ҚҚ(КА) - қазандық қондырғы; Т - бу турбинасы; Г-генератор; ШС (КН) -  шықтық сорғы; ТҚҚ (ПНД) - төмен қысымды қыздырғыш; Д - деаэратор; ҚС (ПН) - қоректiк сорғы; ЖҚҚ (ПВД) - жоғары қысымды қыздырғыш; НБ (ОБ) - негiзгi бойлер; ШСҚҚ (ПВК) - шыңдық су қыздырғыш қазан; ЖС (СН) - желiлiк сорғы; ЖТ (ТП) - жылу тұтынушы; ҚС (ДН) - құрғату сорғысы; ӨТ (ПП) - өнеркәсiптiк тұтынушы; КШС (НОК) - керi шықтың сорғысы; ҚР (РД) - қысым реттегiш.

        1.1 Сурет - ПТ-60-90/13 шығыр қағидалық жылулық сүлбесі

Сыртқы ауаның ыстықтығы (температурасы) төмен кезiнде желiлiк су жылу желiсiнiң ыстықтық сызбағына (температурный графигіне) сәйкес шыңдық су қыздырғыш (ШСҚ – ПВК – пиковый водогрейный котелда) қазанда қосымша ысытылады (1.1 суретті қараңыз).

1.2 ПТ шығырының қағидалық жылулық сүлбесі

Шығыр қондырғысының қағидалық жылулық сүлбесі 1.1 суретте келтiрiлген және көрсеткiштерiнің өлшеу нүктелерi белгiленген.

Қалыптасқан жұмыс тәртiбінде көрсеткiштер әрбір 10÷15 минут сайын өлшенедi. Аспаптардың көрсеткiштерi жылулық пен жергiлiктi басқару қалқандарда және жабдықтардың жанында бiр уақытта тiркеледi. Өлшеу мәліметтері 1.1 кестесінде келтіріледі.

1.1 К е с т е - Өлшеу мәліметтері

1.3 Жұмыстың орындау тәртiбi

Бастапқы мәлiметтердi түрлем бойынша 1.3 кестеден алып, 1.1 кестеде келтіріледі. Төменде (1.2 кестеде) көрсетiлген әдiстеме бойынша зерттелетiн шығырдың техника-экономикалық көрсеткiштерiн есептеу қажет, сонымен бiрге тәртiптiк диаграмма бойынша берiлген жылулық жүктемелерге сәйкес электр қайратын өндiруге жылудың толық қалыптық меншiктi шығысын есептеу керек.

Тәртiп диаграммасының компьютерлiк түрiн ЖЭҚ кафедрасының компьютерлiк сыныбында (А323) немесе „ЖЭС“ зертханасында (А107) „ПТ60“ папкасынан табуға болады. Мәлiметтер 1.2 кесте бойынша өңделеді.

1.2 К е с т е - Өлшеу көрсеткiштерiн өңдеу

1.3 К е с т е - Берілген мәліметтер (түрлемді анықтаушы студенттің m-оқу

        тобы мен n-тізімдегі ата-тегінің және z-өлшеу нөмірлері (әдетті z=1))

1.4 Бақылау сұрақтары

         1 Жылулық жүктеме тұрақтыда өнеркәсiптiк және жылуландырулық алулар қысымдарының өзгерулерi шығырдың меншiктi жылу шығысына қалай әсер етедi?

2                    Өндiрiстiк және жылуландырулық алулардың көрсеткiштерi тұрақтыда, олардың жылулық жүктемелерiнiң өзгерулерi шығыр қондырғының (ШҚ) ПЖЕ-не қалай әсер етедi?

3                   Тұрақты жылулық жүктемеде электр қуатының өзгеруi ШҚ ПЖЕ-не қалай әсер етедi?

4   Будың бастапқы көрсеткiштерi ШҚ ПЖЕ-не қалай әсер етедi?

№ 2 зерттеу жұмысы

Үрлегiштi градирня суын салқындатуды зерттеу

Жұмыстың мақсаты. Үрлегiштi градирня суын салқындату қарқынын сумен түйіспелі ауаны сору арқылы көтеру ([5], [12], c. 9÷13).

Жұмыстың міндеті. Берілген көлемді V шығысты (және берілген t₂ ыстықтықты) айналма (циркуляция) судың салқындығы, ыстықтық тегеурiнi мен қуатын градирня үрлегiшi электр қуатына тәуелдi тәжірибелі анықтау.

2.1 Градирняның сипаттамасы

Жылу электр станциялар (ЖЭС) бу шығырларынан шығатын буды шықтандыруға және шығыр айналма тректерін салқындатушы май мен сутегiн салқындатуға, күл мен қожды тасуға және негізгі жылуқозғалымдық айналым (цикл) мен жылу желідегі су шығындарын толтыруға қажет суды тәсілдік (техникалық, айналма) су дейміз. Барлық судың 95÷96 пайызы шықтағышта қолданылады. Айналма суды салқындатушы жылуалмасу қондырғылардың негізгі бір түрі - үрлегiштi (вентиляторлы) градирнялар.

Градирнялар жылуалмасулы тамшылы мен үлдірлі және тамшылы- үлдірлі, жылутасығыш қозғалысты қарсы ағынды мен бір ағынды және көлденең ағынды, сору бойынша – ерікті (табиғи) және ерiксiз деп бөлiнедi. Градирнялар құрылмалы мұнаралық және бөлiктiк (секционные) үрлегiштi болады. Градирня мұнаралары гипербола немесе қиылған көп қабырғалы пирамида түрiнде метал не темiрбетоннан жасалады. Олар сыртынан пластик, асбоцемент немесе басқа жадығаттармен қапталады.

Градирнялардың жұмыс қағидасы бiрдей. Шықтағышта бу қажыры мен текті күй өзгерісі жылуымен ысытылған су градирняның шашырату құрылғысына берілiп, үлдірлі не тамшы немесе ағынша түрiнде ауамен салқындап, жинау алабына (бассейнге) түседі. Ауа үрлегiш не тек мұнара iшiндегі көтергіш күші арқылы ағады. Жылуалмасу қарқынына шашырату құрылғысының түрi, ауа жылдамдығы мен ыстықтығы және ылғалдылығы, жыл маусымы, шашырату тығыздығы және тағы басқа ықпалдар әсер етедi.

Ауасы еркін ағынды градирняның жылуалмасу қарқыны төмендігінен салқындату бетi үлкейедi. Сондықтан градирня үрлегiшті жасалады. Бiрақ оның өзiндiк электр қайрат шығыны өседi және қыста қалақшаларын мұз басып, iшi тарылады. Iрi ЖЭС-тың қазiргi градирня мұнараларының биiктiгi 100÷150 м-ге дейiн жетедi, табанының қосөресi 70÷160 м, жылуалмасу бетi 4÷10 мың м²  және сағатында 30÷80 м³ су өткiзе алады.

Шықтағыштың, яғни буды салқындатушы судың қуаты жылуалмасу теңестiгiмен келесідей анықталады

                                                         (2.1)

Мұндағы D, G – шықтағыштағы бу мен су шығыстары, кг/с;

h, h' – шықтағыштағы бу мен шықтың қажырлары, кДж/кг;

t₁, t₂ –шықтағыштың кірісі мен шығысындағы судың ыстықтықтары,⁰С;

с_р – судың жылусыйымдылығы, кДж/(кг∙К);

η – шықтағыштың ПЖЕ-сі.

Градирняның жұмысы келесі көрсеткiштермен сипатталады:

1) сұйық ағулық шашырату тығыздығымен

                                            (2.2)

2) беттік жылылық тығыздығымен (жүктемемен)

                                                      (2.3)

3) iшкi ауа  ағынының Архимед санымен

                                           (2.4)

Мұндағы d^” – градирняның шығу қимасының қосөресі (диаметрі), м;

ρ’, ρ^” – градирняның кірісі мен шығысындағы ауаның тығыздықтары, кг/м³;

w – градирнядан шығатын ауаның орташа жылдамдығы, м/с;

g - еркін құлау үдеуі, м/с²;

Ar < 3, 3÷6, >7 – суық ауаның градирняға кірмеуіндегі, шектеулі кіруіндегі және шашыратқышқа дейін кіруіндегі Архимед санының мәндері.

1-термостат U-15; 2–жеткізу құбыршасы; 3–шығыс өлшегіші; 4–градирня; 5–шығу құбыршасы; 6–қуат өзгерткіші; 7-вольтметр; 8-амперметр; 9–кедергі термометрлері; 10-көп арналы термометр санды аспабы.

2.1 Сурет - Зерттеу қондырғысының сүлбесі

2.2 Зерттеу қондырғысының сипаттамасы

Зерттеу қондырғысының сүлбесі 2.1 суретте келтiрiлген. Су берiлген ыстықтыққа дейiн шығырдың шықтағышын үлгiлейтiн U-15 түрлі ыстықтық ұстағышта (термостатта) 1 қыздырғышпен ысытылады. Құбырша 2 арқылы «ДАСУ» фирмасының көлемдік шығыс 3 өлшегішінен су өтiп, градирня 4-ке жеткiзiледi. Оның су шашырату құрылғысы тақта түрiндегі ауданы F = 1,6 м² тотықпайтын болаттан жасалған. Шашырату құрылғыдан су үлдірлі түрiнде ағып және t₁-ге дейін суытылып, градирняның күбiсiнде жиналып, құбырша 5 арқылы қайта термостатқа жiберiледi. Тартулық үрлегiш қуат өзгерткіш 6 арқылы  электр көзіне қосылған. Электр кернеуі мен ағын күшi вольтметр 7 мен амперметр 8 көмегiмен өлшенедi. Желдеткіштің тарту күші кернеу арқылы өзгерткіш 6-мен өзгертiледі. Градирняның кiрісі мен шығысындағы судың ыстықтығы мыстан жасалған Метран 200 сезгіш элементтері бар (жұмыстық ыстықтық аралығы минус 50-ден плюс 150 °C-ға дейінгі) көп арналы ТМ 5103 санды термометр 10-ға тіркелген 9 кедергі термометрлері арқылы өлшенедi. ТМ-де сегіз өлшейтін арна бар. Ыстықтықтың сандық мағынасы таблода көрсетіледі. Алтыншы арна - градирняға кіретін ыстық судың t₂ ыстықтығын, ал жетінші арна - градирнядан шығатын суыған судың t₁ ыстықтығын көрсетеді.

