendab  peamiselt  
väike  soojusülekandetegur  õhult  soojusvaheti  pinnale.  Peale  selle,  õhuga  
kokkupuutuva  soojusvaheti pinnatemperatuuril 0  °C  ja alla  selle, on  tõenäoline  
härmatise   tekkimine  soojusvaheti  pinnale.   Härmatis   vähendab  veelgi  
soojusülekannet õhult pinnale. 
Soojuspumba  madalatemperatuurse  soojusallikana  kasutatakse  mõnikord  
hoonete  ( elamud ,  laudad  jne.)  ventilatsioonisüsteemist  väljuvat  õhku.  Selle  
oluliseks  eeliseks  välisõhu ees on  aastaringselt  ühtlane 15…25 °C temperatuur .   
Ventilatsiooniõhu  kasutamine  soojuspumba  madalatemperatuurse  
soojusallikana  on  üldjoontes  sama,  mis  välisõhu  kasutamine,  kuid  
härmatiseprobleeme siin ei esine. 
 
32. Soojuspumpade liigitus:  
  õhk-õhk soojuspumbad 
  õhk-vesi soojuspumbad 
  vesi-vesi soojuspumbad 
  maasoojuspumbad 
  ventilatsioonisoojuspumbad 
               
 
               
 
               
 
               
 
33. Termodünaamilise keha  voolamine . Pidevuse võrrand. Bernoulli võrrand. 
 
 
 
 
Igaks juhuks: Survekaod 
Konkreetses  voolus  kogusurvekadu on liinitakistuse ja kohtakistuste summa: ℎ𝑡 = ∑ ℎ𝑙 + ∑ ℎ𝑘 
ℎ𝑙 - hõõrdesurvekadu ehk liinikadu, m; 
hk – kohtsurvekadu ehk kohttakistus, m. 
Darcy valem 𝒉𝒍 = λ  𝐿 ∗ 𝑣2                       Weisbachi valem               ℎ
   
𝐷
2𝑔
𝑘 = ζ  𝑣2
2𝑔
λ – hõõrdetakistustegur;                                    ζ – kohttakistustegur (zeta). 
L– toru pikkus, m;  
D – toru läbimõõt, m;  
v – keskkiirus elavlõikes. 
 
Voolamise  režiimid.  
Laminaarne vool (ladinakeelsest sõnast  lamina  'kiht') liigub püsiva kujuga jugadena, mis omavahel ei 
segune  
Turbulentset voolamist (lad. k. turbulentus 'rahutu') iseloomustab intensiivne  segunemine  peaaegu 
kogu ristlõike ulatuses. Jugastruktuur on kadunud, vool on täis keeriseid 
Kriteerium  – Reynoldsi arv 
𝑅𝑒 = 𝑉𝐿                                                                                                        𝑅𝑒 = 𝑣𝑑 
𝑣
𝑣
 
V – voolu iseloomustav kiirus, m/s                                       v – voolamise keskmine kiirus, m/s; 
L – voolu iseloomustav geomeetriline mõõde, m                            d – toru läbimõõt, m 
. v - vedeliku kinemaatiline  viskoossus , 𝑚2/s 
 
 
Üleminek laminaarselt turbulentsele voolamisele hakkab kui Rekr≈2300(kr - kriitiline) 
𝑅𝑒  𝑅𝑒𝑘𝑟 turbulentne 
 
34. Termodünaamilise keha drosseldamine. 
 
 
 
 
 
 α  arvestab  joa ahenemise iseloomu,  energiakadu  voolamisel läbi 
diafragma ning kiiruste ebaühtlast jaotust joa ristlõikes. Standarddiafragmade korral on kuluteguri 
arvutamise valemid antud standardiga.  Kulutegur  α sõltub toru ja diafragma läbimõõdust ja 
voolamisrežiimi määravast Reynoldsi arvust. 
 
