Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

 Жылуэнергетика қондырғыларының кафедрасы

 

 

 

ЖЫЛУТЕХНИКА НЕГІЗДЕРІ

 

5В070200 – Автоматтандыру және басқару

мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттері үшін есепті-сызба жұмысттарын орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

  

Алматы 2010

ӘЗІРЛЕУШІ: Д.Ж.Темірбаев. Жылутехника негіздері. 5В070200 – Авто-маттандыру және басқару мамандықтарының барлық оқу түрінің сту-денттері үшін есепті-сызба жұмыстарын орындауға арналған әдістеме-лік нұсқау. – Алматы: АЭжБУ, 2010. – 30 б.  

Оқу жоспары бойынша 5В070200 – «Автоматтандыру және басқару (АБ-АУ)» мамандық бакалавриат студенттерінің «Отын қайраттық салалы (ОҚС- ТЭК)» мамандығы келесі үш таңдалулы арнайы пәндерді: АУ 3312 - «Сұйық пен газ механикасы» (2 несие, 1,5\1\0, пж) мен АУ 3313 - «Жылутехника негіздері» (3 несие, 2\2\0, 3 ЕСЖ) 6-шы семестрде және АУ 4314 - «Жылу өндіруінің тәсілдемелік негіздері» («Технологические основы производства тепловой энергии», 3 несие, 3\3\0, пж) 7-ші семестрде өтеді.

  

Кіріспе. Есепті-сызба жұмыстарының талаптары мен әдістемелігі

 

         «Жылутехника негіздері» (ЖТН) жылуқайраттық саланы өзіндік істеттіру (автоматтандыру) және басқару мамандығының таңдаулы арнайы пәндерінің бірі. «Техника» грекше өнер, шеберлік, майталмандық ұғымын береді. Сондықтан біз «Жылутехника»-ны жылутәсілдік деп те атаймыз.

«Тәсілдік жылуқозғалым» (ТЖҚ, техникалық термодинамика) мен «Сұйық және газ механикасы» және «Жылумаңызалмасу» (ЖМА) пәндері «Жылутәсілдік теория негіздері» деп аталады. Бұлар «Сұйық пен газ және плазма механикасы» мен «Жылуфизика. Жылутәсілдік теория негіздері» деп те ғылыми жіктелген. Бұл пәндердің аттарымен ғылыми дәрежелер мен кафедралар және институттар (Мысалы, «Институт тепломассообмена (ТМО) имени академика А.В.Лыкова» Минскде, «Всероссийский теплотехнический институт (ВТИ)» Москвада) аталған. Бұл пәндердің заңдары мен заңдылықтары арқылы жаңа қондырғылар мен аспаптар және тәсілдемеліктер жасалады. Сондықтан олар көптеген арнайы пәндердің негізіне жатады. Бұл пәндерді кезінде жақсы игерген студенттеріміз еліміздің белгілі азаматтары, майталман мамандары болды. 

         Бұл пәндердің табиғи терең және бір-бірімен байланысты қаптаған өте күрделі құбылыстарын игеру қиын жұмыс. Бұлардың негізін ұғып, игеру үшін студент зерттеу және есепті-сызба жұмыстарын (ЕСЖ), пәндік жобаларды өздігінен жасап, дәрістерді тыңдап, емтиханға дайындалады.      

Сондықтан студенттер оқу кестесі бойынша мүлтіксіз сабақтарда болып, ЕСЖ жетекшілерінен сұрақтарына түсінік алып, өзіндік жұмыстарын уақытында істеп, қорғап отыруы тиімді болады.

         Студенттер ЖТН-нан дәрістерде болып, зерттеу жұмыстарын жасап, келесі ЕСЖ-ларды орындап, қорғағаннан кейін емтихандық бақылау (тест) мен емтиханға бара алады.

№1 ЕСЖ. Жылу электр станцияларының тиімділігі (4÷8 апталарда). 

№2 ЕСЖ. Қалыптасқан жылуөткізгіштік пен жылуөту (10÷13 апталарда).

№3 ЕСЖ. Сәулелену жылуалмасуы (14÷17 апталарда).

          Әрбір ЕСЖ 4÷5-тапсырма есептерден құрастырылды. Бұларда ЖТН-ның ілімдік негіздері мен жылуқайраттық қондырғылары мен аспаптарының және жылутәсілдемеліктердің жылулық есептік әдістеріне көңіл бөлінді. Олар арнайы пәндер, пәндік және  бітіру жұмыстарымен жалғасады.

Әрбір есептің түрлемі студенттің оқу тобының нөмірі m мен тобының төрағасы журналындағы ата-тегі нөмірі n арқылы анықталады. Олардың нақты жағдайларға сәйкесті m = n = 0 түрлемі үлгі ретінде шығарылып, танымалдық және болашақтық маңызды бақылау сұрақтары келтірілді.

         Әрбір ЕСЖ-ның аяғында қысқаша (жарты беттен асырмай) қорытынды мен арнайы (мысалы, бақылау) сұрақтың өзіндік қаралуы студенттің пәнді игеруіне пайдалы. ЕСЖ-лар қорғалғанда оларға ерекше көңіл бөлінеді.

 

№1 ЕСЖ. Жылу электр станцияларының тиімділігі

 

1 Жылуқозғалымдық бугазды айналымдарының тиімділігі

       

Жылуқайраттық қондырғылардың үнемиеттік және мекенқорғаулық басты тиімділігі жылуқозғалымдық айналымдарымен анықталады. Бұлардың да ең тиімділіктері – жаңғыртулы мен жылуландырулы және бугазды айналымдары. Өйткені жаңғыртулы айналымның термиялық пайдалы жұмыс еселеуіші (ПЖЕ-сі) Карно айналымының термиялық (ең үлкен) ПЖЕ-сіне тең. Оған қоса, жаңғыртулы мен жылуландырулы айналымдарының қоршаған ортаға тасталатын жылуы аз болатынынан оған сәйкесті жылуқайраттық қондырғылардың әсерлік ПЖЕсі (үнемиеттік және мекенқорғаулық тиімділігі) жоғары болады. Ал, бугазды айналымдарының ПЖЕ-сі, бу айналымдарының төменгі ыстықтықты тиімділігіне газ айналымдарының жоғарғы ыстықтықты тиімділігі қосылып, қосайналымды (бинарно) әр қайсының ПЖЕ-лерінен 1,5 ÷ 2 еседей артық болады (1.2 суретті қараңыз).

Бугазды қондырғылардың (БГҚ) әсерлік пайдалы жұмыс еселеуіші (ПЖЕ) Сименс (Германия) пен Дженерал электрик (АҚШ) фирмаларында 60 пайызға зерттеулі жеткізілген. Мұндай зор табысқа ие болудың негізгі себебі - БГҚ-ның жоғарғы сатысындағы (газ шығырлы қондырғыдағы (ГШҚ)) жұмыс дененің (газдың) басты ыстықтығының 1500 0С-ге дейін көтерілуі.  Мұндай жоғары үнемиеттік және мекен қорғаулық жетістік ең төбелік емес. Өйткені аталған ГШҚ-лардың әлде де пайдаланбаған мүмкіндіктері баршылық.

Оған қоса, БГҚ-лардың қондырылған қуатының басты шығынының (капвложениенің) үлесі БГҚ-ның төменгі сатысы болатын – бу шығырлы қондырғыларының (БШҚ) меншікті қуатының басты шығынынан 20 пайыздан аса төмен. Тіпті БГҚ-ның қайтарымды мерзімі БШҚ-ның қайтарымды мерзімінен сол шамадай төмен.

Ал, БГҚ-ның басты түрін бірінші болып орыс инженері П.Д. Кузминскийдің 1892 ÷ 1900 жылдары жасап талаптанғанына бір ғасырдан асты. Сондықтан, БГҚ осы күнге дейін неге іске еркін пайдаланбай келеді деген орынды сұрақ туады.

Тіпті бұл мәселенің зерттелуінде де кемсін жоқ деуге болады. Мысалы, А.И.Андрющенко мен В.Н.Лапшовтың 1965 жылы М.: Энергия баспасымен шыққан «Парогазовые установки электростанций» және А.А.Канаев пен М.И.Корнеевтің 1974 жылы Машиностроение баспасымен шыққан «Парогазовые установки» кітаптарынан бұрынғы да, кейінгі де, зерттеулік мәліметтер де аз емес. Сол ХХ ғасырдың 60-шы жылдары Новосибирск қаласындағы КСРО-ның Ғылыми Академиясының Сібірлік Бөлімінде «Теориялық және қолданбалық механика зерттеу институты» ашылып, оған «Барнаулдың қазандық заводы (БКЗ)» бағындырылып, Түркменияда БГҚ-лық Алибайрам электр станциясы белгілі академик С.А.Христиановичтің жетекшілігімен салынатын болған. Бірақ, 3 ÷ 4 жылдан кейін, 1964 жылдың қазан айында Одесса қаласында өткен Бүкіл одақтық ғылыми жиналысында аталған зерттеу тақырыбының тамыры қиылған еді. Оның себебі - БГҚ-ларды іске асырудың КСРО өндірісі мен инженерлік кадрлар деңгейінің сол кездегі жетіксіздігі еді.