2.3 Жұмыстың орындауы мен нәтижелерiн өңдеу реті

Термостат 1 мен қуат 6 өзгерткішін 220 В электр желiге және «насос» пен «быстрый нагрев» батырмаларын қосып, ыстықтық t₂ мәні қойылады.

Термостат реттегіші арқылы градирняға V (л/с) шығысты су беріледі.

Үрлегішті қосып, ең үлкен электр қуатының 1/4-тей мәні қойылады.

Құбылыс жылулық тұрақталғаннан (10÷15^’-тен) кейін градирня кірісі t₁ мен шығысындағы t₂ судың ыстықтықтары, вольтметр U мен амперметр I және шығыс өлшегіші V көрсеткіштері 2.1 кестеде жазылады.

Келесі тәртіптер электр қуатының 1/4-тей аралық мәнімен қойылады.

2.1 К е с т е - Өлшеу мәліметтері

Судың ыстықтық ∆t(N) = t₂ – t₁ тегеурiнi мен салқындығы t₁ = f(N) үрлегіш қуаты N = IU-ге тәуелді 2.2 кестеде және сызбақты көрсетіледі.

Судың салқындығы, ыстықтық тегеурiнi мен қуаты және үрлегіш қуатының ең үлкен мен ең кіші мәндерінің келесі қатынастарын: t_1еңүл/t_1еңкш, ∆t_еңүл/∆t_еңкш, N_еңүл/N_еңкш, Q_еңүл/Q_еңкш ((2.1) бойынша) салыстырып және табылған мәндерін түсіндіріп, қорытынды жасау керек.

2.2 К е с т е - Мәліметтерді өндеу хаттамасы

2.5 Бақылау сұрақтары

1 Градирняның жұмыс iстеу қағидасы.

         2 Градирнядағы су мен ауаның қозғалысы және ыстықтық сүлбелері.

         3 Мұнара биiктiгi мен қосөресі (диаметрі) неге тәуелдi?

№ 3 зерттеу жұмысы

Май салқындатқыш жұмысының тиiмдiлiгiн анықтау

Жұмыстың мақсаты. Май салқындатқышының (МС) жұмысы мен тиімділігін анықтау әдісін игеру ([5], [12], c. 13÷17).

Жұмыстың міндеті. Алматы ЖЭО-1 ПТ-60-90/13 бу шығыр (үлгілі) май салқындатқышының май шығысы мен ПЖЕ-iн анықтау.

3.1 Зерттеулік қондырғының сипаттамасы

Май салқындатқышы шығырдың айналма тiректеріне берiлетiн майды салқындатуға арналған. Май ішкі не сыртқы күбiде орналастырылады. Мысалы, ЛМЗ МС-ында су П тәрізді ағады. Онда қалқанмен бөлiнген төменгi су құтысының бір бөлігінен салқындалған су берiлiп, одан (жоғарғы және төменгi тақталарға бекiтiлген) әдетті қырландырылған құбырлармен жоғарғы су құтысына өтiп, 180⁰ке бұрылып, басқа құбырлар арқылы төменгi су құтысының екінші бөлігіне қайтып келедi де, МС-тан шығады. Төменгi құбырлы тақта бекiтiлген. Құбырлар жоғарғы тақтамен бiрге жоғары қарай еркiн өзгере алады (3.1 суретті қараңыз).

Салқындалатын май құбырлар арасындағы кеңiстiкте ағады. Май қоршаған ортаға шықпау үшiн салқындататын судың қысымы майдың қысымынан жоғары болуы қажет. Ал, суға май қосылмау үшiн май салқындатқыштың тығыздығы сенiмдi жасалады.

Әрбiр МС төрт термометрлерiмен қамдалады. Олардың көрсеткiштерi жұмыстың тиiмдiлiгiн, ал кейбiр кезде қондырғыны қосу немесе ажырату қажеттiлiгiн көрсетедi. Мысалы, қосу кезiнде май салқын болғаннан оны салқындатқыштан, суды қоспай, өткiзедi. Салқындататын су май қызғаннан кейiн берiледi. Май мен судың ыстықтықтары МС-тың кiрісі мен шығысында өлшенедi. Майды тазартатын уақыттың болғанын май салқындау дәрежесi мен салқындатушы судың қызуының өзгеруi арқылы бiлуге болады.

Майлау және реттеу жүйелеріндегі майдың қызуы бұл жұмыста термостатқа құйылған трансформаторлық майдың қызуымен үлгіленеді. Қыздырылған май пластикалы түтікшемен (шланг арқылы) МС-қа сорғымен жеткізіледі. МС-тың құбырлар аралығында салқындатылып, термостатқа май шланг арқылы қайта оралады. Салқындататын су МС-қа қалалық су құбырынан алынып, МС-та ысығаннан кейін кәрізге төгіледі. Аспаптардың орналасу сүлбесі 3.1 суретте көрсетiлген. ЛМЗ және ТМЗ май салқындатқыштарының техникалық сипаттамалары 3.1 кестеде келтiрiлген.

3.1 К е с т е - МО–60 май салқындатқыштың техникалық сипаттамасы

3.2 Жұмыстың орындалу тәртiбi

1.    Майды ысытып, оны МС-қа беру үшін ажыратқышты қосу.

2.    Құбылыс жылулық тұрақталғаннан (15÷20^’) кейін МС-ке сусыз (су берілмеген) кездегі майдың МС кірісі t_м1 мен шығысындағы t_м2^сс тұрақталған ыстықтықтарын өлшеп, мәліметтерін 3.2 кестеге жазу.

3.    МС-қа су беру үшін су құбырындағы ысырманы ашып, (аздап берілген) су шығысын санағышпен өлшеп, мәліметтерін 3.2 кестеге жазу.

4.    Жылулық тәртіп тұрақталғаннан (15÷20^’) кейін майдың t_м1, t_м2^см және судың t_с1, t_с2 ыстықтықтарын өлшеп, мәліметтерін 3.2 кестеге жазу.

5.    МС-қа беретін су шығысын ұлғайтып, тәжірибе 2 рет қайталанады.

6.    Алынған мәліметтер өңдеп, жұмыстың қорытындысы жасау.

3.2 К е с т е - Өлшеу мәліметтері

3.3 Нәтижелерді өңдеу

Қондырғысы сусыз (сс) ыстықтығы t_м1 майдың қоршаған ортаға (ауаға) беретін келесі жылылығын біртіндеп жуықтау әдісімен қарастыруымызда бірінші жуықтысы деп аламыз

                                                        (3.1)

Сонда МС-ға су (с) беріп, майды сумен (см) салқындатқанда, оның үлкен (ү) жылылығы келесіге тең болады

           (3.2)

Осы бірінші жуықтыдағы майдың маңыздық шығысы

                          (3.3)

Бұлардағы G_м , G_с – май мен судың маңыздық шығыстары, кг/с;

t_с1, t_с2 – судың кіруі мен шығуындағы ыстықтықтары, ⁰C;

t_м1, t_м2 – майдың кіруі мен шығуындағы ыстықтықтары, ⁰C;

с_с – судың орташа ыстықтығы t_ор = 0,5(t_с1 + t_с2)-де анықтамадан анықталатын меншікті маңыздық жылусыйымдылығы, кДж/(кгК);

с_м – майдың 3.3 кестеден орташа ыстықтығы t_ор = 0,5(t_с1 + t_с2)-де анықталатын меншікті маңыздық жылусыйымдылығы, кДж/(кгК).

    3.3 К е с т е - Майдың орташа ыстықтығына тәуелді жылусыйымдылығы

Май салқындатқыштың пайдалы (п) жылу еселеуіші (ПЖЕ-сі) бірінші жуықтыда келесіге тең

 .           (3.4)

3.4 Бақылау сұрақтары

1.    МС-тан шығудағы майдың ыстықтығының тиiмдi мәні қандай?

2.    Майдың ыстықтығын қалай азайтуға болады?

3.    Қосалқы МС орнатыла ма?

4.    МС май мен су жылдамдықтарының қатынасы қандай?

5.    МС құбырлары қандай жадығаттардан жасалады?

6.    МС құбырлары қалай бекiтiледi?

7.     МС-да жылу берудi қарқындату жолдары қандай?

8. Біртіндеп жуықтау әдісі мұнда қалай пайдаланады?

9. Біртіндеп жуықтау әдісінің 2-ші жуықтауы мұнда қалай жасалады?

№ 4 зерттеу жұмысы

Шығырлық жұмыс дененің саптамалық үлестіруін зерттеу

Жұмыстың мақсаты. Шығырлық жұмыс дененің саптамалық үлестіру әдісін танып игеру [5, 13].

Жұмыстың міндеті. Жұмыстық денені (ауа) саптамалық үлестіретін шығырдың реттеуші клапандарындағы қысым ысыраптын бағалау.

4.1 Жалпы ережелік ұғымдар

Шығырлық қондырғының айнымалы жұмыс тәртібі (режимі) кезіндегі реттеуші клапандардың тізбектеле ашылуынан кедергілеу (дросселдеу) ысыраптарының төмен болуына байланысты жұмыстық денені саптамалық (соплолық) үлестіру (бу, газ) шығырларда кең таралған.

Әрбір клапан өз реттелуші сатысының тобын қоректендіреді. Кейде бу температурасын шеңбер бойынша теңестіру үшін және реттелуші сатының қалақшаларындағы ең үлкен кернеулерді азайту үшін бірнеше клапандар бір мезгілде ашылады. Саптамалық бу үлестіру кезінде әдетте бу ағынының бір бөлігі толықтай ашық клапандар тобы арқылы өтеді, ал азғана бөлігі – бір жартылай ашық клапан арқылы өтеді. Осылайша кедергілеуге бу ағынының тек бу үлестіру жүйесі арқылы шығырға баратын үлесі ғана ұшырайды. Бұл кезде барлық бу ағынының сапасы болмашы ғана өзгереді. Сондықтан саптамалық бу үлестіруді мөлшерлік деп атайды.

Бу үлестіру жүйесінің ең маңызды шығыстық сапа көрсеткіштерінің бірі болып реттеуші клапандардағы жұмыстық дененің қысымының шектік ысырабы табылады

                            (4.1)

Мұндағы ∆р_кл – клапандардағы статикалық қысымның ысырабы, Па;

р₀ – клапандарға дейінгі статикалық қысымның шамасы, Па.

          Төменгі шама жаңа үлкен қуатты шығырлардың клапандарына, ал үлкені ескі шағын қуатты шығырлардың клапандарына жатады.

