Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

 Өнеркәсіптік жылуэнергетика кафедрасы

 

 

 

Орталықтандырылған және автономды энергиямен жабдықтау жүйелері

Зертханалық   жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқау

(5В071700–Жылу энергетика мамандықтарының студенттері үшін)

  

 

 

Алматы 2012 

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Г.Р.Бергенжанова. «Орталықтандырылған және автономды энергиямен жабдықтау жүйелері». 5В071700 –Жылу энергетикасы мамандықтарының студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқау -  Алматы: АЭжБУ, 2012. -  38 б. 

 

Бұл әдістемелік нұсқауда зертханалық жұмысты дайындауға және жүргізуге, рәсімдеуге нұсқаулар, зертханалық жұмыс сипаттамасын, тәртіптік  жүйелердің негізгі бөлімдерін қамтиды.

Зертханалық жұмыс сипаттамасына негізгі теориялық  бастамалар, тәжірибелік қондырғының және жұмыс жүргізу әдістемесінің сипаттамасы, жұмысты орындау тәртібі және тәжірибелік нәтижелерді өңдеу, қажетті әдебиеттер тізімі кіреді.

Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау 5В071700 – Жылу энергетикасы мамандықтары бакалавриатының студенттері үшін.

Без.14, кесте.8, әдеб.көрсеткіші. - 9 атау. 

 

Пікір беруші:  тех.ғыл.канд., аға оқытушы Бақтияр Б.Т.

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. негізгі баспа жоспары бойынша басылады. 

 

© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2012 ж.

  

Кіріспе 

Курс бойынша лабораториялық жұмыстарды орындаудың мақсаты лекция және практика сабақтарында алған білімдерді және дағдыларды бекіту,  эксперименттік зерттеулерді және алынған мәліметтерді өңдеу дағдыларын үйрену. Жылутәсілдемелік сұлбасын тәжірибелік жолмен зерттеуге машықтандыруды, жылытуға кеткен шығынды, желдеткіштерді, ыстық сумен қамтамасыздандыру, технологиялық қажеттіліктерді, жылумен қамтамасыздандыру жүйесін, жылуберу әдістемесін реттеуді үйретеді.

Жұмысты орындау алдында әдістемелік көрсеткіштерді, жұмысқа ұсынылған әдебиеттерді, эксперимент әдісін, қондырғының функциялық үлгісін, экспериментті орындау ретін және мәлеметтерді өңдеуді анық білу керек. Осы кезеңде байқаулар мен мәліметтерді өңдеудің хаттамасын құру керек. Алынған нәтижелердің қателігін бағалау және әдебиетте бар мәліметтермен салыстыру керек. Жұмыс бойынша есепті әр студент А4 форматта келесі реттілік бойынша орындау керек.

1 Жұмыстың мақсаты.

2 Қысқаша теориялық түсініктемелер және негізгі есептеу формулалары.

3 Эксперименттік қондырғының қағидалық үлгісі.

4 Бақылаулар мен мәліметтердің  хаттамасын өндеп толтыру, эксперимент қателігін бағалау.

5 Жұмыста алынған және әдебиетте берілген нәтиженің салыстырмалық талдауынан шығатын жұмыс бойынша қорытынды.

Жұмыс кезінде техника қауіпсіздік ережелерін сақтау керек.

 

1 зертханалық жұмыс. Жылумен жабдықтаушы су жүйесінен берілетін жылуды сапалы реттеу

 

Жұмыстың мақсаты: өндірістік кәсіпорындарды жылумен жабдықтаудың, жіберілетін жылуды реттеу жүйелері және жылытқыш жүктемені сапалы реттеудің графигін тұрғызу  жөнінде алған білімдерін тәжірибеден алынған жылытқыш прибордың жылулық жүктемесін анықтау негізінде тереңдету.

 

1.1  Жұмыстың тапсырмасы

 

Жылу желісінің тура және кері магистраліндегі температурағы байланысты қыздырғыш аспаптың жылулық жүктемесін эксперименттік жолмен анықта және осы алынған шамалар арқылы жылулық жүктемені сапалық реттеу кезіндегі температуралық тәуелділіктерін тұрғыз.

  

1.2  Теориялық кіріспе

 

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

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

Жіберілген жылуды орталықтық, топтық және жергілікті реттеу түрлері болады.

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

Жылумен жабдықтау көзінен алынған барлық жылу мөлшері жылу тораптарында қыздырғыш приборлардың көмегімен ғимраттардағы ауаны жылытуға, желдету камералармен келетін ауаны жылытуға, су қыздырғыштарында суды ысытуға  жұмсалады. Сонымен жылумен жабдықтау жүйесінің жылулық жүктемесі қыздырғыш прибордың жылу берутәртібіне тәуелді. Рекуперативтік қыздырғыш прибордың беретін жылуы келесі теңдеумен анықталады:

 

                                                        ,                                                          (1.1)

 

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

k – жылуберу коэффициенті, кВт/(м2К);

F- прибордың қызатын бетінің ауданы, м2;

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

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

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

 

Жылутасығыштың орташа температурасына әсер ету тәсіліне байланысты жіберілетін жылуды орталықтан реттеу жүйелері келесі түрлерге бөлінеді [4]:

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

2) сандық реттеу – реттеуді судың шығынын өзгерту арқылы іске асару;

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

(1.1) теңдеуі арқылы жылу жіберуді реттеу ыңғайсыз. Сондықтан жылу алмасу аппаратының жүктемесін келесі теңдеумен анықтау керек

                                                

                                                Q=ΣWM* Ñ.                                                (1.2)

 

Мұндағы Q=Qτ/τ - қыздырғыш прибордың беретін жылуы, кВт;

WM- жылу тасығыштың ең кіші массалық жылусыйымдылығы, кВт/К;

Ñ - қыздыратын және қыздырылатын жылутасымалдағыштар арасындағы максималды температуралар айырмасы, жылытудың қыздырушы құралдарында ол t1-tв ,0С; 

Σ-өлшемділіксіз меншікті жылулық жүктеме;

t1, t2, tB, Dtа, DtL - сәйкесінше қыздырушы құралға кірердегі және шығардағы температуралар, ғимараттағы ауа температурасы, орташа арифметикалық және орташа логарифмдік температуралық тегеуріндер, 0С.

Бұнда

                                                   Dtа=  ,                                        (1.3)

                                              DtL= .                          (1.4)

 

Σ шамасы жылыту кезіндегі қыздыру құралдарының барлық түрлерінің тәжірибелік зерттеу нәтижелері мына түрде болуы мүмкін:

                                                          

                                                            ,                                      (1.5)

 

мұндағы w= kF/WM- режимдік коэффициент, ол

                                                  

                                                       w= wос /Wм,                                  (1.6)

мұндағы wос=, Q0=`Q/Q0 негізгі режимнің  режимдік коэффициенті (ол үшін есептік режим қабылданады);   

Q, Q0 - негізгі және кез-келген режимдегі қыздыру құралының жүктемелері.

n шамасы қыздыру құралдарымен олардың желіге қосылу тәсілдеріне тәуелді және 0,17-ден 0,33 аралығында тербеледі. Көбінесе n=0,25. Сонда (1.6) мына түрге келеді

                                                         w=wос `Q0,2/`Wm.                                                    (1.7)

 

Бір сәттік (лездік) реттеу кезінде қыздыру ортасының шығыны тұрақты болып қалады. Сондықтан `W=1. Сонда теңдеуді түрлендіре отырып келесі тәуелділікті алуға болады:

                                                      ,                                             (1.8)

                                            

                                               t1=2tB-t2+2DtЛ Q0,8.                                          (1.9)

 

Бұл теңдеулер осы жұмыстың негізгі анқталатын теңдеулерінің бірі.

