АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 Өнеркәсіптік жылуэнергетика кафедрасы  

 

ЖЫЛУМЕН ЖАБДЫҚТАУ НЕГІЗДЕРІ

Зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар

(050718 – Электр энергетикасы мамандықтары бакалавриатының студенттері үшін)

 

Алматы 2008 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: С.Қ.Абильдинова., Г.Р.Бергенжанова. Жылумен жабдықтау негіздері. Зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар (050718 – Электр энергетикасы мамандықтары бакалавриатының студенттері үшін). -  Алматы: АЭжБИ, 2008. -   36 б. 

 

№1 Зертханалық жұмыс 

Қатты отынның күлділігін анықтау 

Жұмыстың мақсаты: студенттерге қатты отынның күлділігін тәжірибе арқылы анықтау тәсілін үйрету, энергетикалық отындардың техникалық сипаттамалары жөніндегі білімдерін нығайту. 

1.1 Негізгі теориялық түсініктер

Қазіргі заманда көптеген жылу электр станциялары күлділігі мен ылғалдығы мол, энергетикалық құндылығы төмен қатты отындарды жағады. Сондықтан қатты отынның күлділігін анықтай білу маңызды мәселе.

Қатты отындар белгілі экологиялық жағдайларда өсімдік негізіндегі органикалық заттардың  әртүрлі биохимиялық, физизикалық, химиялық факторлардың әсерінен өзгерістерге үшырауы салдарынан пайда болған. Барлық қатты отындардың құрамына жанғыш заттармен қатар оның жанбайтын бөлігі- масылы кіреді.

Қатты отынның жанғыш бөлігі – көміртегі C , сутегі H, оттегі O және аз мөлшерде күкірт S пен азот N кіретін күрделі полимолекулалық органикалық комплекс. Көміртегі, сутегі және күкірт жану процесіне қатысып, жылу бөледі, ал оттегі мен азот отынның ішкі масылы болып есептеледі, себебі олар еркін күйде болмағандықтан, жану процесінде пайдалы жылу бөліп шығармайды. Қатты отынның жанбайтын бөлігі (сыртқы масыл) минерал қоспалардан тұрады. Бұл қоспаларға (аллюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий) силикаттары  балшық түрінде кіреді. Сонымен қатар қоспаға темір сульфидтері, кальций сульфаты мен карбонаттары т.б. кіреді. Отын жанған кезде оның минералдық бөлігі негізінен тотығу өзгерістеріне шалдығып, күл пайда болады. Күлдің мөлшері және құрамы алғашқы минерал қоспалардың құрамына, мөлшеріне және отынды жағу тәсіліне байланысты .

Қүлділік отын жанғанда пайда болған күлдің мөлшері  алғашқы табиғи отынның мөлшеріне қатынасымен анықталады.

Қатты және сұйық отынның құрамын әдетте массаның белгілі пайызымен көрсетеді де, 100%  деп келесі теңдікті қабылдайды:

- отынның жұмыс массасында

 

                                            (1.1)

Отын қолданушыға қандай күйде жеткізілсе, сондай күйде болады. Аналитикалық массасында отын ұсақталған және зертхана жағдайында сақтағанда, ылғалдығы енді өзгермейтіндей болып кептірілген

 

                                                    (1.2)

 

Құрғақ масса- отынның ылғалдығынан басқа құрамаларының қосындысына тең

         

                                                 (1.3)

Күлділіксіз масса – минералдық қоспадан басқа құрамаларының қосындысына тең

            

                                                   (1.4)

Жанғыш масса (құрғақ күлділіксіз) – күлділіксіз құрғақ массаға немесе ылғалдығы жоқ күлділіксіз массаға тең

                                

                                                                  (1.5)

Компоненттердің бір массадағы концентрациясын екінші массада анықтау үшін аудару коэффициенттері қолданылады.

Оны kа-р деп белгілеп аналитикалық массадан жұмыс массасына концентрацияларды қалай аударуды көрсетелік

                                Xр= Kа-рXа                                                (1.6)

Басқа массаларда да концентрацияларды осы тәсілмен анықтауға болады /1,2/.

Отынның барлық жанғыш компоненттері толығымен тотыққанда пайда болатын жанбайтын қалдықты күлділік деп атайды. Күлділікті табу үшін пайда болған қалдықтың массасын  G1, ал нақты отын массасын G деп белгілеп, келесі формуланы қолдану керек

                                                                                      (1.7)

 

1.2 Зертханалық қондырғының,  тәжірибелерді жүргізу тәртібінің сипаттамасы

 

Осы жұмыста отынды жеделдетіп, күлдендіру әдісін қолданамыз.

Күлділікті анықтау үшін отынның берілген мөлшерін 1100 К –ға дейін қыздыруға мүмкіндік беретін муфелдік пеш қолданылады. Отынды күлдендіру  1073 К температурада жүреді, себебі осы температурада отындағы барлық негізгі өзгерістер аяқталады да, отынның органикалық массасының жануы, химиялық тұрғыдан жанбауға апаратын кокстың қалыптасуынсыз жүреді.

Температураның осыдан жоғары өсуі тез тотықтануға, жалынның пайда болуына әсерін тигізеді, оған жол беруге болмайды, себебі отын жалындап жанған кезде оның қатты минерал қоспалары бар жанып бітпеген бөлшектері ұшып кетуі мүмкін.

Отынның күлденуі тұрақты масса пайда болғанша жүреді, ол процесс антрациттер мен тас көмірлер үшін 35 минутқа созылады, ал қоңыр көмірлер үшін 1073 К –де 2 минутқа дейін жүреді.

Аналитикалық сынаманы дайындау үшін отынды алдын ала ұсақтап, көмірдің белгілі массасын тесіктері 3 мм електен өткізу керек. Сосын сынаманы 50± 50С температурада тағы да 2-6 сағат бойы кептіріп, тесіктері өте тар (1 см2 -да 900 тесігі бар)  басқа електен өткізеді.  Зерттеуге қажетті сынаманы іріктеп алады.

Зерттеуді келесі тәртіппен жүргізу керек:

1.2.1 Муфелдік пешті 1073±25 К –ға дейін қыздыру керек

1.2.2 Аналитикалық таразыға керамикадан жасалған қайықшаны өлшеп, сынамасы жоқ күйдегі массасы gл мен ішінде сынамасы бар кездегі массасы gн-ді анықтайды (өлшеу дәлдігі 0,001 г).

1.2.3 Сынамасы бар қайықшаны 3 минут бойы пештің ашық есігінің алдында ұстайды да, 2 см/мин жылдамдықпен пештің ішіне қарай жылжытады. Пештің есігін жауып, сынаманы 35 минут бойы 1073±25 К пеште ұстайды.

1.2.4 Ішінде күлі бар қайықшаны 5 минут бойы ауада ұстап, эксикаторда бөлменің температурасына дейін салқындату керек.

1.2.5 Күлі бар қайықшаны таразыда өлшеп, gк массаны анықтайды.

 

1.3  Тәжірибе қорытындыларын өңдеу және ақпарды құрастыру

Тәжірибенің қорытындыларын 1.1 кестеге енгізіп, есептелінетін шамаларды анықтау керек.

 

1.1 Кесте

№

gл , г

gн  ,г

gк , г

G1 , г

G ,г

Аа,%

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналитикалық сынаманың күлділігін (1.7) формуламен анықтайды.

Мұндағы күл қалдығының массасы мен отынның массасын табу үшін келесі формуланы қолдану керек

 

            G1= gк - gл ,          G= gн - gл                                                     (1.8)

Отынның құрамы негізгі компоненттердің концентрациясы арқылы жұмыс массасы үшін көрсетілген: Cр=46,4%, Hр=2,0%, Oр=1,5%, Nр=1,7%, Sр=2,1%,

Ар=38,5%,Wр=9,9%. Егер осы отын үшін аналитикалық массадағы ылғалдылық  Wа=1,2% болса, отынның күлділігі  өзгерген кезде басқа компоненттердің концентрациясын  (1.1-1.6) формулаларымен анықтайды.

Есептеу қорытындылары  1.2 кестеге кіргізіледі.

 

   1.2 Кесте

№

Аа,%

Hа,%

Oа,%

Nа,%

Sа,%

Cа,%

Wа,%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ 2  Зертханалық жұмыс 

Температураны өлшеу әдістері  

2.1 Жұмыстың мақсаты

Температураны өлшеу үшін кажет термоэлектрлік сезгі (термопараны) қолданумен танысу және техникалық термопараларды градуирлеуді үйрену.