Ал енді ше? Енді БГҚ-ның күні туғандай. БГҚ ғылыми мәселері жеткілікті игерілгендей және жылу электр станциялардың (ЖЭС) тозуы жетіп, енді олардың жалпы жаңаландыруы тек аса тиімді БГҚ-лармен ауыстырылуы ерекше орынды ғой. Дегенмен, кадр мәселесі әрдәйім орын алады. Сондықтан қаралып отырған мәселе өте маңызды және орынды.

БГҚ тәсілдемелігі Қазақстанға да судай қажет. Бізге ішкі айналымды газдандырулық жоғары тегеурінді бу өндіргішті БГҚ-лар (ПГУ с ВНП - высоконапорными парогенераторами с внутрицикловой газификацией) әсіресе қолайлы. Өйткені Қазақстанның табиғи газ көздері шамалы және табиғи газ - химиялық өте маңызды және құнды тәсілдемелік шикі зат. Ал, газбен салыстырмалы өте арзан көмірді газдандырып пайдалану – үнемиеттік және мекен қорғаулық маңызды жоғары дәрежелі өндіріс. Қазақстанның табиғи көмір көздері де мол және байлық қоры 4-ші орын алатын Балхаш көлінің маңындағы, Ілі өзенінің астындағы, қоңыр көмірді жерасты газдандырып өндіру - тапқан амал болар еді және мың жарым шақырымнан тасылатын Екібастұз тас-құмды көмірінен Ілі көмірі Алматы өлкесіне аса тиімді болады.

Осы себептен бұл ЕСЖ-ның басты тапсырмасы ретінде ішкі айналымды газдандырулық жоғары тегеурінді бу өндіргішті БГҚ-ның жылулық сүлбесі мен есебі де қарастырылады.

Әрбір инженерлік ұсыныс үнемиеттік (экономикалық) пен тәсілдік және мекенқорғаулық (экологиялық) салыстырмалы бағалануға тиіс. Сондықтан бұл ЕСЖ-да шықты электр станция (ШЭС) мен жылу электр орталығы - ЖЭО-ның үнемиеттік тиімділігі (отын шығысы мен ПЖЕ-сі және қуаттары) салыстырмалы есептеліп, студенттің болашақты бітіру жұмысы үлгіленеді.

Шынында, студенттің бітіру жұмысында тақырыпты берілген ғылыми-инженерлік негізгі (арнайы) тапсырмаға міндетті түрде қосылып, үнемиеттік және өмір тіршілігі қауіпсіздігі бөлімдерінде кәсіпорындардың экологиялық паспорты, Жылу электр орталығының (ЖЭО-ның) элекрлік бөлігі, капиталды (басты) шығын және қысқа тұйықталу тоғының есептелуі секілді тапсырмалармен жалғасады.

 

 

1.1 Тапсырма. Жоғары  тегеурінді  буөндіргішті бугазды

       қондырғының есебі

 

Жоғары тегеурінді буөндіргішті (ЖТБ – ВПГ – высоконапорный парогенератор) бугазды қондырғының (БГҚ - ПГУ – парогазовая установка) Ts – сызбағындағы айналымы мен жылулық сүлбесі 1.1 мен 1.2 суреттерде келтірілген.

Ауа р1 = 0,1 МПа мен  t1 = 20 + m - n 0C 1 күйінен 2 күйіне дейін сығымдағышта (турбоком-прессорда)  р2 = 0,8 + 0,1m -0,01n МПа–ға дейін сығылып, бітеу (саңылаусыз) ЖТБ–ға беріліп, ЖТБ-да отын жағылады.

Отынның ЖТБ-дағы жану өнімдері суды қайнаттырып, оның қаныққан буын 11 мен 12 күйлерінен 5 күйіне дейін аса қыздырып,  ыстықтығы t3 = 800 + m + n 0C–ге дейін төмендеген соң, газ шығырына (ГШ-ға) беріледі.

 Мұнда жану өнімдерінің  жылулығы (ағындық қайраты) ГШ-ның механикалық  (айналу) қайратына өзгеріп, электрөндіргіште (ЭӨ) электр қайраты өндіріледі. Жану өнімдерінің қалған (ГШ-дан шыққан) жылуы газбен суды жылытқышта (ГСЖ-да) жаңғыртылып, t1 = 120 – m - n 0C ыстықтығымен мұржаға беріледі.

Қысымы р5 = 13 МПа мен ыстықтығы  t5 = 565 + m - n 0C аса қызған бу жоғары қысымды шығырда (ЖҚШ) жұмысын істегеннен кейін ЖТБ–ға қайта беріліп, қысымы р6 ≈ р7 = 3,0 МПа-да ыстықтығы t7 = 565 + m - n 0C–ге қайта көтеріліп, төменгі қысымды шығырға (ТҚЖ-ға) беріліп, шығырдан р8 = 3 кПа–да шықтағышқа түседі. 

Бугазды мүлтіксіз (яғни сіс = uіс = 1-де; ескерту: студенттің өзіндік сіс = uіс = 0,85 ішкі ПЖЕ-дегі есептеуі ерекше бағалануы мүмкін) қос жылуқозғалымдық айналымының термиялық ПЖЕ-сі есептеліп, бұл айналымның ең үлкен мен ең кіші ыстықтықтарының аралығындағы Карно айналымының ПЖЕ-сімен салыстырылсын. Газдың физикалық қасиеттері ауадай және ср = тұрақты болсын. Су сорғыларының жұмыстары ескерілместей аз болсын.

1.1 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Ең алдымен газ айналымының  2 мен  4 нүктелерінің белгісіз ыстықтарын анықтаймыз

                                                (1.1)

                                                                                               (1.2)           

         ГСЖ–ының жылылық келесі теңестігінен

                                                                                                           (1.3)

1 кг суға келетін газдық қатынасын анықтаймыз

                        (1.4)

Мұндағы һ11 мен һ9  кДж/кг  қажырлары [3]–тен р5  = 13 МПа мен р9 = 3 кПа-ларда табылған.

Қос айналымның теориялық ПЖЕ – сі

                         (1.5)

 

Мұндағы су мен су буынын һ5, һ7, һ10 қажырлары [3]-тің кестелерінен су мен су буынын берілген көрсеткіштері арқылы анықталған, ал һ6 мен һ8 тұрақты энтропиялық құбылыстардың есептері арқылы табылған. Газдың (ауаның) жылусыйымдылығы затшалы кинетикалық теория бойынша

                                                                 (1.6)

Карно айналымының ПЖЕ-сі

                                               (1.7)

           Қос айналымның теориялық ПЖЕ–сі Карно айналымның теориялық ПЖЕ-сінің келесі үлесін құрады

                                                                                           (1.8)

Бұл жақсы көрсеткіш.

 

         1.2 Тапсырма. Шықты электр станцияның тиімділігі

        

         Шығырға қысымы р1 = 16,6 + 0,1m + 0,05n МПа және ыстықтығы t1 = 550 0C су буы беріліп, шығырдан кейін р2 = 4 кПа қысымында толық шықтанады. Шығыр мен сорғының ішкі салыстырмалы пайдалы еселеуіштері ηшіс = 0,85, ηсіс = 0,85. Шығырдың механикалық және электр өндіргіштің ПЖЕ–лері ηм = 0,97, ηө = 0,98. Бу қазаны мен бу құбырларының ПЖЕ-лері ηбқ = 0,91, ηқ = 0,99. Шықты электр станцияда (ШЭС–та) жағылатын отынның жылылығы Qжт = 30 МДж/кг мен шығырға берілетін будың шығысы D = 81,9 кг/с (1.3 суретті қараңыз).

         Ренкин айналымының пайдалы жұмыс еселеуіштерін және ШЭС-тың отын шығысы мен қуатын және негізгі түзгілерінің жылылық ысыраптарының үлестерін анықтап, өзара салыстыру керек.

1.2 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

         1.2.1 Ренкин айналымның ПЖЕ-лерін анықтау үшін hs – сызбағы мен будың жылуқозғалымдық қасиеттерінің кестесі [3] арқылы есептік нүктелердің қажетті мәндерін анықтаймыз. Олар h1 = 3438, h2 = 1945, h3 = 120, h4 = 137 кДЖ/кг, t2 = 28,6, t4 = 29 0C.   