 

1.3  Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

 

Бұл жұмыста жылыту жүктемесінің қыздыру құралының жылыту моделінің режимін зерттеу негізінде жылу берудің сапалы реттеу кезіндегі температуралық сызбаны тәжірибелік жолмен анықтау керек.

Зертханалық қондырғы автономдық жылумен жабдықтаушы жүйені бейнелейді. Бұл жүйеде қыздырғыш прибор жылу көзіне араластырушы буынсыз қосылған. Осылайша, термостат (3) жылуқамдау көзінің рөлін атқарады (су қыздырғыш қазан). Термостат сорғысы жүйелік сорғының жұмысын үлгілейді, құбырлар - жылулық жүйелердің  магистралды жылу өткізгіштері, ал қыздыру құралының (жылу тұтынушының) рөлін жылыту батарея моделі- табиғи  салқындатуы бар жылуалмастырғыш (8) немесе жасанды салқындатуы бар жылуалмастырғыш (5) атқарады. (5) жылуалмастырғышты салқындату үшін ауалық калорифер жұмыс жасайды.

Қыздыру құралдарындағы су шығыны (6) вентиль көмегімен реттеледі және термостат қыздырғышының қуаты бойынша анықталады. Қыздырғыштың (тен) қуаты қыздырғыштағы ток күшіне және берілген кернеу шамасына тәуелді. Жұмыс істеу алдында су шығынын анықтау үшін, яғни 6 вентильдің бірнеше ашық күйдегі жылумен қамдау жүйесімен айналатын су шығынын анықтау үшін қондырғыны тексеру жүргізіледі.

Тәжірибелер жүргізуге арналған қондырғының қағидалық сызбанұсқасы 1.1 суретте көрсетілген.

1 - температураны қолмен басқару түрлендіргіші; 2 - температура реттегіш; 3 - жылу көзі; 4 – айналымдық су сорғысы; 5 - табиғи айналымы бар жылуалмастырғыш; 6 - жылутасығыштың ортақ ағынының реттеуші клапаны; 7 - жылуалмастырғыштардың реттегіш клапандары; 8 - мәжбүрлі айналмасы бар жылуалмастырғыш (ауалық калорифер); 9 - жылу көзінің температурасын қолмен реттеуге арналған трансформатордың  қосқышы; 10 - қолдан автоматты реттеуге өтетін қосқышы; 11 - автотрансформатор.

 

1.1 сурет - Қондырғының қағидалық сұлбасы

 

 

1.4 Жұмыстың орындалу реті

 

1 «Жұмыстың орындалу реті»   нұсқауын қарастыру. Қосымша 1 қарау.

2 Термостатты қосу, t1 қою.

3 Термостаттың қыздырғыштарын қосу. 10-15 минуттан кейін жүйеде стационарлы жұмыс тәртібі орнайды. Тәртіптің стационарлық сипаттамасы болып t1 және t2 температуралардың уақыт бойынша өзгермеуі табылады.

4 Орнаған тәртіптің басталуы кезінде су шығынын g, t1 және t2 температураларын анықтау керек.

5 Реттеуіш термостатта температураның жаңа мәнін орнату және басқа режимнің параметрлерін анықтау. Зерттеулерді 3-4 режимде орындау керек. Бұл жағдайда су шығыны шамасының тұрақтылығын қадағалау керек.

  

1.5  Есептеу реті

 

Ғимаратқа қыздыру құралы арқылы берілген жүйелік судың берілуінің жылу мөлшері мына формула бойынша анықталады:

                                     

                                      Q=gc(t1-t2)=Wm(t1-t2).                                          (1.10)

 

Мұндағы g- су шығыны,кг/с;

с- судың меншікті жылу сыйымдылығы, кДж/кг*К;

WM=gc.

Әр тәртіп үшін Q шамасы анықтағаннан кейін абсцисса осінде Q шамалары, ал ордината осінде өлшенген t1, t2 температуралар шамасы орналасатын сызбасын құру керек.

Жылу беруді сапалы реттеудің температуралық сызбасын анықтау үшін шамасы бойынша максималды зерттелген тәртіпті есептік деп қабылдау керек. Содан кейін өлшеу нәтижелері бойынша түрлі режимдердегі Q0, Dtа, DtL , S шамаларын әр режим үшін анықтау керек.  және ln  тәуелділіктерін құрып, n шамасын анықтау керек. (1.9) тәуелділігін қолдана отырып Q=f(t1, t2, tв) сызбасын сал. Ол үшін tв=200С.

 

1.6 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу және рәсімдеу

 

Жұмыс істер алдында бақылау хаттамасының формасы мен нәтижелерді өңдеу кестесін дайындау қажет.

 

1.1 к е с т е - Нәтижелерді өңдеу кестесі

№

 g,кг/с

t1 0С

t2 ,0С

Q,кВт

Q0,кВт

Σ

Δta/ Δtл

Δtл

lnQ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есептеу бөлімі жұмыстың берілген шамаларына байланысты жылуқамдаудың сулық жүйесінің сапалы реттеу кезіндегі температуралық сұлбасын құру, бір режимде Q тәжірибелік анықтаудың қателік бағасын және қысқаша қорытындылар құрау керек.

 

1.7 Бақылау сұрақтары

 

1 Зертханалық жұмысты орындаудың реті қандай?

2 Сулық ОЖЖ үшін жылу берудің қандай реттеу тәсілдері қолданылады?

3 Тұтынушыға жылу берудің реттеу тәсілінің таңдау әдістемесін сипаттаңыз.

4  «Өткізулік»  реттеу әдісі қай уақытта қолданылады?

5 Жабық сулық ОЖЖ-да қосынды жүктемелері бойынша реттеу тәсілі қай кезде қолданылады?

6 ОЖЖ-дағы жылутасығыштар шығындары мен температуралар сызбасына климаттық жағдайлардың әсері қандай?

 

 

2 зертханалық жұмыс. Жылумен жабдықтаушы су жүйесінен берілетін жылуды сандық реттеу

 

Жұмыстың мақсаты: өндірістік кәсіпорындарды жылумен жабдықтау, жіберілетін жылуды реттеу жүйелері және жылытқыш жүктемені сандық реттеудің сұлбасын тұрғызу  жөнінде алған білімдерін тәжірибеден алынған жылытқыш прибордың жылулық жүктемесін анықтау негізінде тереңдету.

2.1 Жұмыстың тапсырмасы

 

Жылу желісінің тура және кері магистраліндегі температурағы байланысты қыздырғыш аспаптың жылулық жүктемесін эксперименттік жолмен анықтау және осы алынған шамалар арқылы жылулық жүктемені сандық реттеу кезіндегі температуралық тәуелділіктерін тұрғызу.

 

2.2 Теориялық кіріспе

 

Сулық жылумен жабдықтау жүйелерді реттеуінің тәртібі көптеген факторларға тәуелді, бірақ ең басты факторы жылулық жүктеменің түрі мен абонеттерді қосу сұлбалары болып табылады. Жылу жіберуді реттеу бірыңғай жылулық жүктеме  кезінде бірнеше мөлшерде қысқартылады. Мұндай жағдайларда тек орталық реттеумен шектелуге болады. Орталық реттеу ауаның түрлі сыртқы температураларында ғимараттарды жылыту үшін жылу қажеттілігімен сәйкес жүзеге асады.