2.2 Теориядан түсініктер

(Ә.-3, 87-98 бет)

Температураны өлшеудің термоэлектрлік әдісі термопараның термоэлектрлік қозғаушы күшінің (термо- э.қ.к.) температураға тәуелділігіне негізделген.

Термоэлектрлік термометрлер 1500 0С- қа дейінгі температураларды өлшеу үшін техникада және ғылыми зерттеу жұмыстарында кеңінен қолданылады.

Бұл термометрлерді -200 0С-тан төмен температураларды өлшеу үшін де қолдануға болады, бірақ төменгі температуралар аймағында кедергі термометрлерін қолдану ыңғайлы.

Термоэлектрлік термометрлер температураны жоғары дәлдікпен анықтайды, бірнеше термометрді бір өлшегіш приборға ауыстырып-қосқыш  арқылы қосу нәтижесінде температураны бақылауды орталықтандыру мүмкіндігі бар. Өлшенетін температураны автоматты түрде үнемі жазып отыратын прибордың көмегімен термоэлектрлік термометрді бөлек градуирлеуге болады.

 

2.3  Қондырғының сипаттамасы


Термоэлектрлік термометрді өлшемдеу үшін қолданылатын қондырғы 2.1 суретте көрсетілген. Қондырғы термостаттан (1), тексерілетін термопарадан (2) және цифрлік вольтметрден (3) –ден тұрады.

 

                        2.1 Сурет -  Қондырғының түпкілікті сүлбесі

Термостат тексерілетін термопараның дәнекерленген ұшының температурасын 0,010С дәлдікпен тұрақты ұстауға және оны -600С тан 2600С –қа дейін өзгертуге мүмкіндік береді. Термопараның дәнекерленген жұмыс ұшы (4) май құйылған пробиркаға батырылған, ал пробирка үнемі термостатта орналасады. Термопараның салқын (бос) ұштарының (5) температурасы 00С болуы керек, оны сынап термометрі (7) көрсетеді.

Термостаттағы судың температурасының тұрақты мәнін (t –жұмыс ұшының) контактілік термометр –(6) немесе термостаттың қабырғасында орналасқан дискреттік ауыстырып-қосқыш арқылы қоюға болады.

Термопараны термостатта градуирлеуді 20¸950С  аралығында жүргізу керек.

 

2.3.   Жұмысты орындау тәртібі

 

2.3.1 Цифрлік вольтметрді және термостатты желіге қосып, термостатқа суық  суды құю керек.

2.3.2 Контактілік термометрмен немесе дискреттік ауыстырып-қосқыш арқылы 200С шамасында температураны қою керек те, термостатты стационарлық күйге шығару қажет. Сол кезде пробиркадағы майдың да, термопараның  да температурасы дәл сондай болады.

2.3.3 Термопараны градуирлеуді жүргізу.

2.3.4 Тексерілетін термопараның термо-э.қ.к. вольтметр (3), термопараның   жұмыс ұшының температурасы ТI – термостатқа салынған сынап  термометр (6) арқылы өлшенеді Сонымен қатар термопараның бос ұштарының температурасы Т2 –де (7) сынап термометрімен өлшенеді.

2.3.5 Тапсырмада көрсетілген шамаларды термостаттағы температураны 200С пен 950С аралығында, әрбір 50С сайын өзгерте отырып және термостатты   стационарлық күйге шығару арқылы өлшеу керек.

2.3.6    Нәтижелерін жазып, өңдеу қажет (2.1 кесте)

 

2.1 Кесте

Т2 ,0С

Т1, 0С

U,мв

Uтүзет.

Uнақт

 

20

 

 

 

 

...

 

 

 

 

...

 

 

 

 

95

 

 

 

 

2.4  Нәтижелерді өңдеу тәртібі

2.4.1   Термоэлектрлік термометр үшін термо-э.қ.күшінің  температура t-ға   тәуелділігінің графигін тұрғыз.

2.4.2    Нәтижелерді өңдеу кезінде термопараның салқын ұштарының              температурасына түзету енгізу қажет, ол үшін алынған тәуелділікті             ординаталар осімен қиылысқанша ұзарту керек. Ординаталар осіндегі             Uтүзету мәні салқын ұштардың температурасы t-ға түзету болып саналады.

2.4.3 Термоэлектрлік термометрдің термо-э.қ.күшінің t0C температураға тәуелділігін салқын ұштардың температурасын ескере отырып тұрғызу.

 

2.5      Тексеру сұрақтары

2.5.1   Термоэлектрлік термометрдің бос ұштарының температурасына түзету  қалай енгізіледі?

2.5.2.  Термоэлектродтық материалдарға қандай талаптар қойылады? 

2.5.3 Температураны контактілік әдістермен өлшегенде жіберілетін қателіктер қандай жағдайларға байланысты?

2.5.4 Термопараның бос ұштарын бір бөлмеде орналастырып, ал температураны тұрақты етуші құрылғыны басқа бөлмеде орналастырған дұрыс па?

2.5.5  Әртүрлі градуирленген термоэлектрлік термометрлерге бірдей          коменсациялаушы сымдарды қолдануға бола ма?

 

 Зертханалық жұмыс №3 

Жылумен жабдықтаушы су жүйесінен берілетін жылуды сапалы реттеу  

3.1 Жұмыстың мақсаты

Өндірістік кәсіпорындарды жылумен жабдықтау, жіберілетін жылуды реттеу жүйелері және жылытқыш жүктемені сапалы реттеудің графигін тұрғызу  жөнінде алған білімдерін тәжірибеден алынған жылытқыш прибордың жылулық жүктемесін анықтау негізінде тереңдету.

 3.2 Жіберілген жылуды реттеу жүйелері және сапалы реттеудің  температуралық    графигі

Әртүрлі қолданушылардың жылулық жүктемесі ауа райы жағдайына, олардың жұмыс тәртібіне тәуелді. Жылыту, вентиляциялау және ауаны баптау жүйелері үшін жылу шығынына әсер етуші негізгі фактор болып сыртқы ауаның температурасы саналады.Ыстық суды дайындау үшін  және технологиялық  жүктемеге қажетті жылу мөлшеріне сыртқы ауаның температурасы аса қатты ықпалын тигізбейді.

Жылуды қолданушылардың жылулық жүктемесінің, олардың жылуды қолдану графигіне сәйкес өзгеру жүйесін жіберілген жылуды реттеу жүйесі деп  атайды.

Жіберілген жылуда орталықтық, топтық және жергілікті реттеу түрлері болады.

Жылулық жүктеме орталықтық реттеу жылу көзінде, яғни ЖЭО-да немесе аудандық қазандықта іске асырылады. Топтық және жергілікті реттеу жылуды қолданушылардың жанында іске асырылады да, орталықтық реттеуді толықтыру ретінде қолданылады.

Жылумен жабдықтау көзінен алынған барлық жылу мөлшері жылу тораптарында қыздырғыш приборлардың көмегімен ғимараттардағы ауаны жылытуға, вентиляциялық камералармен келетін ауаны жылытуға, су қыздырғыштарында суды ысытуға  жұмсалады. Сонымен жылумен жабдықтау жүйесінің жылулық жүктемесі қыздырғыш прибордың жылу беру тәртібіне тәуелді. Беттік қыздырғыш прибордың беретін жылуы келесі теңдеумен анықталады

                                                                                               (3.1)

мұндағы  Q - қыздырғыш прибордың t- уақыт аралығында жіберген жылуы,  кДж;

k – жылу өту коэффициенті, кВт/(м2К);

F- прибордың қызатын беті;

∆t - қызатын және қыздырушы орталар арасындағы орташа температуралар айырмасы,К.

Осы теңдеу жылумен жабдықтау жүйесінің жылулық жүктемесін теңдеудің оң жағындағы кез келген шаманы өзгерте отырып, реттеуге болатынын көрсетеді, мысалы  жылу өту коэффициентін немесе орташа температуралар айырмасын, прибордың қызатын бетін және прибордың жұмыс жасау уақытын өзгерту арқылы.

