Қазақстан   Республикасының  Білім  және  Ғылым   Министрлігі

Алматы энергетика  және байланыс  институты

 

 

 

 

Жылуэнергетикалық  қондырғылар  кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНСАЛАРДЫҢ ҚАЗАНДЫҚ  ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ

 

Жылуэнергетика  мамандығына   арналған   зерттеулік  жұмыстардың  сипаттамасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Е.Нұрекен, Р.Өмірзақов. Жылу электр стансалардың қазандық  қондырғылары  зерттеулік  жұмыстарды орындауға арналған   әдістемелік  нұсқаулар.

          (бакалавриат, жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін)

            - Алматы:АЭжБИ, 2005.-26 б.

 

 

          Әдістемелік  нұсқауларда   Жылу электр стансалардың қазандық  қондырғылары пәні  бойынша   қатты  отындарды   техникалық  талдау және   энергетикалық  отындардың   тұтануы  қарастырылған.

          Зерттеулік  жұмыстар сипаттамасында   негізгі  теориялық  мәліметтер,   тәжірибелік  қондырғының  сипаттамасы,   тәжірибе  жүргізу мен   тәжірибе  мәліметтерін   өңдеу  мәліметтері  келтірілген.

           Әдістемелік  нұсқаулар   жылуэнергетика  мамандығының (бакалавриат)  студенттеріне  арналған.

          Без.6, кесте.6, библиогр. –6атау.

          Пікірші: техн. ғыл. д-ры, проф. Темірбаев Д.Ж.

 

 

 

 

Алматы энергетика  және байланыс  институтының 2005ж.  жоспары  бойынша  басылады.

 

 

 

© Алматы энергетика  және байланыс  институты, 2005ж.

 

1 Ќатты отын ќ±рамындаѓы ылѓалдылыќты аныќтау

           1.1 Негізгі теориялық мәліметтер.

Барлыќ табиѓи ќатты отынныњ ќ±рамында ылѓал бар. С±йыќ отында ылѓал аз  мөлшерде болады. Сонымен ќатар судыњ буы табиѓи жанѓыш газдарда да болады.

          Ќатты отында су єр т‰рлі к‰йде болуы м‰мкін: тамшы,  отынныњ бетіне   молекулалар  қабыршағы  болып, органикалыќ колоидтыњ жєне отынныњ минералды бөлігіндегі ќиыршыќтардыњ ќ±рамына кіруі м‰мкін. Отынмен   байланысына  қарай  отын  ылѓалын бірнеше т‰рге бөледі: гидраттыќ, сорбциялыќ, т‰тікшелік жєне беттік.

          Сорбциялыќ ылѓал. Б±л ылѓалдыњ т‰рі ќатты отынның,  түтікшелік- кеуектік ќ±рылысы жєне колоидтық  қасиетінің арқасында молекулалардың  өзара єрекеттесуінен отынныњ бетінде сондай-аќ оныњ көлемінде ылѓалды ±стап т±руына байланысты.

Т‰тікшелік  ылѓал деп  отын кеуектерінің  (т‰тікшелерінің ) ішіндегі ылѓалды айтады.

          Отынныњ сорбциялыќ ылѓалыныњ теңесулік к‰йде болуы сыртќы ыстыќтыќ пен қоршаған ортадағы (ауа) су буының парциалдық қысымына байланысты.

Әр түрлі отынның ауадан  ылғалды қалай сіңіретінін салыстыру үшін  зертханалық үлгіқалыптық  (стандарттық) жағдайларға:  200С ыстықтыққа және  60%  ауаның салыстырмалық ылғалына   сай  алынған теңдесулік ылғалдылық  мәнін қолданады. Осы стандартқа сай отындағы ылғалды  сіңірулік (гигроскопиялық) деп атайды.

           Беттік ылғал деп   отын кесектеріне жұғып олардың бетінде  орын алған, сондай-ақ кесектердің  арасындағы саңылаудағы суды атайды.

          Отынның бетіндегі су  қабыршағының болу  ұзақтығы  бастапқы ылғалдылығына және қоршаған  ауа ыстықтығы мен ылғалына тәуелді.             Гидраттық ылғал отынның минералдық қоспаларында және негізінде силикат (мысалы, Al2O3·2SiO2,·2H2O немесе F2O3·2SiO2·2H2O) және сульфаттарда  (СаSO4·2H2O) болады. Оның үлесі отындағы жалпы су мөлшерінің тек азғантай пайызын құрайды. Судың гидраттық үлесі отын күлділігі өскен сайын өседі.

          Кристаллогидраттағы су  берілген мөлшерде болады, отынның жалпы ылғалдылығына тәуелді емес және отын жанғанда 150-2000С-та  ыдырау барысында аласталады.

          Отын ылғалының тәсілдемелік  (технологиялық) көрсеткіші жалпы ылғалмен анықталады, әдетте отын сынамасын ауада толық 105-1600С ыстықтықта кептіргенде маңызының азаюы бойынша анықталады және бастапқы маңызға  қатысты пайызбен беріледі. Осындай тәсілмен тапқан ылғалға  гидраттық ылғал кірмейді.

          Жалпы отынның ылғалына әртүрлі бастапқы талдаған сынамалардың күйіне сәйкес  арнайы атаулар мен белгілер ГОСТ 27313-87 (стсэв1750-77) енгізілген:

          Wж-жұмыстық ылғал, Wз-зертханалық ылғал немесе отынның әуелік- құрғақ ылғалы, Wт -талдаулық ылғал, көптеген жағдайларда Wт=Wз деп жуықша алады.

          Қатты отындағы ылғал мөлшерін тікелей және жанама әдіспен анықтайды.