         1.2.2 Сонда қайтымды Ренкин айналымының теориялық ПЖЕ-сі

                                                 (1.9) Бұл қайтымды Карно айналымының келесі теориялық ПЖЕ-нен

                                                     (1.10)

         Ренкин айналымының жетіксіздігі – ол 4 пен 1 нүктелер аралығындағы (1.3 суретті қараңыз) жұмыс дене орта ыстықтықтарының төмендігінде

                               (1.11)

         1.2.3 Нақты айналымның пайдалы жұмыс еселеуіші мұнан да төмен. Оның себептерін қарайық.

         Жоғары қуатты нақты шығырлардың ішкі салыстырмалы ПЖЕ-лерінің мәндері ηшіс = 0,85 ÷ 0,9 аралығында болады.

Сығымдағыштың (сорғының) ішкі салыстырмалы ПЖЕ-лерінің мәндері де сол аралықта болады (1.3 суретті қараңыз)

                                                (1.12)

         Бұлардың кіші мәндеріндегі Ренкин айналымының ішкі салыстырмалы ПЖЕ-сін келесідей табамыз

                               

                                       (1.13)

         Сығымдағыштың ішкі салыстырмалы ПЖЕ-нің кіші мәнін алғанының өзінде ηраіс = ηшіс болып шықты. Сондықтан іс жүзінде ηсіс көбінде ескерілмейді де ηаіс–тің (1.13) орнына ηшіс  алына беріледі.

         Сонымен, Ренкин айналымының ПЖЕ-і

                                                                   (1.14)

яғни айналымға берілген жылулықтың 39 пайызы ғана пайдалы жұмысқа айналуы мүмкін болып отыр.

         1.2.4 Осы кезгі қуатты шығырлар мен электр өндіргіштердің тетіктік ПЖЕ-лері ηм = 0,97 ÷ 0,995, ηө = 0,97 ÷ 0,99 [1]. Бұлардың мәндерін еске алсақ, айналымның электр өндіргішінің (шығыр қондырғыларының) ПЖЕ–сі

                                 (1.15)

және шығыр - өндіргіш қондырғыларының электр әсерлік ПЖЕ-сі келесі

                                                            (1.16)

         1.2.5 Енді қазан қондырғысы (іс жүзінде ηбқ = 0,89 ÷ 0,93) мен бу құбырларының ПЖЕ–лерін ескерсек, ШЭС–тің әсерлік ПЖЕ–сі

                         (1.17)

         Сонымен Ренкин айналымды ШЭС-тың электр әсерлік ПЖЕ-сі 33 пайыз-ақ болды.

         1.2.6 Шығырдың қуатын және отын шығысын (1.17) арқылы табамыз

              

                     (1.18)

                                                       (1.19)

         ШЭС-тің меншікті отын шығысы

      

                                       (1.20)

1.2.7 Жұмыс дененің шығысына келтірілген отынның меншікті жану q0 = Q/D, кВт/(кг/с) = кДж/кг жылылығын 100 пайыз деп алып, бу қазанының, бу құбырларының, шығырдың механикалық пен электр өндіргіштің шығындарын және электр жүйесіне берілген жұмысты келесі пайызды үлестерімен сипаттаймыз [1]

       (1.21)

         Ал, қалған 55 % - шығырдың шықтағышына берілген q2н–нің (яғни қоршаған ортаға тасталатын жылылықтың) үлесі болады

                                                            

                       (1.22)

         Ескерту. Студент мәселені шешуімен қатар оған қорытынды және (оның негізінде) ұсыныс жасауға үйренуі мен дағдылануы керек. Сондықтан әрбір орындалған тапсырмадан кейін студент өзінше қысқаша қорытынды жасап отыруға тиіс. Оған мысал.

         Қорытынды. 1. Қаралған ШЭС-тың пайдалы 33% электр қайратынан екі еседей (55 %) жылылық тек жұмыс денені шықтандыруға кетеді. Келесі көп шығын (9 %) бу қазанындағы отын жағылуымен байланысты. Ал, жылуалмасу құбылыстарының ысыраптарын ескерсек, қоршаған ортаға кететін барлық жылу ысырабы – түрленбеулік (анергия) 67 % (1.1 кестені қараңыз).

         2. ПЖЕ-мен қатар ЖЭС-тің келесі маңызды көрсеткіші – меншікті отын шығысы 363,6 г/(кВт∙сағ) (1.20) (қазырғы 320 г/(кВт∙сағ)-тан артық, ал, Нүрек СуЭС-ін ескерсек, Қырғызстанда бұл көрсеткіш тіпті 208 г/(кВт∙сағ)-ақ).

         3. Шығырдың шығысындағы будың р2 = 4 кПа-дағы h2s = 1945 пен h= 2169 кДж/кг қажырларына сәйкес құрғақтық дәрежелері х2 = 0,75 пен х = 0,84 болғаны шығыр жұмысына қауіпсіз x = 0,87 ÷ 1-ден төмен.

         Ұсыныс. 1. Шығыр жұмысын реттеу үшін шығыр алдындағы буды аралық аса қыздыру қажет.

         2. ШЭС-тің үнемиеттік тиімділігін көтеру үшін, жергілікті (жылуландыру (теплофикация) мен химиялық су тазалау және тәсілдік сумен қамту, көкөніс өсіру (теплица) жүйелері ж.т.б.) мүмкіншіліктерді ескере, төменгі ыстықтықты қайраттық қылдық қорларын (ҚҚҚ) пайдалану керек. Тіпті болмаса, қаралған ШЭС-ті аса тиімді ЖЭО-ға не бугазды (қос айналымды) қондырғыға (БГҚ-ға) жобалау қажет.

1.1 К е с т е – 1.2 Тапсырманың негізгі қорытындылары

Аты

Таңбасы

Өлшем бірлігі

Мәні

1

ШЭС-тің электрлік әсерлі ПЖЕ-і

ηэәшэс

%

33

2

Шығырдың қуаты

N

МВт

100

3

ШЭС-тің меншікті отын шығысы

bн

г/(кВт∙сағат)

363,6

4

Шықтағыштың жылылық ысырабы

q2/q0

%

55

5

Шығырдың шығысындағы су буының

құрғақтық дәрежесі

x2

x2н

-

-

0,75

0,84

6

ШЭС-тің қайраттық жалпы ысырабы

qы/q0

%

67

 

1.3 Тапсырма. ЖЭО-ның сағаттық отын шығысын анықтау

          

         Өндірістік ЖЭО-дағы әрқайсысының электрлік қуаты Nэ = 4 МВт-ты екі қарсы қысымды (Р) шығырлардан шыққан будың жылулығы өндірістік пайдаланып, толық шықтанып, айналымға қосылады. Олардың көрсеткіштері р1 = 3,5 + 0,1m + 0,05n МПа, t1 = 435 + m + n 0C, р2 = 0,12 МПа. Қондырғы Ренкин айналымымен істейді. Отынның жану жылылығы Qжт = 28,47 МДж/кг. Бу қазанының пайдалы жылу еселеуіші (ПЖЕ) ηбқ = 0,84.

         ЖЭО–ның сағаттық отын шығысын анықтау керек.

1.3 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Су мен су буының жылу физикалық қасиеттерінің hs – көрнек сызбағы мен [3] анықтамасынан берілген нүктелердегі қажырларды табамыз h1 = 3303 кДж/кг, h2 = 2538 кДж/кг, h3 = 439,4 кДж/кг (1.3 суретті қараңыз).

           Шығырға берілетін будың сағаттық шығысы

                               (1.23)

Өндірістің пайдаланатын жылылық

                (1.24)

         Бу қазанындағы будың алған жылылығы

              (1.25)

         ЖЭО-ның сағаттық отын шығысы

                                             (1.26)

 

1.4 Тапсырма. ЖЭО айналымының отын өнімділігін анықтау

 

1.3 тапсырманың ЖЭО электр қуаты мен жылылығы жекеленіп ШЭС-та және төменгі қысымды жылулық қазанда өндірілетін болсын. Жылулық қазанның ПЖЕ-сі және басқадай көрсеткіштері сол 1.3 тапсырмадай және ШЭС шығырының шығысындағы бу қысымы кәдімгідей р2 = 4 кПа болсын.                                                                                      

         ЖЭО-ның отындық өнімді екенін көру үшін осы екі тапсырмадағы жағдайларда (ЖЭО және жекеленген ШЭС пен ЖҚ-лардың) пайдалы жұмыс еселеуіштерін анықтап салыстыру керек.

1.4 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

         Айналымның берілген нүктелерінің қажырлары h1 = 3302 кДж/кг, h2 = 2092 кДж/кг,   h3 = 121,4 кДж/кг (1.3 суретті қараңыз).