Жылулық желіге жылуландыру қондырғыларын қосудың тәуелді сұлбасы бойынша жылулық жүктемені реттеу үшін жалпы теңдеуі мына түрде болады

        

                                             (2.1)

 

Мұндағы Q0 – tн сыртқы ауаның температурасына байланысты жылытуға кеткен жылу шығыны, кВт;

τ1, τ2,0 - сәйкесінше жылулық желінің құбырларына кірген және шыққан желілік су температуралары, 0С;

k - жылуберу еселеуіші, кВт/(м2К);

Δt0- қыздырушы құралдағы температуралық тегеурін, 0С;

Q0’,τ1’,τ2,0’, k’, Δt0’ – tн.о сыртқы ауаның есептік температурасы кезіндегі сол шамалар.

Сандық реттеу кезінде бергіш құбырдағы желілік судың температурасы тұрақты. Жылулық жүктеменің реттеу су шығынының өзгеруімен орындалады. Есептеу мақсатына, жылулық жүктеменің шамасына байланысты кері жүйелік су температурасы мен су шығынын анықтау жатады. Бұл жағдайда τ1=cont шартына байланысты кері судың температурасы мен желілік судың салыстырмалы шығыны (2.1) реттеудің жалпы теңдеу негізінде анықталады:

                                       ,                          (2.2)

                                                            .                                  (2.3)

 

Мұндағы , - қосылған абоненттік түйіндегі араластырылған суға байланысты температуралық тегеурін, 0С;

 - араластырғыш қондырғыдан кейінгі жылыту жүйесінің бергіш құбырындағы судың температурасы, 0С;

- желілік судың температураларының есептік айырымы, 0С;

- жылыту жүйесіндегі температуралардың есептік құламасы, 0С.

Жылулық жүктеменің азаюы мен су шығынының төмендеуі кезінде кері құбырдағы судың температурасы ғимараттағы ауаның температурасына дейін жетеді. Жылу беруінің одан әрі төмендеуі қыздыру құралдарын  tв температуралы сумен жиі толтыру есебінен жүзеге асады.

Сандық реттеудің негізгі қасиеттері бірі ол жылутасығышты айдауға кеткен электр энергиясының шығынының азаюы. Бұл қасиет екі сатылы желілердің магистралды құбырлардағы абонеттерді араластырғыш сорғылық стансалар көмегімен немесе тәуелсіз сұлбалар арқылы қосуда жүзеге асады.  Магистралды желілерде желілік су  шығыны төмендеген кезде араластырудың айнымалы коэффициенті бойынша жұмыс істейтін араластырғыш сорғылар кері магистралдан судың берілуін көбейтеді. Осыған байланысты жылыту жүйелерде қажетті су шығыны сақталады және осыған орай сандық реттеудің кемшілігі жойылады.

 

2.3 Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

 

Осы жұмыста жылулық жүктеменің қыздырғыш құралының жылулық моделінің тәртібін зерттеу негізінде жылу жіберуді сандық реттеу кезіндегі температуралық сызбаны тәжірибелік жолмен анықтау керек.

Тәжірибелік қондырғының тәсілдемелік сұлбасы 1.1- суретте көрсетілген, тәжірибелік қондырғы сипаттамасын №1 зертханалық жұмыстан қара.

 

2.4 Жұмысты орындау реті және өлшеулердің нәтижелерін өңдеу 

 

1 Шығын өлшегіш - 2 ысырманы түзету. Бұл үшін 1 термостат 10-қосқыш көмегімен автаматтық жұмыс тәртібіне ауысады. 2 ысырманы аз мөлшерде ашу және 12 автотрансформаторда тұрақты кернеуді беріп ток күшін өлшеу. Теннің (термостаттың қыздырғыш элементі) жылулық қуатын  мына кейіптеме бойынша анықтаймыз

 

                                             .                                                          (2.4)

 

2 11 және 14 термопаралар көмегімен t1  және t2 температураларын анықта. Қыздырғыш құралдың 5 қалыпты жұмыс тәртібі орындаған кезде жылулық жүктеме теннің жылулық қуатына тең болғандықтан (2.4) тәуелділігін былай  жазуға болады

                                        

                                            .                                         (2.5)

 

Мұндағы ,0С.    

3 (2.5) тәуелділігінен кейін берілген теннің  жылулық қуаты кезінде жүйелік су шығынының мәні G, кг/с анықталады

                                           

                                              .                                                 (2.6)

 

4 Осыдан кейін 2 ысырманың басқа ашық жағдайларында  I, U, t1, t2 параметрлері қайта өлшенеді. Түземелерді осындай ретте өткізу 2 ысырманың толық ашық кезінде орындалады. Түземенің соңында кернеудің U тұрақты мәндерімен ғимарат ішіндегі тұрақты температура кезінде G=f(I) тәуелділік сызбасы тұрғызылады.

5 Термостат жұмысын сандық реттеу зерттеу үшін 10 қосқыш көмегімен қолмен реттеу тәртібіне ауыстырылады. Қыздырғыш аспабына 5 немесе 6 кірер кездегі желілік судың температурасы t1 тұрақты ұстайды. 2 ысырманы аз мөлшерде ашып, градуирлік сызбадан су шығынын анықталады.

6 14 немесе 18 термопаралар көмегімен қыздырғыш аспабынан 5 немесе 6 шығардағы желілік судың температурасы анықталады. Ысырманың 2 толық ашылған жағдайына дейін су шығынының басқа да мәндері бойынша өлшеулер қайталанады.

7 2 ысырманың толық ашылған күйінде Gmax Qmax шамаларын шығын өлшегіштің түземесінен анықтайды.

8 τ 2, Q0 және G0 – өлшенген мәндерімен τ 2=f(Q0) тәуелділік сызбасы тұрғызылады.

9 (2.3) формуласы бойынша τ2=f(Q0) теориялық тәуелділігі анықталады.

 

2.5 Бақылау сұрақтары

 

1 Жылулық жүктемені реттеудің мүмкін болатын жүйелерін көрсетіңіз және олардың сипаттамалары қандай. Орталық, топтық, жергілікті және жекеше реттеудің қандай ерекшеліктері бар?

2 Жылумен қамдаудың сулық жүйелеріндегі жылулық жүктемені орталық реттеу  қай параметрлермен  өзгеруі мүмкін.

3 Тұтынушыға кеткен жылу жіберудің әдісінің таңдау принциптерін сипаттаңыз.

4 ОЖЖ-дағы реттеудің сандық әдісінің ерекшеліктері қандай?

5 Сандық реттеу кезіндегі желілік судың салыстырмалы шығынына жылытудың салыстырмалы жүктемесінің тәуелділігі қандай теңдеумен сипатталады?

6 Ыстық сумен қамдау және жылуландыру жүктемесінің біріктіріп жұмыс істеуі кезіндегі жылумен жабдықтаудың ашық жүйелерін орталық реттеу әдісі қалай іске асады? Сапалық, сандық және сапалы-сандық әдістерінің артықшылықтары мен кемшіліктерін көрсетіңіз.

7 Орталық реттеудегі жылулық желінің температураларының сұлбасын есептеу әдісі қандай?