           Өндірістік және ғылыми - зерттеулік зертханаларда отын ылғалын анықтау үшін әдетте тікелей емес (тездетіп) әдісті қолданады. Кептіргіш шкафта  тұрақты маңызға (массаға) дейін қыздырып  анықтайды.

          Тездетіп кептіру әдісі отынның зерханалық не талдаулық сынамасын табиғи тартуы бар  электрлік кептіргіш шкафта (1-сурет) 1605С ыстықтықта  кептіруге негізделген. Сосын маңыз шығыны есептеледі (ГОСТ 27314-91 ). Бұл әдіс  бойынша сыртқы  және жалпы ылғал анықталады.

          1.2 Тездетілген әдіспен (ГОСТ27314-91) талдауды жүргізу.

       Кептіргіш шкаф  (1.1-сурет) 160-1650С ыстықтыққа дейін қыздырылады.

          Отынның ылғалын жұмыстық маңызда анықтау үшін зертханалық сынаманы қолданады. Талдауды қатарлас екі  сынамамен  келесідегідей жүргізеді:

         - бюксілерді қақпағымен бірге  нөмірлеп таразыда өлшейді (таразылайды);

     - маңызы 100,1г  зертханалық сынаманы шпательмен алып бюксіге салып, қақпағын  жауып таразылайды.

Талдаулық ылғалды анықтағанда бюксіге талдаулық (аналитикалық) сынамадан  әрқайсысының маңызы 100,1г   отын бюксіге салынып  таразыда өлшенеді.

Бюксіні кептіргіш шкафқа қойып 160+50С-ға дейін кептіреді.

      Зертханалық сынама үшін Wз:

     -қоңыр көмір үшін 3 мин;

     -тас көмір, жанғыш тақтатас,  сулап байыту қалдықтары үшін -15 мин;

       -антрацит үшін-20мин;

      Талдаулық ылғалды анықтау үшін Wт:

тас көмір, антрацит, жанғыш тақтатас  және қоңыр көмірдің талдаулық ылғалының маңыздық үлесі  10 %-дан  аз болса -5мин;

   Қоңыр көмірдің  талдаулық ылғалының маңыздық үлесі 10%-дан жоғары болса -10мин.

          Бюксіні  кептіргеннен кейін кептіргіш шкафтан  алып қақпақпен жауып, 2-3 мин ауада салқындатады,  содан кейін бөлме ыстықтығына  дейін эксикаторда (20 мин) салқындатып,  содан соң өлшейді.

           1.3 Талдау нәтижесін өңдеу

      1.3.1 Талдаулық және жұмыстық ылғалдың  мөлшерін мына кейіптеме

       бойынша  анықтайды           

          

                       W=%.                                                                     (1.1)

       Мұнда  m- отынның кептіргенге дейінгі маңызы, г;

                     m1 - отынның кептіргеннен кейінгі маңызы, г;

Нәтижені есептеу дәлдігі  үтірден кейін  екінші цифрға дейін және соңғы  нәтижені  үтірден кейін  бір цифрға дейін дөңгелектейді.

          1.3.2 Екі қатарлас нәтиженің арасындағы алшақтық келесіден аспауы  керек:

  Wж  -0,3 сал %,Wт -0,2 сал %,  ылғал мөлшері 10% дейін болғанда;

ылғал мөлшері 10%-дан жоғары болғанда  екі қатарлас нәтижелердің  арасындағы алшақтық келесіден аспауы керек:

   Wж  -3,0 сал %,Wт -0,3 сал %.

 Алшақтық салыстырмалы пайызбен  екі қатарлас анықталған екі нәтиженің айырмасын  орташа арифметикалық мәнге бөліп анықтайды:

 %.                                                              (1.2)

Тәжірибе мәліметтері және оларды өңдеу                       

1.1-кесте

Өлшемі

Сынама

нөмері

 

 

 

%

 

 %

 

 

 

 

 

 

 

1.3.3 Отын ылғалының  анықталған нәтижесін берілген отын түрі үшін анықтамадағымен салыстыру керек.

          1.4 Бақылау сұрақтары

1.4.1 Гидраттық ылғал деген не?

1.4.2 Сорбциялық ылғал деген не?

1.4.3  Түтікшелік (капиллярлық) және  беттік ылғал деген не?

1.4.4 Жұмыстық, зертханалық, талдаулық сынама деген не?

1.4.5 Не үшін сынаманы кептіргеннен кейін эксикаторға қояды?

1.4.6 Қандай ылғалды гигроскопиялық ылғал деп атайды?

1.4.7 Отынды 1500С-қа  дейін қыздырғанда  қай ылғал  аласталады?

 

1.1-сурет. №=1-жұмыста кептіргіш шкаф, №2,3-жұмыстарда муфель пеші

 

2 Қатты отынның күлділігін анықтау

2.1  Негізгі теориялық  мәліметтер  мен тәжірибе әдістемесі.

 Арасандық (минералдық) қоспалар қатты және сұйық отындардың барлық түрлерінде болады.

 Отынның органикалық бөлігінде көп болмайды, тек кейбіреуі  соңғысымен күрделі химиялық қосылыстар  түзеді. Отындағы арасандық қоспалар отынның жанатын бөлігінің салыстырмалы мөлшерін төмендетеді және отынды өндегенде және қолданғанда ықпал етеді.