         Шығырға берілетін будың  сағаттық шығысы

                                (1.27)

         Жылулық қазандағы будың алған жылылығы

                   (1.28)

         ШЭС-тің сағаттық отын шығысы

                                            (1.29)

         Өндіріске бұрыңғыдай қажетті жылылығын беретін жылулық қазанның сағаттық отын шығысы

                                               (1.30)

         ШЭС пен ЖҚ-ның сағаттық отын шығыстары

                                      (1.31)

         Жекелеп электр қуатын және жылылық өндіретін ШЭС пен ЖҚ-ға қарағандағы ЖЭО-ның отын өнімділігі

                                              (1.32)

         ЖЭО-ның пайдалы жұмыс еселеуіші

           (1.33)

         Осы еселеуіштің екінші жолғы (жекеленген ШЭС пен ЖҚ-лардың) мәні

       (1.34)

         ЖЭО-ның жылу мен электр қайратын өндіруі жекеленген ШЭС пен ЖҚ-лардан 0,840/0,586 = 1,433 есе (43,3 пайызға) тиімді болды.

        

         1.5 Тапсырма. Қайрылған жылылықтың әсерін анықтау

 

         Nэ  қуатты шығыр көрсеткіштері р1 = 3,5 + 0,1m + 0, 05n МПа, t1 = 435 + m + n 0C, р2 = 4 кПа. Бу қазанына берілетін қорек (питательная) суды қыздыруға шығырдан рқб = 0,12 МПа қысымды бу алынады.

         Бу мен жылылықтың меншікті шығыстарын және қайтымды Ренкин айналымының пайдалы жұмыс еселеуішін және қайрылған (жаңғыртылған) жылылықтың әсерін анықтап, талдау керек.

1.5 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

         Су мен су буының жылу физикалық қасиеттерінің hs–сызбағы мен [3] анықтамасы бойынша келесі есепке қажетті көрсеткіштерді анықтаймыз h1 = 3302 кДж/кг, hқб = 2538 кДж/кг, h2 = 2092 кДж/кг, h’қб = 439,4 кДж/кг, h2 = 121,4 кДж/кг, t’’2 = 29 0C, t’қб = 104,8  0C (1.3 пен 1.4 суреттерді қараңыз).

         Қайрылған будың үлесін жылылық теңестігінен, араластырғышта қорек суы рқб -дағы қанығу ыстықтығы t’қб-ға дейін қыздырылады деп, анықтаймыз

              (1.35)

         Мұндағы (кДж/кг) hқб -  шығырдың алуындағы будың қажыры;

         h’қб мен h’2 – рқб  мен р2–лердегі қаныққан шықтардың қажырлары.

         Жаңғыртулы айналымдағы 1 кг будың пайдалы жұмысы          

                          (1.36)

         Бу мен жылылықтың меншікті шығындары

                                                (1.37)

   (1.38)

         Қайрылған жылылықты Ренкин айналымының қайтымды ПЖЕ-сі

                                                 (1.39)

         Қайрылған жылылығы жоқ Ренкин айналымының қайтымды ПЖЕ-сі

                                      (1.40)

         Қайрылған жылылықтың әсері

                                  (1.41)

 

         Бақылау сұрақтары

 

1        Отынды үнемдеу мен қоршаған ортаны сақтаудың маңыздылығы.

2        Жылуқозғалымдық айналымдардың ең тиімді түрлері.

3        ЖЭО-ның өнімділік көрсеткіштері.

4        Жылу электр станцияларының негізгі қағидалы сүлбелері.

5         Су мен су буының жылу физикалық қасиеттерінің hs – сызбағы.

6        Ренкин айналымының пайдалы жұмыс еселеуіштері мен жылулық және шықтық электр станциялардың отын шығындарын анықтау есебі.

7         ЖЭО-ның сағаттық отын шығынын анықтау есебі.

8         ЖЭО айналымының отын өнімділігін анықтау есебі.

9         Қайрылған жылулықтың әсерін анықтау есебі.

 

 

№2 ЕСЖ. Жылуөткізгіштік пен жылуөту

 

2.1 Тапсырма. Денелердің жылуөткізгіштік еселеуішін

       тікмегзем әдісімен анықтау

 

Жылуөткізгіштігі анықталатын дене өресі r =10 мм мен қалыңдығы δ = 1 мм-лі сырықты табақшадан жасалған. Ол ыстықтықтары t1 = 120 + m + 0,2n 0C мен t2 = 20 + m + 0,2n 0C тұрақты, қалыптасқан  жылулық ағыны Q = 23,2 Вт, екі үйектің арасында тығыз орналасқан. Зерттелетін дене өрелі жылулық ысыраптары болмастай өтеуленген (2.1 суретті қараңыз).

Зерттелген дененің жылуөткізгіштік λ еселеуішін анықтаңыз.   

2.1 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Зерттелген дененің жылуөткізгіштік λ еселеуішін қалыптасқан  жылылықтың кейіптемесімен табамыз

                                       (2.1)

    (2.2)

         m = n = 0 түрлемінің жауабы λ ═ 0,739 Вт/(м∙К).

 

Бақылау сұрақтары

 

1 Жылуөткізгіштік еселеуіштің анықтаушы ыстықтығы не болады?

2 Жылуөткізгіштік еселеуішті ыстықтыққа тәуелді қалай анықталады?

3 Нақты жағдайлардағы есептің әдісі қандай болады?

         4 Неліктен зерттелетін дененің мөлшерлері δ << r болуға тиіс?

         5 Денелердің жылуфизикалық қасиеттерін зерттеу неліктен маңызды?

 

         2.2 Тапсырма. Жылуөту

 

Пештің шамот кірпішінен жасалған қабырғасының жылуөткізгіштік еселеуіші  Вт/(м·К) мен қалыңдығы . Пештегі газ бен бөлмедегі ауаның ыстықтықтары  мен  Газдан қабырғаға және қабырғадан ауаға берілетін жылудың еселеуіштері   мен   (2.2 суретті қараңыз).

Жылуөту еселеуіші k, Вт/(м2·К) мен жылу ағынының тығыздығы q, Вт/м2 және қабырғаның tб1 мен tб2 бет ыстықтықтарын дәлдігі 5 пайыз жуықты әдіспен анықтаңыз.

2.2 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Төрт белгісіздерді анықтау үшін келесі кейіптемелерді аламыз

                                     (2.3)

                                     (2.4)

                                          (2.5)

                                          (2.6)

Пештің қабырғасының жылуөткізгіштік еселеуішінің ыстықтыққа сызықты тәуелділігі арқылы оның (2.4)-тегі аумаққылық орта мәні белгілі шекті мәндерінің арифметикалық орта мәніне тең екенін көреміз   

                           (2.7)

Белгісіз tб1 мен tб2-лермен анықталатын (2.7)-дегі λ1 мен λ2-лер де белгісіз болады. Сондықтан λор – бесінші белгісіз шама. Жылуөту еселеуіші

                                    (2.8)

(1.3) ÷ (1.5)-терден шығатынынан, мұнда бесінші тәуелсіз теңдеу болмайды.

Сонымен, (1.3) ÷ (1.6) теңдеулердің жүйесі тұйықталмайтындықтан, есепті біртіндеп жуықтау әдісімен (БЖӘ) шешеміз.

БЖӘ-нің бірінші жуықтысы ретінде қабырғаның орта ыстықтығы деп оны қоршаған жылутасығыштар ыстықтықтарының арифметикалық орта мәнін аламыз tбор' ≈ (1200 + 30)/2 = 650 0С. Анықталатын жылуөткізгіштік пен жылуөту еселеуіштері және жылу ағынының тығыздығы мен қабырғаның бет ыстықтықтарының бұған сәйкесті бірінші жуықты мәндерін табамыз

λор'═0,84(1+0,695∙10-3∙650)═1,12 Вт/(м∙К),                   (2.7')

      (2.8')

q' = k'(tс1 – tс2) = 2,81(1200 - 30) =3290  Вт/м2,              (2.6')

   tc1' = tс1 – q'/α1 =1200 - 3290/30 = 1091 0С,                  (2.3')

  tc2' = tс2 + q'/α2 = 30 + 3290/10 = 359 0С.                      (2.5')

         БЖӘ-нің екінші жуықтысы ретінде қабырғаның орта ыстықтығы деп оның бірінші жуықтысындағы бет ыстықтықтарының арифметикалық орта мәнін алып, бұған сәйкесті жылуөткізгіштік пен жылуөту еселеуіштері және жылу ағыны тығыздығының (екінші жуықты) мәндерін табамыз

                            tбор" ≈ (tб1' + tб2')/2 ═ (1091 + 359)/2 ═ 725 0С,                 (2.9")

λор"═0,84(1+0,695∙10-3∙725)═1,265 Вт/(м∙К),                (2.7")

         (2.8")

     q" = k"(tс1 – tс2) = 3,02(1200 - 30) =3530  Вт/м2.                 (2.6")