Жылу мөлшерін реттеу үшін қызатын және қыздырылатын орталар арасындағы орташа температуралар айырмасын қолданған жөн

                                   

,                                                        (3.2)

мұндағы ∆tб,м=tсв-tв  - жылу тасығыштар (жүйелік су мен ауа) арасындағы температуралар айырмасы;

∆tв- жылу тасығыштар арасындағы ең үлкен температуралар           айырмасы;

∆tм- қыздырғыш  прибордағы жылу тасығыштар арасындағы ең                 кіші температуралар айырмасы.

Жылумен жабдықтаушы су жүйесінің қыздырғыш приборларында орташа температуралар айырмасы тек қана қыздырушы судың температурасымен анықталады, себебі қыздырғыш прибордың бетін шарпып өтетін ауаның температурасы бөлмедегі ауаның нақты айналымының салдарынан өте баяу өзгереді. Сондықтан жылытқыш прибордағы қыздырушы судың орташа  температурасын ол приборға кіргенде  және одан шыққанда өзгерту арқылы реттеуге болады.

Жылу тасығыштың орташа температурасына әсер ету тәсіліне байланысты жіберілетін жылуды орталықтан реттеу жүйелері келесі түрлерге бөлінеді /4/:

 - сапалы реттеу – реттеуді тіке құбырдағы судың температурасын өзгерту арқылы іске асыру(судың шығыны тұрақты);

- сандық реттеу – реттеуді судың шығынын өзгерту арқылы іске асару;

 

- сапалық –сандық реттеу –реттеуді судың температурасын және шығынын өзгерту арқылы жүргізеді.

Температуралық графиктер біртекті жылулық жүктемелер үшін жылу торабындағы қажетті температуралардың сыртқы ауаның температурасына тәуелділігін бейнелейді.

Жылулық тепе-теңдік кезінде бөлмедегі ауаны жылытуға кететін және бөлменің сыртқы қабырғалары мен т.б қоршаушы беттері арқылы жоғалатын жылу мөлшері жылытқыш прибордың беретін жылуына тең болады.Сыртқы ауаның кез келген температурасы үшін жылулық тепе-теңдік теңдеуі келесі түрде беріледі

   

                                                 (3.3)

мұндағы Q- қоршаған ортаның кез келген температурасында бөлмені   

жылытуға қажетті жылу мөлшері,кВт;

q0- ғимараттың меншікті жылынғыштық сипаттамасы, кВт/(м3К);

g- жүйелік су шығыны, кг/с;

с- жүйелік судың жылу сыйымдылығы, кДж/(кгК);

tвр- бөлменің ішіндегі ауаның температурасы, 0С;

tн- сыртқы ауаның температурасы, 0С;

t1,t2- тіке және кері магистралдағы жүйелік судың температурасы;

tcp- жылытқыш прибордағы жүйелік судың орташа температурасы;

F- жылытқыш прибордың қызатын беті,м2;

k- нақты жағдайдағы прибордың жылу өту коэффициенті;

Жылытқыш приборды жылу торабына қосатын әртүрлі сұлбалар үшін (3.3) теңдеуі температураларды белгілі температуралар мен сыртқы температура арқылы табуға мүмкіндік береді. Осының нәтижесінде қолданушыға жіберілген жылуды сапалы реттеудің  температуралық графигі алынады.

 

3.3 Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

Тәжірибелер жүргізуге арналған қондырғының түпкілікті сызба нұсқасы 5.1 суретте көрсетілген.

  Зертханалық қондырғы автономдық жылумен жабдықтаушы жүйені бейнелейді. Бұл жүйеде қыздырғыш прибор жылу көзіне араластырушы буынсыз қосылған. 1- термостат жылумен жабдықтау көзінің (су ысытушы қазанның) жұмысын атқарады, ал термостаттың сорғысы - жылу торабындағы сорғының ролін, түтіктер –жылу торабының, жылуды қолданушылардың ролін жылытқыш прибор -3 атқарады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                            5.1 Сурет - Жылумен жабдықтаушы су жүйесі

Термостатта қыздырғыш приборға кіретін судың берілген температурасы  t1 автоматты түрде тұрақты болып тұрады. Қыздырғыш приборға кіретін және одан шығатын судың температуралары - t1 , t2 2 және 4 термопаралар қосылған 5 автоматтық потенциометр  КСП-2 өлшенеді. Судың шығыны арнайы прибор 6 –мен анықталады.

 

3.4 Жұмысты орындау тәртібі

Жұмысты келесі тәртіппен орындау  қажет. Термостатты электр жүйесіне қосып, оның реттеуші термометріне t1 –температураның мәнін қояды да, термостаттың ішіндегі суды ысытатын қыздырғыш деп аталатын бөлігін іске қосады. Осыдан 10-15 минут уақыт өткен соң жүйеде орнықты температуралық күй қалыптасып,  t1 және t2  температураларының мәндері өзгермейтін болады.  Судың шығыны g, температуралар t1 мен  t2-нің мәндерін анықтау керек. Енді термостаттың температураны  реттеуші термометріне  температураның жаңа мәнін қойып, басқа жағдайда жоғарыда аталған параметрлерді қайтадан өлшейді. Зерттеуді термостаттағы судың температурасының әрбір жаңа мәніне сәйкес 4-5 рет қайталау керек. Судың шығыны әрбір зерттеу жағдайында өзгермеуі керек, сондықтан 6 прибордың көрсетуі тұрақты болуы үшін арнайы вентилдің көмегімен жүйедегі судың қысымын реттеп отыру қажет.

 

3.5            Нәтижелерді өңдеу тәртібі

  Қыздырғыш прибор арқылы өтетін жүйелік судың бөлмеге тарататын жылуы келесі формуламен анықталады                                   

                                                         (3.4)

Жылудың мәнін осы формула арқылы әрбір зерттеу жағдайы үшін анықтағаннан кейін ординаталар осіне  t1 және t2  -температуралары мәндерін беріп, ал абсисцалар осіне Q- жылудың мәнін беріп, график тұрғызады. Ординаталар осінің 0-ден төменгі бөлігінде сыртқы температураның келесі формуламен анықталған мәндері үшін tн= f(Q) –графигі тұрғызылады

                                                                                          (3.5)

Мұндағы tв.р  - бөлмедегі ауаның температурасы, есептеу жағдайы үшін 200С- қа тең деп аламыз, tн.о- сыртқы ауаның есептелген мәні, Алматы қаласы үшін  250С – қа тең  /2/. Qi  және Qр- мәндері зерттеу нәтижелерінен алынады.

Қолданушыға жіберілген жылуды сапалы реттеудің температуралық графигін тұрғызу үшін алынған нәтижелерді төменде көрсетілген кестеге енгізген жөн.

 

3.1 Кесте

№

, 0С

,0С

g, кг/с

, кВт

,кВт

, 0С

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5 Тексеру сұрақтары

3.5.1      Орталық жылумен жабдықтау жүйесі қандай негізгі элементтерден тұрады?

3.5.2      Жылуды қолданушыларды сипатта.

3.5.3      Жылуды қолданушылардың жылулық жүктемесі қандай шамаларға тәуелді?

3.5.4      Қандай жылу көздерін білесің?

3.5.5      Жіберілетін жылуды реттеу жүйесі деп нені айтады?

3.5.6      Жіберілетін жылуды реттеудің қандай әдістері бар? Сапалық, сандық және сапалық – сандық реттеу деген не?

3.5.7      Қыздырғыш прибор үшін жылу өту теңдеуін жаз.

3.5.8      Жылыту жүйесінің жылулық жүктемесін анықтайтын теңдеуді жаз. Ол қандай шамаларға тәуелді?

3.5.9      Жылумен жабдықтау жүйесінің жылуды сапалы реттеу температуралық графигі деп нені айтады?

3.5.10  Сыртқы ауаның температурасын анықтайтын (3.5) формуласын түсіндір.

 

Зертханалық жұмыс №4 

Энергетикалық мазуттар тұтқырлығының температураға тәуелділігін анықтау 

4.1 Жұмыстың мақсаты

Мазуттың тұтқырлығын тәжірибе арқылы анықтауды үйрену және оның температураға тәуелділігін зерттеу.  

4.2  Теориядан түсініктер

( Ә -1. 141-157 беттер)

Тұтқырлық деп сұйық қабаттардың  қозғалғанда бір-біріне кедергі көрсету қасиетін айтады. Тұтқырлық мазуттың сапасын анықтайтын негізгі сипаттамасының бірі, сондықтан оны маркирлеу негізі ретінде қолданады. Мазутты жылу энергетикада қолданғанда, оны құбырмен айдау үшін қажетті энергия  шығындарын анықтау үшін тұтқырлықты білу қажет. 