          Қатты отындағы арасанды қоспалардың болуы негізгі үш себепке байланысты:

а)  отын түзілген бастапқы органикалық жадығатта (материалдарда) арасандық зат болғандықтан, осындай  қоспаның мөлшері отынның құрғақ маңызының  0,5% -нан аспайды. Оларды біріншілік қоспалар деп атайды;

б) органикалық жадығатқа су мен жел арқылы қосылған арасандық заттардан (құм, саз)  және бактериялар тіршілік етуінен  пайда болғандар (сульфаттар, пирит, карбонаттар және т.б). Бұл арасандық қоспаларды екіншілік деп атайды.

Біріншілік пен  қосып оларды  ішкі қоспалар деп те атайды, өйткені олар отынның кен орнында  орналасқан;

в) отынды қазып алғанда қоршаған тау жыныстарынан арасандардың қосылуынан болады. Бұларды үшіншілік  немесе  сыртқы қоспалар дейді.

 Қатты отындардың қоспалары әр түрлі арасандық заттардан тұрады,             олардың негізгілері:

        -алюмосиликаттар (сазды заттар);

       -каолинит Al2О3 ·2SiO2 ·2H2O;

       -кремнезем SiO2 ( құмның негізгі құраушысы );

       -карбонаттар  CaCO3, MgCO3, FeCO3;

       -сульфаттар  CaSO4, MgSO4, FeSO4 ж.т.б.

        Отын жанғанда оның арасындағы бөлігі химиялық түрленуге түсіп күл пайда болады. 

          8000С ыстықтықта ыдырау реакциялары жүріп бітеді. Сондықтан бұл ыстықтық  қатты отынның барлық түрлерінің күлділігін  анықтағанда  үлгіқалыптық (стандарттық) деп қабылданған.

         

2.2 Талдау жүргізу (тез күлдендіру әдісі) ГОСТ 1122-90 ИСО1171-81

          2.2.1 Тәжірибе қатарлас екі сынамамен келесідей жүргізіледі:

          - ыдысты өлшеу (қайықша немесе отқа төзімді ыдысты 0,0002г дәлдікпен);

          - араластырылған талдаулық отын сынамасын шпательмен қайықшаға салады да  10,1 г ғып  өлшейді;

          - сынамасы бар қайықшаны керамикалық тақташаға қояды да  алдын-ала 850-875 0С-қа  дейін қыздырылған  муфельдің ашық есігіне орналастырып (1.1-сурет) сынаманы 3мин ұстайды (тақтатас үшін 5 мин). Жалын пайда болса қайықшаны  бірнеше  секундқа фарфор қақпақпен жабады;

            - 3-минуттан кейін қайықша қойылған тақташаны  біртіндеп 2см/мин жылдамдықпен муфельдің жоғары ыстық жағына жылжытады да 800-8300С қа дейін жеткесін  есікті жауып 35 мин тас және қоңыр көмір,  антрацитті, ал 20 мин жанғыш  тақтатасты ұстайды;

             - муфель пештің қыздыру уақыты 800С тан төмен емес ыстықтықтан бастап есептеледі. Қыздырғаннан кейін  қайықшамен тақташаны  пештен шығарып алдымен ауада 5 минут, сосын эксикаторда бөлме  ыстықтығына дейін  салқындатады және  қайықшаларды өлшейді.

Отынның күлділігін анықтағанда келесі  шарттарды орындау керек:

а) күлдену ауа пешке  еркін кіргенде өту керек және  қайықшалар ашық болуы керек. Отынға ауа аз келсе, ол кокстанып кетуі мүмкін. Пайда болған коксты соңына дейін жағу қиын, өйткені реакциялық  қабілеттілігі бастапқы отынмен салыстырғанда төмен болады;

б) күлдену кезінде жалынды  болдырмау керек, өйткені жалын пайда болса  жанбаған қатты отынның  бөлшектерін жалын  әкетеді. Егерде жалын пайда болса, онда  оны сол мезетте қайықшаның қақпағын бірнеше секундқа жауып өшіру керек.

2.2.2 Отынның талдаулық сынамасының күлділігі.

Ат мына кейіптеме арқылы анықталады

                                                                    (2.1)

мұнда  1-қыздырылған қайықшаның маңызы, г;

2-  отын сынамасы мен қайықшаның    бастапқы  маңызы, г;

3- қыздырғаннан кейінгі сыналған отынның қалдығымен қайықшаның маңызы,г.

          2.2.3 Орташа арифметикалық мәнінің екі қатарласын анықтау  нәтижелерінің арасындағы  алшақтығын  салыстырмалы пайызбен  беру  үшін  екі нәтиженің  айырмасын  орташа  арифметикалық мәнге  бөлу  керек

                                                            (2.2)

                2-кесте

Өлшемі

Сынама

нөмері

 

 

 

 

%

 

 %

 

 

 

 

 

 

 

Талдау нәтижесін 0,01% дәлдікпен есептейді. Талдауының  соңғы нәтижесін ондық үлестегі пайызға дейін дөңгелектейді. 0,5%-дан аспауы керек.

Екі қатарласын анықтау нәтижелерінің арасындағы алшақтық күлділігі 12%-ға дейін отындар үшін 0,2%-дан, күлділігі 12-25% отындар үшін 0,3%-дан күлділігі 25 %-дан жоғары отындар үшін.

2.2.4  Анықталған  отын күлділігін   берілген отын үшін  анықтамадағымен  салыстыру керек.

2.3 Бақылау сұрақтары

2.3.1 Қатты отында қандай қоспалар болады ?

2.3.2 Отынның арасандық бөлігіне не кіреді?

2.3.3 Отын жанғанда арасандық бөлік  қандай  түрлендіруден өтеді?

2.3.4 Тақтатас, қоңыр көмір, тас көмірдің күлділігін анықтау үшін қанша уақыт  керек?

