ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Алматы энергетика және байланыс институты

Е. Нұрекен

Жылу электр стансалардың қазандық

қондырғылары. Мысалдар мен есептер

Оқу құралы

Алматы 2008

Есептікте жылу электр стансалардың қазандық қондырғыларының негізгі бөлімдері қарастырылған. Әрбір тарауда негізгі ұғымдар мен кейіптемелер (формула), бақылау сұрақтары, мысалдар және есептер келтірілген.

Бұл есептік бірінші кезекте жылуэнергетика мамандығының студенттеріне арналғанмен, оны басқа мамандық студенттері қолдана алады. Олар өз мамандығына сәйкес қажетті тарауларды пайдаланады.

1-тарау. Қайраттық (энергетикалық) отын сипаттамалары

1.1 Отынның құрамы

Барлық отын түрлерінің құрамында жанатын заттар мен жанбайтын құраушылар – масыл заттар (балласттар) болады. Қатты және сұйық отынның жанатын бөлігі негізінде бес түзгіден (элементтен) – көміртек, сутек, оттек, күкірт және азоттан құрылған органикалық заттан тұрады (1.1-сурет).

Соңғы екі түзгі отын жанғанда жылу шығаруға қосылмайды, отынның ішкі масыл заты. Отынның жанатын бөлігіне тотығатын кейбір арасан (минерал) қосылыстар да кіреді, негізінде FeS₂ –темір колчеданы (пирит), ол отында маңызы бойынша бірнеше пайызға дейін болады.

Қатты отынның құрама бөліктері:

Отын

Жанатын бөлік Жанбайтын бөлік

Органикалық бөлік Пирит Ылғал Минералдық бөлік

C, H, O, S_орг, N FeS₂ H₂O SiO₂,Al₂O₃,CaSO₄ және т.б.

1.1- сурет

Қатты және сұйық отынның масыл заты ылғалдан (W) және жанбайтын арасан бөлігінен (SiO₂, Al₂O₃, CaSO₄ және т.б.) тұрады. Отын жанғанда жанбайтын арасан бөлігінен күл (А) шығады.

Қайраттық отынның күкірттілігі маңызды сипаттамасына жатады. Қатты отында күкірт органикалық затта (органикалық күкірт S_орг) болады, сонымен қатар жанатын (пирит не колчедан күкірті S_n) және жанбайтын арасан заттардың (сульфат күкірті S_сфт) құрамына кіреді. Сондықтан күкірттің отындағы жалпы мөлшері үш қосылғыштан құралады

Бірінші екі қосылғыштың қосындысы жанатын күкірттің мөлшерін береді. Сульфаттар, демек, сульфат күкірті ешқандай өзгеріссіз күл құрамына өтеді. S_жан.- ды кейде ұшпа күкірт деп атайды және S_ұшпа деп белгілейді. S_жан.=S_ұшпа.

Газ тәрізді отындар жанатын (СО, Н₂, СН₄, С_mH_n) және жанбайтын (N₂, O₂, CО₂) газдардан және аз мөлшерде су буынан (Н₂О) тұрады.

Газ отынның құрамы көлемнің пайызымен беріледі, және 100% деп отында бар барлық құраушылардың көлемдер қосындысы немесе су буынан басқа барлық құраушылардың көлемі алынады.

Қатты және сұйық отынның құрамы маңыздың (массаның) пайызы арқылы көрсетіледі, 100%-ға мына маңыздар қабылдануы мүмкін: жұмыстық маңыз - отынның тұтынушыға жіберілген түрі; талдаулық маңыз - талдау (анализ) жүргізуге дайындалған отын ұнтақталған және зертхана (лаборатория) жағдайында оны сақтағанда өз бетімен өзгермейтін ылғалдылыққа дейін кептірілген; құрғақ маңыз - отынның ылғалы толық аласталғандағы маңыз; құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз-күлді алып тастаған құрғақ маңыз; органикалық маңыз - күлді, колчедан және сульфат күкіртін алып тастаған құрғақ маңыз. Жұмыстық маңыз арқылы отын құрамын былай жазуға болады.