Сонымен қатар цистернаны мазутпен толтыру немесе одан  құйып алу үшін керекті уақытты, форсункалардың жұмыс өнімділігін анықтау үшін де тұтқырлықты білген жөн. 

Тұтқырлық физикалық шама ретінде не динамикалық тұтқырлық (ішкі үйкеліс коэффициенті)  ( Па/с), немесе кинематикалық тұтқырлық  ( м2/с) арқылы беріледі.  Олар өзара келесі түрде байланысады                                                

                                                                                                              (4.1)

мұнда   - мазуттың тығыздығы, кг/м3.                                                  

Тәжірибеде шартты тұтқырлық кеңінен қолданылады. Ол 200 см3 мұнай өнімінің белгілі температурада ыдыстан ағып шығу уақытының 200С температурадағы және сол көлемдегі судың   ыдыстан ағып шығу уақытына қатынасымен анықталады. Шартты, динамикалық және кинематикалық тұтқырлықтар арасындағы байланыс мына формулалардан көрінеді

 

                       h = r (0.0073Byt – 0.063 / Byt ) ,                                            (4.2)

                       n = 0.0073Byt - 0.063 / Byt.                                                     (4.3)

 

4.3  Зертханалық қондырғының сипаттамасы

Қондырғының жалпы бейнесі 4.1 суретте көрсетілген: 1- термостат, 2- ішіне мазут құйылған шыны түтік, 3 – температураны анықтаушы сезгі, 4- вольтамперметр. Қондырғыда тұтқырлық жоғарыдан төмен құлайтын дененің көмегімен анықталады.  

4.4 Тұтқырлықты анықтау әдістемесі

Дененің сұйықта  құлауы арқылы тұтқырлықты анықтау теориясы және әдістемесі /6/ әдебиетте қарастырылған.


4.1 Сурет - Динамикалық тұтқырлық мына формуламен анықталады

 

                 h = к (ρш - ρм ) ,                                                                      (4.4)

мұндағы  h- динамикалық тұтқырлық , (Па/с);

к - кішкене шар тұрақтысы, (Па/с; см3/кг);

ρш – шардың тығыздығы, (кг/м3);

ρм – мазуттың тығыздығы, (кг/м3);

  - шардың құлау уақыты, с.

 Секунд өлшеуіштің көмегімен шардың  мазут құйылған түтікте құлау уақыты өлшенеді. Шардың тығыздығы және басқа тұрақтылар 4.3 кестеде берілген. Мазуттың тығыздығының температурасы жоғарылағанда, өзгеруі келесі формуламен анықталады

                         м = 20 [ 1-  ( -    )],                                               (4.5)

мұндағы 20- мазуттың салыстырмалы тығыздығы (t=20 0C судың тығыздығына қатынасы), 20 = 950 ~ 1010 кг/м3, ал  оны 10 С-қа қыздырғанда көлемінің өзгеруін анықтайтын коэффициент, мазут үшін  = ( 5.1 - 5.3) 10-4.

 

4.5 Жүмысты орындау тәртібі

Өлшеуіш түтікке (4) мазутты құйып алады. Түтікті ауа термостатына орналастырып, термостат ішіндегі ауаны қыздырғыштар көмегімен түтіктегі мазутты қыздырады. Мазутты қандай температураға дейін қыздыру қажет екенін білу үшін қондырғыға бекітілген кестедегі мәндерді пайдаланады. Мазуттың температурасы тәжірибеге қажетті мәніне жеткен кезде пинцетпен кішкене шарды түтікке тастайды. Шардың түтіктің жоғарғы және төменгі ұштарында көрсетілген белгілердің аралығында құлау уақытын секунд өлшегішпен анықтайды.

Тәжірибені мазуттың әрбір  тұрақты температурасы үшін үш рет қайталайды. Әрі қарай мазут басқа температураға (100С –дан 600С-қа дейін әрбір 100С сайын)  дейін қызғанша күтіп, тәжірибені қайталау керек.

 

4.1 Кесте

№

 t, 0 C

t, c

h, Па/с

sh, %

 

 

 

 

 

 

4.6     Нәтижелерді өңдеу тәртібі   

4.6.1 Тұтқырлықтың мәнін  мазуттың температурасы 100С –дан 600С-қа дейін өскенде әрбір 100С сайын анықтау керек.

4.6.2   Тұтқырлықты өлшеу қателігін анықтап, h = f (t) тәуелділігінің графигін қателікті ескере отырып тұрғызу қажет.

4.6.3    Мазутты цистернадан құйып алуға кететін уақытты есептеп (3.2 кесте), сл =  ( м) тәуелділігі графигін тұрғыз .

 

4.2 Кесте

Цистернаның

толық  көлемі,                            

м3

Мазутты құятын

әмбебап прибор

Утеминский жүйесінің

жаңартылған приборы

25

 =180 +2.1*10-4

 = 280 + 8.0*10-4

50

= 358 + 3.8*10-4

 = 530+14.6*10-4

60

 = 418 + 4.4*10-4

 = 645 + 17.3*10-4

99

 = 1030 + 27.2*10-4

 = 657 + 7.0*10-4

 

4.7    Тексеру сұрақтары

4.7.1  Тұтқырлық дегеніміз не?

4.7.2  Тұтқырлық форсункалардың жұмыс өнімділігіне қандай әсер етеді?

4.7.3  Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықтар қалай анықталады?

4.7.4  Тұтқырлыққа температура  қандай әсерін тигізеді ?

 

  4.3 Кесте

  К, МПа

mш, г

rшар, г/см3

rмай, кг/м3

dшар, мм

 

0,68151

1

1,1629

880

 11,8

Зертханалық жұмыс № 5 

Қалалық өндірістік кәсіпорынның жылдық жылу шығынын анықтау 

5.1 Жұмыстың мақсаты

Жұмыстың мақсаты студенттерді  «Жылумен жабдықтау негіздері» пәнінің  жұмыс бағдарламасы бойынша   «Өндірістік кәсіпорындардың орталық жылумен жабдықтау көздерінен жылуды қабылдауы»  тарауынан алған білімдерін толықтыру және тереңдету.

Жұмысты орындау барысында жыл бойлық және маусымдық жылу жүктемелерінің өзара қатынасының өзгеруінің кәсіпорынның жылдық жылу жүктемесіне және есептелген жылулық жүктемені қолданудың жыл бойлық сағаттар санына әсері зерттеледі

Зерттеулер еліміздің әртүрлі климаттық жағдайында немесе әртүрлі қалаларда орналасқан кәсіпорындар үшін жүргізіледі және математикалық үлгілерді қолданады.

Сонымен қатар жұмысты орындау барысында математикалық үлгілерді қолдану, ЭЕМ көмегімен зерттеу нәтижелерін өңдеудің жаңа әдістерін үйрену және оны өнеркәсіптік жылу энергетикалық жүйелердің жұмысын талдау үшін керекті қабілеттерді игереді.  

 

5.2 Жұмыстың қысқаша теориялық мазмұны

 / Ә.4,  35-51 беттер /

Студенттер  дербес  ЭЕМ-ның есінде сақталған дайын  " ROSAN" атты бағдарламаның көмегімен әртүрлі қалаларда орналасқан бір өндірістік кәсіпорынның жылулық жүктемелер графигін зерттейді. Егер есептелген жылулық жүктемесі барлық қалаларда бірдей болса, бірақ маусымдық және жыл бойлық жылу жүктемелерінің өзара қатынасы әртүрлі болса, онда жылдық жылулық жүктемеге және жылуды қолданудың жылдық сағаттар санына олардың әсері қалай болатынын анықтайды. Кәсіпорынға әрбір сағат ішінде керекті есептелген жылу мөлшерін Qч′ -арқылы, сағат бойы керекті есептелген маусымдық жылу мөлшерін Qс′ (мұның ішіне кәсіпорынды жылытуға Qо′ және желдетуге керек Q в ′ жылулар кіреді) арқылы, сағат бойы керекті жыл бойлық жылу жүктемесін Qкгср.ч  ( оның  ішіне ыстық суды дайындауға қажетті сағаттық жылу мөлшері Qгв және орта сағаттық технологиялық жылу жүктемесі Qср.чт   кіреді) арқылы белгілеп келесі теңдеулерді жазуға болады

                      Qч′= Qс′+ Qкгср.ч ,  Qс′= Qо′+ Q в′,

        Qср.чкг =Qгв+Qср.чт;   n = Qгод / Qч′                                              (5.1)

мұндағы n- есептелген жылулық жүктемені қолданудың жыл  

бойғы сағаттар саны,сағ/жыл.