2.3.5 Неліктен  талдауды жасаған кезде пештің ыстықтығы 8000С болуы керек?

 

3 Қатты отындағы  ұшпа  заттарды  анықтау

          3.1 Негізгі   теориялық  мәліметтер мен   тәжірибе  әдістемесі.

        Табиғи  қатты  отын  ошақ құтысына   түсіп  қызғанда  қоршаған  ортаға  ұшпа  заттар  бөлінеді. Осының  нәтижесінде  көміртекпен   күлден  тұратын   қалдық-кокс  пайда болады.

Ұшпа  заттардың  пайда  болуы  отынның  органикалық  бөлігінің   күрделі ыстықтық  ыдырау   құбылысымен байланысты және  олардың  мөлшері   отынды қыздыру  тәртібіне  тәуелді.

      Ұшпа заттардың  құрамы   жанбайтын және жанатын болып   екіге бөлінеді. Жанатын бөлікке:  СО, сутек, әртүрлі көмірсутектер   және  жанбайтын бөлікке: азот, СО2. О2 су буы және т.б. жатады.

      Ұшпа заттар отында дайын күйде болмайды,  отынды қыздырғанда ыдырау нәтижесінде  түзіледі. Сондықтан   ұшпа заттардың  мөлшерін  бағалағанда  ұшпа заттардың  шығуы деп   айтамыз.

      Ұшпалардың  шығуы әртүрлі отын үшін әртүрлі болады. Шымтезек үшін  ұшпалардың  шығуы-70%,  қоңыр  көмірлер үшін  40-60%, тас көмірлер үшін –10-40%, антрацит үшін –2-9%.

Ұшпа заттардың   бөлінуі  және  жануы  қатты  отынның  жануына   күшті  ықпал  етеді:  ең алдымен тұтануына   сосын кокс  қалдығының   жанып бітуіне.

Ұшпа заттардың   шығуын  анықтағанда біраз қиындықтар кездеседі. Ұшпа заттардың   шығуы алдымен   қыздыру ыстықтығына  тәуелді, ол  өскенде ыдырау тереңірек   жүргендіктен  өседі. Ұшпаның  шығуы   қыздыру   жылдамдығына  да  тәуелді, ол  өскенде ұшпаның  шығуы өседі. Ұшпаның  шығуына   сынаманың  мөлшері, пеште  болу уақыты, отын  қабатының  қалыңдығы,  сынама салынған тигелдің  маңызы,   жылуөткізгіштігі және т.б. ықпал  етеді.   Демек  қайталанатын  нәтижелер  алу үшін   тәжірибе  жағдайларын   үлгіқалыптау  керек.

Ұшпа  заттардың  негізгі  бөлігі   отынды 800-8500С –қа   дейін  қыздырғанда  шығады.  Ыстықтықты   одан әрі  өсіргенде   ұшпаның  шығуы   аз өседі.  12000С-та   орташа  2-5 %-ға  өседі.

Сондықтан    үлгіқалыптық   (стандарттық ) әдіс   бойынша   ұшпа  заттардың   шығуын  анықтау 850100С –та   жүргізіледі.  Көрсетілген  жағдайды  қамтамасыз  ету  үшін   муфель  пешінде   термопара  көмегімен   бақыланатын  тұрақты   ыстықтық   аймағы  болуы  керек.

3.2 Талдау  жүргізу. МЕМҮЛ (ГОСТ) 6382-91 ИСО-562-81

        Талдау қатарлас  екі  талдаулық  сынамамен   жүргізіледі:

        а) тигелдерді  қақпағымен  бірге 0.0002г  дәлдікпен өлшейді;

         б) шпательмен  талдаулық  сынамадан 10.1г отынды алып, тигельге                         салып,  қақпағын жауып  өлшейді;

         в) қақпағы  ішінара жабылған  тигельдегі отынды  тезірек 8600С-қа   дейін қыздырылған   пешке  қояды.  Тигельді  пешке  қойғанда  төмендеген ыстықтық 850100С –қа 3 мин-тан   аз  уақытта  жетуі  керек;

         г) жабық пеште тигельдерді 7 мин.  ұстайды.  Тигельдер  тұрған  тақтайшаны  пештен шығарып  қақпақтарын  ашпай   алдымен  ауада  5мин,  сосын  эксикаторда    бөлме  ыстықтығына  дейін   салқындатып  өлшейді.

Ұшпаның  жануын   пеш  есігіндегі   тесік  арқылы  бақылауға  болады. Тигель  қақпағы  ішінара   жабылғандықтан   ұшпалардың  тигельден   шығуына   бөгет  жасамайды және  тигельге  ауадан  оттектің   кіруіне бөгет  етеді.

Талдаулық  маңызға  қатысты  алынған  ұшпа  заттардың   шығуы  мына  кейіптемеден  анықталады

                                                 (3.1)                                                           мұнда  -қақпағымен  бос  тигельдің   маңызы, г;

                     - қақпақ пен  отын  бар   тигельдің   қыздырудан   бұрынғы  маңызы, г;

                     - қақпақ пен  ұшпайтын  қалдық  бар  тигельдің   қыздырудан   кейінгі  маңызы, г;

                     WT-талдаулық   сынамадағы   ылғалдың   маңыздық  үлесі, %.

Анықтау нәтижелерін  0.01%  дәлдікпен    есептейді.  Егер тигельдің   сыртқы  бетінде   қара   дақ болса, онда  тәжірибе   жарамсыз  деп  саналады.