(1.1)

(маңызды жоғарғы белгімен көрсетеді); талдаулық маңыз үшін

; (1.2)

құрғақ маңыз үшін

(1.3)

құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз үшін

. (1.4)

Бір маңыз арқылы берілген құраушы мөлшері екінші маңызға еселеуіштердің (коэффициенттердің) көмегімен келтіріледі (1.1-кесте). Кейбір қатты, сұйық және газ отындардың сипаттамалары 1.2; 1.3-кестелерде келтірілген.

1.1 – кесте

Отынның берілген маңызы

Маңызға есептеу еселеуіштері

жұмыстыққа

құрғаққа

жанатынға

Жұмыстық

Құрғақ

Жанатын

1.2-кесте. Қатты және сұйық отындардың есептік сипаттамалары

№	Алап, кенорын	Отын таңбасы	Тап (класс) немесе отын түрі*	Отынның жұмыстық маңыз құрамы,%							Жану жылуы Q_т^ж, МДж/кг	Ұшпа заттар шығуы V^жан^.,%
№	Алап, кенорын	Отын таңбасы	Тап (класс) немесе отын түрі*	W^ж	A^ж	S^ж	C^ж	H^ж	N^ж	O^ж	Жану жылуы Q_т^ж, МДж/кг	Ұшпа заттар шығуы V^жан^.,%
1	Донецк	Ұ(Д)	А(Р)	13,0	24,4	3,1	47,0	3,4	1,0	8,0	18,5	43,0
2	»	Г	Е(О)	11,0	28,5	3,5	47,2	3,3	0,9	5,5	18,88	41,0
3	»	Г	Ш-ма(Кт)	13,0	11,3	2,6	62,1	4,0	1,1	5,9	24,45	39,0
4	»	М-сыз(Т)	А(Р)	6,0	25,4	2,4	61,1	2,9	1,0	1,2	23,40	12,0
5	»	А	Ш	8,5	30,2	1,6	56,4	1,1	0,5	1,7	19,97	4,0
6	Кузнецк	НЖ (СС)	А,Е(Р,О)	9,0	18,2	0,3	61,5	3,6	1,7	5,9	23,57	30,0
7	»	Г	АӨ(ПП)	12,0	23,8	0,5	51,4	3,8	1,9	6,6	20,01	41,0
8	Қарағанды	К	АӨ(ПП)	10,0	38,7	0,8	41,8	2,7	0,6	5,4	16,24	30,0
9	Екібастұз	НЖ(СС)	А(Р)	6,5	36,9	0,7	44,8	3,0	0,8	7,3	17,38	24,0
10	Москва маңындағы	Қ2(Б2)	А(Р)	32,0	28,6	2,7	26,0	2,1	0,4	8,2	9,34	48,0
11	Воркута	М-лы(Ж)	А,Е(Р,О)	5,5	28,4	0,9	55,5	3,6	1,7	4,4	22,02	33,0
12	Челябі	Қ3(Б3)	А(Р)	17,0	32,4	0,9	35,9	2,6	1,0	10,2	13,44	44,0
13	Ангрен	Қ2(Б2)	А(Р)	34,5	14,4	1,3	39,1	1,9	0,2	8,6	13,44	33,5
14	Березовск	Қ2(Б2)	А(Р)	33,0	4,7	0,2	44,2	3,1	0,4	14,4	16,20	48,0
15	Назаровск	Қ2(Б2)	А(Р)	39,0	7,3	0,4	37,6	2,6	0,4	12,7	13,02	48,0
16	Нерюнгрин	НЖ(СС)	А(Р)	10,0	19,8	0,2	60,0	3,1	0,6	6,3	22,48	20,0
17	Эстон тақтатасы	-	-	12,0	44,4 (16,7)**	1,4	19,9	2,6	0,1	2,9	9,00	90,0
18	Рос шымтезегі	-	Фр.	50,0	6,3	0,1	24,7	2,6	1,1	15,2	8,12	70,0
19	Мазут	-	Күкіртті	3,0	0,1	1,4	83,8	11,2	-	0,5	39,73	-
20	»	-	Жоғары күкіртті	3,0	0,1	2,8	83,0	10,4	-	0,7	38,77	-

* Отын таптарын белгілеу: А(р) – аралас (барлық өлшемдегі отын), Ш-штыб (0-6мм), отын түрлерін белгілеу: Е(О)-еленді; АӨ(ПП)-өңдеудің аралық өнімі; Ш-ма (КТ)-шоғырма (сапасы жоғарылау),

** Карбонаттардың пайыздық үлесі

Егер отында (тақтатаста) көп мөлшерде карбонаттар болса (2% - дан үлкен), онда карбонаттардың ыдырауы ескеріліп есептеу еселеуіші қабылданады. Тақтатастар үшін жұмыстық маңыздан жанатынға есептеу

(1.5)

еселеуіш көмегімен орындалады.