Техникалық іс (эксплуатациялау) ережелері (ТІЕ) бу шығырларының реттеуші клапандарына келесідей талаптар қояды:

- жабық күйінде қажетті тығыздықты қамтамасыз ету;

- будың толықтай ашық клапан арқылы өтуі кезіндегі гидравликалық

(сұйықағулық) шығындардың ең аздығы;

- клапанның орналасу түрін ауыстыруға жұмсалатын күш салудың қабылдарлықтай шамасы;

- шығырдың барлық жұмыс тәртіптері кезінде реттеуші құрым (орган) арқылы өтетін бу ағысы сипатының тұрақтылығы.

4.2 Қондырғының сипаттамасы мен өлшеу сүлбелері

Қондырғының сүлбесі 4.1 суретте келтірілген. Газ үлестіру жүйесі бойынша ауа ағындарының кіру жолындағы статикалық тегеуріндер U-тәрізді су азқысымөлшерлер (микроманометрлер) 6 тобымен жүзеге асырылады.

Атмосфералық қысым барометр-анероид 7-мен өл-шенеді.

1-үрлегіш; 2- шығын өлше-гіштік тығырық-тар; 3-реттеуші клапандар; 4- шы-ғыр сатысы; 4А-саптамалық (тор) аппарат; 4Б-жұ-мыстық доңғалақ;

5-сұйықтежеуіш;

6-U-тәрізді азқы-сымөлшерлер; 7-барометр-анероид.

     4.1 Сурет – Шығырлық жұмыс денені үлестіру жүйесін зерттеу сүлбесі

4.3 Жұмысты жасау әдістемесі

Қондырғының жұмысқа даярлығына көз жеткізіңіз. Реттеуші 3 клапандарды толық жабыңыз. Барометрлік қысымның шамасын өлшеңіз.

Үрлегіш 1-ді іске қосыңыз және клапандардың жабылу тығыздығын шығын өлшегіштік тығырықтың (шайбаның) азқысымөлшері (микромано-метрі) бойынша тексеріңіз. Егер клапандар тығыз болса, азқысымөлшер-лердің түтікшелеріндегі деңгейлер бірдей (яғни деңгейлер айырмашылығы нөлге тең (Δh = 0)) болады.

Сынақ 1. Реттеуші клапанның ысыраптық сипаттамасын алу

Клапанды, онан кейінгі қысым 5 мм су бағанасы болатындай есеппен, аздап ашыңыз. Тығырықтың азқысымөлшерінің көрсетуі бойынша клапан арқылы кететін ауа шығынын өлшеңіз.

Клапанды ашуды ұлғайта отырып, онан кейінгі қысымды 5 мм су бағанасы қадамымен арттыра, келесі тәуелділікті (1 клапанының шығындық сипаттамасын) тұрғызыңыз

.                             (4.2)

Мұндағы ,  – жартылай және толық ашық 1 клапаны арқылы кететін жұмыс дене (ауа) шығындары;

,  – 1 клапанының жартылай және толық ашық кезіндегі шығынөлшегіштік тығырықтағы қысым тегеуріндері.

Сынақ 2. 1 және 2 клапандарының топтық шығындық

        сипаттамасын алу

Жоғарыда баяндалған әдістеме бойынша 1 және 2 клапандары тобының сипаттамасын тұрғызыңыз

      .                                  (4.3)

Мұндағы ,  – 1 клапаны толық ашық және 2 клапаны жартылай немесе толық ашық кезіндегі шығынөлшегіштік тығырықтағы қысым тегеуріндері.

Сынақ 3. Топтық шығындық сипатаманы алу

1-ші сынақтың баяндалған әдістемесі бойынша 1, 2, 3 клапандары тобының сипаттамасын тұрғызыңыз

.                               (4.4)

Мұндағы ,  – 1 және 2 клапандары толық ашық және 3 клапаны жартылай немесе толық ашық кезіндегі шығынөлшегіштік тығырықтағы қысым тегеуріндері.

Сынақ 4. Шығырдың бүкіл газ үлестіру жүйесінің топтық

      шығындық сипаттамасын алу

Дәл сол 1-ші сынақтың әдістемесі бойынша 1-ден 4-ке дейінгі клапандар тобының сипаттамасын тұрғызыңыз

       .                                               (4.5)

Мұндағы ,  – 1, 2, 3 клапандары толық ашық және 4 клапаны жартылай немесе толық ашық кезіндегі шығынөлшегіштік тығырықтағы қысым тегеуріндері (өлшеу мәліметтерін 4.1 кестеге жазыңыз).

4.1 К е с т е – Тәжірибе өлшеулерінің мәліметтері

Бақылау кестесінің мәліметтері бойынша  сызбағын салыңыз.

Есептік мәліметтер мен формулалар

Толық атмосфералық қысым

Тығырық алдындағы толық барометрлік қысым

Клапандар алдындағы толық қысым

Клапандардан кейінгі толық қысым

Клапандардағы толық қысым шығыны

Клапандардағы салыстырмалы қысым шығыны , %. Мұны әдетті 3÷5 % мәнімен салыстырыңыз және қорытынды жасаңыз.

№ 5 Зерттеу жұмысы

Тарылғы саптамасының ауа ағысын зерттеу

Жұмысты мақсаты. Ағынды жылуқозғалымның басты ұғымдарымен тарылғы саптамасының ауа ағысын зерттеу арқылы танысып, жылутәсілдік тәжірибелерді жүргізуге дағдылану ([1], [10], с. 76 ÷ 81).

Тапсырмалар: 1) Тарыла келген саптаманың (тарылғының) шығысы мен кірісіндегі қысымдардың β = р₂/р₁ қатынасына тәуелді ауа ағысының маңыздық G шығынын және бұл қатынастың аумалы β_ау мәнін тәжірибелік анықтау;

2) Ауаның маңыздық G(β) шығынының тәжірибелік және теориялық (5.2 суретті қараңыз) мәндерін салыстырып, қорытынды жасау.

5.1 Тарылғы ағынының теңдеулері

Жылуқозғалымның бірінші бастамасының қажыр арқылы жазылған

                                                                       (5.1)

ағындық теңдеуін тарылғының (конфузор) қысқалығынан gdz = 0 және dl_n жұмысы жоқ деп алып, келесідей жазуға болады (5.1 суретті қараңыз)

                                                                                     (5.2)

Іс жүзінде ағынның жылдамдығы жеткілікті жоғары болатындықтан, ол саптамамен айтарлықтай жылуалмаспайды. Сондықтан бұл ағысты жылуалма-сусыз құбылыс (dq = 0) деп (5.2)-ні келесідей жазып

                                                   (5.3)

                                (5.4)

аумаққысынан aғыншаның жылдамдығын анықтаймыз

                             (5.5)

Мұнда w₁² ≈ 0 деп алуға болады, өйткені w₁² << ∆h.

Жылуалмасулы (dq ≠ 0) қайтымды ағыстарға (5.2)-ні келесідей жазып

                         (5.6)

мүлтіксіз газдың тарылғының шығысындағы жылдамдығы жылуалмасусыз құбылыстың pv^k=p₁v₁^k күй теңдеуі арқылы (5.6)-мен келесідей есептеледі

       (5.7)

Мұны ескере, тарылғы aғыншасының маңыздық шығысын табамыз

             (5.8)

Мұндағы β = p₂/p₁ – ағыншаның салыстырмалы қысымы 1-ден 0-ге (р₂ = р₁-ден р₂ = 0-ге) дейін төмендегенде G = 0-ден G = G_еңү-ге көтеріліп, қайтадан G = 0-ге төмендейді (5.2 суретті қараңыз).

Аумалы күйде G ≠ 0. Сондықтан G = G_еңү = ρ₂f₂w_a мәніне сәйкес (5.8)-дегі

(5.9)

Ағыншаның салыстырмалы β_а қысымының (5.9)-бен есептелген аумалы мәндері 5.1 кестеде келтірілген.

5.1 К е с т е - Ағыншаның салыстырмалы қысымының аумалы мәндері

Аумалы күй көрсеткіштерін (5.7)-де ескеріп, тарылғы шығысындағы ең үлкен маңыздық шығысты aғынша жылдамдығын келесідей табамыз

(5.10)

Бұл тарылғы ағыншаның ең үлкен маңыздық шығысын беретін дыбыстық жылдамдыққа тең ең үлкен жылдамдығы болды. Сондықтан р₂ тек р_а-ға дейін ғана төмендейді, өйткені сыртқы қысым р_с < p_а-дан төмен болса да, ∆р = p_a – p_c–ның әсер толқыны w₂ = a ағын жылдамдығына қарсы таралмайды. Сонымен, тарылғы ағыншаның жылдамдығы оның дыбыстық жылдамдығынан аспайды (w₂ ≤ a) және β ≤ β_а (р_с ≤ р₂ = р_а)-да маңыз шығысы ең үлкен мәнінен төмен болмайды (5.2 суретті қараңыз).

         5.2 Тәжірибелік қондырғының сүлбесі мен жұмыстың орындау реті

Жұмыс келесі ретпен орындалады

Сығымдағыштың жетегіне электр беріп, оның ажырасуын тосу.

1)     Газсанауыштың n_б көрсетуін жазып алу, шегергіште 3-те 1,2 бар қысым қою, ысырма 4-ті аша, секундомерді қосу.

2)     1 минуттен кейін  газсанауыштың n_с көрсетуін және τ уақытын жазып, ысырма 4-ті жабу. Мәліметтерді 5.2 кестеде келтіру.

       3) Осы секілді тәжірибені тыныштандырғыштағы 1,6 ; 2,0 ; 2,5 ; 3,0 бар

 қысымдарда жүргізу (5.3 суретті қараңыз).

Назар аударыңыз! Қондырғыларды қосу, ажырату және басқа тәртіпке өткізу тек оқытушының рұқсатымен және бақылауымен жүргізіледі!

         Тарылғының шығысындағы ауданы f = 2,355 мм².

5.3 Тәжірибенің нәтижесін өңдеу және қателігін бағалау

         Ауаның көлемдік және маңыздық шығындарын келесідей анықтаймыз

                                                                                 (5.11)

                                                                           (5.12)

Мұндағы v, ρ, R = 287,0 Дж/(кгК) – ауаның меншікті көлемі, м³/кг; тығыздығы, кг/м³ және газ тұрақтысы.

  5.2 К е с т е – Тәжірибелік мәліметтер.  р₂ =          бар,     t₂  =        ⁰С.

         5.3 Бақылау сұрақтары

1 Неліктен тарылғының шығысындағы ауаның жылдамдығы жергілікті дыбыс жылдамдығынан аспайды?