Qгод – жыл бойы қолданылған жылу мөлшері, ГДж/жыл.

(5.1) теңдеулері " ROSAN" бағдарламасына математикалық үлгілер жасау үшін қолданылады.

 

5.3 Үй тапсырмасы

Зертханалық жұмысқа кірісер алдында  студенттер  арнайы әдебиетті оқып (Ә.4  35-51 беттер), белгілі кәсіпорын үшін жылулық жүктемелер графигін тұрғызуды білулері қажет. Графикті маусымдық және жыл бойлық жылу жүктемелерінің  өзара қатынасы әртүрлі болған жағдайлар үшін және кәсіпорынның  мекенжайы әртүрлі климаттық аймақтарда орналасқанда тұрғызу керек. Осы тапсырманы үйде орындау үшін студенттер оқытушыдан  жеке нұсқалардың мәліметтерін алады.

 

5.4 Жұмысты орындау тәртібі

5.4.1 Жұмысты орындау үшін студенттер құрамы 2-3 адамнан тұратын топтарға бөлініп, кәсіпорын орналасқан белгілі қалалардағы оның жылдық жылу шығынын анықтайды. Сыртқы температураның әрбір қала үшін ең төменгі мәнінде есептелген жылу мөлшері тұрақты болады, ал есептелген маусымдық және жыл бойлық орташа сағаттық жылу жүктемелерінің өзара қатынастарының мәні бес рет өзгереді.  

5.4.2 Осы кәсіпорын үшін  әртүрлі климаттық аймақтың жылдық жылу шығынына әсері туралы талдау жасалады.

5.4.3 Жоғарыда айтылған барлық факторлардың есептелген қосынды жылулық жүктемені қолдану сағаттарына әсері зерттеледі.

5.4.4 Жұмысты орындау барысында алынған тәуелділіктер негізінде кәсіпорынның әртүрлі қалалардағы жылуды қолдану графиктері тұрғызылады.

5.4.5 Жұмысты орындау кезінде 5.1 және 5.2 кестелерін қолданып, оларды тиісті мәліметтермен толықтыру қажет.

5.4.6 Алынған нәтижелерді қолданып, 5.1-5.2 суреттерінде көрсетілген графиктерді тұрғызуы керек.

 

5.1 Кесте - Жұмысты орындауға қажетті алғашқы мәліметтер

Қосынды жылулық жылдықжүктеме, ГДж/с*

10-3

Кәсіпорынның жылулық жүктемесінің құраушылары, ГДж/с*10-3

Климаттық реттеу аймағы

 

Қала

 

1.0

0.75

0.5

0.25

0

 

Qс′

Qкг′

 

 

Qс′

Qкг′

 

Qс′

Qкг′

 

Qс′

Qкг′

 

Qс′

Qкг′

 

tно

tнв

4

4

0

3

1

2

2

1

3

0

4

 

 

 

5.2 Кесте - Қаланың есептелген жылулық жүктемені қолдануының жылдық сағаттар саны және жылдық жылу шығыны

Tнв

-45

 

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

 

0

 

+8

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

5.1 Сурет - Жылу жүктемелері ұзақтығының графигі

 

1,2,3 - жылыту ұзақтықтары әртүрлі климаттық аймақтар.

 

а) ;   б) =0.75;   в) =0.5;  г) =0.25;  д) =0;

1- тәуелділік  тапсырмада көрсетілген, жылыту маусымы қысқа бірінші қала үшін,  2- тәуелділік жылыту маусымы бірінші қаланың жылыту маусымынан ұзағырақ екінші қала үшін, ал 3 – тәуелділік жылыту маусымы ең ұзақ үшінші қала үшін тұрғызылады.

 

  Qгод
 
 


             

     5.2 Сурет - Кәсіпорынның жылдық     жылу   шығынының өзгеруі.                            

 
 
 

 

 

 


5.3 Сурет - Есептелген жылу жүктемесін қолдану барысында жылдық сағаттар санының  өзгеруі

 

5.5           Ақпарға қойылатын талаптар 

5.5.1           Ақпарда жұмыстың мақсаты көрсетілуі керек.

5.5.2           5.1 кесте түрінде берілген алғашқы мәліметтер болуы қажет.

5.5.3           Үй тапсырмасын орындау нәтижелері.

5.5.4           Алынған тәуелділіктер бойынша тұрғызылған графиктер.

5.5.5           Зертханалық жұмыстың орындалғаны туралы қорытынды.

 

5.6      Тексеру сұрақтары

5.6.1 Кәсіпорын цехтарын жылытуға қажетті жылудың ең үлкен  

         сағаттық мәнін қалай есептеуге болады?

5.6.2 Кәсіпорын үшін ыстық суды дайындауға жұмсалатын ең үлкен 

         және орташа апталық сағаттық жылу шығындары қалай 

          есептеледі?

5.6.3           Жылулық жүктемелер ұзақтығының жылдық графигін қандай

           тәртіппен тұрғызады?

5.6.4           Осы графиктің көрінісіне жыл бойлық  жылу жүктемесінің

          үлесінің өсуі қалай әсер етеді?

5.6.5           Кәсіпорын орналасқан климат аймағының есептелген жылу

          жүктемесін  қолдану сағатына ықпалы қандай? 

 

Зертханалық жұмыс № 6 

Қалаларды жылумен жабдықтаушы орталық су жүйелеріндегі жылутасығыштың температурасы мен шығынының графиктерін зерттеу  

6.1 Жұмыстың мақсаты

Жұмыстың мақсаты - орталық жылумен жабдықтау жүйесінде (ОЖЖ) есептелген параметрлердің және жұмыс жағдайларының жылутасығыштың температуралық және жылу шығындары графиктеріне ықпалын ЭЕМ-нің көмегімен зерттеу. Студенттер осы жұмысты орындау барысында математикалық үлгілерді ОЖЖ –нен берілетін жылуды реттеу тәсілдерін зерттеу және сараптау үшін қолдануды игереді. (Ә -4. 113-118 беттер) 

6.2 Зерттеудің іріленген сүлбесі

Жылутасығыш температурасы мен шығынының графигін ОЖЖ –да зерттеу әртүрлі бес кезеңдерге бөлінеді:  

6.2.1 Бірінші кезеңде бір белгілі базалық жағдайда температуралар графигінің түрі анықталады. Зерттеу реттеудің арнайы тәсілі үшін (сапалы, сандық) және қолданушыларды жылу торабына қосудың арнайы сүлбесі үшін орындалады. Реттеу тәсілі мен қосу сүлбесін оқытушы тағайындайды. Қолданушыларды жылу құбырларына қосудың жабық және тәуелді сүлбесін сапалы реттеу  үшін жүйедегі жылутасығыштың температуралары келесі формулалармен анықталады

t01 = t’в + (( t’03 +t’02)/ 2 – t’в))*Q 00.8 + (( t’01 - t’02) –                                             (t/03 - t’02)/2) *`Q0;                                                                                               (6.1)

t02 = tв’ + (( t03‘+t02’) /2 – tв’)*`Q00.8 - ((t03’ - t02’) /2)*`Q0;                             (6.2)

t03 = tв’+ (( t03‘ +t02’) /2 – tв’)*`Q00.8 + ((t03’ - t02’) /2)*`Q0;                            (6.3)

 

мұндағы t01- тіке жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасы; t02- кері жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасы; t03- жүйелік судың араластырғыштан кейінгі температурасы; tв’- бөлмедегі ауа температурасының есептелген мәні; t03’- жүйелік судың араластырғыштан кейінгі температурасының есептелген мәні; t02’- кері жылу құбырындағы жүйелік судың температурасының есептелген мәні; t01’- тіке жылу құбырындағы жүйелік судың температурасының есептелген мәні;

Q0 –сыртқы температураның белгілі мәніндегі салыстырмалы жылулық жүктеме.