Бір  талдаулық  сынама  бойынша   ұшпа  заттардың   шығуының   екі  қатарлас   анықтау   нәтижелерінің   алшақтығы:

-  ұшпа  заттардың  шығуы 9%-дан   аз  болғанда  0,3%-дан;

-  ұшпа  заттардың   шығуы  9%-дан  45%-ға   дейін  болғанда             0,5%-дан;

-ұшпа   заттардың   шығуы  45%-дан   үлкен болғанда  1,0%-дан  аспауы керек.

 Тәжірибе  мәліметтері  және   есептеу  нәтижелері 3.1- кестеге   жазылады.

3.1-кесте

Сынама

нөмері

0C

, г

, г

, г

WT,%

 

АТ,%

VТ,

%

Vжан,%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жанатын  маңызға   келтіру  мына   кейіптеме  бойынша   жүргізіледі

%

          мұнда АТ-сыналған  отынның  талдаулық  сынамасының   күлділігі, %.

 

3.3        Ұшпайтын  қалдықты  жіктеу

Ұшпа  заттар  шыққаннан кейін   тигельдегі   ұшпайтын  қалдықты   беріктігі,   тығыздығы және   қабарулығы (вспучивание)  бойынша  сипаттайды

(МЕМҮЛ 6382-63):

             -ұнтақтәрізді;

             -жабысқан –саусақпен ақырын басқанда  ұнтаққа айналады;

             -балқып жентектелген –бөлек   кесектерге  жару үшін  күш  жұмсау керек;

             - балқып жабысқан  қабармаған – бетінің күміс  металдық жарқылы (блеск) бар жазық жайма (лепешка);

             - балқып жабысқан (қабарған) –биіктігі 15мм-ден  кіші күміс  металдық жарқылы бар қабырған;

             - балқып  жабысқан (күшті қабырған)- қалдықтың  биіктігі 15мм-ден үлкен күміс металдық  жарқылы бар.

Егер  кеуекті   кокс түзілсе,  онда  отынды жентектелетінге   жатқызуға болады. Нашар жентектелетін  көмірлер үшін  кокс жабысқан болып шығады.  Жентектелмейтін көмірлер үшін тигельдегі  қалдық ұнтақ  түрінде болады.

3.4 Ұшпаның шығуы үшін алынған  нәтижені берілген  отын үшін  анықтамадағымен  салыстыру керек.

 

3.5  Бақылау сұрақтары

3.5.1 Ұшпа заттар құрамына қандай газдар кіреді?

3.5.2 Ұшпаның шығуын анықтау тәжірибесінде қандай ыстықтық және  уақыттық шартар орындалуы керек?

3.5.3 Отынның ұшпайтын қалдығының қандай түрлері болады?

3.5.4  Ұшпаның шығуы отынның   тұтануына қалай ықпал етеді?

3.5.5  Кокс деген не?

3.5.6  Қай ыстықтықта   отынның ыстықтық  ыдырауы басталады ?

 

4  Қатты отынның     үйінділік  тығыздығын анықтау

4.1 Негізгі теориялық мәліметтер  және тәжірибе  әдістемесі

Көмір тозаңындай  сусымалы жадығаттар  үшін үш тығыздық ұғымы бар: үйінділік, көрінулік  және нағыз.

Қатты отын  қабатын қарастырсақ (4.1-сурет) оның жалпы көлемі жалпы үш  көлемнің қосындысынан тұрады.  Отынның қатты фазасының  көлемі қатты, отын кесегінің  ішіндегі кеуектердің  жиынтық  көлемі (уақ тесіктер  мен  қуыстардың) кеуек, отын  кесектерінің  арасындағы көлемі ауа аралық.

жалпы=қатты+кеуек+ауа аралық.

  Көрінулік көлем дегеніміз

көрінулік=қатты+кеуек.

Осыған байланысты  қатты отынның үш тығыздығын  ажыратады:  нағыз, көрінулік және  үйінділік.

             Нағыз  тығыздық

                                                                                      (4.1)

             Көрінулік  тығыздық

                                                                                    (4.2)

                                            

              Үйінділік  тығыздық

                                                                                    (4.3)

          мұнда m- отын маңызы.

Сірә,

Тәжірибе мәліметтері  бойынша көмір  күлділігінің 1%-ке  өсуі    нағыз тығыздықты   орташа 0,01 г/см3-ге   өсіреді.

Жаңа үйілген  тозаң үшін  =500-700кг/м3, уақыт  өткен сайын   тозаң  тығыздалады =800-1000кг/м3  болады. Үйінділік   тығыздық тозаң   шанақтарының   сыйымдылығын   анықтағанда   пайдаланылады (  екібастұз  көмірі үшін  1000 кг/м3,  ленгер көмірі үшін 820 кг/м3).

Көрінулік  тығыздық   құйынғыларды (циклон),  ауамен тасымалдауды  және б.   есептегенде  керек , оның   мәндері   екібастұз   көмірі үшін  1600 кг/м3,  ленгір көмірі үшін 1300кг/м3.

Үйінділік  тығыздықты   анықтау  үшін  қондырғыға  (4.1-сурет)  отыны бар  өлшемдеу  (градуировочная)   пробиркасы орнатылады.  Пробирка  көлемі  м3,   бөлік  бағамы м.

Барлық  тәжірибелер   ауалық – құрғақ   отынмен  жүргізілуі  керек.   Онда  отынның  жұмыстық   маңызы  жуықша  талдаулықпен   бірдей болады. Бұл  үшін  отын  тәжірибе   алдында  кептіргіш   шкафта  100-120 0С –та 3-4 сағат   тұрады. Осы  тозаңнан 0,01 г   дәлдігімен  өлшеп  маңызы , кг   сынама  алынады. Сынаманы  пробиркаға  салып 1 мин   қондырғыда  тығыздайды  және   көлемін  анықтайды.