Мұнда - жұмыстық маңыздың нақты күлділігі, %; - жұмыстық маңыздың ылғалдылығы, %; - карбонаттар көмірқышқылының мөлшері, %.

(1.6)

Түзету ті эстон және петербург тақтатастары үшін 2 – ге, кашпирск тақтатастары үшін 4.1 – ге тең деп қабылдайды.

1.3-кесте Қайраттық (энергетикалық) газтәрізді отындардың есептік сипаттамалары

№	Газ құбыры	Газдың көлемдік құрамы, %								Жану жылуы Q_т^қ, МДж/м³
№	Газ құбыры	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	C₄H₁₀	C₅H₁₂және ауыр- лаулар	N₂	CO₂	H₂S	Жану жылуы Q_т^қ, МДж/м³
1	Серпухов – С.-Петербург	89,7	5,2	1,7	0,5	0,1	2,7	0,1	-	37,43
2	Дашава – Киев	98,9	0,3	0,1	0,1	0,0	0,4	0,2	-	35,88
3	Шабелинка– Москва	94,1	3,1	0,6	0,2	0,8	1,2	-	-	37,87
4	Промысловка– Астрахань	97,1	0,3	0,1	0,0	0,0	2,4	0,1	-	35,04
5	Газли – Ташкент	94,0	2,8	0,4	0,3	0,1	2,0	0,4	-	36,26
6	Ставрополь – Грозный	98,2	0,4	0,1	0,1	0,0	1,0	0,2	-	35,63
7	Бухара – Орал	94,9	3,2	0,4	0,1	0,1	0,9	0,4	-	36,72
8	Орта Азия – Орталық	93,8	3,6	0,7	0,2	0,4	0,7	0,6	-	37,56
9	Кулешовка – Куйбышев (ілеспе газ)	58,0	17,2	7,4	2,0	0,5	13,6	0,8	0,5	41,74

Ылғалдылығы отынның жұмыстық маңыз құрамын ылғалдылығы маңызға есептеу

(1.7)

көбейткішке бастапқы құраушыларды көбейтіп жүргізіледі. Отынның күлділігі ден ге дейін өзгерсе де дәл осы орын алады:

(1.8)

Бақылау сұрақтары

1. Қатты және сұйық отынның құрама бөліктері қандай? Күкірт түрлері?

2. Газ отынның құрама бөліктері қандай?

3. Жұмыстық, талдаулық, құрғақ, жанатын маңыз дегеніміз не?

4. Отын құрамын бір маңыздан екінші маңызға келтіру кейіптемелері. Тақтатас үшін қандай ерекшелік есепке алыну керек.

5. Ылғалдылығы мен күлділігі өзгергенде отынның жұмыстық ма-ңыздағы құрамын анықтау кейіптемелері.

Мысалдар

Мысал 1.1 Таңбасы НЖ (СС) кузнецк көмірінің жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек, егер оның жанатын маңыз құрамы: құрғақ маңыз күлділігі және жұмыстық ылғалдылығы .

Шешу. 1.1. кесте бойынша есептеу еселеуіші Оны қолдану үшін күлділікті құрғақ маңыздан жұмыстық маңызға есептейміз:

Сонда

Тексеру: Жұмыстық маңыздағы отынның түзгілік (элементтік) құрамы:

Мысал 1.2. Петербург тақтатасының жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек, егер оның жанатын маңыз құрамы:

және

Шешу. Отынның жұмыстық маңыздағы нақты күлділігін (1.6) кейіптеме бойынша анықтаймыз:

Есептеу еселеуіші (1.5) кейіптемеге кері болады:

Сонда

Тексеру:

Есептер

Есеп 1.1. Жұмыстық маңыздағы құрамы: березовск көмірін кептіру тұйықталмаған сүлбе бойынша жүргізіледі. ға дейін кептірілген отынның жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек.