 

3 зертханалық жұмыс. Жаңғыртылатын бейдәстүрлі энергия көздерін қолдану арқылы автономды жылуменжабдықтау жүйесін жобалау

 

Жұмыстың мақсаты: ақпараттық бағдарлама негізінде жаңғыртылатын бейдәстүрлі энергия көзін қолдану арқылы автономды энергиямен жабдықтау  облысында алған білімді тереңдету.

 

3.1 Жұмыстың тапсырмасы

 

Автономды жылумен жабдықтау негізінде биоотынды қолдана отырып жылумен жабдықтау  сұлбасын есептеу. Сұлбадағы жылуөндіруші  қондырғыны есептеу. Пайдаға асырғыш қазан мен жылуландыру жүйесіне жылулық және гидравликалық есеп жүргізу.

  

3.2 Теориялық кіріспе

 

Студенттердің білімдерін қалыптастыруда методикалық  қамтамасыздандыру және оқу материалдық базасының болуы, қазіргі қоғамның қажеттіліктеріне келешектегі  мамандануы бойынша мамандар дайындауды қамтамасыздандыратын, компьютерлік технологияларды қолдану облысында компьютерлік технологиялардың  тигізетін әсері зор болатыны белгілі. Жасалынған программа берілген жүйенің тиімділігін тәжірибелік тұрғыда тексеруді жүзеге асырады. Компьютерлік технологиялар ең алдымен маманның профессионалдық жұмыс облысында білімдерін тереңдету мен кеңейту  құралы болуы керек, ғылыми машықтануларды қалыптастырып оның шығармашылық потенциалының толық ашылуын қамтамасыз етуі керек.

Екі академиялық сағатқа есептелген сабақ Delphi программалау объектісінде интерфейсті  көрсетеді  (3.1 суретті қара).

 

 

3.1 сурет - зертханалық жұмыстың тақырыбына сай бағдарламаның интерфейсі

 

3.3 Жұмыстың орындалу реті

 

Тапсырма 5 бөлімнен тұрады.

1 Бірінші бөлімде қатты тұрмыстық қалдықтарды (ҚТҚ) жою әдістері мен биогазды алу тәсілдерінің теориялық сипаттамаларын оқып үйрену. (Theory).

2 Пайдаға асырғыш қазанның сызбасын таңдау және оны нақты оқып үйрену. «Сурет 1-4» файлды ашу.

3 Жылумен жабдықтаудың таңдалған дербестік сұлбасына есеп жүргізу.

4 Сұлбаға кіретін қондырғыларды есептеу. Пайдаға асырғыш қазанды жылуөндірулігін есептеу, жылуландыру жүйесіне жылулық және гидравликалық есептеу жүргіз. «kotel», «Расчет производительности теплогенератора 1-2» файлдарын ашу. Таңысқаннан кейін, «Расчет астс НВИЭ.exe» программасын ашып, есептеулер жүргізу.

5 Жылуқамдаудың дербес жүйелеріндегі биогаз пайдаланудың түрлі сұлбалары мен түрлі пайдаға асыру әдістерін алу арқылы нәтижелердің салыстырылған талдамасын жасау.

 

3.4 Бақылау сұрақтары

 

1 Қатты тұрмыстық қалдықтарынды пайдаға асыру әдістерін атап өтіңіз.

2 Биогаз алу әдістерінің қайсысы тиімді?

3 Жылуқамдаудың  дербестік сұлбасын салу және оны түсіндіру.

4 Пайдаға асырғыш қазан есептемесінің алгоритмін құру.

5 Биогазды пайдаланудың түрлі сұлбалары мен түрлі пайдаға асыру әдістерін алу кезіндегі нәтижелерді салыстыру.

 

 

4 зертханалық жұмыс. Сулылық акумуляторды жылулық сынау

 

Жұмыстың мақсаты: сулылық аккумулятордың жұмысымен танысу, жылулық сынақтама жүргізу.

 

4.1 Жұмыстың тапсырмасы

 

1 Эксперимент жүргізу және алынған мәліметтер негізінде келесідей температуралық тәуелділіктерді құру:

а) аккумуляторда судың қыздырылуы   t0=f(τ);

б) қыздырғыш жылутасығыштың аппаратқа кіру кезіндегі  t1=f(τ) аппараттан шығу кезіндегі  -   t1’=f(τ);

в) қыздыру беттерінің  tŇŎ=f(τ).

2 Тұтынушының екіншілік жылутысығышының температура-уақыт тәуелділігін тұрғызу.

3 Теңдеу балансын құру және аккумулятордың барлық қыздыру периодындағы толық жылусыйымдылығын анықтау.

4 Энергияны жинақтау мен беру кезіндегі жылу шығынының өзгеру сызбасын тұрғызу.

5 пп 1-4 сызбаларын қолдана отырып аппараттың меншікті жылу өндірулігінің kF=f(τ) өзгеру сызбасын тұрғызу және бүкіл тәжірибе ішінде жылуберу еселеуішінің тұрақты болмауы кезінде kF мәнін есептікпен салыстыру.

6 Тәжірибелік және теориялық қисықтар kF=f(τ) сызбасын тұрғызу және жылутасығыштардың уақыт бойынша орташа мәндері кезінде k теориялық негізде анықтау.

 

4.2 Негізгі теориялық кіріспе

 

Сулық акумулятор-қыздырғыш периодты қозғалысы бар рекуперативті жылуалмастрығыш аппараттарға жатады. Осындай аппараттарды есептеу негізіне екі басты теңдеулер жатады, жылуберу (4.1) мен жылулық баланс (4.2) теңдеулері

                                                 ,                                                  (4.1)                                                                                

 

мұндағы k – жылуберу еселеуіші, кВт/(м2К);

F – қыздыру беті, м2;

Δt – τ уақыт мезетіндегі температуралық тегеурін, 0С.

                                       ,                         (4.2)

 

мұндағы G1 – қыздырушы жылутасығыштың шығыны, кг/с;

c1 – қыздырушы жылутасығыштың жылусыйымдылығы, кДж/кг К;

t’1, t’’1 - қыздырушы жылутасымалдағыштың кіргендегі және шыққандағы температуралары, 0С;

G – аппараттың толық шығыны G=ΣGici, кг/с;

c – қыздырушы жылутасығыштың жылусыйымдылығы, кДж/кг К; 

G2 – қыздырылатын дененің шығыны, кг/с;

c2 – қыздырылатын дененің жылусыйымдылығы, кДж/кг К;

Gi, ci – аппараттың корпусы мен басқа бөліктерінің массасы мен жылусыйымдылығы.

Жылуберу еселеуішінің  тұрақты болмауын ескерсек, меншікті жылулық өндірілугі үшін келесі тәуелділікті алады

 

                                     .                              (4.3)

 

Теориялық жылуберу еселеуішін есептеген кезде  dн/dвн=1,5 диаметрлер қатынасымен өрнектелетін қыздыру бетінің иірімдер пішіні бар құбырлардан жасалғанан ескеру керек.

Сондықтан мына кейіптемені қолдану қажет.

                                                                      (4.4)

.

 

Жылуберу еселеуіштерінің мәндері α1, α2 мына формулалар бойынша анықталады

                             .                                           (4.5)

 

Re және Nu сандарындағы анықталатын өлшемге ішкі диаметрі алынады, ал физикалық тұрақтылар – сұйықтың орташа массалық температурасы бойынша алынады

ε=1+3.54(dв/D).