         Жылу ағыны тығыздығының бұл мәніндегі қабырғаның бет ыстықтықтары мен қабырғаның орта ыстықтығы және бұған сәйкесті жылуөткізгіштік еселеуішінің  үшінші жуықтаудағы орта мәні келесіге тең

  tб1" = tс1 – q"/α1 =1200 - 3530/30 = 1082 0С,                  (2.3")

                                 tб2" = tс2 + 21/α2 = 30 + 3530/10 = 383 0С,                            (2.5")

tбор"' ≈ (tб1" + tб2")/2 ═ (1082 + 383)/2 ═ 732 0С,               (2.9"')

 λор"'═0,84(1+0,695∙10-3∙732)═1,267 Вт/(м∙К).               (2.7"')

         Үшінші жуықтыда жылуөткізгіштік еселеуішінің орта мәні онша өзгерген жоқ, яғни, оның есептік дәлділігі берілгенінен келесідей көп жоғары

                       (2.9)

         Сонымен, есеп аяқталады. Оның m = n = 0 түрлемінің жауабы ретінде бұл жолы екінші жуықты қорытындылары алынады

 tб1 ≈ tб1" = 1082 0С, tб2 ≈ tб2" = 383 0С, k ≈ k" ═ 3,02 Вт/(м2·К), q≈q"=3530 Вт/м2.

         Кейде талдаулық күрделі шешімдердің орнына мүмкін дәлдікпен БЖӘ-ні пайдаланған ұтымды.

 

Бақылау сұрақтары

 

         6 Пештің жылылық ысыраптарын қалай бағалап, азайтуға болады?

7 Пештің ішкі бетінің күйеленуі жылулық неге соғады?

8 Қабырғаның бет ыстықтықтары қалай тұрақталады?

9 α1, α2, k-лердің мәндерін өзара салыстырыңыздар.

10 2.2 суреттегі ыстықтықтар α1, λ/δ, α2, k-лерге қалай байланысты?

11 БЖӘ-нің қаралған есептегі пайдалануын түсіндіріңіздер.

 

         2.3 Тапсырма. Сұйықтың жылуөткізгіштік еселеуішін

       қыздырылған сым әдісімен анықтау

 

Сұйықтардың жылуөткізгіштік еселеуішін «қыздырылған сым» әдісімен анықтайтын аспапта платина сымы 3 пен кварц 2 түтікшенің аралығына  май 1 құйылған. Платина сымының қосөресі мен ұзындығы d1 = 0,12 мм мен l = 90 мм; кварц түтікшенің ішкі және сыртқы қосөрелері d2 = 1 мм мен d3 = 3 мм және жылуөткізгіштік еселеуіші λ2 ═ 1,4 Вт/(м·К).

Жылулық ағыны Q = 1,8 + 0,1m + 0,02n Вт пен платина сымының ыстықтығы tб1 = 106,9 + m + 0,2n 0C және кварц  түтікшенің сыртқы бет ыстықтығы tб3 = 30,6 0C-лерде зерттелетін майдың жылуөткізгіштік еселеуіші  λ1 мен орта ыстықтығы t1ор-ді анықтаңыз (2.3 суретті қараңыз).

2.3 Тапсырма шешімінің мысалы (m = n = 0).

Зерттелетін қосқабатты сырықтың жылуөткізгіштік ағынының кейіптемесін ыңғайлы мына түрде жазайық

       (2.10)

         Мұнан, берілген мәліметтерді ескере, λ1-ді келесідей анықтаймыз

                             (2.11)

         Зерттелген майдың анықталған λ1 ═ 0,0915 Вт/(м·К жылуөткізгіштік еселеуішін сипаттаушы орташа ыстықтығы t1ор-ді жуықты оны қоршаған денелердің бет ыстықтықтарының арифметикалық орташа мәнімен табамыз

        m = n = 0 түрлемінің жауабы: λ1 ═ 0,0915 Вт/(м·К),  

        

Бақылау сұрақтары

 

         12 Неліктен жылу көзі қымбат платина сымынан жасалған?

         13 Неліктен зерттелген сұйықтың орташа ыстықтығы анықталады?

         14 Платина сымының ыстықтығы tб1 қалай анықталады?

 

2.4 Тапсырма. Аумалы қосөре

 

Сыртқы қосөресі d2 = 200 + m + 0,5n мм мен сыртқы бет ыстықтығы tб2 = 130 + m  + 0,2n 0С құбырды жылулық оқшаулау қажет. Оқшауланғаннан кейін де tб2 = 130 + m + 0,2n 0С болсын. Оқшауланған құбырдың сыртқы бет ыстықтығы мен сызықты жылулық тығыздығы келесідей шектелсін tб3 ≤ 30°С мен ql ≤ 200 Вт/м және сыртқы жылуберу еселеуіші α2 = 10 + m + 0,2n Вт/(м2К) болсын (2.4 суретті қараңыз).

Жылуөткізгіштік еселеуіші λ2 ═ 0,05 + 0,1m + 0,1∙n Вт/(м∙К)-ді зат жылулық оқшаулауға жарай ма? Егер жарайтын болса, жылулық оқшаулаушы қабаттың қалыңдығы δ2 қандай болуға тиіс?

          2.4 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Сырықтың (цилиндр, стержень) аумалы қосөресі (α2(d3) ═  тұрақты деп) келесідей анықталады Ві ≈ 2, α2dау/λ≈ 2, dау ≈ 2λ2/α2 ≈ 2∙0,05/10 ═ 0,01м.

Бұл түрлемде dау ≈ 10 мм < d2 ═ 200 мм болғандықтан жылуөткізгіштік еселеуіші λ2 ═ 0,05 Вт/(м∙К) зат жылулық оқшаулауға жарайды. Өйткені оқшаулағыштың қалыңдығы өсе келе, 2.4 суретте көрсетілгендей, жылулық ысыраптың тығыздығы (ql < qlеңү, ∂ql/∂d3 < 0) азаяды.

Берілген tб3 30°С мен ql ≤ 200 Вт/м шартты орындау үшін жылулық оқшаулауға жарайтын заттың қажетті δ2 қалыңдығын қалыптасқан жылуөткізгіштіктің сызықты жылулық тығыздығының келесі кейіптемесі арқылы анықтаймыз

                            (2.13)

         Кейде, d3/d2 < 2 болғанда, (2.13)-тегі логарифмнің қатарға ыдырауының бірінші қосындысын 4 пайыздан жоғары дәлділікпен алып, яғни ln(d2/d3) ≈ d2/(2 δ2) деп, жуықты есептеу қолайлы болады

                                                (2.14)

                                                  (2.15)

         Жуықты (2.15) кейіптеме бойынша

        (2.16)

         Жуықты есептің бірінші шарты

d3 ═ d2 + 2δ2 ≈ 200 + 2∙15,7 ═ 231,4 мм, d3 /d2 ≈ 231,7/200 ═ 1,57 < 2

орындалғанымен, δ2 ≈ 15,7 мм деп алу үшін, жуықты есептің берілген дәлділігінің (екінші шартының) орындалуын тексеру қажет, өйткені жуықты есептің әрбір кезеңінің қателіктері қосылып отырады. Бұл жолы жуықты есептің дәлділігі (айырмашылығы)

      

шартты дәлділіктен (4 %) төмен болғандықтан δ2 ≈ 15,7 мм тек жуықты бағалаулық қорытындысы болып, оның тура  мәні (2.13) бойынша табылады

ln(d3/d2) = 2πλ2(tб2-tб3)/dl = 2π0,05∙100/200 = 0,157, d3/d2 = 1,17,

  d3 = 1,17d2 = 1,17∙200 = 234 мм, δ2 = (d3 – d2)/2 = (234 – 200)/2 = 17 мм. (2.17)

         Сонымен, қаралған жылулыоқшаулағышты пайдалануға болады және оның жеткілікті қалыңдығы 17 мм.

         m = n = 0 түрлемінің жауабы: берілген зат жылулық оқшаулауға жарайды, оның қалыңдығы 17 мм болуға тиіс.

        

Бақылау сұрақтары

 

15 Бұл есептің шарттарында неліктен tб2-ге құбырдың жылулық оқшаулануы әсер етпейді деп қаралған?

         16 Сырықты қабырғаның аумалы қосөресі деген не?

         17 λау мен αау-лардың ұғымдарын түсіндіріңіз. λау-ға dмен α2 қандай әсер етеді ([6]-дан қараңыз)?

         18 Егер λ2(t) болса, есептің қорытындылары қалай өзгерер еді?

         19 Егер берілген жылуөткізгіштік зат ысыраптың сызықты жылулық тығыздығын өсіретін болса, не істеу керек?