2 Тарылғының шығысындағы ауа жылдамдығының (5.5) пен (5.7) кейіптемелерінің айырмашылығы неде?

3 Неліктен (5.8) кейіптеме β = 0 ÷ β_а аралығында «істемейді»?

4 Жылдамдық пен маңыздық шығыстың (5.7)÷(5.8)-дерін шығарыңыз.

5 Мах саны дейтініміз не?

№ 6 Зерттеу жұмысы

Піспекті сығымдағыштың пайдалы жұмыс еселеуіштерін анықтау

Жұмыстың мақсаты. Газдың сығылу құбылыстары мен теориясын игеріп, зерттелген сығымдағыштың пайдалы жұмыс еселеуіштерін (ПЖЕ) тәжірибелік анықтау және жылутәсілдік тәжірибелерді жүргізуге дағдылану.

Тапсырма: жылуалмасусыз құбылысты сығымдағыштың η_сk^іс (6.8) бен η_сk^ж (6.17) және η_сk^м (6.20)  ПЖЕ-н тәжірибелік анықтап өзара салыстыру ([1, 7], [10], с. 40 ÷ 44). 

6.1 Зерттеуге қажетті теориялық мәліметтер

Сығымдағыштар газдардың қысымын көтеріп тұтынушыларға жеткізуге арналған. Олардың газды соруға арналғандары - сиретулік сорғылар (вакуум-насосы). Мұндағы газдың қысымы атмосфераға дейін не одан сәл жоғары болады. Газдар, жұмыс дене ретінде, желдеткіш (вентилятор) пен үрлегіш (газодувка) және сығымдағыштармен (компрессоры) қысымдары көтеріліп, тұтынушыларға беріледі.

 Сығымдағыштар әрекетті көлемдік пен қалақшалы және ағыншалы, ал құрылымды піспекті, айналғы мен белді не ортадантепкішті болады. Олар газ берісі (подача, V, м³/мин) және қысымы не қысымының көтерілу дәрежесі ε = р₂/р₁-мен және айналу жиілігі n мен қуаты арқылы сипатталады. Мысалы, желдеткіш (V=50÷10000, ε=1÷1,04, n=300÷10000) пен үрлегіш (V=0÷5000, ε=1,1÷4, n=300÷15000) және сығымдағыштарға (V=0÷15000, ε=2÷1000, n=100÷ 45000). Үрлегіштердегі газдар әдеі суытылмайды, ал сығымдағыштардағы газдар әдеі суытылады.

Газдың сығылу жұмысы жалпы түрде келесі кейіптемемен анықталады

                   (6.1)

Мұндағы р – газдың қысымы (Па), p₁ - сору мен p₂ – сығу қысымдары;

V = mv – айналымдағы газдың көлемі (м³), m – маңызы (кг), v – меншікті көлемі (м³/кг).

 Сығылу құбылысы (нақты іске асырылуы мүмкін) тұрақты ыстықтықты (изотермді (Т=тұрақты), көп жолды құбылыс (политропты (n) көрсеткіші n=1) және жылуалмасусыз (k, адиабата) көрсеткіші (n=k=с_р/с_v=1,41) құбылыстары-ның арасындағы (1 < n < k) көп жолды (нақты, н, n,) құбылыс болады.

Маңызы  m = 1 кг мүлтіксіз (идеальный) газдың тұрақты ыстықтықты құбылысындағы кеңею (к) мен сығылу (с) және пайдалы (п, тәсілдік (m)) теориялық (t) жұмыстары

         (6.2)

Маңызы  m = 1 кг мүлтіксіз газдың жылуалмасусыз бен көп жолды құбылыстарындағы сығылу (с) жұмыстары

      (6.3)

                  (6.4)

Бұлардағы R = 287 - ауаның газ  тұрақтысы, Дж/(кгК);

Т₁ – ауаның сығымдағыш алдындағы (бастапқы) толық ыстықтығы, К.

Газдың тұрақты ыстықтықты құбылысындағы сығылу (6.2) жұмысы ең (жылуалмасусыз (6.3) жұмысынан да) аз болады, өйткені (6.2)-дегі ε = р₂/р₁ – газ қысымының көтерілу дәрежесі (газдың сығылу құбылысында алған мүмкіндігі – потенциалы), (6.3) пен (6.4)-терге қарағаннан, қажыры (с_р(Т₂–Т₁)=0) өзгермей (азаймай, сақтала) өтеді.

Сондықтан және жұмыс дененің Т₂ ыстықтығын төмендету үшін нақты (істегі) сығылу жұмысын көп сатылы қылып, көп жолды 1а-в2n құбылысын ыстықтығы тұрақты 1в2т құбылысына жақындатады (6.1 суретті қараңыз).

Дегенмен, сығымдағышқа, жетегі мен шегергіші және автоматика жүйесіне, зиянды көлемі мен әртүрлі түзгілеріндегі үйкелістік пен басқадай кедергілерге кететін қайраты секілді қозғалтқыш шығындары өндірулігін төмендетеуінен жетектің

                                   (6.5)

жұмысы газдың сығылу жүмысынан үлкен болады.

Мұндағы W- электр қозғалтқыштың тұтынған қуаты, Вт;

I мен U – электр ағын күші (тоғы, А) мен электр кернеуі, В;

τ - сығымдағыштың жұмыс істеу уақыты, с.

Сығымдағыштың тиімділігін газдың сығылу құбылысы L_c қайратының жетегінің L_ж қайратына L_сn/L_ж қатынасы деп әдетті қайраттық пайдалы жұмыс еселеуішінің келесі түрінде анықтауға болмайды

                                                                                  (6.6)

өйткені қайраттық ПЖЕ-лердің алымындағы пайдалы жұмыс мөлшері (бөліміндегі оған шығарылған қайратымен) салыстырмалы мүмкінінше мол болуға, ал сығымдағыштардағы газдың сығылу жұмысы, керісінше, салыстырмалы аз болуға тиіс.

Кеңею (+) мен сығылу (-) жұмыстардың қарама қарсылығынан әдебиет жүзінде сығымдағыштардың тиімділігін (жетілдірілуін) көрсететін ішкі салыстырмалы (іс) ПЖЕ-і келесідей анықталады:

а) қарқынды (сумен) суытылатын (көлемдік) сығымдағыштардың ПЖЕ-ін тұрақты ыстықтықты l^t_cT cығылу жұмысының көп жолды l^t_cn жұмысына келтірілген келесі қатынасымен

    (6.7)

         б) саябыр суытылатын (не суытылмайтын, ортадан тепкіш, белдік) сығымдағыштардың ПЖЕ-ін тұрақты энтропиялық l_cs = l^t_ck cығылу жұмысының көп жолды l^t_cn жұмысына келтірілген келесі қатынасымен

                                                         (6.8)

         Мұндағы G – газдың маңыздық шығысы, кг/с;

N^t_ck мен N^t_cn - жылуалмасусыз бен көп жолды құбылыстарындағы газдың сығылу теориялық қуаттары;

n - көп жолды газ сығылу құбылысының (политропаның) көрсеткіші (оның күй теңдеуінен) келесідей анықталады

                                    (6.9)

Сығымдағыштың механикалық ысырапсыз (теориялық) қуаттары

                                                                  (6.10)

                                                                                (6.11)

Сығымдағыш жетегінің (приводының) есепті қуаттары (жеқ)

                                                                              (6.12)

                                                                              (6.13)

         Мұндағы сығымдағыш жетегінің тұрақты ыстықтықты η^ж_сТ және η^ж_сk - жылуалмасусыз құбылыстарындағы ПЖЕ-лері механикалық (ысырапты) η^м_сТ мен η^м_сk ПЖЕ-лерімен келесідей байланысты

                                    (6.14)

                                               (6.15)

Сығымдағыш жетегінің тұрақты ыстықтықты η^ж_сТ және η^ж_сk - жылуалмасусыз құбылыстарындағы ПЖЕ-лерін тәжірибелік (6.5) пен (6.12) және (6.13) арқылы келесідей анықтауға болады

                                                        (6.16)

                                                         (6.17)

Зерттелетін сығымдағыштың V₂ = 24∙10^{-3 м3} көлеміндегі ауаның (3.6) мен (6.16) және (6.17)-лердегі маңызы келесіге тең

                                          (6.18)

Сығымдағыштың механикалық η^м_сТ мен η^м_сk ПЖЕ-лерін (6.14) ÷ (6.17)-лер мен (6.7) ÷ (6.8) арқылы келесідей табамыз

                                                           (6.19)

                                                                     (6.20)

6.2 Сығымдағыштың газ берісін есептеу әдісі (тапсырылмайды)

Зиянды көлемі [7] мен сору көлемінің еселеуіші [2] сырықтың (цилиндр) жұмыс көлеміммен салыстырылып  анықталады (6.1 суретті қараңыз)

                                                (6.21)

                                                 (6.22)

Көп жолды күй бернесі және (6.21) бойынша (к – кеңею)

            (6.23)

Сору көлемі 6.1 сурет бойынша

                    (6.24)

                                     (6.25)

                                (6.26)

Бірақ, нақты сору көлемі бұдан аздау болады, өйткені сорылатын газ ыстық клапан мен сырыққа түйісе қыздырылып, көлемі өсуінен λ_т=0,90÷0,95 еселеуішіндей және клапан мен піспектің сырықпен саңлаусыздығынан газдың λ_г=0,95÷0,98 еселеуішіндей кемуі болады.

Сондықтан сығымдағышпен сорылатын нақты көлем келесідей болады

       (6.27)

Сонымен бір сырықты және бір бағытты әрекетті сығымдағыштың берісі піспектің (поршень) әр минуттағы қос жүрістерінің z санына көбейтіліп, анықталады

                                              (6.28)

Мұнан сырықтың (піспек ауданының S жүрісіне көбейтілген) V_ж = πD²S/4 – жұмыс көлемі сығымдағыш берісінің басты негізгі ықпалы (факторы) екенін көреміз.

Зиянды көлемді салыстырмалы ұлғайтып, (6.28)-дегі а(ε^1/n-1)=1 қылсақ, V_б=0 болып, яғни 6.1 суреттегі сығу мен кеңею (1-3, 3-1 үзілікті) сызықтары сай келіп (совпадает), сығымдағыштың соруы мен берісі болмайды. Қысым өскенде берістің азаюы да (6.28)-ден және 6.1 суреттен де (өйткені р₂ өсе 3-2-нің арасы азаяды) көрінеді.