Жауап.

Есеп 1.2. Ылғалдылығы және күлділігі екібастұз көмірінің жұмыстық маңызындағы көміртек мөлшері Отынның жұмыстық күлділігі ға дейін өскенде құрғақ маңыздағы көміртек мөлшерін анықтау керек.

Жауап.

Есеп 1.3. Нерюнгрин көмірінің жанатын маңыз құрамын анықтау керек, егер жұмыстық маңыз құрамы белгілі болса:

Жауап.

Есеп 1.4. Эстон тақтатасының жұмыстық құрамын анықтау керек, егер жанатын маңыздың түзгілік құрамы белгілі болса: Жұмыстық маңызда:

Жауап.

1.2 Отынның жану жылуы және келтiрiлген сипаттамалары

Отын маңызының немесе көлемiнiң бiр бiрлiгi жанғанда бөлiнетiн жылуды жану жылуы дейдi. Жоғарыда айтылғанға сәйкес оны кДж/кг не кДж/м³ - мен көрсетедi. Жану жылуын жазғанда сәйкестi жоғарғы белгiмен Q^ж, Q^қ, Q^жан қай маңызға қатысты екенiн көрсетедi.

Егер жану өнiмдерiнiң құрамына кiретiн су буының шықтану жылуы жану жылуына қосылса, онда жоғары жану жылуы Q_жоғ деп аталады. Егер жану жылуына қосылмаса, онда төменгi жану жылуы Q_төм деп аталады және Q_төм=Q_жоғ-.

Отындарды жаққанда көбiнесе жану өнiмдерi су буы шықтанбайтын ыстықтықта ауаға шығарылады. Қазандарды жылулық есептегенде Q^ж_төм. пайдаланады.

Егер су буының шықтану жылуын жуықша 2500 кДж/кг және 1 кг сутегi тотыққанда 9 кг су түзiлетiнiн еске алса

(1.9)

Бұдан келесі есептеу кейіптемелерін аламыз:

(1.10)

(1.11)

(1.12)

(1.13)

(1.14)

Егер отын ылғалдылығы ден ге дейін және күлділігі ден ге дейін өзгерсе:

(1.15)

(1.16)

Егер ылғалдылық пен күлділік бір уақытта өзгерсе:

(1.17)

ЭС- да пайдаланатын отынның жану жылуын, әдетте, дәлірек нәтиже беретін тәжірибелік жолмен анықтайды. Бірақ әртүрлі жылутехникалық есептеулер жүргізгенде тәжірибелік мәліметтері жоқ қатты және сұйық отын үшін түзгілік құрамы белгілі болса Д.И. Менделеевтің жуықша кейіптемесі бойынша есептейді

(1.18)

Егер берілсе (1.18) бойынша отынның түзгілік құрамын тексеруге болады.

Тәжірибелік мәліметтер болмаса, 1м³ газ тәрізді отынның жану жылуын қалыпты жағдайда жуықша мына кейіптеме бойынша анықтайды:

(1.19)

мұнда ж.б. – газ отын құрамына кіретін құраушылардың жану жылуы, кДж/м³, олар жылутехникалық анықтамалардан /1/ алынады.

Екі қатты немесе сұйық отын қоспалары үшін жану жылуын анықтау кейіптемесі

(1.20)

мұнда қоспадағы отынның бірінші түрінің маңыздық үлесі; сәйкесті қоспадағы отынның бірінші және екінші түрінің жану жылуы, кДж/кг(кДж/м³).