 
Drosseli paigalduse nõuded 
 
  Voolus  peab  olema  stabiilne,  st.   drossel   paigutatakse  sirgele  torulõigule,  eemale  põlvedest 
(käänakutest), torustiku armatuurist ja muudest kohalikest takistustest, mis muudavad vooluse 
hüdrodünaamikat. Vajalik sirge torulõigu  minimaalpikkus drosseli  ees ja taga sõltub drosseli 
kujust ( moodulist ).  
  Pikkusel  vähemalt  2D  drosseli  ees  ja  järel  peab  toru  sisepind  olema  silindriline,  sile,  ilma 
keevisõmbluseta.  
  Drosseli  ava   telg   peab  kokku  langema  toru  teljega  ning  drossel  paigutatakse 
perpendikulaarselt.  
  Voolus peab täitma kogu toru või kanali ristlõike.  
  Voolava keskkonna  agregaatolek  ei tohi muutuda drosselseadme läbimisel.  
  Kondensaat,  tahked  osakesed, gaasid või sadestised ei tohi koguneda drosselseadme ees. 
 
35.  Soojuslevi . Põhimõisted. Soojuslevi põhiviisid. 
Soojusülekanne ehk soojusvahetus on energiaülekanne soojuse näol ühest süsteemist teise. 
Soojusvool  – soojusvahetus ajaühikus (Q, W=J/s). 
Soojusvoog – soojushulk soojusvahetuspinna ühiku kohta (q, W/m2).  q = Q/A 
Temp.väljaks nim. temperatturi väärtusi kõigis vaadeldava keha või süsteemi punktides. Kui 
sealjuures  temp muutub ka olenevalt ajast, siis nim. soojuse levikut mittestatsionaarseks, 
vastupidi, aga statsionaarseks  
Temperatuuriväli on  statsionaarne , kui t ≠ f(τ) 
                                                               t = f(x, y, z) 
Temperatuurigradient: gradt=∇t=𝜕𝑡  
𝜕𝑛
                                           𝜕𝑡 =cosβ𝜕𝑡  
𝜕𝑚
𝜕𝑛
 
Põhiviisid: konvektiivne soojusülekanne, kiirgussoojusülekanne, statsionaarne soojusvoog läbi seina, 
Statsionaarne soojusvoog läbi mitmekihilise seina, Soojusläbikanne 
 
36.  Soojusjuhtivus . Fourier seadus. Statsionaarne soojusvoog läbi seina. 
Fourier seadus: soojusvoog  kehades  on võrdeline temp. Gradiendiga q= - λgradt, W/m2 
λ - soojusjuhtivustegur, W/(m·K), sõltub temperatuurist, poorsusest, niiskusest jt. 
λ = λ0[1 + 𝑏(𝑡 − 𝑡0)], W/(m·K) 
Soojusjuhtivuseks nim. nähtust, mille juures soojuse levik kehades toimub keha väikeste 
osakeste  omavahelise  vahetu kontakti teel. 
Ühesusetingimused: 
Soojusjuhtivuse võrrand: 𝜕𝑡
𝑞
  = a 𝛻2t+ 𝑣 
𝜕𝜏
𝑐𝜌
kus a - aine temperatuurijuhtivustegur, a=λ/(c*ρ) m2/s; 
qv- sisemiste soojusallikate  tootlikkus  W/m3; 
t - temperatuur K (°C); 
∇ -  Laplace ’i operaator; 
τ - aeg s; 
c - aine erisoojus J/(kg.K); 
ρ - aine tihedus kg/m3. 
ised  tingimused (λ, c, ρ jt) 
koosmõju) 
Ääretingimused: I liiki ääretingimus 𝑡𝑠 = t ( x, y, z, τ )
𝑞𝑠= q ( x, y, z, τ ) 
kui on teada 𝑡𝑣 ja α. 
 