Жылытушы құрылғыларды жылу торабына  қосудың тәуелсіз сүлбесін және жылуды сапалы реттеуді қолданғанда (6.2- ші сурет) жүйелік судың тіке және кері құбырдағы температуралары келесі формулалармен анықталады

 

        t1 = t01+ (t01’ - t02’) ( (W0 / WTeT )-1)`Q0,                                              (6.4)

        t2 = t02 +(t01’ - t02’) ( (W0 / WTeT )-1)`Q0;                                              (6.5)

 

мұндағы W0 – қыздырылатын жылутасығыш шығынының эквиваленті; WТ – қыздыратын жылутасығыш шығынының эквиваленті; eТ- жылытқыш құрылғының тиімділігі.

6.1 Сурет - а) жылу құрылғыларын жылу торабына қосудың тәуелді сүлбесі 

 

6.2 Сурет - б) жылу құрылғыларын жылу торабына қосудың тәуелсіз сүлбесі 

Мұндағы 1-жылулық жылуалмастырғыш;

2-Жылытқыш қондырғының айналымдық сорғысы;

3-жылытқыш қондырғы;

4-элеватор;

5-желілік сорғы;

6-қоректік сорғы;

7-желілік су қыздырғышы;

8-шыңдық су қыздырғыш қазан;

9-қоректік суды реттегіш;

10- кері клапан.

Жылу құбырындағы жылутасығыш шығынының қосынды эквиваленті келесі формуламен анықталады

 

                        SWT = WT0 + WTВ,                                                                 ( 6.6 )              

 

мұндағы WT0 –тәуелсіз сүлбені қолданған кездегі транзиттік жылу құбырындағы жылутасығыш шығынының эквиваленті ; WTВ – жыл бойлық жылу жүктемедегі жылутасығыш шығынының эквиваленті.

6.2.2 –  екінші кезеңде жылутасығыштар температурасы мен шығындары графиктері (әртүрлі климаттық аймақтар үшін) сыртқы ауаның температурасының әртүрлі мәндерінде есептеледі (базалық жағдайда).

6.2.3  – үшінші кезеңде графиктер тіке құбырдағы жылутасығыш температурасының есептелген мәні арнайы климаттық аймақ үшін өзгерген кезде анықталады.

6.2.4 – төртінші кезеңде жылутасығыш шығынының графигі  маусымдық және жыл бойлық жылу жүктемелерінің өзара қатынасы өзгерген жағдайда анықталады.

 6.3  Үйге тапсырма

Үйде  зертханалық жұмысқа дайындалғанда студенттер әртүрлі жылулық жүктемелерге (жылытуға, ыстық суды дайындауға) арналған жылуалмастырғыштардың жылу құбырларына қосылу сүлбелерін қарастыруы, жіберілген жылуды реттеу тәсілдерін үйренуі, жүйедегі жылутасығыштың температурасына және шығынына әсер ететін әртүрлі факторларды білуі керек. Сонымен қатар әрбір студентке арнайы тапсырма беріледі: ОЖЖ-де жылутасығыштың температуралары және шығындары графиктерінің нақты нүктесін есептеп анықтау.

 6.4 Жұмысты орындау тәртібі

6.4.1 Жұмыстың бірінші кезеңі келесі тәртіппен орындалады:

6.4.1 Оқытушының немесе оператордың көмегімен осы жұмысқа арналған бағдарламаны компьютерде ашу қажет. Бағдарламада осы кезеңге сәйкес параметрлерді қалай өзгерту туралы нұсқаулар берілген. Жылу торабының тіке, кері құбырлардағы жылутасығыш температуралары және қолданушыға баратын жылутасығыштың температурасы белгілі климаттық жағдайда есептеледі.  Есептеу барысында осы климаттық жағдайда байқалатын сыртқы ауа температурасының (tнв )  он түрлі мәндерін қолданады.

6.2 Сурет - Жылу торабы құбырларындағы судың температуралары.

1-                      τ01= τ01(tнв); 3- τ02= τ01(tнв); 2- τ03= τ03(tнв);

Подпись:

6.3 Сурет - Жылу торабындағы жүйелік судың  салыстырмалы шығындарының графигі.

 

 

 

 

 

 

 

6.4 Сурет - Сыртқы ауаның температурасының есептелген мәні tнв′= - 49оС болғанда жүйелік судың температуралары мен салыстырмалы шығындарының графиктері.

 

6.4.2.Үшінші кезең: тіке құбырдағы жылутасығыштың температурасының есептелген мәні (t1′)  өзгергендегі графиктерді анықтау.

6.4.3. Төртінші кезең: бөлме ішіндегі ауаның есептелген мәні өзгерген кезде графиктерді анықтау.       

 6.5 Тексеру сұрақтары

6.5.1 ОЖЖ -  нен жіберілетін жылуды реттеудің қандай тәсілдері қолданылады?

6.5.2 Қолданушыға жіберілетін жылуды реттеу тәсілдерін таңдау ережелерін сипатта.    

6.5.3 ОЖЖ-дегі реттеудің сандық тәсілінің қандай ерекшеліктері бар? 

№ 7   Зертханалық жұмыс 

Жылу торабы құбырларының температуралық ұзаруын теңгеруді зерттеу 

7.1 Жұмыстың мақсаты

Жылу  құбырларындағы жылутасығыш температурасы өзгерген жағдайда осьтік және радиалды компенсаторлардың жұмысын қарастыру. 

7.2 Теориялық кіріспе

Жылу құбырларының бойында температура сызықты түрде жоғарылаған кезде механикалық кернеу пайда болады, оның шамасы Гук заңымен анықталады

 

                ,Па                                                                                   (7.1)

 Мұндағы  E -  қума серпімділік модулі,  i  - салыстырмалы деформация. 

 Ұзындығы  l құбырды қыздырғанда, оның ұзындығы мына шамаға өзгереді                                                                  

                         ,м                                                                           (7.2)  

Мұндағы   - сызықты ұзару коэффициенті, өлшем бірлігі - 1/м.

Құбырдың ұзындығы өскенмен , оның қабырғалары сығыла түседі, сондықтан олардың салыстырмалы сығылуы келесі формуламен анықталады

 

                                                                                                    (7.3) 

Құбырдың тік бөлігі қызғанда пайда болатын сығылу кернеуінің шамасы құбырдың диаметріне, ұзындығына және қабырғасының қалыңдығына тәуелсіз болады да, тек қана температуралар айырмасы мен құбыр материалының тегіне тәуелді

                 

                        , Па                                                                         (7.4)

Осы кезде пайда болатын сығылу күшін келесі формула арқылы анықтауға болады

                                     

                                       , Н                                                      (7.5)

мұндағы  - құбыр қабырғасының көлденең қимасының ауданы, м2.

Құбырдың қызуы салдарынан болатын кернеуді азайту мақсатымен және оның өздігінен орын ауыстыруына (егер құбырдың ішіндегі жылутасығыш температурасы 500С астам болса)  жол бермеу үшін температуралық ұзаруды теңгерудің әртүрлі әдістерін қарастырады. Жұмыс істеу ережесіне байланысты қолданылып жүрген компенсаторлар екі түрге бөлінеді: осьтік және радиалды болып.

          7.1 Сурет – Осьтік компенсатор.

Осьтік компенсаторлар (7.1 сурет) құбырдың тік бөлігінде пайда болатын температуралық ұзаруларды теңгеру үшін қолданылады.

Радиалды теңгеруді құбырдың кез келген конфигурациясы үшін қолдануға болады. Олар құбырдың ұзаруын, оның қисық бөліктерінің майысуы және бұралуы түрінде қабылдайды.

                   

        

7.2 Сурет – П және Г тәріздес компенсаторлар.

 

7.2 Тәжірибелік қондырғы

Қондырғының негізгі элементі болып (7.3 сурет) бойында әртүрлі компенсаторлары - 2  бар,  1- құбырлар саналады. Құбырлардың ұштары жылжымайтын тіректерге бекітілген. Құбырлардың ішінде қыздырғыш элементтер орнатылған.

                      7.3 Сурет – Тәжірибелік қондырғы

Қыздыру дәрежесі  5-зертханалық трансформатордың  көмегімен реттеледі, құбыр бетіндегі температуралар әртүрлі екі нүктеде  6-хромель-аллюмель (ХА) термопарасымен өлшенеді де, милливольтметрмен көрсетіледі. Температураның әсерінен құбырдың ұзаруын штангенциркульмен анықтайды.