Егер қоспа әрбір отынның жылубөлу үлесі бойынша берілсе ( бірінші отынның үлесі), онда маңыздық үлеске өту тәуелділігі

(1.21)

Қатты немесе сұйық отынның газтәріздімен қоспасын жаққанда есептеу қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на келетін газ мөлшерін х м³ есепке алып, қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на жүргізіледі:

(1.22)

Егер қоспа жылубөлу үлесімен берілсе, онда қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на келетін газ мөлшері:

(1.23)

(1.22) және (1.23) кейіптемелерден негізгі отынның бастапқы деректері және ді білсек, қоспаның жану жылуын алуға болады:

(1.24)

ЭС – лардың жұмыс істеу тиімділігін және басқа көрсеткіштерін салыстыру үшін және әртүрлі отындарды жаққанда есептеуді оңайлату үшін отынның салыстырмалы сипаттамаларын: шартты отын және келтірілген ылғалдық және күлділікті қолданған ыңғайлы.

Шартты отынның жану жылуын деп алады.

Берілген отынның шығысын (расход) шарттыға есептеу мына қатынас

бойынша жүргізіледі

(1.25)

мұнда - сәйкесті шартты және берілген отынның шығыстары.

Келтірілген ылғалдық, күлділік және күкірттілік W^ш, А^ш және S^ш, %*кг/МДж келесі қатынастармен анықталады

(1.26)

Бақылау сұрақтары

1. Отынның жану жылуы деген не?

2. Су буының шықтану жылуы деген не?

3. Жоғары жану жылуы деген не?

4. Төменгі жану жылуы деген не?

5. Қазандарды жылулық есептегенде қай жану жылуы пайдаланады? Неге?

6. гіні және арқылы өрнектеу кейіптемелері.

7. Отын ылғалдылығы мен күлділігі өзгергенде ні анықтау кейіптемелері.

8. Отынның түзгілік (элементтік) құрамы бойынша жану жылуын анықтау кейіптемелері.

9. Әртүрлі отын қоспасының жану жылуын қалай анықтайды?

10. «Шартты отын» ұғымы неге кіргізілген?

11. Берілген отын шығысын (расход) шарттыға есептеу кейіптемесі.

12. Келтірілген ылғалдылық, күлділік және күкірттік қалай анықталады?

Мысалдар

Мысал 1.3. Кузнецк көмірі үшін (түзгілік құрам – мысал 1.1 – ді қараңыз) , , анықтау керек, егер жұмыстық маңыздың төменгі жану жылуы болса.

Шешу.

Мысал 1.4. Назаровск көмірінің тозаңын тұйықталмаған сүлбе бойынша кептіргенде тозаң ылғалдылығы болды. Отынның бастапқы ылғалдылығы және жұмыстық маңызының төменгі жану жылуы 1.2 – кесте, №15 бойынша сәйкесті: 39% және 13020 кДж/кг.

Тозаңның төменгі жану жылуын анықтау керек.

Шешу.

Мысал 1.5. Құрамы: СН₄=94.0%; С₂Н₆=2.8%; С₃Н₈=0.4%; С₄Н₁₀=0.3%; С₅Н₁₂=0.1%; N₂=2.0%; СО₂=0.4% газ отынның жану жылуын анықтау керек.

Шешу. (1.19) бойынша газ отынның жану жылуын табамыз:

Жеке газдық құраушылардың төменгі жану жылуы /1/-ден алынған.

Мысал 1.6. Төмендетілген жүктемеде жұмыс істегенде қазан ошағында жану жылуы шығысы 25 т/сағ қатты отын және жану жылуы шығысы газ жағылады. Отын қоспасының шартты жану жылуын анықтау керек.

Шешу. Қатты немесе сұйық отынды газ тәріздімен қоспада жаққанда есептеу қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на жатқызылған шартты жану жылуы бойынша: жүргізіледі.

Мұнда х- қатты немесе сұйық отынның 1 кг –на келетін газ мөлшері.

Сонда

Есептер

Есеп 1.5 Отынның түзгілік құрамын анықтаудың дұрыстығын тексеру керек, егер зертханалық зерттеудің деректері белгілі болса: С^қ=62.17%; О^қ=5.17%; Н^қ=4.10%; N^қ =1.29%; S^қ =3.27%; және А^ж=22.10%; W^ж=7.90% =22776 кДж/кг.

Жауап. А^қ=24% және құрғақ маңыз құраушыларының қосындысы 100%-ға тең.