 
37. Konvektiivne soojuslevi. Newtoni-Richmanni valem. 
 
Newtoni-Richmanni valem  𝑄 =α(𝑡𝑠 − 𝑡𝑣)*F 
Q – pinda suurusega F ajaühikus läbiv soojushulk (soojusvool) W; 
α –  konvektsiooni  soojusülekandetegur W/(m2·K); 
ts – pinna temperatuur; 
tv – voolava vedeliku temperatuur. 
Konvektsiooniks nim. soojuse levikut, mis tekib  teatava  soojussisaldusega vedeliku või 
gaasiosakeste edasiliikumise ja segunemise tulemusena. Soojusüle-kanne on väga 
komplitseeritud , mida mõjutavad vooluse iseloom, kiirus, seadme geomeetriline iseloom ja 
füüsikalised omadused. Newtoni valem: q=t [W/m2]. Soojusvoog seina ja voolava 
vedeliku või gaasi vahel on võrdeline seina ja vedeliku vahega t. -soojusülekandetegur. 
Konvektsiooni soojusülekandetegur on funktsioon paljudest teguritest, nagu voolamise režiim, 
vedeliku  liikumiskiirus , vedeliku soojusfüüsikalised omadused ja olekuparameetrid, temperatuur, 
soojusvahetuspinna kuju ja mõõtmed, pinna asend ja  karedus  jne. 
 
38. Kiirgussoojuslevi. Mustsusaste.  Stefani -Boltzmani seadus. 
 
Kiirgussoojusülekanne on soojuslevi kehade vahel ruumis (kehadevahelise kontakti puudumisel) 
elektromagnetiliste lainete toimel. Kõik kehad kiirgavad elektromagnetilisi  laineid , kui keha 
temperatuur ületab absoluutse temperatuuri nullväärtuse. Kiirgusvoo intensiivsus sõltub lainepikkusest 
ja olulisel määral kiirgava keha temperatuurist.   
e = hν = (hc)/λ 
Keha, mis neelab kogu temale langeva kiirguse, nimetatakse absoluutseks mustaks kehaks. Reaalsetel 
kehadel  on väiksem kiirgusvõime kui absoluutselt mustadel kehadel. Kui reaalse kiirgava keha 
kiirguse intensiivsus moodustab igal lainepikkusel teatud sama väärtusega osa absoluutselt musta keha 
kiirgusest, siis sellist keha nimetatakse  halliks  kehaks. Halli keha kiirgusvõimet iseloomustatakse nn 
mustsusastmega – see on tegur, mis näitab, kui suure osa kiirgusvoo intensiivsusest annab keha, 
võrreldes absoluutselt musta  kehaga .
𝐸
 Mustsusaste  ε=
= 0 … 1 
𝐸0
Seadus: abs. musta keha  kiirgusvoog  on võrdline abs. temp-i  neljanda  astmega.  
 
𝐸0=σ0 ∗ 𝑇4,W/m2 
I = εσ0·T^4,W/m2        
𝑑𝑄
Keha kiirguse intensiivsus tasapinnalt: I=
, W/m^2 
𝑑𝐴
𝐼0= σ0·𝑇4,W/m2 
 
39. Soojusvahetite põhitüübid. Soojusvahetite arvutus. 
Soojusvahetiks nim.  seadet , mis on ehitatud soojuse ülekandmiseks ühelt keskkonnalt või 
kehalt teisele. 
Põhitüübid: Rekuperatiivne, regeneratiivne, segunemissoojusvaheti 
 
 
Soojusbilans: Q1=Q2+ ∆Q 
kus Q1 , Q2 – kuumutava keskkonna poolt loovutav ja kuumutatava keskkonna saadav 
soojushulk, W 
∆Q –  soojuskadu  ümbruskeskkonda, W 
Soojusvaheti arvutus: Q = kFΔ𝑡𝑚, W 
kus k – soojusläbikandetegur, W/(m2·K), 
F – soojusvahetuspind, m2, 
∆tm – keskkondade keskmine temperatuurivahe, C 
∆t𝑚 = ∆t𝑠−∆t𝑣  
𝑙𝑛∆𝑡𝑠
∆𝑡𝑣
 