 

2.5 Тапсырма. Ортаның дәл ыстықтығын анықтау

 

Сауыттағы ауаның ыстықтығы сынапты өлшегішпен анықталады. Ол май құйылған болат құбыршада орналасқан (2.5 суретті қараңыз). Өлшегіш құбырша шетінің ыстықтығы tl ═ 84 + m + 0,2n 0C, табанының ыстықтығы , ұзындығы l ═ 120 + m + 0,2n мм, қабырғасының қалыңдығы , жылуөткізгіштік еселеуіші λ ═ 55,8 – m - 0,1∙n Вт/(м∙К). Ауадан құбыршаға берілетін жылудың еселеуіші α ═ 23,3 Вт/(м2К).

Құбыршаның жылуөткізгіштігінен пайда болатын ыстықтықтың өлшеулік қателігі  мен ауаның нақты  ыстықтығын анықтаңыз.

          2.5 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Есептеуге шекті сырық шешімінің келесі кейіптемесін алайық

                                             (2.18)

Мұндағы  - сырық жылуөткізгіштігінің шаққылық теңдеуінің көрсеткіші, м-1;

u = πd – құбыршаның жиектігі;

 - құбыршаның қимасы, м2.

Сондықтан    16,7∙0,12 = 2, ch (2,0) = 3,76,

,

m = n = 0 түрлемінің жауабы: ауаның нақты ыстықтығы  мен оның өлшеулік қателігі

 

Бақылау сұрақтары

 

20 Сырықтарды зерттеудің қажеттілігі неде?

21 Құбыршадағы майдың қажеттілігі неде?

22 Теориялық (2.18) кейіптеме неліктен жуықты?

 

№ 2 ЕСЖ-ның жалпы бақылау сұрақтары

 

23 Жылуөткізгіштік пен жылуберудің және жылуөтудің жылу ағын тығыздықтарының кейіптемелерін өзара салыстырыңыздар.

24 α мен k және λ/δ еселеуіштері нені анықтайды?

25 Неліктен k < α1, α2, λ/δ?

26 Жылу (жылу мөлшері) Qτ мен жылу ағыны (жылылық) Q және жылу ағынының (жылылық) тығыздығы q дейтініміз не?

 

 

№3 ЕСЖ. Сәулелену жылуалмасуы

 

3.1 Тапсырма. Газ ыстықтығын өлшеудің қателігін анықтау  

 

Арнамен ағатын ыстық газдың ыстықтықты өлшегішпен анықталған қалыптасқан ыстықтығы t1 = 300 + m + 0,5n 0C, қабырғаның ішкі бетінің ыстықтығы t2 = 200 + m + 0,5n 0С, ыстық жұптың қаралық дәрежесі ε1 = 0,8 бен оған газдан берілетін жылудың (жылуберу) еселеуіші α = 58 + m + 0,5n, Вт/(м2К) (3.1 суретті қараңыз).

Ыстық жұптан қабырғаға кететін сәулелену жылулығы арқылы пайда болатын ыстықтықты өлшеу қателігі мен газдың дәл ыстықтығын анықтаңыз.

          3.1 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m=n=0).

Ыстық жұптың жылулық теңестігін жасайық.

Ыстық жұптың қабырғаға беретін сәулеленулік жылылығы

                              (3.1)

мен газдан ағынды алатын жылылығы

                                                (3.2)

қалыптасқан күйде өзара тең болады

                         (3.3)

Мұнан, белгілі мәліметтерді ескере, ыстықтықтың өлшеу қателігін табамыз

            

Сонда газдың дәл ыстықтығы tс = 300 + 46,5 = 345,5 0С болады.

        m = n = 0 түрлемінің жауабы: tс - t145,5 0С, tс ═ 345,5 0С.

        

Бақылау сұрақтары

 

         1 Сәулелену жылылығы деп нені атаймыз?

2 (3.1)-дегі С0 қалай аталады, ол нені сипаттайды және неге тең?

3 Сәулелену жылуалмасудың аса қарқыны неге байланысты?

4 Неліктен ыстық жұп газдың ыстықтығын дәл көрсетпейді?

         5 Жылылық (3.3) теңестікте газдың жылуөткізгіштігі ескерілген бе?

         6 Ыстықтықты ыстық жұппен өлшеудің дәлділігін қалай көтеруге болады?

 

3.2 Тапсырма. Газ ыстықтығын өлшеудің дәлділігін көтеру

 

Газ ағынының ыстықтығын өлшеудің қателігі қандай болады, егер газөткізгіштіктің сыртын жылулық оқшаулау арқылы оның ішкі бетінің ыстықтығы t2 = 250 + m + 0,5n 0С-ге көтерілсе? Басқадай мәліметтер 3.1 тапсырмадай болсын.

         Бұл тапсырма 3.1 тапсырмадай және сол түрлем бойынша жасалады.

m = n = 0 түрлемінің жауабы: tс - t1 ═ 23,5 0С, tс ═ 323,5 0С.   

        

Бақылау сұрақтары

 

7 Неліктен бұл жолы ыстықтықты өлшеудің дәлділігі өсті?

         8 Арнаның сыртын жылулық неге оқшаулайды? Мұны газ ағынының ыстықтығын өлшеудің қателігін азайту әдісі деуге бола ма?

9 Ыстықтықты ыстық жұппен өлшеудің дәлділігін тағы қалай көтеруге болады?

 

         3.3 Тапсырма. Жылулық сақтау қалқаларының әрекеті

 

Қосөресі D = 500 мм арнадағы ыстық газдың (қосөресі d2 = 10 мм сырықты қалқалы) қосөресі d1 = 5 мм кедергілі ыстықтықты өлшегішпен анықталған ыстықтығы t1 = 300 + m + 0,5n 0С, арнаның ішкі бетінің ыстықтығы t2 = 200 + m + 0,5n 0C, ыстықтықты өлшегіш пен қалқаға берілетін жылудың еселеуіші  α = 58 + m + 0,1∙n Вт/(м2∙K), беттерінің қаралық дәрежелері ε1қ=0,8 (3.3.1 суретті қараңыз).

Ыстық жұптан қабырғаға кететін сәулелену жылулығы арқылы пайда болатын ыстықтықты өлшеу қателігі мен газдың дәл ыстықтығын анықтаңыз.

Табылған және 3.1 мен 3.2 тапсырмалардың қорытындыларын салыстырыңыз.

3.3 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Ыстық жұптың жылулық теңестігін жасайық:

а) кедергілі ыстықтықты өлшегішке

                (3.4)

б) қосөресі салыстырмалы аз (d2 << D) қалқаға

      (3.5)

(3.4) пен (3.5)-тең келесілер табылады

            (3.6)                              (3.7)

         Мәліметтерді ескеріп, соңғылардан келесілерді табамыз

                                    (3.8)

                             (3.9)

Қалқаның әртүрлі tқ ыстықтығына есептелген tc=f1(tқ) мен tc=f2(tқ) мәндері мен тәуелділіктері 3.1 кесте мен 3.3.2 суретте келтірілген.

3.3.2 суреттен газдың дәл ыстықтығы tс = 309 0С екенін көреміз. Ыстықтықтың өлшеу қателігі tс - t1309 – 300 = 9 0С.

3.1 К е с т е - tc=f1(tқ) мен tc=f2(tқ)

tс, 0C

tқ, 0C

 

 

240

260

280

300

tc = f1(tқ)

tс  = f2(tқ)

327,6 258,0

323,6 275,8

315,1 295,6

305,8 315,4

Сонымен 3.1 тапсырма шарттарына қоса, ыстық жүптің қалқалануы ыстықтықтың өлшеу дәлділігін 5 есе өсірді. Мұндай жағдай «жылулық сақтау қалқаларының әрекеті» деп аталады.

m = n = 0 түрлемінің жауабы: газдың дәл ыстықтығы tс = 309 0С, ыстықтықтың өлшеу қателігі tс - t1 = 9 0С ғана болып, 5 есе кеміді.

 

Бақылау сұрақтары

 

10 Жылулық сақтау қалқалары қалай істейді және ?

         11 Жылулық сақтау қалқаларының әрекеті неге тәуелді?

         12 Жылулық сақтау қалқалары әрекетінің мысалдарын келтіріңіздер.

13 Жылуберу еселеуішінің жылулық сақтау қалқалары әрекетіне тиетін әсері қандай?

 

         3.4 Тапсырма. Сәулелену ағындарының геометриялық

сипаттамаларын анықтау 

 

Бу қазаны жану құтысы қабырғаларының қосөресі d = 100 + m + 0,2n мм мен аралығы s = 120 мм (3.4 суретті қараңыз) құбырлармен қалқаланған.

Қабырғаның бет ауданы мөлшері мен құбырлардың ұзындығының жеткілікті  үлкендігінен құбырлар мен қабырғаның аралығы сәулеленулі жылуалмасуға әсер етпейді.