 

Мұндағы D-иірім тармағының диаметрі, мм.

(4.5) теңдеуді түрлендіре отырып келесі теңдеу бойынша жылуберу коэффициентін анықтаймыз

                                  

                                      .                                         (4.6)

 

(А мәні 4.1 кестесінен алынады)

 

    4.1 к е с т е - А еселеуішінің мәндері

t,0C

30

40

50

60

70

80

90

A

2100

2400

2600

2700

2850

300

3100

 

Табиғи конвекция мен иірімді жылытқыштың  жылуберу еселеуіші  Михеев формуласы бойынша анықталуы мүмкін:

 

                                                 Nu=c(GrPr)n.                                                                           (4.7)

 

Мұнда: өтпелі тәртіп кезінде с=1,18; n=0.125; 10-3<GrPr<500.

Ламинарлы тәртіп кезінде     с=0.54; n=0.125; 500<GrPr<2*107.

Құйынды  тәртіп кезінде  с=0.135; n=0.33; GrPr>2*107.

Nu, Pr, Gr критерийлеріндегі физикалық тұрақтыларды t=0.5(t2+tст) температурасы бойынша анықтайды, мұндағы t1 ,tст -  қыздыру ортасы мен қабырғасының орташа мәнді температурасы.

.

(4.7) кейіптемесі мына түрге келеді

 

 

 мәндері 4.2- кестеден алынады.

 

      4.2 к е с т е – А1, А2 еселеуіштерінің мәндері

t,0C

20

40

60

80

100

130

A1

112

149

178

205

227

274

A2

198

291

363

426

482

607

 

Аккумуляцияланған судың массасы                                    6-7 кг

Корпус массасы                                                                      5,5 кг

Спираль массасы                                                                     0,8 кг

Аккумуляцияланған судың жылусыйымдылығы                4,18 кДж/кгК

Корпустың жылусыйымдылығы                                           0,385 кДж/кгК

Спиральдың жылусыйымдылығы                                         0,385 кДж/кгК

Спиральдың ішкі қосөресі                                                     150 мм

Аккумулятордың ішкі қосөресі                                              40 мм

Аккумулятор биіктігі                                                               500 мм

Спираль қадамы                                                                        40 мм

 

4.3 Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

 

Тәжірибелік қондырғының тәсілдемелік сұлбасы 4.1- суретте  көрсетілген.

4.1 сурет - Тәжірибелік қондырғының сұлбасы

 

Қыздыратын жылутасымалдағышты дайындау 2 термостатта орындалады. Жылудың аккумуляцияланған денеге берілуі 1 аккумуляторда орындалады. Қондырғы жылуды жинақтау немесе беру тәртібінде жұмыс істегенде сұлба бірінші немесе екінші контурлардың кезекпен қосылуын қарастырады. Қыздыратын жылутасымалдағыш пен қыздырылатын жылутасымалдағыштың шығындары 3 В1, В2 вентильдермен реттеледі. Кірердегі және шығардағы 1 мен 2 контурлардың температураларын тіркеуге арналған термопаралар, қыздыру беттерінің, аккумуляцияланатын судың түрлі нүктелеріндегі температуралары КСП-4 өздігінен жазатын потенциометрде енгізілген.

 

4.4 Тәжірибені жүргізу реті

 

1 Тәжірибе жүргізу алдында қондырғының жұмыс күйін тексеру керек. Термостат пен аккумуляторда су берілген деңгейде орналасу қажет, термостаттың сорғысы ажыратылған.

2 Термостаттың қыздырғышын қосып, аккумуляцияланған ортаның температурасына дейін 30-90 0С жылыту керек (оқытушы берген).

3 Термостаттың сорғысын қосу және бірінші контур бойынша жылутасығышты айдау. Қыздыратын жылутасымалдағыштың айналымының басталуымен бір уақытта КСП-4 потенциометрін қосу керек.

4 Берілген температураға жеткенде В1, В3 вентильдерін жабу, аппаратты 3-5 минут қалыпты күйде ұстау қажет.

5 Екінші контурдың сорғысын қосу және аккумуляторда су температурасының 50-600С- ге төмендету.

Бірінші және екінші контурлардағы жылутасығыш шығындары шығын өлшегішпен және түзеткіш сызбасымен анықталады. Аппараттың түрлі нүктелеріндегі температуралардың   уақытша таралуы  потенциометрдің диаграммалық ленталарының өңделуімен анықталады. Аккумулятордың қалған сипаттамалары қосымшаларда келтірілген. Тәжірибе аяқталар  кезінде потенциометрді, екінші контур сорғысын өшіреді.

 

4.5 Бақылау нәтижелерін өңдеу, жұмысты рәсімдеуге қойылатын талаптар

 

Жұмысты рәсімдеу пункттері

1 Қондырғының тәсілдемелік сұлбасы

2 Бақылаулар хаттамасы мен тәжірибелік мәндердің нәтижелердің өңделуі.

3 Негізгі жүргізілген есептеулер және пайдаланылған кейіптемелер.

4 Алынған нәтижелер анализі.

5 Шамалардың тәжірибелік мәнінен табылған қателіктер бағасы.

 

4.6 Бақылау сұрақтары

 

1 Аккумулятор қыздырғыштың үздіксіз қозғалысты жылуалмастырғыштан қандай айырмашылығы бар? Артықшылықтары мен кемшіліктері.

2 Жылулық аккумуляторда жылу шығыны мен уақыт бойынша меншікті жылуөндірулік қалай өзгереді?

3 Берілген түрдегі идеалды жылуалмастырғыш қандай талаптарға сай болуы керек?

4 Жылытудың қай тәсілінде: булық немесе сулық, судың бірдей мөлшері тезірек қызады, егер қондырғыға кірердегі қыздырушы су мен қыздырушы қаныққан будың температурасы бірдей болса.

5 Nu,Gr,Pr,Pe критерийлерінің физикалық мағынасын көрсет.

 

 

5 зертханалық жұмыс. Жылу торабы құбырларының температуралық ұзаруын теңгеруді зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: жылу желісіндегі құбырлардың температуралық ұзаруын теңгерудің түрлі әдістерін қолдану облысында білімдерін тереңдету.

 

5.1 Жұмыстың тапсырмасы

 

Қалыпты тәртіптер үшін құбырдың температуралық ұзаруының радиалдық теңгергіштердегі, сальникті теңгергіштердегі  және құбырдағы тесіктің орташа температурасының өзгеруіне тәуелді сызбасын тұрғыз.

  

5.2 Теориялық кіріспе

 

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

                                                    σ= E i, Па.                                                 (5.1)

 

Мұндағы Е-қатаңдық модулі, Па;

і- салыстырмалы деформация.

Ұзындығы  l құбырды қыздырғанда, оның ұзындығы мына шамаға өзгереді                                                                  

                                                        , м.                                                    (5.2)  

 

Мұндағы   - сызықты ұзару коэффициенті, 1/м.

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

                                                             

                                                              .                                              (5.3)

 

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

                                                     , Па.                                            (5.4)

 

Осы кезде пайда болатын сығылу күшін келесі формула арқылы анықтауға болады

                                                  , Н,                                            (5.5)

 

мұндағы  - құбыр қабырғасының көлденең қимасының ауданы, м2.

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

Осьтік компенсаторлар (5.1 суретті қара) құбырдың тік бөлігінде пайда болатын температуралық ұзаруларды теңгеру үшін қолданылады.