Есеп 1.6. Екібастұз көмірін ашық тәсілмен өндіргенде оның күлділігі 38.1-ден 48.0%-ға дейін және ылғалдылығы 7.0-ден 11.0%-ға дейін өсті. Төменгі жану жылуы қаншаға өзгереді, егер оның бастапқы мәні болса.

Жауап.

Есеп 1.7. Қазан ошағында таңбасы Ұ(Д) кузнецк көмірі мен таңбасы М-сыз (Т) кузнецк көмірінің қоспасы жағылады. Қоспаның төменгі жану жылуын анықтау керек, егер таңбасы Ұ(Д) көмірдің төменгі жану жылуы , ал таңбасы М-сыз (Т) көмірдің екені белгілі болса.

Жауап.

Есеп 1.8. Өндіруліктері бірдей екі қазандық қондырғы әр түрлі отынмен жұмыс істейді. Біріншісі таңбасы М-сыз (Т) кузнецк көмірін, ал екіншісі таңбасы Ұ(Д) кузнецк көмірін жағады. Қондырғылардағы отынның сағаттық шығысы шартты отынның қандай мөлшеріне балама (эквивалент) болады?

Жауап.

2 – тарау. Ауа мен жану өнімдерінің көлемі және қажыры (энтальпиясы)

2.1. Ауа шығысы

2.1.1. Ауаның теориялық шығысы

Отын жанғанда жанатын түзгiлер (элементтер) тотықтырғышпен, яғни оттекпен әрекеттеседi және сәйкестi тотықтарды CO₂, SO₂, H₂O түзедi. Тотығу негiзiнде ауадағы оттектен (21%) болғандықтан, жану өнiмдерiнiң құрамына көрсетiлген тотықтардан басқа бұрын ауада болған азот та кіредi. Егер отын толық жанғанда ауамен берiлген оттек толығымен тектессе (прореагировал), онда оттек пен отын мөлшерлерiнiң қатынасын стехиометриялық, ал берiлген ауа мөлшерiн - теориялық қажеттi V⁰ , м³/кг не м³/м³ , кг/кг деп атайды.

Отын толық жану үшiн керек оттек мөлшерi, жану өнiмдерiнiң көлемi және маңыздық мөлшерi жанудың стехиометриялық теңдеулерiнен анықталады. Теңдеулер жанғыштың (горючее) 1 молi үшiн жазылады. Көмiртек үшiн жазсақ

C + O₂ = CO₂;

12 кг С + 32 кг О₂ = 44 кг СО₂; (2.1)

1 кг көмiртек үшiн аламыз

1 кг С + 2,67 кг О₂ = 3.67 кг СО₂; (2.2)

күкiрт пен сутек үшiн сәйкестi:

S + O₂ = SO₂;

1 кг S + 1 кг O₂ = 2 кг SO₂; (2.3)

2 H₂ + O₂ = 2 H₂O;

1кг Н₂ + 8 кг О₂ = 9 кг Н₂О. (2.4)

Cонымен, 1 кг көмiртектi толығымен жағу үшiн 2,67 кг оттек қажет, сонда 3,67 кг көмiр қышқыл газы түзiледi т.т.

Қатты немесе сұйық отынның 1 кг жұмыстық маңызы толық жанғанда, отынның өзiндегi оттектi есепке алса, оттектiң жиынтық қажеттiгi тең

(2.5)

Ауада көлем бойынша оттектiң 21% болатынын есепке алып оттектiң тығыздығын қойып және сәйкестi түрлендiрулерден кейiн теориялық қажеттi ауа мөлшерiн анықтауға кейiптеме аламыз

(2.6)

Маңыздық түрiнде

L⁰ = 0,115(C^ж + 0,375 S^ж) + 0,342H^ж - 0,0431O^ж кг/кг. (2.7)

Жанар газдар үшiн V⁰, м³/м³ жеке газ құраушыларын толық жағу үшiн теориялық қажеттi ауа мөлшерлерiнiң қосындысы болып анықталады. 1 м³ құрғақ газ отын толық жану үшін қажет ауаның теориялық шығысы

, м³/м³ (2.8)

Мұнда және келесi мәтiнде (текстте) ауа және газ көлемдерi текше метрмен (м³) 0,1013 МПа (1кгк/см², 760 мм сын.б.) қысымда және 0 ⁰С ыстықтықта берiлген.