40.  Kütused . Kütuste liigitus. Kütuse koostis. Kütuse  kütteväärtus . 
Kütusteks loetakse aineid, mis täidavad järgmisi põhilisi tingimusi:  
• reageerimiskiirus  hapendajaga  toimub  
kiiresti ja suure kasuteguriga,  
•  küllaldane  varu või taastuvus looduses,  
• hea kättesaadavus ja suhteliselt lihtne  
tootmine,  
• põlemissaadused ei saasta ohtlikult  
keskkonda. Kütus on aine, mille reageerimisel hapendajaga (milleks on tavaliselt hapnik)  
eraldub suurel hulgal soojust. 
Kütuste liigid: Tahke(looduslikud: puit, turvas,  pruunsüsi , ligniit,  kivisüsi , antratsiit,  põlevkivi  jne.  Tehis :koks) 
vedel(Looduslik: nafta , Tehis: raske kütteõli, kerge kütteõli,  diislikütus , bensiin,  põlevkiviõli  jne.) ja gaasiline 
(looduslik gaas, Tehis: generaatorgaaspõlevkivigaas jne) kütus. Kütus koosneb põlev- ja mineraalosast ning 
niiskusest. Põlevosa omakorda koosneb org. ainest ja püriidsest väävlist. Org. osa on moodustatud: süsinikust, 
vesinikust, hapniku, lämmastiku ja väävli kõrgmolekulaarsetest  ühenditest .  
Kütuse tarbimisaine koostis: 𝐶𝑡 + 𝐻𝑡 + 𝑂𝑡 + 𝑁𝑡 + 𝑆𝑡
𝑡
𝑜 + 𝑆𝑝 + 𝐴𝑡 + 𝑊𝑡=100% 
Kütuse kuivaine koostis: 𝐶𝑘 + 𝐻𝑘 + 𝑂𝑘 + 𝑁𝑡 + 𝑆𝑘
𝑘
𝑜 + 𝑆𝑝 + 𝐴𝑘 = 100% 
Kütuse põlevaine koostis: 𝐶𝑝 + 𝐻𝑝 + 𝑂𝑝 + 𝑁𝑝 + 𝑆𝑝
𝑝
𝑜 + 𝑆𝑝 = 100% 
Kütuse orgaanilise aine koostis: 𝐶𝑜 + 𝐻𝑜 + 𝑂𝑜 + 𝑁𝑜 + 𝑆𝑜𝑜 = 100% 
 
Kütuse kütteväärtus on soojushulk, mis eraldub 1 kg tahke- ja vedelkütuse või normaalkuupmeetri 
gaaskütuse täielikul põlemisel. Kui põlemisel tekkiv veeaur kondenseerub ja vabastab ka 
kondenseerumissoojuse, siis eralduv soojushulk on ülemine kütteväärtus Qü MJ/kg või MJ/m3. 
Kui aga põlemisel tekkiv veeaur ei kondenseeru, siis eralduv soojushulk on väiksem ja seda 
nimetatakse alumiseks kütteväärtuseks Qa MJ/kg või MJ/m3 
𝑄𝑎 = 𝑄ü − 𝑟 ∗ 𝑀𝐻2𝑂  
𝑄𝑎 = 𝑄ü − 2,44(8,94𝐻𝑡 + 𝑊𝑡 )  
100
100
 
22. Auru parameetrite mõju Rankine’i ringprotsessi termilisele kasutegurile 
 
 
 
40. Kütused. Kütuste liigitus. Kütuse koostis. Kütuse kütteväärtus 
Kütusteks  loetakse  aineid,  mis  täidavad  
järgmisi põhilisi tingimusi:  
  
• reageerimiskiirus  hapendajaga  toimub  
kiiresti ja suure kasuteguriga,  
• küllaldane varu või taastuvus looduses,  
• hea  kättesaadavus  ja  suhteliselt  lihtne  
tootmine,  
• põlemissaadused  ei  saasta  ohtlikult  
keskkonda.  
Kütus  on  aine,  mille  reageerimisel  
hapendajaga  (milleks  on  tavaliselt  hapnik)  
eraldub suurel hulgal soojust. 
Kütuste liigid: Tahke(looduslikud: puit, turvas, pruunsüsi, ligniit, kivisüsi, antratsiit, põlevkivi jne. 
Tehis:koks) vedel(Looduslik:nafta, Tehis: raske kütteõli, kerge kütteõli, diislikütus, bensiin, 
põlevkiviõli jne.) ja gaasiline (looduslik gaas, Tehis: generaatorgaaspõlevkivigaas jne) kütus. Kütus 
koosneb põlev- ja mineraalosast ning niiskusest. Põlevosa omakorda koosneb org. ainest ja püriidsest 
väävlist. Org. osa on moodustatud: süsinikust, vesinikust, hapniku, lämmastiku ja väävli 
kõrgmolekulaarsetest ühenditest. Ct +Ht +Ot +Nt +St +At +Wt=100%, kus s-  tuhk , w- niiskus, t- 
tarbimisaine. Tahke kütuse suurenemisega suureneb nende C sisaldus  kusjuures  hapniku ja vesiniku 
sisaldus väheneb. Vedelkütuses esineb S org.te  ühenditena , gaaskütustes aga kas vesiniksulfiidina  või 
vääveldioksiidina. Väävlit loetakse kahjulikuks lisandiks, tema põlemisel eraldub 3x vähem soojust kui 
C põlemisel. Väävliühendid põhjustavad ka korrosiooni. Gaasiline kütus antakse komponentidena: 
CO+H2+CH4+H2S+CO2+SO2+N2+…=100% . 
 