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

 

    

5.1 сурет – Осьтік компенсатор

 

5.3 Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

 

Қондырғының негізгі элементі болып (5.2 суретті қара) бойында әртүрлі компенсаторлары - 2  бар,  1- құбырлар саналады. Құбырлардың ұштары жылжымайтын тіректерге бекітілген. Құбырлардың ішінде қыздырғыш элементтер орнатылған.

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

 

5.2 сурет – Тәжірибелік қондырғы

5.4 Жұмысты орындау реті

 

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

2  Әрбір 5 минут сайын құбыр бетінің температурасын өлшеу керек және штангенциркульмен температуралық ұзаруды стационарлық күйде анықтау керек (5.1кестені қара).

 

5.1 к е с т е - Эксперимент нәтижелері

Өлшеу №

Қыздырғыш қуаты

Құбыр температурасы

Құбырдың орташа температу-расы

Құбырдың ұзаруы

Остік компенсатор өзгеруі

 

 

 

 

 

 

 

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

4 Құбырдың стационарлық күйлері үшін 5.2 және 5.3 кестелерінде берілген құбырдың қасиеттері туралы мәліметтерін пайдаланып, температуралық ұзару теңгерілмеген кездегі сығылу кернеуі шамасын келесі формуламен анықтайды (сығылу кернеуінің ең үлкен мүмкін шамасы)

                                            

                                               ,                                       (5.6)

мұндағы    - құбыр бетінің, оның ұзындығы бойынша алынған орташа температурасы,0С;

 - қоршаған ортаның температурасы, 0С.

5  Қозғалмайтын треулерге берілетін осьтік күштер компенсатор түріне байланысты анықталады.

6  Майлықты компенсаторы бар құбырдағы осьтік күшті мына формуламен анықтайды

                                                           , Па,                                       (5.7)

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

 

                                                         S=fd2н*Pp*bαμ, H.                                (5.8)

 

Мұндағы Рр – ортаның жұмыс қысымы (магистралдық құбырлар үшін оның мәні (0.9-1.6) МПа;

b=0.6 – майлықты толтырманың биіктігінің құбырдың сыртқы диаметріне dH қатынасы;

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

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

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

              

                                                     P=, H,                                             (5.9)

 

мұндағы - құбыр бөліктерінің ұзаруы, м;

I -  құбырдың экваториялдық инерция моменті, келесі формуламен анықталады: 

                                                   I=0.05(dн4-d4в), м4.                                                 (5.10)

 

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

                                                    A=2df=.                             (5.11)

 

8  Радиалды компенсаторлары бар құбырлардың кернеуін есептеу.

9  П – тәріздес компенсатор үшін, оның  иіндерінің арасындағы кернеуді келесідей анықтайды: 

 

                                                    Па,                                                       (5.12)

 

мұндағы - күштің әсер ету бағытынан компенсатордың арқасына дейінгі ара қашықтық , м; 

А – 4.4.7 пунктінде көрсетілген шама.

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

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

                                                                              a  Па,                                       (5.13)

 

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

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

                                                 ,                                              (5.14)

мұндағы  n=- құбыр иықтары ұзындықтарының өзара қатынасы.

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

 

5.2
 кесте - 20-шы болаттың физикалық қасиеттері

t, 0C

20

100

200

300

a 106, 1/K

-

11,6

12,6

13,1

E 10-10, кг/м2

2,1

2,03

1,99

1,90

 

5.3 кесте - Диаметрі dВ/dн=33/38 мм құбырдың қималарының ұзындықтары

Компенсатордың түрлері

Өлшемдері

L,  м

l, м

l1, м

R,  м

Майлықты

1200

-

-

-

П-тәріздес

1700

225

165

4dв

Г-тәріздес

1700

550

-

4 dв

 

5.5 Бақылау сұрақтары

 

1 Зертханалық жұмыстың орындалу реті қандай?

2 Гук заңын тұжырымдаңыз

3 Құбыр температурасының өзгеруі Δt болған кездегі ұзаруы неге тең?

4 Құбырдағы тура сызықты бөліктің қызуы кезінде сығылу күшінің мөлшері немен анықталады?

5 Сығылуға берілген күш немен анықталады?

6 Температуралық созылудың компенсация тәсілдері?

7 «П» және «Г»-тәрізді, сальниктік компенсаторы бар құбыр үшін қозғалмайтын тірекке  берілген осьтік күштеудің анықталуын жазу?

8 «П» және «Г»-тәрізді, сальниктік компенсатордың құбырдағы күш беруді анықтау?

9 Әр түрлі типті компенсаторлардың жұмыс істеу принципі (оқытушының ұсынысымен).

10 Зерттелетін компенсаторлар үшін алынған P=f(t) және σ=f(t) тәуелділіктерді  талдау.

6 зертханалық жұмыс. Қалалық өндірістік кәсіпорынның жылдық жылу шығынын анықтау

 

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

 

6.1 Жұмыстың тапсырмасы

 

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

 

6.2 Жұмыстың қысқаша теориялық мазмұны

 

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

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

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

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

 

Qсағ′= Qс′+ Qкгор.сағ , 

Qс′= Qо′+ Q в′,

   Qор.сағкг =Qгв+Qор.сағт,   

                                                  n = Qжыл/Qсағ′                                                (6.1)

 

мұндағы n- есептелген жылулық жүктемені қолданудың жыл  бойғы сағаттар саны, сағ/жыл;

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

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

 

6.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

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

2 Осы кәсіпорын үшін  әртүрлі климаттық аймақтың жылдық жылу шығынана әсері туралы талдау жасалады.

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

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

5 Жұмысты орындау кезінде 6.1 және 6.2 кестелерін қолданып, оларды тиісті мәліметтермен толықтыру қажет.

 

6.1 к е с т е - Жұмысты орындауға қажетті алғашқы мәліметтер

Қосынды жылулық жылдық жүктеме, ГДж/с*

10-3

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

Климаттық реттеу аймағы

 

Қала

 

1.0

0.75

0.5

0.25

0

 

Qс′

Qкг′

Qс′

Qкг′

Qс′

Qкг′

Qс′

Qкг′

Qс′

Qкг′

tно

tнв

4

4

0

3

1

2

2

1

3

0

4

 

 

  

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

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

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

 

6.1 сурет - Жылу жүктемелері ұзақтығының графигі

  

6.2  к е с т е - Қаланың есептелген жылулық жүктемені қолдануының жылдық сағаттар саны және жылдық жылу шығыны

Tнв

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

+8

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4 Тексеру сұрақтары

 

1 Кәсіпорын цехтарын жылытуға қажетті жылудың ең үлкен   сағаттық мәнін қалай есептеуге болады?

2 Кәсіпорын үшін ыстық суды дайындауға жұмсалатын ең үлкен       және орташа апталық сағаттық жылу шығындары қалай  есептеледі?

3 Жылулық жүктемелер ұзақтығының жылдық графигін қандай           тәртіппен тұрғызады?

4 Осы графиктің көрінісіне жыл бойлық  жылу жүктемесінің      үлесінің өсуі қалай әсер етеді?

5 Кәсіпорын орналасқан климат аймағының есептелген жылу  жүктемесін  қолдану сағатына ықпалы қандай?   