                                                                                            (4.4)

          мұнда S=19.625  10-6 м2-  пробирка  түбінің  ауданы, h- пробиркадағы  отын деңгейі, м.

Белгілі , кг,  бойынша  (4.3)  кейіптемеден   анықталады.

Тәжірибе  үш рет  қайталанады.  Сосын  үйінділік тығыздықтың      орташа  мәні  анықталады

                                                                            (4.5)

4.1-сурет. 1-өлшемдеу пробиркасы; 2-стакан; 3-электрмотор; 4-кернеуреттегіш.

 

Табылған        мәні әдебиеттік    дерекпен   салыстырылады. Тәжірибе    мен   есептеу  мәліметтері     4.1-кестеге   жазылады.

4.1-кесте

 

 

, кг

 

h, м

 

V10-7,м3

 

, кг/м3

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Үйінділік  тығыздықты   анықтаудағы  салыстырмалық  қате   келесі  кейіптеме  бойынша   бағаланады

         .                                                (4.6)

 

4.2              Бақылау  сұрақтары

4.2.1. Отын  қабатының  жалпы  көлемі  қандай  көлемдерден тұрады?

4.2.2. Жалпы  көлемнің қай құраушысы   уақытқа байланысты өзгеруі мүмкін?

4.2.3. Нақты, көрінулік және үйінділік   тығыздық  деген  не?

4. Салыстырмалы  қате  қалай  анықталады?

    

5 Сұйық отынның тұтану ыстықтығын анықтау

5.1 Негізгі теориялық мәліметтер және  тәжірибе  әдістемесі

  Сұйық отын   қатаң  берілген  жағдайда   кейбір  ыстықтықта қыздырылғанда   бөлетін буының мөлшері   қоршаған ауамен   қосылып жалынды   жақындатқанда  от алуға жеткілікті  болса сол   ыстықтықты   от алу ыстықтығы деп атайды. Бірақ отын әлі жанбайды.

Егер отынға жалынды   жақындатқанда от алудан   кейін кейбір уақыт   аралығында (5 секундтан кем емес ) отынның жануы болса, онда сәйкес ыстықтық   тұтану ыстықтығы деп аталады.  Бұл екі ыстықтық аралығы  сұйық отын (мазут) үшін үлкен емес  және әдетте  700с –тан  аспайды.

От алу ыстықтығы мен  тұтану ыстықтығы  мұнай өнімінің  құрамын және  сапасын  сипаттайды.  Электр стансада  сұйық отынды сақтағанда  отқауіпсіздік (огнеопасность) дәрежесін және ауадан  оқшауланбаған   ыдыста қыздырғанда  максимал рұқсатты  қыздыру ыстықтығын білу үшін  от алу ыстықтығын анықтайды. Максимал қыздыру ыстықтығы   от алу ыстықтығынан  кем дегенде 100 С  аз болуы керек.

Берілген  отының   от алу  ыстықтығы    аспаптың  құрылысына   және  сол  аспапта   жұмыс  істеу әдістемесіне тәуелді.  Сондықтан от алу ыстықтығын  келтіргенде   оны  анықтау әдістемесін  міндетті түрде  көрсету керек.    

От алу ыстықтығын анықтайтын  аспаптарды екіге бөлуге болады: ашық және  жабық.  Ашық аспаптағы от алу ыстықтығы  берілген отын үшін   жабықтағыға қарағанда   әрқашан жоғары болады. Жеңіл мұнай өнімдері  (бензин, керосин)  үшін от алу ыстықтығының  айырмашылығы  3-8 0С, ал  ауыр мұнай өнімдері  (мазут)  үшін 500С-қа  дейін жетуі мүмкін.

 

5.2 Тәжірибені жүргізу

Қолданылатын аспаптың түрі   ашық.

5.2.1 Құмы бар  цилиндрді (5.1-сурет) 4 0С/мин жылдамдықпен қыздырғанда   сыналатын  отын ыстықтығы 400 С –қа   жетуі  керек.

5.2.2  400 С ыстықтықтан бастап  тосып отырған  от  алу   ыстықтығына  дейін  қыздыру жылдамдығын 1 0С/мин-қа дейін шектейді.

5.2.3  Тосып   отырған от алу ыстықтығына  10 0С-тай  қалғанда  жандыратын  құрылғының (сіріңкенің )   жалынын тигель  шеті бойынша отын бетінен   10-14 мм   қашықтықтықта  ақырын  жүргізеді.  Жалын  ұзындығы 3-4 мм  болуы  керек.  Жандыру  сынауын  әрбір 20С-тан кейін   қайталайды. Егер барлық  бетте немесе бөлігінде   бірінші көк жалын пайда болса,  сол ыстықтықты от алу  ыстықтығы деп  қабылдайды.   Егер     от алу  айқын болмаса, онда  20 С –тан   кейін  тәжірибе  қайталанады.

5.2.4  От  алу ыстықтығын екі қатарлас анықтаудың   айырмашылығы  от  алу ыстықтығы 1500 С дейін болғанда 40 С-тан,  от алу ыстықтығы  1500 С тан  асқанда  60 С-тан аспауы керек.

5.1-сурет. 1-сыртында электрқыздырғышы бар фарфор цилиндр; 2-кернеуреттегіш; 3-отыны бар тигель; 4-ыстықтықөлшер (термопара); 5-штатив.

 
Тәжірибенің салыстырмалы қателігі

                             ,                                                                 (5.1)

мұнда  ыстықтықөлшер (термометр) немесе  ыстықтықжұп (термопара) дәлдігі;

 Тәжірибе мәліметтерін 5.1-кестеге  жазады.