 
41. Vajalik õhu kogus kütuse  põlemiseks .  Liigõhutegur . 
Põlemiseks teoreetiliselt vajalikuks õhukoguseks nimetatakse õhukogust, mis on  minimaalselt vajalik 
1kg tahke- ja vedel või 1m3gaaskütuse täielikuks põlemiseks vastavalt keemiliste reaktsioonide 
stöhhiomeetrilistele vahekordadele. Loa teoreetiline õhu hulk [kg/kg], suures plaanis vedelkütuse 
põletamiseks Vo~14,5kg/kg, Eesti põlevkivi jaoks Vo~7kg/kg. Liigõhutegur = =V/Vo, =1,03-1,3. 
=koldesse antava tegeliku õhu kogus/kütuse põlemiseks teoreetiliselt vajalik õhukogus. 
Liigõhuteguri valik sõltub kütuse liigist, põlemise moodusest,  kolde  konstruktsioonist jne. ( gaasilise  
kütuse korral =1.05-1,15). 
 
 
42. Katla  soojusbilanss , soojuskaod ja  kasutegu  
Katelseadmete  soojusbilanss  näitab,  kuidas  jaguneb katelseadmesse sisenev soojus.   Soojusbilanss 
võimaldab selgitada katla soojuskaod. Soojusbilansi  alusel  määratakse  katelseadme brutokasutegur .   
Katelseadme  ekspluatatsioonil  koostatakse soojusbilanss katsetulemuste põhjal.   
 Soojusbilanss    koostatakse    harilikult    1    kg    põletatava  tahke  ja  vedelkütuse  või  1  m3  küttegaasi 
kohta.    Kütuse    mahu    või    massiühikuga    koldesse    antavat  soojushulka    nimetatakse    kasutatavaks  
soojuseks  ja tähistatakse 
. 
Katelseadmesse  antav  soojus  jaguneb  kasulikult  
kasutatavaks soojuseks (Q1) ja soojuskadudeks:  
 Q2 - soojuskadu katlast lahkuva põlemisgaasiga   
Q3 - soojuskadu keemiliselt mittetäielikust  põlemisest    
Q4 - soojuskadu mehhaaniliselt mittetäielikust põlemisest   
Q5 - soojuskadu katla välisjahtumisest  
Q6 - soojuskadu katlast eemalduva tuha füüsikalise  soojusega  
  =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 
q1+q2+q3+q4+q5+q6=100% 
 
Katla kasutegur otsese bilansi järgi on leitav ajaühikus kasulikult   kasutatava  soojushulga  Qkasulik  
ja  kütusega koldesse antud soojushulga suhtena 
 
 
G -  veekulu  läbi katla kg/s;   
h1 - katlasse siseneva vee entalpia , kJ/kg;   
h2 -  katlast väljuva vee entalpia  kJ/kg 
Katla kasutegur (brutokasutegur – ei arvesta energiakulu  
omatarbeks) kaudse bilansi järgi aga:  
  
 
=100-q2-q3-q4-q5-q6 
  
q2 - soojuskadu katlast lahkuva põlemisgaasiga,  
q3 - soojuskadu keemiliselt mittetäielikust põlemisest,  
q4 - soojuskadu mehhaaniliselt mittetäielikust põlemisest,  
q5 - soojuskadu katla välisjahtumisest  
(konvektsioon+kiirgus),  
q6 - soojuskadu  räbu  füüsikalise soojusega.  
 
 
 
EKSAMI NÄIDE 
.