7.3 Жұмысты орындау тәртібі

7.3.1 Оқытушының тапсырмасы бойынша осьтік және радиалды компенсаторлардың біреуінің (П- тәріздес немесе Г- тәріздес) жұмысын  үш түрлі қыздыру жағдайында зерттейді.

7.3.2  Әрбір 5 минут сайын құбыр бетінің температурасын өлшеу керек және штангенциркульмен температуралық ұзаруды стационарлық күйде анықтау керек.

7.3.3  Осьтік және радиалды компенсаторлары бар құбырдың стационарлық күйлері кезіндегі  температуралық ұзаруының орташа температураға тәуелділігі графигін тұрғызады.

7.3.4  Құбырдың стационарлық күйлері үшін 7.2 және 7.3 кестелерінде берілген құбырдың қасиеттері туралы мәліметтерін пайдаланып, температуралық ұзару теңгерілмеген кездегі сығылу кернеуі шамасын келесі формуламен анықтайды (сығылу кернеуінің ең үлкен мүмкін шамасы)

                                               ,                                      (7.6)

мұндағы    - құбыр бетінің, оның ұзындығы бойынша алынған орташа температурасы,  - қоршаған ортаның температурасы.

7.4.5  Қозғалмайтын тіреулерге берілетін осьтік күштер компенсатор түріне байланысты анықталады.

7.4.6  Майлықты компенсаторы бар құбырдағы осьтік күшті мына формуламен анықтайды

                                                           , Па                                       (7.7)

мұндағы  S – тіректердегі үйкеліс күшін білдіреді, оны жеке келесі формуламен анықтайды

                                                         S=fd2н*Pp*bαμ, H                                 (7.8)

Мұндағы Рр – ортаның жұмыс қысымы (магистралдық құбырлар үшін оның мәні (0.9-  1.6) МПа аралығында) b=0.6 – майлықты толтырманың биіктігінің құбырдың сыртқы диаметріне dH қатынасы ;

  α =1.5 – майлықты толтырманың меншікті қысымының жұмыс қысымына қатынасы;                     

μ=0.15-0.4 – толтырманың стакандағы үйкеліс коэффициенті (біздің жағдайда 0.15-ке тең деп алынады).

7.4.7  П және Г – тәріздес компенсаторлары бар құбырлар үшін осьтік күш келесі формуламен анықталады  

                                            P=, H                                                      (7.9)

мұндағы - құбыр бөліктерінің ұзаруы, м  (сурет 4.2).

I -  құбырдың экваториялдық инерция моменті, келесі формуламен анықталады 

                                           I=0.05(dн4-d4в), м4                                                    (7.10)

Дәнекерленген  тізелері бар құбырлар үшін (R=0)  А комплексі келесідей анықталады

                                             A=2df=                                   (7.11)

7.4.8  Радиалды компенсаторлары бар құбырлардың кернеуін есептеу.

7.4.9  П – тәріздес компенсатор үшін оның  С-В  (сурет 4.2, компенсатордың арқасында)  бөлігінде кернеуді келесідей анықтайды 

 

 Па                                                                                (7.12)

мұнда - күштің әсер ету бағытынан компенсатордың арқасына дейінгі ара қашықтық , м;  А – 4.4.7 пунктінде көрсетілген шама.

Дәнекерленген шығатын бөліктері үшін m коэффициентін 1-ге тең деп қабылдайды.  Дәнекерленген қатты тізелерді, егер дөңгелену радиусы  R=0 деп алса, оларды иілген тізелермен алмастырғанда дөңгелену радиусы  R=4dc болады да, температуралық ұзарудың салдарынан пайда болған кернеу  1.15 есеге жуық кемиді.

7.4.10  Г тәріздес компенсатор үшін ең қатты сығылатын В нүктесінде  келесідей анықталады: 

                                                                               a  Па                                     (7.13)

мұнда   - компенсатордың кіші иығының бүйірлік ығысуы (үлкен иығының ұзаруы ), м.

Қатты дәнекерленген  тізелер үшін ( R=0)   C коэффициенті келесі формуламен анықтайды

                                                                                               (7.14)

мұнда  n=- құбыр иықтары ұзындықтарының өзара қатынасы.

7.4.11  Зерттелген компенсаторлар үшін есептеу нәтижелерін қолданып,  және   тәуелділіктері графиктерін тұрғызады, ол үшін құбырдағы жылулық ұзарудан пайда болған кернеудің шектік мәнін   қабылдайды.

 


7.2 Кесте - 20-болаттың физикалық қасиеттері

t, 0C

20

100

200

300

a 106, 1/K

-

11,6

12,6

13,1

E 10-10, кг/м2

2,1

2,03

1,99

1,90

  

7.3 Кесте- Диаметрі dВ/dн=33/38 мм құбырдың геометриялық өлшемдері

Өлшемдері

       

        L,  м

        

       l, м

 

         l1, м

 

        R,  м

Компенсатордың түрлері

Майлықты

1200

-

-

-

П-тәріздес

1700

225

165

4dв

Г-тәріздес

1700

550

-

dв

 №8 Зертханалық жұмыс 

Ыстық су аккуммулятор-қыздырғышын зерттеу 

8.1Теориялық бөлім

Ыстық сумен жабдықтау жүктемесі жылуды тұтынудың тәуліктік және апталық айнымалы графигінен тұрады. Орталықтық жылумен жабдықтау жүйесін жаңартудың (сооружение) бастапқы шығындарын төмендету үшін және жылумен жабдықтау сапасын арттыру үшін, жылуды аккумуляциялау арқылы жүктемені қалыптандырудың көптеген әдістері қолданылуда. Ол үшін жылумен жабдықтау жүйесінің жеке түйіндерінде немесе тұтынушыларда орнатылған арнайы жылулық аккумуляторлар қолданылады. Көбінесе аккумуляторларды ыстық суды көп тұтынатын ғимараттарға (монша, өндіріс орынары және т.б.) орнатады. Аккумуляторларды ыстық сумен жабдықтау жүйесінің суды таратушы түйінінің жоғарғы жағына немесе төменгі жағына орнатуға болады.

8.1 суретте жылумен жабдықтаудың жабық жүйесінде аккумуляторлы ыстық сумен жабдықтау жүйесінің жылулық желіге қосылуының түпкілікті сүлбесі келтірілген. 

           

                        а)                                                        б)

8.1 Сурет - Аккумуляторлы ыстық сумен жабдықтау жүйесін абоненттерге қолдану сүлбесі

1-қысым реттегіш, 2-температура реттегіш, 3-аккумулятор, 4-қыздырғыш, 5-сорғы, 6-су таратушы тығын, 7-кептіргіш, 8-кері клапан.

8.1 (а) суретте Хлудовтың ұсынған  ыстық сумен жабдықтау жүйесін абоненттерге қолдану сүлбесі келтірілген, ал (б) суретте аккумулятор-қыздырғышты қосқандағы  сүлбе келтірілген. 

Бұл сүлбе (б) келесі тәртіпте жұмыс істейді. Су тарату түйіні болмаған жағдайда 6 тығындар жабық болады, су келетін құбыр жүйеге қосылмайды.

5 сорғы жүйедегі судың айналуына септігін тигізеді. Жылу желісінен келген су екі арнаға бөлінеді, біріншісі 4 су-сулық қыздырғышқа барса, екіншісі 3 аккумулятор-қыздырғышқа барады да, аккумулятордағы суды қыздырады. Айналымдағы суда 4 қыздырғыштан кейін  екі арнаға бөлінеді, біріншісі, 3 аккумулятор-қыздырғыштың жоғарғы жағынан беріледі де, төменгі жағындағы 5 сорғыға баратын суық суды ысырып шығарады (1 тығын су таратушы болмаған жағдайда автоматты түрде жұмыс істейді), екіншісі де  7 кептіргіштен өтіп 5 сорғыға барады. Осылай аккумулятордағы су 3 аккумулятордың ішінде орналасқан қыздырғыштармен және 4 қыздырғыштар арқылы қыздырылады.