Бұл сәулелену жылуалмасу жүйенің орташа бұрыштық еселеуіштері мен өзаралық беттерін анықтаңыз.

         3.3 Тапсырма шешімінің негізгі мысалы (m = n = 0).

Бұл сәулелену жылуалмасу жүйенің орташа бұрыштық еселеуіштері мен өзаралық беттері, мәліметтері ескеріле,  келесідей анықталады

                        (3.10)

                     (3.11)

Сәулелену ағындардың -ін өзаралық найымдау қасиеті бойынша келесідей анықтаймыз

                   (3.12)

Сәулелену жылуалмасу өзаралық беті

           (3.13)

m = n = 0 түрлемінің жауабы:

        

Бақылау сұрақтары

 

         14 Сәулелену жылуалмасудың бұрыштық еселеуіші мен өзаралық беті дейтініміз не және олар қайда пайдаланады?

         15 Сәулелену жылуалмасудың бұрыштық еселеуіші мен өзаралық бетінің байланыс кейіптемесін шығарыңыз.     

         16 Сәулелену ағындарының қасиеттерін сипаттаңыз.

17 Кейіптеме (3.10) қалай шығарылады?

18 Газдардың сәулелену мен сіңіру ерекшеліктері қандай?

19 Жалынның сәулелену жылуалмасуының ерекшеліктері қандай?

20 Сәулеленудің қандай заңдарын білесіз?

21 Виннің жылжу заңы бойынша Күннің бетінің ыстықтығы қалай анықталған?

22 Қызылдау (жылулық) сәулелердің толқын ұзындығының аралығы қандай?

23 Бу қазанының сәулеленулік пен ағындық бөліктері қандай ыстықтықпен ажырасады?

 

 

А Қосымшасы

 

- Құрғақ ауаның физикалық қасиеттері

(В =760 мм снап бағанасы = 1,01  105 Па, [6]-ның 9 кестесі)

 

t, °С

ρ, кг/м3

ср,

кДж/(кг∙К)

λ∙102, Вт/(м∙К)

-106, м2

μ∙ 106, Па∙с

ν∙106, м2

Рr

 

 

 

 

 

 

 

 

-50

1,584

1,013

2,04

12,7

14,6

9,23

0,728

-40

1,515

1,013

2,12

13,8

15,2

10,04

0,728

-30

1,453

1,013

2,20

14,9

15,7

10,80

0,723]

-20

1,395

1,009

2,28

16,2

16,2

12,79

0,716

- 10

1,342

1,009

2,33

17,4

16,7

12,43

0,712

0

1,293

1,005

2,44

18,8

17,2

13,28

0,707

10

1,247

1,005

2,51

20,0

17,6

14,16

0,705

20

1,205

1,005

2,59

21,4

18,1

15,06

0,703

0

~—       4hi

30

1,165

1,005

 2,67

22,9

18,6

16,00

0,701

40

1,128

1,005

2,76

24,3

19,1

16,98

0,699

50

1,093

1,005

2,83

25,7

19,6

17,95

0,698

60

1,060

1,006

2,93

26,2

20,1

18,97

0.696

70

1,029  02Я

1,007

2,96

28,6

20,6

20,02

0,694

80

1,000

1,009

3,05

30,2

21 ,1

21,09 ,УУ

0, 692

90

0,972

1,009

3,13

31,9

21,5

22,10

0,690

100

0, 946

    1,009

3,21

33,6

21,9

23,13

0,688

120

0,898

    1,009

3,34

36,8

22,8

25,45

0,686

140

0,854

1,013

3,49

40,3

23,7

27.80

0,684

160

0,815

1,017

  3,64     .

43,9 443,9  43,9

24,5

30,0'J

0,682

180

0 779

1,022

3,78

47,5

25,3

32,49

0,681

200

0,746

1,026

3,93

51,4

26,0

34,85

0,680

250

0,674

1,038

4,27

61,0

27,4

40,61

0,677

300

0,615

1,047'

4,60

71,6

29,7

48,33

0,674

350

0,566

1,059

4,91

81,9

31,4

55,46

0,676

400

0,524

    1,068

5,21

93,1

33,0

63,03

0,678

500

0,456

1,093

5,74

115,3

36,2

79,38

0,687

600

0,404

1,114

6,22

138,3

39,1

96,89

0,699

700

0,362

1,135

6,71

163,4

41,8

115,4

0,706

800

0,329

1,156

7,18

188,8

44,3

134,8

0,713

900

0,301

1,172

7,63

216,2

46,7

155,1

0,717

1000

0,277

1,185

8,07

245,9

49,0

177,1

0,719

1100

0,257

1,197

8,50

276,2

51,2

199,3

0,722

1200

0,239

1,210

9,15

316,5

53,5

233,7

0,724

 

 

 

  Б Қосымшасы – Судың канығу күйіндегі физикалық қасиеттері ([6], 11 кесте)

 

t, °С

р∙10-5,

Па

 

ρ,

кг

м3

і',

кДж

кг

ср,

кДж кг∙К

λ∙102

Вт

м∙К

a∙106, м2

с

μ∙ 106, Па∙с

 

ν∙106, м2

с

β∙104, К-1

 

 σ∙104,

Н

м

 

 

Рг

0

1,013

993,9

0

4,212

55,1

13,1

1788

1,789

-0,63

756,4

13,67

10

1,013

999,7

42,04

4,191

57,4

13,7

1306

1,306

+0,70

741,6

9,52

20

1,013

998,2

83,91

4,183

59,9

14,3

1004

1 ,006

1,82

726,9

7,02

30

1,013

995,7

125,7

4,174

61,8

14,9

801,5

0,805

3,21

712,2

5,42

40

1,013

992,2

167,5

4,174

63,5

15,3

653,3

0,659

3,87

693,5

4,31

50

1,013

988,1

209,3

4,174

64,8

15,7

549,4

0,556

4,49

676,9

3,54

60

1,013

983,2

251,1

4,179

65,9

16,0

469,9

0,478

5,11

632,2

2,98

70

1,013

977,8

293.0

4,187

66,8

16,3

406,1

0,415

5,70

643,5

2,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

1,013

971,8

335,0

4,195

67,4

16,6

355,1

0,365

6,32

625,9

2,21

90

1,013

965,3

377,0

4.208

68,0

16,8

314,9

0,326

6,95

607,2

1,95

100

1,013

958,4

419,1

4,220

68,3

16,9

282,5

0,295

7,52

588,6

1,75

110

1,43

951,0

461,4

4,233

68,5

17,0

259,0

0,272

8.08

569,0

1,60

120

1,98

943,1

503,7

4,250

68,6

17,1

237,4

0,252

8.64

5484

1,47

130

2,70

934,8

546,4

4,266

68,6

17,2

217,8

0.233

9,19

528,8

1,36

140

3,61

926,1

589,1

4,287

68,5

17,2

201,1

0,217

9,72

507,2

1,26

150

4,76

917,0

632,2

4,313

68,4

17,3

186,4

0,203

10,3

486,6

1,17

160

6,18

907,4

675,4

4,346

68,3

17,3

173,6

0,191

10,7

436,0

1,10

170

7,92

897,3

719,3

4,380

67,9

17,3

162,8

0,181

11,3

443,4

1,05

180

10,03

886,9

763,3

4,417

67,4

17,2

153,0

0,173

11,9

422,8

1,00

190

12,55

876,0

807,8

4,459

67,0

17,1

144,2

0,165

12,6

400,2

0,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

15,55

863,0

852,5

4,505

66,3

17,0

136,4

0,158

13,3

376,7

0,93

210

19,08

852,8

837,7

4,555

65,5

16,9

130,5

0.153

14,1

354,1

0,91

220

23,20

840,3

943,7

4,614

64,5

16,6

124,6

0,148

14,8

331,6

0,89

230

27,98

827,3

990,2

4,681

63,7

16,4

119,7

0,145

15.9

310,0

0,88

240

33,48

813,6

1037,5

4,756

62,8

16.2

114,8

0,141

16,8

285,5

0,87

250

39,78

799,0

1085,7

4,844

6l,8

15,9

109,9

0,137

l8,l

261,9

0,86

260

46,94

784,0

1135,1

4,949

60,5

15,6

105,9

0,135

19,7

237,4

0,87

270

55,05

767,9

1185,3

5,070

59,0

15,1

102,0

0,133

2l,6

214,8

0,88

280

64,19

750,7

1236,8

5,230

57,4

14,6

98,1

0,131

23.7

191,3

0,90

290

74,45

732,3

1290,0

5,485

55,8

13,9

94,2

0,129

26-2

168,7

0,93

300

85,92

712,5

1344.9

5,736

54,0

13,2

91,2

0,128

29,2

144,2

0,97

310

98,70

691,1

1402,2

6,071

52,3

12,5

88,3

0,128

32,9

120,7

1,03

320

112,90

667,1

1462,1

6,574

50,6

11,5

85,3

0,128

38,2

98,10

1,11

330

128165

640,2

1526,2

7,244

48,4

10,4

81,4

0,127

43,3

76,71

1,22

340

146,08

610,1

1594,8

8,165

45,7

9,17

77,5

0,127

53,4

56,70

1,39

350

165,37

574,4

1671,4

9,504

43,0

7,88

72,6

0,125

66,8

38,16

1,60

360

186,74

528,0

1761,5

13,984

39,5

5,36

66,7

0,126

109

20,21

2,35

370

210,53

450,5

1892,5

40,321

33,7

1,86

56,9

0,126

264

4,709

6,79

 