6.3 Екі сатылы бір ағынды шыққылы піспекті сығымдағыштың

      құрылысы мен pv-сызбағы

Көп сатылы сығымдағыш негізінде екі түрлі болады: а) бірнеше сатылы (қосөрелі) шаққылы піспекті бір сырықта; б) сатылы қысымды әр сырықта. Мысалы, зерттелетін сығымдағыштың 6.2 суреттегі екі сатылы бір ағынды (прямоточного типа) шаққылы піспекті қысымдық сатылары шаққылы піспектің екі жағында орналасқан. Оның жұмыс әдісі қатар істейтін екі сатысына сызбақты 6.3 суретте көрсетілген. Онда піспектің оңға қарай жылжуымен ауа сырттан сорылады десек, бірінші (І) сатыдағы сору сызығы 4’1 атмосфералық р₁ қысымынан сәл төмен өтеді. Мұнымен қатар (бірге) екінші (ІІ) сатыда газ 3’2” cызығымен сығылып, 2”3” сызығында итеріліп шығарылады.

Піспек солға жылжи бастағанда, бірінші сатыда газ 1-2’ бойымен сығылады, ал екінші сатыда газ 3”4” бойымен кеңейіп, 4” нүктеде аралық р₂’ қысымына р₂-ден төмендейді. Бұл кезде екінші сатының сору клапаны ашылып, піспек солға жылжи беріп, газ тұйық салқындатқыштан сорылады. Сонымен, қысым төмендей, піспек 2’ нүктеге жеткенде, бірінші сатының итеру (напорный) клапаны ашылып, газ одан салқындатқышты өтіп, екінші сатыда 2’3’ бойымен сорылады.

Піспектің оңға қарай жылжуымен, газ бірінші сатыда 3’4’ бойымен көп жолды (политропно) кеңейеді де, сатылардағы, айтылғандай айналымдар басталады.

Қаралған екі сатыларда қысымның сорылу мен сығылу құбылыстары піспектің қарама-қарсы жылжуларында өтетіндіктен жұмыс жүктемесі біркелкі болады [7].

Мұнда біз инженерлі өнерлі шешімнің тек қарапайым түрін ғана көрдік.     

6.4 Тәжірибелік қондырғының сүлбесі мен жұмыстың орындау реті

Тәжірибелік қуаты 1,5 кВт қондырғы 220 В айнымалы электр ағынды жетегімен екі сатылы піспекті сығымдағыштан көлемі 24 л жинау ыдысынан (ресивер) және оның шығысында берілген қысымды орнататын шегергіштен тұрады. Жинау ыдысындағы ауаның қысымын өлшеу үшін қысымөлшермен сонымен қатар, сығылған ауа ыстықтығын өлшеу үшін хромель-алюмель (ХА) ыстықжұппен қамтылған. Айналым саны n = 2900 айналым/минут болған кезде, сығымдағыштың да бір минуттағы айналым саны (сору, сығу, жинау ыдысындағы қысымдау) сол санға тең болады (6.4 суретті қараңыз).

Назар аударыңыз! Қондырғыларды қосу, ажырату және басқа тәртіпке өткізу тек оқытушының рұқсатымен және бақылауымен жүргізіледі!

6.5 Жұмыстың орындауы мен тәжірибе нәтижесін өңдеу реті

1) Қысымды жылдам азайту қақпақшасының көмегімен жинау ыдысында (ресивер, тыныштандырғышта) атмосфералық р₁ қысымын орнату.

2) Тыныштандырғыштағы бастапқы t₁ ыстықтықты өлшеу.

3) Шегергіштің (редуктордың) шығыс реттегішін жабу және электр қозғалтқышты қосу. Мұнымен бірге секундомерді қосу.

4) Тыныштандырғыштағы қысым р₂ = 8 бар болған кезде, сығымдағыш өздігінен ажыратылады. Сығымдағыштың жұмыс істеу τ, с уақытын, ыстықжұптың ε₂, мВ (t₂, ⁰С) мен электр ағын I, А және кернеу U, В мәндерін 6.1 кестеге жазып алу керек.

Әрбір 10÷15 минут аралығымен тәжірибе 3 рет жүргізіліп, есепке орташа қорытынды мәндері алынады.

5) Ыстықтық (дәлдігі 2,5 ⁰С, 0,1 мВ) мультиметрмен не (дәлдігі 0,25 ⁰С, 0,01 мВ) Щ4316 аспабымен тікелей өлшенбей, милливольтті хромель-алюмель жұптарымен анықталса, көрсетуі (ε - ЭҚК – электр қозғаушы күші) ⁰С-ге келесі теңесынау кейіптемесімен (0 ÷ 320 ⁰С аралығында) аударылады

                   t = 24,7(⁰С/мВ)ε(мВ) +  t₁ = 24,7ε + t₁ , ⁰С.                  (6.29)

Тәжірибе нәтижесі тапсырма және 3.1 кесте бойынша өңделеді.

Тұрақты ыстықтықты құбылысты сығымдағыштың η_сТ^іс (6.7) бен η_сТ^ж (6.16) және η_сТ^м (6.19)  ПЖЕ-н тәжірибелік анықтап өзара салыстыру. 

6.1 К е с т е - Мәліметті бақылау және өңдеу. р₁ =         Па, t₁ =        ⁰C, V₂= 24 л

Мысалы, (6.5) жетек жұмысын анықтаудың салыстырмалы қателігі

                                                                              (6.30)

6.6 Бақылау сұрақтары

1.     Екі сатылы көп жолды сығылу құбылысы pv-сызбағында қалай өтеді?

2.     Екі сатылы көп жолды сығылу құбылысы Ts-сызбағында қалай өтеді?

3.     Мәліметтерді өңдеуге қатысты кейіптемелерді түсіндіре біліңіз.

4.     Зерттелетін қондырғының қағидалы сүлбесі (схемасы) қандай?

5.     Cығымдағыш ПЖЕ-лерінің ұғымы қандай?

6.     Мүлтіксіз газдардың көп жолдық күй теңдеуі қалай жазылады?

7.     Осы жұмыстың жасалу реті қандай?

8.     Теңесынау (6.29) кейіптемесін түсіндіру.

9.     Мәліметтердің өңдеу ретін 6.1 кесте бойынша түсіндіру.

№ 7 Зерттеу жұмысы

Бу сығулы тоңазытқыштың айналымын зерттеу

Жұмыстың мақсаты. Істегі тоңазытқыштың құрылымы және жұмысымен танысу, жылуқозғалымдық айналымын игеру, оның тоңазыту еселеуіші мен салқын өнімін анықтау, зерттеу жұмысына дағдылану.

Тапсырма: Бу сығулы тоңазытқыштың тоңазыту ε еселеуіші мен салқын q₂ өнімін анықтау, ε-ді Карноның қайтымды кері айналымының тоңазыту ε_к еселеуішімен салыстыру ([1], [10], с. 82 ÷ 89).

7.1 Тоңазытқыштың айналымын зерттеу сипаттамасы

Денелердің ыстықтығын қоршаған ортаның ыстықтығынан төмендетіп ұстайтын қондырғыларды тоңазытқыштар дейді (7.1 суретті қараңыз). Олар бу сығулы, бу ілестіргішті, ауалы, бойына сіңірулі (аб-сорбция) түрлі бо-лады.

Тоңазытқыштың жылуқозғалымдық айналымы сағат ті-лінің жүрісіне кері бағытты болады.

Жылуқозғалымның екінші заңы бойын-ша кері айналымға сырттан l жұмысы берілу арқылы сал-қын көзінен (құ-тыдан) q₂ жылылығы алынып, қоршаған ортаға q₁ = l + q₂ жылылығы беріледі. Сонда тоңазытқыш-тың тоңазыту ε есе-леуіші (холодильный коэффициент) мен жылулық сорғының жылыту χ еселеуіші келесілер болады

                                           (7.1)

                                  (7.2)

Зерттеулі қондырғы ретінде тұрмыстық тоңазытқыш алынған. Оның жылулық сүлбесі мен жылуқозғалымдық айналымы 7.2 суретте көрсетілген.

Тоңазытқыштың жұмыс денесі жеңіл қайнайтын фреон-12-нің буы 1-2 жылуалмасусыз құбылысында әдетті құрғақ қанығу күйіне дейін сығымдағыш 5-те сығылып, жылуалмастырғыш 6-да q₁ жылылығы қоршаған ортаға (ал жылулық сорғыда тұтынушыға) беріліп, қысымы мен ыстықтығы тұрақты 2-3 құбылысында фреон-12 шықтанады.

Фреон-12 қайнаған күйінде дроссель 7-де кедергіленп, h₃ = h₄ = тұрақты қажырлы 3-4 құбылысында қанығу ыстықтығы мен қысымы төмендеп, ыстық-тығы құтыдағы ауаның ыстықтығынан кем болып, ауаның q₂ жылылығын алып, 4-1 тұрақты ыстықтық пен қысым құбылысында фреон буланады. Бұл 8 жылуалмастырғыш сондықтан буландырғыш деп те аталады.

Сығымдағыштың алдында және одан кейін фреонның қысымы 10 мен 11 манометрлермен қадағалануы мүмкін. Фреонның қажырын айналымның түйінді нүктелеріндегі ыстықтары арқылы (Д қосымша кестесі бойынша) алып, тоңазыту (7.1) мен жылулық сорғының жылыту (7.2) еселеуіштерін келесідей анықтауға болады

               (7.3)

                 (7.4)

Шекаралық сызықтардағы мұндағы құрғақтық дәрежелері x₂ = 1-дегі h₂ = h₂^” мен x₂ = 0-дегі h₃ = h₃^’ және h₄ = h₃ қажырлардың мәндері фреон-12-нің [8]-дің (347÷349 б.) 25-ші кестесінен тікелей анықталады. Ал, фреон-12-нің қаныққан ылғалды бу көлемінің 1-ші түйінді нүктесіндегі h₁ қажырдың мәні Т₁ ыстықтығы мен жергілікті құрғақтық дәрежесі x₁-ге тәуелді. Бұл екі белгісіз h₁ мен x₁-ді келесі екі теңдеулерден табамыз (7.2б суретті қараңыз)

                                        (7.5)

                                                                       (7.6)

Соңғысындағы х-тің мәнін (7.5)-те ескеріп, қажетті h₁-дің кейіптемесін келесідей табамыз

                                                           (7.7)

                                                    (7.8)

Сонымен, тоңазыту (7.3) мен жылулық сорғының жылыту (7.4) еселеу-іштер құраушылары түгел белгілі болады. Бұлар арқылы тоңазытқышта өндірілген салқынның меншікті мәні де келесідей анықталады

                                        (7.9)

Тоңазытқыш айналымы ыстықтықтарының аралығындағы Карноның қайтымды кері айналымының тоңазыту еселеуіші (7.1) келесідей анықталады (7.2 суретті қараңыз)

              (7.10)

Мұндағы T₁ = t₁ + 273 – толық ыстықтық, К.