 

7 зертханалық жұмыс. Қалаларды жылумен жабдықтаушы орталық су жүйелеріндегі жылутасығыштың температурасы мен шығынының графиктерін зерттеу

 

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

 

7.1   Жұмыстың тапсырмасы

 

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

 

 

7.2 Зерттеудің іріленген сүлбесі

 

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

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

 

t01 = t’в + (( t’03 +t’02)/ 2 – t’в))*Q 00.8 + (( t’01 - t’02) –(t/03 - t’02)/2) *`Q0;       (7.1)

 

t02 = tв’ + (( t03‘+t02’) /2 – tв’)*`Q00.8 - ((t03’ - t02’) /2)*`Q0;                       (7.2)

 

t03 = tв’+ (( t03‘ +t02’) /2 – tв’)*`Q00.8 + ((t03’ - t02’) /2)*`Q0;                      (7.3)

 

мұндағы t01- тіке жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасы, 0С;

t02- кері жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасы, 0С;

t03- жүйелік судың араластырғыштан кейінгі температурасы, 0С;

tв’- бөлмедегі ауа температурасының есептелген мәні, 0С;

t03’- жүйелік судың араластырғыштан кейінгі температурасының есептелген мәні, 0С;

t02’- кері жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасының есептелген мәні, 0С;

t01’- тіке жылу құбырындағы жүйелік судың темпаратурасының есептелген мәні, 0С;

Q0 –сыртқы температураның белгілі мәніндегі салыстырмалы жылулық жүктеме, кВт/сағ.

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

 

                          t1 = t01+ (t01’ - t02’) ( (W0 / WTeT )-1)`Q0;                         (7.4)

 

                           t2 = t02 +(t01’ - t02’) ( (W0 / WTeT )-1)`Q0;                        (7.5)

 

мұндағы W0 – қыздырылатын жылутасығыш шығының эквиваленті;

WТ – қыздыратын жылутасығыш шығынының эквиваленті;

eТ- жылытқыш құрылғының тиімділігі.

 

7.1 сурет -Жылу құрылғыларын жылу торабына қосудың тәуелді сүлбесі

 

 

7.2 сурет-Жылу құрылғыларын жылу торабына қосудың тәуелсіз сүлбесі

 

Мұндағы 1-жылулық жылуалмастырғыш; 2-Жылытқыш қондырғының айналымдық сорғысы; 3-жылытқыш қондырғы; 4-элеватор; 5-желілік сорғы; 6-қоректік сорғы; 7-желілік су қыздырғышы; 8-шыңдық су қыздырғыш қазан; 9-қоректік суды реттегіш; 10- кері клапан.

 

Жылу құбырындағы жылутасығыш шығынынң қосынды эквиваленті келесі формуламен анықталады:

 

                                                 SWT = WT0 + WTВ,                                       (7.6)              

 

мұндағы WT0 –тәуелсіз сүлбені қолданған кездегі транзиттік жылу құбырындағы жылутасығыш шығынының эквиваленті;

WTВ – жылбойлық жылу жүктемедегі жылутасығыш шығынының эквиваленті.

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

3 Үшінші кезеңде графиктер тіке құбырдағы жылутасығыш температурасының есептелген мәні арнайы климаттық аймақ үшін өзгерген кезде анықталады.

4 Төртінші кезеңде жылутасығыш шығынының графигі  маусымдық және жылбойлық жылу жүктемелерінің өзара қатынасы өзгерген жағдайда анықталады.

 

7.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

1 Жұмыстың бірінші кезеңі келесі тәртіппен орындалады:

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

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

 

7.3 сурет - Жылу торабы құбырларындағы судың температуралары

 

 
 

 
 
 7.4 сурет - Жылу торабындағы жүйелік судың  салыстырмалы шығындарының графигі

 

 

 

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

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

 

7.4 Жұмысты рәсімдеуге қойылатын талаптар

 

1Үлгінің негізгі есептік тәуелділіктері.

2 Тапсырманы есептеу нәтижелері.

3 Зертханалық жұмыстың есептеу нәтижелері.

4 Сызбақтардың тапсырманың есептеу нәтижелері енгізілген түрі.

5 Жұмыс қорытындысы.

 

7.5 Бақылау сұрақтары

 

1 Сулық ОЖЖ үшін жылужіберу реттеуінің қандай тәсілдері қолданылады?

2 Тұтынушыға жылужіберу реттеу тәсілін таңдау прицпін сипаттаңыз

3 ОЖЖ – да реттеудің мөлшерлік тәсілінің қандай ерекшеліктері бар?

4 Өткізумен реттелетін тәсіл қай уақытта қолданылады?

5 Жабық сулық ОЖЖ – да қосынды жүктемесі бойынша реттеу тәсілі қашан қолданылады?

6 Элеваторлық түйіннің жылулық балансының теңдеуін жазыңыз

7 ОЖЖ – да жылутасығыштардың шығындар мен температуралар сызбағына климаттық шарттардың әсері қандай?

 

8 зертханалық жұмыс. Күн энергиясын қолдану арқылы жеке ғимаратты жылумен жабдықтау

 

Жұмыстың мақсаты: күн коллекторларын қолдану арқылы жеке ғимараттарды жылумен жабдықтаудың жолдарымен танысу, жылумен жабдықтау жүйесіне жалғанған күн қондырғыларының жылуөндірулігін есептеу,  жеке ғимаратты жылумен жабдықтау үшін күн коллекторларының нақты типтерін таңдай білуді үйрену.

 

8.1 Жұмысқа тапсырма

 

Автономды жылумен жабдықтау жүйесінің сұлбасын құрастыр, сұлба бойынша есептеме жүргіз. Қондырғының жылуөндірулігін анықта.

 

8.2 Теориялық кіріспе

 

Күн радиациясы – бұл таусылмайтын экологиялық таза жаңғыртылатын   энергия көзі.  Жердің 1м2 бетіне 1 күнде түсетін күн энергиясының мөлшері солтүстікте 7,2 МДж/м2, ал  тропикалық және ыстық аймақтарда 21,4 МДж/м2. Күн энергиясы жылулық, механикалық және электр энергиясына түрленеді,   химиялық және биологиялық процестерде қолданылады.

Жұмыс істеу принципіне байланысты күндік су қыздырғыш қондырғыларды екі типке бөледі: жылутасымалдағыштары табиғи айналымдық (енжарлы) және жылутасымалдағыштары мәжбүрлі айналымдық (активті) қондырғылар.  

 

Енжарлы жүйе - 1

Жылутасымалдағышының айналысы табиғи болып келген жылы сумен қамтамасыз ететін  бір контурлы күнмен жылыту жүйелері. Суды тікелей жылытатын бір контурлы термосифонды жүйенің жұмысы. Жүйенің коллекторлары, бак-аккумуляторлары және жалғағыш құбыр өткізгіштері суық сумен толтырылған. Күн сәулесі коллектордың мөлдір жамылғысынан (әйнегінен) өтіп оның жұтатын панелі мен оның арналарындағы  суды жылытады. Қыздыру барысында судың тығыздығы азаяды және қызған сұйық коллектордың жоғары нүктесіне  жылжи бастап және одан ары құбыр өткізгіш арқылы  бак-аккумуляторға  өте бастайды. Бактағы қызған су  жоғарғы нүктеге өтеді, ал неғұрлым суық су  бактың төменгі бөлігіне өтеді, яғни  температураға тәуелді судың қабатқа  бөлінуі іске асады. Бактың төменгі бөлігінен неғұрлым суық су  құбыр өткізгіш арқылы  коллектордың төменгі бөлігіне өтеді. Осылайша, күн радиациясы жеткілікті болғанда, коллекторлық контурда жылдамдығы мен интенсивтілігі күн сәулесі ағынының тығыздығына  тәуелді  тұрақты циркуляция орнайды. Біртіндеп күндізгі уақыт ішінде   тұтас бактың  жылынуы іске асады, бұл жағдайда  қолдануға арналған суды таңдау  бактың жоғары бөлігінде орналсқан  неғұрлым жылы қабаттардан іске асуы керек. Әдетте бұл  бакка суық суды  бактан қызған суды ығыстыратын қысым арқылы  төменнен беріледі.