 5.1-кесте

 

 

tот алу,0C

 

tтұтану,0C

 

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

Орташа мәндер

 

 

 

         

          5.3 Тәжірибе   нәтижелері  анықтамадағымен салыстырылады.

        

                  

5.4    Бақылау  сұрақтары

 5.4.1 От алу ыстықтығы деген не?

5.4.2 Тұтану ыстықтығы  деген не?

5.4.3 Сұйық отынның тұтануын   анықтау тәжірибесінің әдістемесі қандай?

5.4.4 Неге тәжірибе барысында   қыздыру жылдамдығын төмендетеді?

5.4.5 Тәжірибенің салыстырмалы  қатесі қалай анықталады? 

         

  6  Көмір тозањыныњ т±тануын зерттеу

6.1 Ж±мыстыњ маќсаты: Ошаќ ќ±тысындаѓы қалќыѓан к‰йде көмір тозањды т±тандыру жєне көміртозањ шоѓырыныњ ыќпалын тєжірибелік аныќтау.

6.2 Теориялыќ мәліметтер

Алауда ќатты отынды жаќќанда тозањ тєрізді отын оттыќтар арќылы ауамен ќосылып ошаќќа беріледі де ошаќ ќ±тысыныњ көлемінде ќалќыѓан к‰йде жанады. Көміртозањ бөлшектері ошаќтыњ көлемінде аз уаќыт болады. Осы уаќытта олар т±танып жанып бітуі керек.

Тозањ тєрізді отынныњ меншікті беті жаќсы дамыѓан, отынды ±нтаќтау майдалыѓына байланысты болады, 90 мкм-лік елеуіштегі ќалдыѓы R90=8% АШ тозањы бөлшектерініњ орташа өлшемі  шамамен 0.015-0.02 мм болѓанда 400 м2/кг бетке ие болады. Отынды ±нтаќтаѓанда меншікті беттіњ көп есе ‰лкеюі жанудыњ єр текті тектесулер жылдамдыќтарын к‰рт арттыруѓа жаѓдай жасайды.

Тектескен ќоспа ‰шін жылу тењестік тењдеуін жалпы т‰рде жазуѓа болады

       Qт-Qқ-Qж=0.                                                                     (6.1) 

                  Мұнда Qт-ќоспада химиялыќ тектесуден бөлінетін жылу;

Qќ-ќоспаны ќыздыруѓа ж±мсалады;

Qж-ќ±ты ќабырѓасы арќылы єкетіледі.

Бір өлшемді аѓын ‰шін (6.1) тењдеуге ќ±раушылар ‰шін өрнектерді ќойсаќ жєне т±танѓанша тектескіштер шыѓындарын есепке алмасаќ шаќќылыќ тењдеуді өлшемсіз т‰рде аламыз

                                                                     (6.2)

бастапќы шарт =0 болѓанда  ,

м±нда - өлшемділіксіз ыстыќтыќ;

            -өлшемділіксіз мекендік (координата);

             өлшемділіксіз жылу беру еселеуіші;

мұнда Qжт-отынныњ жану жылулыѓы, кДж/кг;

-стехиометриялыќ еселеуіш, кг/кг;

С0 жєне 0-оттектіњ жєне көмір тозањыныњ шоѓыры, 00С жєне 760 мм сын. баѓ. кг/м3- мен  алынѓан;

f-көмір тозањыныњ меншікті беті, м2/кг;

k0-экспонента алдындаѓы көбейткіш, м/с;

Е-белсендіру ќайраты, Дж/кмоль;

R-ємбебап газ т±раќтысы, Дж/(кмоль·К);

Т-аѓымды ыстыќтыќ, К;

Cќоспа-тозањауа ќоспасыныњ жылу сыйымдылыѓы, кДж/(м3· 0С);

w-аѓын жылдамдыѓы, м/с;

x-аѓын баѓыты бойынша мекендік, м;

-ќабырѓадан ќоршаѓан ортаѓа жылу беру еселеуіші, кВт/(м2· °C);

d-ќ±тыныњ ќосөресі (диаметрі) , м;

1-ќабырѓаныњ өлшемділіксіз ыстыќтыѓы.

¤зіндік т±тану ќ±былысќа ыњѓайлы жылуалмасусыздыќ жаѓдайлар (=0) болады. Онда (6.2) тењдеуді сандыќ т‰рде шешіп бастапќы ыстыќтыќ  мен т±тану аумаѓыныњ ±зындыѓы Хта арасындаѓы байланысты алуѓа болады:

æва=0,292.                                                  (6.3)

          Ќ±тыныњ ќабырѓасынан жылу єкетудіњ болуы ќоспаныњ берілген бастапќы ыстықтыѓында өзіндік т±тану аумаќ ±зындыѓыныњ ‰лкеюіне алып келеді.

          Көмір тозањыныњ т±тануына ыќпал ететін  жәйттер көп: көмірдіњ кинетикалыќ т±раќтылары, көмірдіњ жану жылулыѓы, көмір тозањыныњ меншікті беті, пеш ыстыќтыѓы, оттектіњ жєне отындардыњ шоѓырлары жєне т.б.

6.3 Тєжірибелік ќондырѓыныњ сипаттамасы жєне тєжірибе ж‰ргізу єдістемесі.


          Тєжірибелік ќондырѓыныњ негізгі бөлігі (6.1-сурет) тік орнатылѓан электр пеші тотыќпайтын болаттан 1 жасалѓан, оныњ ішкі ќосөресі 43мм жєне биіктігі 50см.