2.1.2. Ауаның нақты шығысы.

Толық жануды жүзеге асыру үшiн шынында ошаққа теориялық қажеттi ауа мөлшерiнен V⁰ артық ауа мөлшерi V берiледi.

Сонда

(2.9)

мұнда α₀- ошақтағы ауаның артықтық еселеуiшi құтылық ошақтарда (камерные топки) жаққанда бұл шама қатты отындар үшiн әдетте 1,2-ге тең, сұйық және газ отындар үшiн 1,01 -1,1.

Отын мен ауаның араласу құбылысы жетілмегендіктен ошаққа нақты берілетін ауа көлемі теориялықтан үлкен болады.

Ауаның артықтық тиімді еселеуіші q₄-тің минимал мәні бойынша қазанды сынаудан анықталады.

Біртекті екі отын қоспасы үшін (қаттылар, сұйықтар немесе газтәрізділер) ауа шығысы

(2.10)

мұнда - бірінші отынның қоспадағы маңыздық үлесі.

Қатты немесе сұйық отынның газтәріздімен қоспасы үшін

(2.11)

мұнда х- қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на келетін газ мөлшері.

Бақылау сұрақтары

1. Қатты және сұйық отын жанғанда қандай химиялық тектесулер (рекациялар) орын алады?

2. Ауаның теориялық шығысы деген не?

3. Ауаның нақты шығысы деген не?

4. Ауаны артық берудің себебі неде?

5. Ауаның тиімді артықтық еселеуіші қалай анықталады?

6. Қатты, сұйық және газ отын үшін ауа шығысын анықтайтын кейіптемелер.

7. Отын қоспалары үшін ауа шығысы қалай анықталады?

Мысалдар

Мысал 2.1. 1.1. мысалда келтірілген отын үшін ауаның көлемдік және маңыздық шығысын анықтау керек.

Шешу. Отынды толық жағу үшін қажет құрғақ ауаның теориялық мөлшерін (2.6) және (2.7) бойынша анықтаймыз.

Мысал 2.2. Бухара кен орнының табиғи газын жағу үшін ауаның көлемдік шығысын анықтау керек. Газ құрамы: 1.3 – кесте, №7 отын.

Шешу. (2.8) кейіптеме бойынша

Мысал 2.3. Кузнецк және бухара табиғи газын қосып жағу үшін ауаның теориялық шығысын анықтау керек. Отындардың түзгілік құрамы 2.1 және 2.2 мысалда келтірілген. Жалпы жылубөлудегі газ үлесі . Кузнецк көмірі үшін газ үшін

Шешу. Қатты (немесе сұйық) және газ отын қоспасы үшін (2.11) бойынша, ал қатты отынның 1 кг – на келетін газ мөлшері (1.23) бойынша анықталады

Есептер

Есеп 2.1. Бастапқы отын Назаровск қоңыр көмірінің құрамы 1.2-кесте, №15-те келтірілген. Егер осы отынның кептірмесін (сушонка ) жағуға көшкенде ауаның теориялық шығысы қаншаға өзгеретінін анықтау керек.

Жауап. 3.62-ден 5.34 м³/кг-ға дейін өзгереді.

Есеп 2.2. Таңбасы АШ көмірдің бастапқы құрамы 1.2- кестеде, №5-те келтірілген. Егер осы көмірдің күлділігі 35.0%-ға өссе, теориялық қажет ауа шығысы қаншаға өзгереді?

Жауап. 5.30-дан 4.94 м³/кг –ға дейін өзгереді.

Есеп 2.3. Егер 2.3 мысалда жалпы жылубөлудегі газ үлесі–ға дейін өссе, қалай өзгереді?

Жауап.

2.2. Жану өнімдерінің құрамы мен көлемі

Отын толық жанғанда жану өнімдерінде СО₂, SO_2,Н₂О және ауа азоты N₂ болады.

Жану өнімдерінің теориялық көлемі (болғанда) тең

(2.12)

Үшатомдық газдардың СО₂ және SO_2,теориялық жиынтық көлемі деп белгіленген және былай жазылады

(2.13)

Бұл шама қатты (тақтатастардан басқа) және сұйық отындар үшін тең

(2.14)

мұнда және (2.2) және (2.3) бойынша есептеледі.