Зерттеу мәліметтері мен олардың өңдеу кестелерін және істелген жұмыстың есептігін студенттер өздігінен жасайды.

№ 8 Зерттеу жұмысы

Бу сығулы жылулық сорғының айналымын зерттеу

Жұмыстың мақсаты. Істегі тоңазытқыштың құрылымы арқылы жылулық сорғының жұмысымен танысу, жылуқозғалымдық айналымын игеру, жылыту еселеуіші мен жылу өнімін анықтау, зерттеуге дағдылану.

Тапсырма: Бу сығулы жылулық сорғының жылыту χ еселеуіші мен q₁ меншікті жылу өнімін анықтау, χ-ны Карноның қайтымды кері айналымының жылыту χ_к еселеуішімен салыстыру ([1], [10], с. 82 ÷ 89).

8.1 Жылулық сорғының айналымын зерттеу сипаттамасы

Тоңазытқышты баспананы жылытуға 1852 жылы (28 жастағы) Вильям Томсон (Кельвин) ұсынған екен. Көлемді жылытуға пайдаланатын тоңазытқышты жылулық сорғы дейміз. Тоңазытқыштың жылуқозғалымдық айналымы сағат ті-лінің жүрісіне кері бағытты болады.

Жылуқозғалымның екінші заңы бойын-ша кері айналымға сырттан l жұмысы берілу арқылы сал-қын көзінен (құ-тыдан) q₂ жылылығы алынып, қоршаған ортаға q₁ = l + q₂ жылылығы беріледі. Сонда тоңазытқыш-тың тоңазыту ε есе-леуіші мен жылулық сорғының жылыту χ еселеуіші (отопительный коэффициент) келесілер болады

                                           (8.1)

                                  (8.2)

Зерттеулі қондырғы ретінде тұрмыстық тоңазытқыш алынған. Оның жылулық сүлбесі мен жылуқозғалымдық айналымы 8.1 суретте көрсетілген.

Тоңазытқыштың жұмыс денесі жеңіл қайнайтын фреон-12-нің буы 1-2 жылуалмасусыз құбылысында әдетті құрғақ қанығу күйіне дейін сығымдағыш 5-те сығылып, жылуалмастырғыш 6-да q₁ жылылығы жылулық сорғыда тұтынушыға (ал тоңазытқышта қоршаған ортаға) беріліп, қысымы мен ыстықтығы тұрақы 2-3 құбылысында фреон-12 шықтанады.

Фреон-12 қайнаған күйінде дроссель 7-де кедергіленіп, h₃ = h₄ = тұрақты қажырлы 3-4 құбылысында қанығу ыстықтығы мен қысымы төмендеп, ыстық-тығы құтыдағы ауаның ыстықтығынан кем болып, ауаның q₂ жылылығын алып, 4-1 тұрақты ыстықтық пен қысым құбылысында фреон буланады. Бұл 8 жылуалмастырғыш сондықтан буландырғыш деп те аталады.

Сығымдағыштың алдында және одан кейін фреонның қысымы 10 мен 11 манометрлермен қадағалануы мүмкін. Фреонның қажырын айналымның түйінді нүктелеріндегі ыстықтары арқылы (Д қосымша кестесі бойынша) алып, жылулық сорғының жылыту (8.2) еселеуішін келесідей анықтаймыз

               (8.3)

                 (8.4)

Шекаралық сызықтардағы мұндағы құрғақтық дәрежелері x₂ = 1-дегі h₂ = h₂^” мен x₂ = 0-дегі h₃ = h₃^’ және h₄ = h₃ қажырлардың мәндері фреон-12-нің [8]-дің (347÷349 б.) 25-ші кестесінен тікелей анықталады. Ал, фреон-12-нің қаныққан ылғалды бу көлемінің 1-ші түйінді нүктесіндегі h₁ қажырдың мәні Т₁ ыстықтығы мен жергілікті құрғақтық дәрежесі x₁-ге тәуелді. Бұл екі белгісіз h₁ мен x₁-ді келесі екі теңдеулерден табамыз (8.1б суретті қараңыз)

                                        (8.5)

                                                                      (8.6)

                                                           (8.7)

                                                    (8.8)

Жылулық сорғының меншікті өнімі мен жылулық сорғы айналымы ыстықтықтарының аралығындағы Карноның қайтымды кері айналымының жылыту еселеуіші (8.2) келесідей анықталады (8.1 суретті қараңыз)

                                        (8.9)

              (8.10)

Мұндағы T₂ = t₂ + 273 – толық ыстықтық, К.

Зерттеу мәліметтері мен олардың өңдеу кестелерін және істелген жұмыстың есептігін студенттер өздігінен жасайды.

№ 9 Зерттеу жұмысы

Шығыр саптамасының ағындық қайрат ысырабын анықтау

Жұмыстың мақсаты. Шығыр саптамалар кескінінің ағындық қайрат ысырабын анықтау [1, 5, 22].

Жұмыстың  міндеті. Шығыр саптама ағынша жылдамдығының φ мен қайрат ысырабының ξ және бағыттау саптаманың пайдалы (п) жұмыс η еселеуіштерін анықтау.

9.1 Зерттеу әдістемелігі

Шығырдың жұмыс дене ағыншаларын айналып тұратын қалақшаларына бағыттайтын саптама (сопло) торы да ұщақтың қанаты тәрізді қалақшалардан құралады. Бұл қалақшалардың аралықтары Лаваль саптамасы секілді болатындықтан жұмыс дененің жылдамдығы қарапайым с₀ мәнінен дыбыс жылдамдығынан да асады (с>>c₀). Ағыншалардың әртүрлі (үйкелістік, кескіндік, құйындық ж.т.б.) қайрат ысыраптары болады. Сондықтан ағынша жылдамдығы біркелкі болмайды. Бұл жағдай жылдамдық еселеуіші φ=с/с_еңү (еңү – ең үлкен) арқылы ескеріледі.

Сонда қайрат ысырабы келесідей анықталады

                                      (9.1)

Бағыттау саптаманың пайдалы (п) жұмыс еселеуіші (ПЖЕ) тең

               (9.2)

Сонымен бұл зерт-теу жұмысының міндетін атқару үшін жылдамдық φ еселеуішінің, яғни қалақ-ша аралықтарындағы ағ-ыншалар жылдамдығының орташа (сызықша) мәнін тәжірибелік анықтаса бол-ғаны. Сонда

             Ол үшін шығыр қалақша торының үлгісі 11 жылдамдығы кеңіткі 2 мен сым торы 3 және тыныш-тандырғыш (ресивер) 4 ар-қылы біркелкіленген ауамен ағысталады (9.1 суретті қараңыз).

Қалақшалардың аралығы 18 мм, торының кермесі (хордасы) В = 38,5 мм. Мекен өлшер (координатник) 10 арқылы үш арналы қысым өлшер 7÷9 қалақшалар торының ортасына және шетінен L ≈ 0,4∙В ара қашықтықта орналастырылады.

Үрлегіш 1 электр желісіне қосылады. Пито түтікшесі 6 мен U-тәрізді өлшер 5 арқылы қалақшалар алдындағы қысым тегеуріні ∆р₁-дің мәні беріледі. Жылдамдықты өлшеу қалақша торының ортасындағы ағыншаның бір шетінен басталады.

Мұның мекендігін у = 0 деп алып, мекен өлшер 10 арқылы үш арналы 7÷9 қысым өлшерді әрбір у = 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 мм-лік нүктелерге (көтеріп не түсіріп) орнатып, қалақшалар соңындағы тегеурін ∆р₂ өлшенеді.

Ол үшін әрбір аталған нүктелерде ең алдымен үш арналы 7÷9 қысым өлшердің сыртқы 7 мен 9 түтікшелерінің көрсеткіштері (7÷9-ды бұрау және U-тәрізді өлшері арқылы) теңестіріледі. Сонда орталық түтікше 8 жергілікті жылдамдыққа қарсы орналасып келесідей мәнін береді [23]

           (9.4)

Өлшенген мәліметтер 4.1 кестеде жазылып, өңделеді. Зерттеу жұмысы аяқталған соң қондырғы электр желісінен ажыратылады. Есепке жергілікті (9.4) ағынша жылдамдықтарының арифметикалық орта мәнін алуға болады.

4.1 К е с т е - Өлшеу және өңдеу мәліметтері, ∆р₁ =        мм су бағанасы

9.2 Бақылау сұрақтары

1. Бағыттау саптама торының міндеті неде?

2. Жасалған жұмыстың әдістемелік негізі неде?

3. Неліктен тор алдындағы ауаның жылдамдық өрісі біркелкі болу керек? Бұл іске қалай асырылады?

4. Жергілікті (9.4) ағынша жылдамдықтарының орта мәнін қандай әдістермен табуға болады және ол неге қажет?

5. Өлшенген және өңделген мәліметтердің дәлділігін қалай бағалауға болады?

 № 10 Зерттеу жұмысы

Жұмыс дене ысырабын құйынды азайту

Жұмыстың мақсаты. Жұмыс дене ысырабын құйынды азайту [5, 22].

Жұмыстың  міндеті. Жұмыс дене ысырабының құйынды ысырабын есепті G_ыс^е(φ) және тәжірибелі G_ыс^т (φ) анықтап, тәуелділіктерін сызу.

10.1 Құйынды тығыздағыштың есептік әдістемесі

Шығыр айналғысы (ротор) мен тұрғысының (статор) саңылауларында (щель, зазор) жұмыс дененің (бу, газ, ауа) маңыздық шығыс G_ыс ысырабы тығыздағышты тізбелі құйынды кедергілі жасап азайтылады (10.1 суретті қараңыз). Бұл маңыздық шығыс А.Стодол формуласымен есептеледі [22]

                                               (10.1)

Мұндағы μ₀ –[қалыңдығы ∆ = 0,001 м (мұнда және төменде зерттелетін үлгінің сипаттамалы мәндері көрсетілген), биіктігі h = 0,005 м мен ағысталу өресі r = 0,6∆ м және орналасу адымы t = 0,006 м мен көлбеу бұрышы φ = 45, 90, 135⁰, z = 7 санды қырлы тығыздағыш] ысырап шығысының еселеуіші

                                      (10.2)

                                                                               (10.3)

- нақты δ = 0.001 м мәнімен анықталатын саңылаудың есепті қалыңдығы, м;

d = 0,12 м – тұрғы белдігінің қосөресі (πdδ₀ = f₀, м²), м;

         р₀, р_z – тығыздағыш кірісі мен шығысын-дағы қысым, Па;

         υ₀ – тығыздағыш кірісіндегі жұмыс дененің меншікті көлемі, м³/кг.