Су тарату түйіндері көбейген сайын аккумулятордағы судың ағысы бәсеңдейді де, нөлінші деңгейден өтіп, ары қарай кері таңбалы деңгейге өтеді. Нөлінші деңгейде 8 клапан жабылады, ал кері таңбалы деңгейге өткенде аккумулятор разрядталады.  Бұндай тәртіпте жұмыс істегенде желіден келетін суық судың бір бөлігі 4 қыздырғыш арқылы өтеді, ал екінші бір бөлігі 3 аккумулятордың төменгі жағынан беріледі де, ондағы ыстық суды ығыстырып шығарады. Ыстық суды ығыстырғанда оның орнына келген суық су тез арада 3-4 қыздырғыштар арқылы қыздырылып үлгереді.

Суды тұтыну артқан жағдайдағы аккумулятор-қыздырғыштың атқаратын ролі зор, яғни ол  ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінің сапасын арттырады, бірақ аккумулятор қымбат болғандықтан, бастапқы қаржылық салымдар жоғары болады.

8.1 (а) суретінде келтірілген аккумулятордың сыйымдылығын былай таңдауға болады: Gn, т/сағ, (мұндағы n- уақыт, сағ) ыстық су шығынының тәуліктік графигі бойынша шығынның интегралдық графигі тұрғызылады. Мұнда, ордината өсі бойына Gn=òG(n)dn шамасы салынады, ол тәуліктің басталғанынан бастап n сағатқа дейінгі  Gn жылутасымалдағыштың қосынды шығынына тең, ал абсцисса өсі бойына n уақыт бірлігі орналастырылады. Графикте a тангенстік бұрыш бойынша  түзу сызық координатаның басынан бастап   жүргізіледі.


Аккумулятордың сыйымдылығы Gа шығынының интегралдық графигі мен түзу сызық ординатасының максимал айырмашылығы бойынша таңдап алынады.

Зарядталу және разрядталу кезеңі кезінде 3 аккумулятор-қыздырғыштағы жылуалмасу  қалыпсыз жағдайда жүреді, яғни ыстық немесе суық суды ығыстыру нәтижесінде аккумулятордағы судың орташа температурасы өзгеріп отырады. Бірақ, көбінесе рекуперативті жылуалмастырғышы бар қондырғыларды есептегенде, негізгі теңдеулер қондырғының қалыпсыз жағдайдағы жұмысы үшін алынады. Оларды былай жазуға болады               

                  dQ=kF∆tоpdn=Wt(t1-t)dn= Wtt,                                                (8.1)

мұндағы: k-жылуберу коэффициенті;

Wt= Wм=Gt c-қыздырылатын дененің массалық жылусыйымдылығы;

Wt= Wм=Gа c-аккумулятордың жылусыйымдылығы;

n-уақыт;

F-жылуалмасу беті;

t1-t-қыздырылатын дененің n берілген уақыт бірлігіндегі кірердегі және шығардағы температуралары;

t- қыздырылатын дененің орташа температурасы;

∆tоp-ағынның орташа температурасы.

∆tоp былай өрнектеуге болады                           

                                                                       (8.2)

(1) және (2) теңдеулер арқылы жылуалмастырғыштың  режимдік коэффициентін алуға болады

                                                                                            (8.3)

Ендеше қондырғының меншікті жылулық сипаттамасын (тиімділік коэффициенті) мына түрде көрсетеміз

                                                                    (8.4)

Ал қондырғының жылулық жүктемесі

 

     dQ=eWмÑdn                                                                   (8.5)

мұндағы Ñ-қондырғыдағы ағын температурасының максимал шамасы.

Осы теңдеулер арқылы аккумулятор-қыздырғыштың тиімділігін анықтаймыз.  (1) және (5) теңдеулер арқылы келесі теңдікті алуға болады

 

                                                                    (8.6)

Бұдан тек бір қыздырғыш жұмыс істеген жағдайда аккумулятордағы су температурасы келесідей өзгереді

 

                                                                (8.7)

Алынған теңдікті дара жылумен жабдықтау жүйесіндегі ыстық суды қыздыруға арналған бойлердің параметрлерін есептеуге қолдануға болады.

 

8.2                        Эксперименттік қондырғы және жұмысты орындау реті

Зертханалық қондырғы су-сулық аккумулятор-қыздырғыштан, Т термостаттан, Р қыздыратын жылутасымалдағыштың шығынын өлшеуге арналған ротаметрден, К1-К6 реттегіш тығындардан, КСП-4 өлшегіш аспабынан тұрады. КСП-4 - (1,2) нүктелерді, t1(5.6) -  t (3.4), t-температураларды өлшейді.

Өлшеулерді аккумуляторда зарядтау тәртібінде өткізеді. Бұл жағдайда зарядтау 8.1 (б) сүлбесінен басқаша, тек қана акумулятордың ішінде орнатылған имек жылу алмастырғыштың жұмысы есебінен жүреді. Алдын ала Т термостаттағы судың мөлшерін тексереміз, К2, К4, К6, тығындарын жауып, К3, К5, К1, тығындарын ашамыз. Содан соң термостаттың сорғысын қоспай тұрып, оның қыздырғышын іске қосамыз. Термостаттағы судың температурасы 800С жеткенде (температураның осы мәні контактілік термометр арқылы тағайындалады) оның сорғысын қосамыз.  Әрбір 10 минут сайын КСП-4-ң диаграммалық лентасын 3 минутқа қосып, осы лентадағы температуралардың мәндерін жазып аламыз. Қыздыру процессі аккумулятордың толық зарядталу деңгейінде (Т1=Т3) жүргізіледі. Соңында толық зарядталу уақыты анықталады.

8.2 Сурет - Аккумуляторларды зерттеуге арналған қондырғының түпкілікті сүлбесі.

 

8.3.Нәтижелерді өңдеу және жұмысты рәсімдеу.

Судың шығыны және аккумулятордың сыйымдылығы бойынша Wм, Wd шамаларын анықтаймыз. Диаграммалық лентадан анықталған температуралардың мәндері арқылы. 3- кейіптемеден жылу алмастырғыш аппараттың режимдік параметрін анықтаймыз (зарядталудың әрбір кезеңдері үшін бес түрлі мәні қажет). Осыдан кейін Q, e шамалары анықталады. 3.7 кейіптемеден аккумулятордың толық зарядталу уақыты табылады.

Жұмысты рәсімдеу үшін келесі мәліметтер болуы қажет:

8.3.1. Эксприменттік мәліметтер.

8.3.2 kF, e, Q шамаларының аккумулятордағы t(n) температураға тәуелділігінің графигінен.

8.3.3           (8.7) теңдеу бойынша есептелген және зерттеу жүргізу арқылы табылған t=¦(n) графигінен.

8.3.4           Эксперимент қателігінің есебінен және істелінген жұмыс жөнінде қысқаша баяндамадан.

 

                                    Әдебиеттер тізімі 

1. Белосельский Б.С., Соляков В.К. Энергетическое топливо. -М.:Энергия, 1987. -167 с.

2. Немцов Э.Ф., Арсеньев Г.В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение промышленных предприятий.-М.: Энергоатомиздат, 1982.

3.   Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. -М.: Энергия, 1978.

4.   Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Энергоатомиздат,2001.-472 с.

5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ.

ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 2000.- 588с.

6. Козин В.Е., Левина Т.Е. и др. Теплоснабжение. – М.: Высшая школа, 1980.- 408с.

7. Ионин А.А., Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение. – М.: Стройиздат, 1982.-336  с.

8. Дукенбаев К., Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). –  Алматы: Атамура, 2001.- 312 с.

9. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. - М.: Энергоатомиздат, 1985.-230 с.

10. СниП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998.- 72 с.

11. СниП 2.04.05-91. Тепловые сети/ Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1996.- 46 с.

12. Теплотехнический справочник / Под общ. ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева.- М.: Энергия, 1976.- т.2.- 896 с.

Мазмұны

Зертханалық жұмыс № 1--------------------------------------------------------3-5 бет

Зертханалық жұмыс № 2------------------------------------------------------- 6-8 бет

Зертханалық жұмыс № 3-----------------------------------------------------  8-12 бет

Зертханалық жұмыс № 4----------------------------------------------------  12-15 бет

Зертханалық жұмыс № 5---------------------------------------------------   15-20 бет

Зертханалық жұмыс № 6---------------------------------------------------   20-25 бет

Зертханалық жұмыс № 7---------------------------------------------------   25-30 бет

Зертханалық жұмыс № 8---------------------------------------------------   30-33 бет