Термосифонды жүйенің ерекшелігі бак-аккумулятордың төменгі нүктесі коллектордың жоғарғы нүктесінен жоғары орналасуы керек және ол коллектордан 3-4 метрден алыс болмауы керек,  ал жылутасымалдағышты  сорғы арқылы айдағанда  бак-аккукмулятордың орналасуы кез-келген күйде бола алады.

 

8.1 сурет - Ыстық сумен қамтамасыз ететін бір контурлы термосифонды жүйенің   қағидалық сұлбасы

 

Енжарлы жүйе - 2

Жылутасымалдағышы табиғи айналатын екі контурлы жүйелер.

Мұндай жүйенің жұмысы бір контурлы жүйенің жұмысына ұқсас, бірақ жүйеде  коллекторлардан, құбыр өткізгіштен және  бак-аккумулятордағы жылуалмастырғыштан тұратын (бактағы спиралды құбыр-«ирек», сыртқы жылуалмастырғыш аппарат немесе «бактағы бак») жекелеген тұйықталған коллекторлық контур болады.

Бұл контурға арнайы жылутасымалдағыш құйылады (ережеге сай қатпайтын). Коллекторда жылутасымлдағыш қызғанда ол жылуалмастырғыштың жоғарғы бөлігіне түседі, бактағы суға жылуын береді және суи отырып  күн радиациясы болса тұрақты циркуляцияланып,  коллектордың шығысына жылжиды. Бактың тұтастай қызуы күні бар ұзақ күнде біртіндеп іске асады, бірақ  тұтынушыға суды алу  неғұрлым қызған жоғары бөліктерден іске асады, ыстық сумен толық қызған кезге дейін іске асыруға болады. Термосифонды жүйенің ерекшелігі бак-аккумулятордың төменгі нүктесі коллектордың жоғарғы нүктесінен жоғары орналасуы керек және ол коллектордан 3-4 метрден алыс болмауы керек,  ал жылутасымалдағышты  сорғы арқылы айдағанда  бак-аккукмулятордың орналасуы кез-келген күйде бола алады.

 

8.2 сурет - Ыстық сумен қамтамасыз ететін екі контурлы термосифонды жүйенің принциптік сұлбасы

 

Активті жүйе

Жылутасымалдағышы активті жүйеде айналатын екі контурлы жүйені қарастырайық.

Мәжбүрлі циркуляциялы жүйелерде коллекторлық контурға циркуляциялық сорғы қосылады, бұл  бак-аккумуляторды ғимраттың кез-келген бөлігіне орналастыруға мүмкіндік береді. Жылутасымалдағыш қозғалысының бағыты  коллекторлардағы табиғи циркуляцияның бағытымен сай келуі керек. Сорғыны қосу және ажырату коллекторлар мен бактардың  шығысында орналасқан, температура датчиктерінің көрсетулерін салыстыратын  дифференциалдық басқарушы реле түрінде болып келген  электронды басқару блогы арқылы іске асырылады. Сорғы коллекторлардағы температура бактағы судың температурасынан жоғары болғанда қосылады. Коллектор мен бактың арасындағы температураның  тұрақты  айырымын  ұстай отырып сорғының суды айдауын және айналу жылдамдығын өзгертуге мүмкіндік беретін блоктар бар.

 

8.3 сурет - Мәжбүрлі циркуляциялы  ыстық сумен қамтамасыз ететін екі контурлы күн жүйесінің қағидалық сызбанұсқасы

Екі академиялық сағатқа есептелген сабақ Delphi программалау объектісінде интерфейсті  көрсетеді.

 

8.4 сурет - Зертханалық жұмыстың тақырыбына сай бағдарламаның интерфейсі

 

8.3 Жұмыстың орындалу реті

 

1 Бірінші бөлімде күн энергиясын өндіру әдістері мен қолдану тәсілдерінің теориялық сипаттамаларын оқып үйрену. (Theory).

2 Күн коллекторын қосу сұлбасын таңдау, сол сұлбамен мұқият танысу.

3 Жылумен жабдықтаудың таңдалған дербестік сұлбасына есептеу жүргізу.

4 Жылуқамдаудың дербес жүйелеріндегі күн энергиясын пайдаланудың түрлі сұлбаларын қолдану нәтижелерінің салыстырылған талдамасын жасау.

 

8.4 Бақылау сұрақтары

 

1 Күн энергиясын қолданудың болашағы мен әдістері.

2 Коллекторларды қосудың қандай сұлбасы тиімді болып саналады?

3 Автономды күндік жылумен жабдықтау жүйесін сал және түсіндір.

4 Күн қондырғыларын қолдансақ электр энергиясының үнемділігі қанша пайызды құрайды?

Әдебиеттер тізімі

 

1.Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. –М.: МЭИ, 2001.-472 с.

2. Соловьев Ю.П. Проектирование теплоснабжающих установок для
промышленного предприятия. -М.: Энергия, 1978. -192 с.

3. Дукенбаев К.Д. Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). –Алматы.: 2001.-312 с.

4. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. -М.: Энергоатомиздат, 1987.- 328 с.

5. Волков Э.П. и др. Энергетические установки электростанций. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 280 с.

6. Тепловое оборудование и тепловые сети / Арсеньев Г.В. и др.- М.: Энергоатомиздат, 1988. – 400 с.

7. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям.  -М.:  Энергоатомиздат, 1985. -232 с.

8. Фирменный стандарт. Работы учебные. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию. – Алматы: АИЭС, 2002. – 34 с.

9. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки -М.: Энергоатомиздат, 1991.-126 с.

 

Мазмұны

Кіріспе

3

1 зертханалық жұмыс. Жылумен жабдықтаушы су жүйесінен берілетін жылуды сапалы реттеу

 

3

2 зертханалық жұмыс. Жылумен жабдықтаушы су жүйесінен берілетін жылуды сандық реттеу

 

9

3 зертханалық жұмыс. Жаңғыртылатын бейдәстүрлі энергия көздерін қолдану арқылы автономды жылуменжабдықтау жүйесін жобалау

 

12

4 зертханалық жұмыс. Сулық акумуляторды жылулық сынау

14

5 зертханалық жұмыс. Жылу торабы құбырларының температуралық ұзаруын теңгеруді зерттеу

 

19

6 зертханалық жұмыс. Қалалық өндірістік кәсіпорынның жылдық жылу шығынын анықтау

 

25

7 зертханалық жұмыс. Қалаларды жылумен жабдықтаушы орталық су жүйелеріндегі жылутасығыштың температурасы мен шығынының графиктерін зерттеу

 

 

28

8 зертханалық жұмыс. Күн энергиясын қолдану арқылы жеке ғимаратты жылумен жабдықтау

 

33

Әдебиеттер тізімі

38

 

 2012ж. негізгі жоспары, реті____