Ауаның меншікті көлемі күй теңдеуінен табылады            

                                   (10.4)

 Мұндағы R = 287 Дж/(кгК) – ауаның газ тұрақтысы;

Т₀ – тығыздағыш алдындағы ауаның толық ыстықтығы, К .

10.2 Зерттеулік қондырғының түрі мен жұмыстың өткізу тәсілі

Бұл жұмыста көлбеу бұрышы φ = 45, 90, 135⁰, z = 7 (z-те түрленуі мүмкін) әртүрлі тура ағынды тығыздағыштар 1-ді ауыстыра орнатып, электр жетегі 4 пен желдеткіш 5-ті іске қосып, ауаның барометрлік р_В 11 қысымы (мм снап бағанасы) мен ыстықтығы 7 және (жұмыс тәртібі тұрақталған соң) манометрлер 3 пен 13 арқылы қысым тегеуріндері h₃ пен h₁₃ (мм су бағанасы) өлшенеді (10.2 суретті қараныз).

Зерттеу жұмысы аяқталған соң қондырғы ЛАТР арқылы сөндіріледі.

Сұйықтеңесу ∆р = ρgh негізгі теңдеуі бойынша 1 мм снап б. = 133 Па және 1 мм су б. = 9,81 Па деп, қысымдарды (р_В, р₀, h₁₃, h₃, Па) Па өлшем бірлігіне келтіріп есептейміз.

Сонда

                          (10.5)

                (10.6)               

Тура ағынды тығыздағыштардан өтетін ауаның тәжірибелік маңыздық ысырабы (шы-ғысы) келесі тәжірибелік кейіптемемен есеп-теледі

                                                   (10.7)

Мұндағы тәжірибелік анықталған h₃ = ρw²/2.

Есеп мәліметтерін 3.1 кестеге толтырамыз.

3.1 К е с т е – Зерттеу және өңдеу мәліметтері

Ауа ысырабының (шығысының) мөлшерін (10.1) және (10.7) теңдеулер арқылы тауып, G_ыс^е = f(φ) және G_ыс^т = f(φ) тәуелділік сызыңыз (сызбаларын (графиктерін) салыңыз). Табылған мәліметтер және жасалған жұмыс арқылы қорытынды жазыңыз.

№ 11 Зерттеу жұмысы

Шығыр қалақша үлгісінің дірілін зерттеу

Жұмыстың мақсаты. Шығырдың жұмыс қалақша үлгісінің дірілін зерттеу әдісі мен себептерін және азайту ықпалдарын танып игеру [5, 22].

Жұмыстың  міндеті. Қалақша үлгісінің дірілін зерттеу мен есептік және тәжірибелік мәліметтерін салыстыру. Тербеліс жиіліктерінің І мен ІІ және ІІІ үндерінің ерекшілігін анықтау, тәуелділіктерін сызу және суреттеу.

11.1 Қалақша дірілінің жалпы ұғымдары

Шығырдың (әсіресе бірінші мен соңғы сатыларының) қалақшалары қиын жағдайларда жұмыс атқарады. Бірінші сатының қалақшаларына будың жоғары қысымы мен ыстықтығы әсер етеді. Соңғы саты қалақшаларының аса үлкендігінен бу ағынымен майысу және ортадан тепкіш күштері қауіп төндіреді. Мұнан ылғал бу өтетіндіктен қалақшалар желініп тозады (эрозия).

Қалақшаларға тұрақты (ортадан тепкіш, орташа шеңберлік, қысым тегеуріні) және айнымалы (шеңбер бойымен бу ағынының әртүрлігі мен айналғы (ротор) дірілі) күштер әсер етеді. Айнымалы күштердің екі түрі бар.

1) Оның бірінде, диафрагманың (саптамалар бекітілетін табақшаның) тегіссіздігінен бойымен бу ағынының бірқалыпты тарамауына және саптама арналарының қатал біркелкі болмауына байланысты, саптамалардан өткен бу шеңбер бойы біркелкі болмаса, жұмыс қалақшалары әртүрлі жүктеледі. Сондықтан жұмыс қалақшаларына әсер ететін майыстыру күші бір кезде пайда болып, ал бір кезде жоғалып, толқымалы болады. Осы айнымалы майыстыру күштің жұмыс қалақшаларға әсер ету жиілігі келесідей болады

                                                                                    (11.1)

Мұндағы ν_с^І – майыстыру І күш серпіндерінің (с) әсер жиілігі, Гц;

k = 1, 2, 3 .... – еселік сан;

    n_a – айналғының (ротордың) айналым (а) жылдамдығы, айн/с.

2) Ағыншаның шығысындағы бу жылдамдықтары ортасында ең үлкен, ал саптама жиегінде нөл болатындықтан жұмыс қалақшалардың кірісіндегі бу жылдамдықтары мен күштері шеңберлі толқынды болады. Осы - екінші түрлі айнымалы күштердің жиілігі саптама z санына сәйкесті

                                       (11.2)

Мұндағы ν_с^І – толқынды ІІ күш серпіндері-нің (с) әсер жиілігі, Гц.

Қалақшалардың тербеліс жиілігі мен кезеңі (периоды) олардың жеке  маңызы мен қаттылы-ғына байланысты. Табақшаға орнатылған қалақ-ша әсер күшке байланысты табақшаның бойымен не оған көлденең бағытты иіліп (изгиб) және қалақшаның бойымен бұралып тербелуі (11.1 суретті қараныз), ал жиілігіне тәуелді әртүрлі үнді болуы мүмкін.

Жиілігі ең төмен тербеліс І үнді болып саналады. І үнді тербелісте тол-қындары қиылыспайды, яғни түйінді нүктесі болмайды, ал амплитудасы (тер-беліс шегі) жоғары болады, сондықтан ең қауіпті тербеліс болып саналады. ІІ және ІІІ үнді тербелістер екі және үш түйінді нүктелі болады (11.2 суретті қараныз).

Тербеліс үні ІІІ-тен І-ге төмендей тербеліс шегі тез өсе, қозғалым кернеуі-нің статикалық иілу тербеліс кернеуіне қатынасы І мен ІІ үндеріндегі 2.585 пен 12,4-терден 139,5 есеге жетеді [22].

Бұл жағдай әсіресе сыртқы мен қалақшаның өзіндік тербеліс жиіліктері теңелгенде (резонанста) әрекеттік кернеулер күрт өсетіндіктен апаттық қауіпті резонанстік күйге жол беруге болмайды.

Қалақшалар жазықты болатындықтан резонанстық түйінді нүктелер әр түрлі, 11.3 суретте көрсетілгендей, түйінді сызықтарды құрастырады.

Бір шеті қатты орнатылған және қима ауданы тұрақты қалақшалардың тербеліс үн жиілігін  сырықтар (стержень) тербеліс теориясынан белгілі келесі формула арқылы табуға болады

                        (11.3)

Мұндағы і – тербеліс үнінің нөмірі;

Е – қалақша жадығатының серпімді-лік еттемесі (модуль упругости, болатқа Е = 21∙10¹⁰), Н/м²;

J_еңк – қалақша қимасының ең кіші екпін қарымы (момент инерции), м⁴;

ρ – қалақша жадығатының тығызды-ғы (болатқа ρ = 7800), кг/м³;

f, L – қалақшаның қимасының ауданы (м²) мен ұзындығы, м;

а₁ = 0,56; а₂ = 3,53; а₃ = 9,83 і = І, ІІ, ІІІ үнді тербелістерге.

Егер негізгі қалақшаның орнына оның тік бұрышты болаттан жасалған тілікше ұзындығы ℓ (мәні түрленеді) мен ені һ = 40 мм және қалыңдығы δ  = 0,5 мм үлгісі зерттеуге алынса, (11.3)-тегі L = l, J_еңк = hδ³/12, f = hδ болады.

11.2 Зерттеу жұмысын жүргізу тәсілі

Зерттеу сүлбесі 11.4 суретте көрсетілген қондырғы арқылы келесі ретпен жүргізіледі.

1) Қалақшаның үлгісі 2 қысым 1-мен орнатылады.

2) Электр магнит 3 қалақша шетінің астына 0,5 мм-дей қойылады.

3) Дыбыс өндіргіші 4 қосылып, 20 Гц-ті электр магнитке беріледі.

4) Дыбыс жиілігін жоғарлатып, қалақша тербелісінің шегі өсу кезіндегі жиілігін жазып алу қажет. Бұл тербелістің І үні болады. Қалақша үлгісінің үстіне құм сеуіп, түйінді нүктелер жоқ екеніне көз жеткізіңіз.

5) Дыбыс жиілігін қайтадан жоғарлатып, тербелістің ІІ үнін табу қажет. Табылған жиілік-ті жазып алыңыз.

      6) Дыбыс  жи-ілігін тағы жоғар-латып тербелістің ІІІ үнін тауып, жиілікті жазып алыңыз.

7) (11.3) ар-қылы тербеліс І, ІІ, ІІІ үндерінің теориялық жиілі-гін тауып, мөлшерлерін 11.1 кестеге жазыңыз.

8) Өлшенген және теориялық тербеліс жиіліктерін салыстырыңыз.

11.1 К е с т е - Өлшеу және өңдеу мәліметтері.

Жасалған жұмыс бойынша қорытынды жазыңыз.

11.3 Бақылау сүрақтары

1. Бу шығыры қалақшалары қалай жұмыс атқарады?

2. Бу шығыры қалақшалары жұмысында қандай күштер әсер етеді?

3. Қалақшалардың тербеліс жиілігінің үніне не әсер етеді?

4. Зерттеулік қондырғы қалай істейді?

5.Теориялық және теориялық тербеліс жиіліктері неге дәл келмейді?

                                     №12 Зерттеу жұмысы

              Көмір ұшпаларының шығуын санды зерттеу

         Жұмыстың мақсаты. Жану теориясының басты ұғымдарын игеру ([15], c.347÷346; [16], c.55÷89; 78÷80; 175÷197; [17], c.85÷93; [19], c.25÷31.