 


                           6.1-сурет

Электрќыздырѓыш пен болат ќ±бырдыњ арасында алунд оќшаулауы бар. Ыстыќтыќты өлшеуге пештіњ өсі бойынша өтпелі тесіктерде ХА-термопаралары 2 орнатылѓан, ќосөресі 0,3мм, олар сыртќы ќосөресі 2мм алунд т‰тікшелерімен    ќапталѓан.    Көмір тозањыныњ т±тануын көзбен баќылау ‰шін

пеш биіктігі бойынша т±тас сањылау істелген 3, сањылау кварц шынымен жабылѓан. Тозањбергіштіњ дірілдік т‰рі 4 пешке  кг/с дейін тозањ беруді ќамтамасыз етеді. Пешке берілген ауа ауаќыздырѓышта 5 ќыздырылады. Ауаныњ шыѓысын аныќтауѓа Вентури шыѓысөлшері 6 ќолданылады жєне ауа шыѓысы ЛАТР көмегімен реттелінеді.

Ж±мыстыњ орындалу тєртібі.

а) алдымен тозањбергіш ажыратылып т±рѓанда пешке берілген ыстыќтыќпен жєне шыѓыспен ауа беріледі. Пешті белгілі бір ыстыќтыќќа дейін ќыздырѓаннан кейін тозањбергіш ќосылады. Пештіњ ыстыќтыѓына жєне тозањ шоѓырына байланысты пештіњ  жоғарғы жағынан саналатын Хт кейбір ќашыќтыќта тозањауа ќоспаныњ т±тануы болады, жалын көрінеді. Т±танѓаннан кейін тозањ беру тоќтатылады.

Тєжірибе мєліметтері.

 6.1-кесте

μ=т±раќты

t0=т±раќты

t0,°С

Хт

μ

Хт

 

 

 

 

 

б) Алынѓан тєжірибелік мєліметтер бойынша сызбаќтыќ тєуелділіктер Хт=f1(t0), μ=т±раќты болѓанда жєне Хт=f2(μ), t0=т±раќты болѓанда сызылады жєне талданады;

в)  (6.3)- өрнекті ќолданып, бастапќы ыстыќтыќ пен т±тану аумаѓыныњ ±зындыѓы арасындаѓы теориялыќ тєуелділікті салуѓа болады;

г) т±тану аумаѓы ±зындыѓын аныќтаудыњ  салыстырмалы қателігін  ќатынасынан аламыз, м±нда ΔХт – сєйкес ±зындыќты аныќтаудыњ абсолют ќателігі.

 

                                                      А қосымша

Зертханалық және   талдаулық   сынамаларды  дайындау.

Зертханалық  сынаманы      дайындағанда     бастапқы отынды   ұсақтайды,  тесіктері 3мм   елеуіш  көмегімен   елейді.   Өтпеген  қалдықты  елеуіштен  өткенше   тағы да  ұсақтайды.    Талдауға   келісті сынама алу үшін  еленген отын   мұқият араластырылады және  квартталады: көмір жоғарыдан конус  қылып үйіледі және  қарама-қарсы квадраттағы   отынның жартысы алынады.

Талдаулық  сынама   зертханалық     отын   сынамасынан  2-6 сағат   аралығында  5050С   ыстықтықта   ауалық-құрғақ күйге   дейін кептіріп  дайындалады (МЕМҮЛ-16479-70). 5г  көмірді фарфор ыдыста   ұнтақтап тесігі  90 мкм  елеуішпен   елейді. Еленген отынды   араластырып және  кварттап   талдау үшін   сынама алады.

Зертханалық және  талдаулық сынамаларды  қақпақтары тығыз  жабылатын метал немесе  шыны ыдыстарда сақтау керек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттер   тізімі

1. Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенератор.-Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2003.-592 с.

2. Белосельский Б.С. Технология топлива и энергетических масел.-М.: МЭИ, 2003.-340с.

3. Белосельский Б.С., Вдовченко В.С. Контроль  твердого  топлива  на  электростанциях.–М.: Энергоатомиздат, 1987.-176 с.

4. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения  и топочные  устройства. –М.: Энергия, 1976. 486 с.

      5. Нұрекен Е. Отын тәсілдемесі. –Алматы: АЭИ, 1994.-69 б.

      6. Нұрекен Е. Ошақ  құбылыстарының   негіздері.-Алматы: АЭИ, 1996.-65 б.

 

 

Мазмұны

1 Ќатты отын ќ±рамындаѓы ылѓалдылыќты аныќтау.................................3

2 Қатты отынның күлділігін анықтау............................................................7

3 Қатты отындағы  ұшпа  заттарды  анықтау……………………………...10

4  Қатты отынның     үйінділік  тығыздығын анықтау…………………….14

5 Сұйық отынның тұтану ыстықтығын анықтау………………………..…17

6  Көмір тозањыныњ т±тануын зерттеу..........................................................20

Қосымша……………………………………….………………………….24

Әдебиеттер   тізімі………………………………………….……………..25

 

 

 

 

 

 

 

 

2005ж. жиынтық жоспары реті 8

 

 

Нұрекен Есенбек Нұрекенович

Өмірзақов Руслан Абилдаевич

 

 

ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНСАЛАРДЫҢ ҚАЗАНДЫҚ  ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ

Зерттеулік жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

(бакалавриат, жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін)

 

 

 

 

 

 

Редакторы  Байбураева Ж.А.

 

 

 

 

 

 

 

Басуға қол қойылды                                       Пішімі 60 х 84         1/16

Тиражы 50 дана                                               №1 типография қағазы

Көлемі 5,6 оқу-басп.т                                     Тапсырыс 601.

Бағасы      теңге

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

050013 Алматы, Байтұрсынов к., 126