 

В Қосымшасы

 

- Су буының қанығу күйіндегі физикалық қасиеттері

([6]-ның 12 кестесі)

 

t, °С

р10-5,

Па

ρ",

кг

м3

і" ,

кДж

кг

r,

кДж             кг

ср,

кДж кг∙К

λ∙102,

Вт

м∙К

а∙106,

 м2

с

μ∙106,

 Па∙с

ν∙106,

 м2

с

Рr

100

1,013

0,598

2675,9

2256,8

2,135

2,372

 

18,58

11,97

20,02

1,08

110

1,43

0,826

2691,4

2230,0

2,177

2,489

13,83

12,46

15,07

1,09

120

1,98

1,121

2706,5

2202,8

2,206

2,593

10,50

12,85

11,46

1,09

130

2,70

1,496

2720,7

2174,3

2,257

2,686

7,972

13,24

8,85

1,11

140

3,61

4,966

2734,1

2145,0

2,315

2,791

6,130

13,54

6,89

1,12

150

4,76

2,547

2746,7

2114,4

2,395

2,884

4,728

13,93

5,47

1,16

160

6,18

3,258

2758.0

2082,6

2,479

3,012

3,722

14,32

4,39

1,18

170

7,92

4,122

2768,9

2049,5

2,583

3,128

2,939

14,72

3,57

1,22

180

10,03

5,157

2778,5

2015,2

2,709

3,268

2,339

15,11

2,93

1,25

190

12,55

6,394

2786,4

1978,8

2,856

3,419

1,872

15,60

2,44

1,30

200

15,55

7,862

2793,1

1940.7

3,023

3,547

1,492

15,99

2,03

1,36

210

19.08

9,588

2798,2

1900.5

3,199

3,722

1,214

16,38

1,71

1,41

220

23,20

11,62

2801,5

1857,8

3,408

3,896

0,983

16,87

1,45

1,47

230

27,98

13,99

2803,2

1813,0

3,634

4,094

0,806

17,36

1,24

1,54

240

33,48

16,76

2803,2

1765,6

3,881

4,291

0,658

17,76

1,06

1,61

250

39,78

19,98

2801,1

1715,8

4,158

4,512

0,544

18,25

0,913

1,68

260

46,94

23,72

2796,5

1661,4

4,468

4,803

0,453

18,84

0,794

1,75

270

55,05

28,09

2789,8

1604,4

4,815

5,106

0,378

19,32

0,688

1,82

280

64,19

33,19

2779,7

1542,9

5,234

5,489

0,317

19,91

0,600

1,90

290

74,45

39,15

2766,4

1476,3

5,694

5,827

0,261

20,60

0,526

2,01

300

85,92

46,21

2749,2

1404,3

6,280

6,268

0,216

21,29

0,461

2,13

310

98,70

54,58

2727,4

1325,2

7,118

6,808

0,176

21,97

0,403

2,29

320

112,90

64,72

2700,2

1238,1

8,206

7,513

0,141

22,86

0,353

2,50

330

128,65

77,10

2685,9

1139,7

9,881

8,257

0,108

23,94

0,310

2,86

340

146,08

92,76

2621,9

1027,0

12,35

9,304

0,0811

25,21

0,272

3,35

350

165,37

113,6

2564,5

893,1

16,24

10,70

0,0580

26,58

0,234

4,03

360

186,74

144,0

2481,2

719,7

23,03

12,79

0,0386

29,14

0,202

5,23

370

210,53

203,0

2330,9

438,4

56,52

17,10

0,0150

33,75

0,166

11,10

 

    

 

 

 

Г Қосымшасы

 

- Түтіннің физикалық қасиеттері

    р0 ═ 760 мм сн. б. ═ 1,01325∙105 Па, рСО2 ═ 0,13,

рН2О ═ 0,11, рN2 ═ 0,76, [6]-ның 16 кестесі

 

t,

0C

ρ,

кг/м3

ср,

кДж/(кг∙К)

λ∙102,

Вт/(м∙К)

a∙106,

м2

μ∙106,

Па∙с

ν∙106,

м2

Рr

0

1,295

1,042

2,28

16,9

15,8

12,20

0,72

100

0,950

1,068

3,13

30,8

20,4

21,54

0,69

200

0,748

1,097

4,01

48,9

24,5

32,80

0,67

300

0,617

1,122

4,84

69,9

28,2

45,81

0,65

400

0,525

1,151

5,70

94,3

31,7

60,38

0,64

500

0,457

1,185

6,56

121,1

34,8

76,30

0,63

600

0,405

1,214

7,42

150,9

37,9

93,61

0,62

700

0,363

1,239

8,27

183,8

40,7

112,1

0,61

800

0,330

1,264

9,15

219,7

43,4

131,8

0,60

900

0,301

1,290

10,0

258,0

45,9

152,5

0,59

1000

0,275

1,306

10,90

303,4

48,4

174,3

0,58

1100

0,257

1,323

11,75

345,5

50,7

197,1

0,57

1200

0,240

1,340

12,62

392,4

53,0

221,0

0,56

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

 

         1. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергоатомиздат, 1983. 416 с.

2. Зубарев В. Н., Александров А. А., Охотин В. С. Практикум по технической термодинамике. - М.: Энергоатомиздат, 1986. 304 с.

3. Александров А.А., Григорьев Б.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Сравочник. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 160 с.

4. Темірбаев Д.Ж. Жылутехника негіздері: Дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2010. – 72 б.

5. Темірбаев Д.Ж. Жылумаңызалмасу: Оқу құралы. - Алматы: «TST – company», 2009. – 240 б.

6. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 280 с. 

 

Мазмұны

                                                                                                                        б.

Кіріспе. Есепті-сызба жұмыстарынның талаптары мен әдістемелігі. . . . . . . 3

№1 ЕСЖ. Жылу электр станцияларының тиімділігі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

1          Жылуқозғалымдық бугазды айналымдарының тиімділігі. . . . . . . . . . . . . 4

1.1 Тапсырма. Жоғары  тегеурінді  буөндіргішті

                        бугазды қондырғының есебі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.2 Тапсырма. Шықты электр станцияның тиімділігі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Тапсырма. ЖЭО-ның сағаттық отын шығысын анықтау. . . . . . . . . . . . . 11

1.4 Тапсырма. ЖЭО айналымының отын өнімділігін анықтау. . . . . . . . . . . 11

1.5 Тапсырма. Қайрылған жылылықтың әсерін анықтау. . . . . . . . . . . . . . . .12

№2 ЕСЖ. Жылуөткізгіштік пен жылуөту. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

2.1 Тапсырма. Денелердің жылуөткізгіштік еселеуішін

     тікмегзем әдісімен анықтау. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

2.2 Тапсырма. Жылуөту. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

2.3 Тапсырма. Сұйықтың жылуөткізгіштік еселеуішін

      қыздырылған сым әдісімен анықтау. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4 Тапсырма. Аумалы қосөре. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

2.5 Тапсырма. Ортаның дәл ыстықтығын анықтау. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

№3 ЕСЖ. Сәулелену жылуалмасуы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.1 Тапсырма. Газ ыстықтығын өлшеудің қателігін анықтау. . . . . . . . . . . 20   

3.2 Тапсырма. Газ ыстықтығын өлшеудің дәлділігін көтеру. . . . . . . . . . . .21    

3.3 Тапсырма. Жылулық сақтау қалқаларының әрекеті. . . . . . . . . . . . . . . .22

3.4 Тапсырма. Сәулелену ағындарының геометриялық

                         сипаттамаларын анықтау. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

А Қосымшасы - Құрғақ ауаның физикалық қасиеттері. . . . . . . . . . . . . . . . .25

Б Қосымшасы – Судың канығу күйіндегі физикалық қасиеттері. . . . . . . . . 26

В Қосымшасы - Су буының қанығу күйіндегі физикалық қасиеттері . . . . . 27

Г Қосымшасы - Түтіннің физикалық қасиеттері. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Әдебиеттер тізімі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28