Жұмыстың міндеті. Берілген қазандық ошақтағы көмір ұшпаларының шығуын көрсетілген рет бойынша санды зерттеу.

         10.1 Көмір ұнтақтарының негізгі жану құбылыстары

Көмірдің ұнтақталып алаулы жағылуы аса қарқынды болады. Көмір ұнтақтары жоғары ыстықтықты ошаққа берілгенде, жану өнімдері отынға қарай сорылып, оның қажыры (энтальпия) арқылы қыздырылады. Сонда ең алдымен отынның ылғалы шығып, өзі ыдырап, ұшпалары 800÷850 ⁰С-ге дейін шығып үлгереді. Ұшпаларынан қалған коксынен ұшпалары 10 еседей тез жанып, жану құбылысын аса қарқын қылады. Оған қоса, ұшпаларының құрамына байланысты өте зиянды NO_x, SО_x V₂O₅ секілді заттары пайда болады. Бұлардың физикалы химиялық құбылыстарын біле, шоғырлығын азайтуға болады. Сонымен ұшпалардың шығуын танып білу арқылы отынның жағылуын үнемиеттік (экономикалық) және мекен қорғаулық (экологиялық) тиімді қылуға болатындықтан, қаралып отырған тақырып өте маңызды. Бұл жұмыста теориялық мәліметтерге сүйенеміз.

Егер ағынның көтеру күші ұнтақтың салмағына тең болса, ағынның салыстырмалы жылдамдығы қалқып тұрған ұнтақтың қалқу жылдамдығы дейміз. Мысалы, өресі 1^.10^{-5 м ұнтақ қалқып тұру үшін көтерілетін ауаның жылдамдығы өте аз болуы тиіс, яғни мұндай ұнтақ ауамен бірге көтеріледі.}

Шынында, қазандық ошақтардағы алаудағы (г) көмір ұнтақтарының (ұ) Рейнольдс саны Re = w_қd_ұ/ν_г = 0,05÷100 болғанда қалқу (қ) жылдамдығы келесі тәжірибелік кейіптемемен анықталады

                                                                             (12.1)

Мұндағы

                                                                             (12.2)

- Шиллер сынамасы (саны, ұқсастық саны);

                                                                                 (12.3)

- Кирпичев сынамасы (саны, ұқсастық саны);

d_ұ - ұнтақтық қосөресі (диаметрі), м;

ρ_ұ, ρ_г = ұнтақ пен газ ағынының тығыздықтары, кг/м³;

g – еркін құлау үдеуі, м/с²;

 ν_г - ағынның (газдың) тұтқырлы қозғалыс еселеуіші, м²/с.

Рейнольдс санының мәні ұнтақтарға жоғарыдай болғанда Нуссельт саны екіге өте жуық болады

                                                                                   (12.4)

Мұндағы α мен λ_г – ағынның жылуберу (Вт/м²К) мен жылуөткізгіштік (Вт/мК) еселеуіштері.

Ұнтақтардың мөлшері айтылғандай, өте аздығынан Био саны (Вi = αd_ұ/λ_ұ << 1) да аз болып, оның өрісі бойынша ыстықтығы аса өзгермейтіндік-тен (яғни gradt = O(o)) жылу өткізгіштіктері ескерілместей аз болады. Сол себепті (12.4) бойынша ұнтақтардың ағынды жылу алмасуы қарқынды (α жоғары) болып, ыстықтығы тез өзгеретіндіктен (жуықты) салыстырмалы газ ағынының ыстықтығын Т_г = тұрақты деп және газбен сәулеленулік жылу алмасуын мұнда ескермесек (бұлар арнайы зерттеулерде қарастырылады), көлемі V_ұ жылуалмасу бет ауданы F_ұ ұнтақтық жылулық теңестігін (қажыр өзгерісі жылу беруіне тең деп) келесідей жаза аламыз

                                                           (12.5)

Мұның келесі шешімінен ұнтақтың (шар тәрізді деп) ыстықтығы уақыт τ бойынша тез (экспоненті) өзгеретінін көреміз

                                                (12.6)

Барлық і бөлікшелердің (фракция) (шоғырлығы ) ұшпалар-дың шығу τ және толық шыққан τ₀ уақыттарындағы қосынды V^г (%) бен V^г₀ (%) көлемдері (тұрақты ыстықтық шартында) келесідей қатынасты болады

                                                        (12.7)

         Мұнан (отынның ыдырауы мен ұшпалар шығуы өзара тәуелсіз десек) әр (не бір текті, m = l) ұшпа қалдығының салыстырмалы шығуы тұрақты және тұрақсыз (Т_ұ = f(τ)) ыстықтықтарда келесілерге сәйкесті тең болады

                                            (12.8)

                                    (12.9)                                                

Мұндағы Е – белсендіру (активация) қайраты, МДж/кмоль;

R = 8314 Дж/(кмольК) - әмбебап газ тұрақтысы;

K₀ - экспонента алдындағы кинетикалық тұрақты, 1/с.

Егер (12.6)-да табылған ұшпа ыстықтығының уақытқа Т_ұ(τ) тәуелділі-гін жуықты, мысалы, трапеция (қостабан) әдісімен n аралығына бөліп есептесек, әр аралықтағы ыстықтықты (Т_і + Т_і+1)/2 = тұрақты деп алып, сол аралықтағы ∆ξ_і ұшпа шығысын (12.8)-дегідей есептеп, (12.9)-дың мәнін τ_n уақытына келесідей жуық анықтаймыз (12.1 кестені қараңыз)

                                                        (12.10)

              10.1 К е с т е – Әртүрлі отынның кинетикалық көрсеткіштері^*

*Химиялық жылуқозғалымда моль сандарының өзгерісі қаралады.

Газдың Т_г ыстықтығы ретінде алаудың (барлық нақты көрсеткіштерін анықтайтын) Т_а орта ыстықтығын келесі тәуелділікпен анықтап аламыз

                                                 (12.11)

Мұндағы Ө_а = Т_г/Т_т мен Ө_а = Т_г ^“/Т_т – алау мен ошақтың шығысындағы

газдың өлшемсіз түрдегі ыстықтықтары;

Т_т - жанудың теориялық (жылуалмасусыздық) ыстықтығы, К;

L_м = l_м/d - алаудың ең жоғарғы ыстықтығының оттықтан әрі мекендігі;

         d - оттықтықтың (горелканың) қосөресі;

а = 0,705; 0,70; 0,75; 0,975 пен в = 0,372; 0,30; 0,245; 0,0325 L_м = 0,001; 0,25; 0,3; 0,5-терге тәжірибелік сәйкес (12.1 кестені қараңыз).

Жану өнімдерінің біркелкі толтырылған ошақта болу уақыты келесі теңестік қатынасынан анықталады (о - ошақ 12.2 кестені қараңыз)

                       (12.12)                                             

Қалқу жылдамдығының аздығынан ұнтақтың ошақта болу уақытына оның толық жану қаңқалы уақыты тең болады.

12.2 Жұмыстың орындалу реті мен есептік мәліметтердің өңделуі

Түрлемді берілген қазандық қондырғының (12.2 кестені қараңыз) қаңқалы ошағында жағылатын отыны ұнтағының қыздырылу мен қыздыру уақыты ұшпа шығысын және оны жану уақытымен салыстыру бұл жұмыстың негізгі міндеті.

       Құрғақ көмір ұнтағының меншікті жылусыйымдылығы келесі кейіпте-мемен анықталсын

                                                                   (12.13)

Мұндағы с_ро = 0,922 кДж/кг АШ және Т-ге, 1,09 - тас көмірлерге, 1,13 - қоңыр көмірлер мен шым тезекке (0 - Т_ұ = 0 ⁰С)

Есептің қолайлы реті (12.2 кестені қараңыз).

1)     Берілген ошақтың түріне байланысты L_м-нің мәні қабылданып және

Ө_г^” есептеліп, (12.11) бойынша Ө_а анықталып, газдардың орта Т_г есептеледі. Бұл ыстықтық біркелкі ұнтақтардың қыздырылуы мен жануының тұрақты анықтаушы ыстықтығы болып, жану өнімдерінің физикалық (ν_г, ρ_г, λ_г ж.т.б.) қасиеттері кестесінен анықталады.

10.2 К е с т е – Есептің басты түрлемдік мәліметтері

2) Көмір ұнтақтарының қалқу жылдамдығы (12.1)÷(12.3) анықталады.

3) Есептің шарттары Re пен Вi мәндері бағаланып Nu-тің (12.4) мәні есептеліп, жылуберу еселеуішінің мәні α=Nu_ұλ_г/d_ұ =2λ_г/d_ұ=λ_г/r_ұ анықталады.

4) Ұнтақтың ыстықтық тәуелділігі (12.6) Т_ұо÷Т_ұс=1200 ⁰С-ге дейін аралық өзгерісі ∆Т_ұі=100÷150 ⁰С (не ∆τ_і=0,1с) болғандай 7÷9 нүктелерге есептеледі. Мұндағы жылусыйымдылықтың есепті орташа мәнін (12.13) бойынша (Т_ұо+Т_ұс)/2 орта ыстықтыққа бағаланады (с-соңғы).

5) Есептелген мәліметтер бойынша Т_ұ(τ) тәуелділігінің өлшемдікті сызбағы Т_ұо-ден Т_ұс-ға дейін салынады. Ол біркелкі ∆Т_ұі=6÷10 ⁰С қолайлы аралығына бөлінеді. Әрбір аралығының Т_і^орорта мәндерімен ∆τ_і аралықтары анықталып, ∆ξ_і аралық ұшпа шығу мәндері (12.8)-бен келесідей есептеледі

                                                    (12.14)

6) Бұл мәліметтер арқылы (12.10) бойынша ξ(τ) тәуелділігін тауып, сызбағын өлшемдікті саламыз. Сызба бойынша ξ_n≈90% болған ұнтақтың қыздырылуынан бастап ұшпа шығу (ш) τ_ш уақытын анықтаймыз.

7) Жану τ=τ_ж уақытын (12.12)-мен бағалап, мұнымен ұшпа шығу τ_ш уақытын τ_шж=τ_ш/τ_ж деп салыстырамыз (12.3 кестені толтырыңыз).

12.3 К е с т е – Өңдеу мәліметтері

А Қосымшасы

- Құрғақ ауаның физикалық қасиеттері

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