Тақтатас жаққанда карбонаттың көмірқышқылын есепке алса үш атомды газдар көлемі

(2.15)

мұнда (2.14) бойынша анықталады.

Сонда газдардың толық көлемі болғанда

, (2.16)

мұнда (2.12) бойынша анықталады.

Азоттың теориялық көлемі жануға қажет теориялық ауа құрамына кіретін азоттан және отын азотынан тұрады

(2.17)

Қатты және сұйық отындар үшін су буының теориялық көлеміне сутек жанғанда түзілетін, отын ылғалы буланғандағы, теориялық ауадағы су буларының көлемдері кіреді

(2.18)

Мазутты бумен тамшыландырғанда (2.18) – ге бүркігіштік бу қосылады, ол тең -1кг мазутты бүрку үшін қажет бу шығысы, кг/кг.

Қатты және сұйық отын жаққанда жану өнімдерінің маңызы, кг/кг

(2.19)

Жану өнімдеріндегі үш атомдық газдардың көлемдік үлесі және күлдің өлшемділіксіз шоғыры:

(2.20)

(2.21)

(2.22)

мұнда газдармен әкетілетін күл үлесі, оның орташа мәні қабаттық ошақ (слоевая топка) үшін 0.2-0.3, көміртозаңдық ошақ үшін 0.6-0.95:0.6-0.85 сұйық қож шығарып жаққанда, ал қатты қожшығару үшін 0.95.

Газ отын жаққанда жану өнімдерінің мөлшері жеке жанатын құраушылар үшін стехиометриялық қатынастар арқылы есептеледі:

(2.23)

(2.24)

(2.25)

Мұнда газ отынның ылғал мөлшері, ол ыстықтыққа тәуелді:

t, ⁰C 0 10 20

d_г, г/м³ 5.0 10.1 19.4

Газ отын жаққанда жану өнімдерінің тығыздығы мен маңызы, кг/м³:

(2.26)

(2.27)

Ауа мен жану өнімдерінің нақты көлемдері ( болғанда), м³/кг:

(2.28)

(2.29)

Ауаның артықтық еселеуішін түтін газдарының құрамы бойынша анықтауға болады. Іс жүзінде «оттектік» не «азоттық» кейіптемелер қолданылады

(2.30)

Газ құрамы газ арнасынан алынған жану өнімдерінің сынамасын талдау арқылы анықталады.

Егер қазан сиретулікте жұмыс істесе, онда саңылаулар арқылы газ арнасына ауа сорылады, жану өнімдерінің көлемі өседі. Бұл зиян құбылыс.

Қазан артық қысымда істесе газ арнада ауа сормасы болмайды, газ арна бойынша өзгермейді.

Егер ошақтан шығуда ауаның артықтық еселеуіші белгілі болса, онда оттықтар аймағында ошақтан кейін газ жолында , мұнда -ошақтағы және ошақтан кейінгі беттердегі сормалар.

Қатты отын жаққанда оттықтағы ыстық ауаның салыстырмалы артықтығы тең

Мұнда тозаңдайындау қондырғыдағы ауа сормасы.

Газдарды кері қайтару (рециркуляция) болса, жану өнімдерінің көлемі, м³/кг

(2.31)

Мұнда алудан кейінгі қимадағы жану өнімдерінің көлемі; r - кері қайтаруға алынған газ үлесі.

Бақылау сұрақтары

1. Отынның толық жану өнімдері ?

2. Отын толық жанбаса қандай газдар болады?

3. Жану өнімдерінің теориялық көлемі деген не? Оның құраушыларын қатты және сұйық отын үшін анықтайтын кейіптемелер.

4. Тақтатастар жанғанда қалай анықталады?

5. Қатты және сұйық отын жаққанда жану өнімдерінің маңызы.

6. Жану өнімдеріндегі үш атомдық газдардың көлемдік үлесі және күлдің өлшемділіксіз шоғыры.

7. Әкетінді күл үлесі.

8. Газ отын жаққанда жану өнімдерінің құраушыларын анықтайтын кейіптемелер. Жану өнімдерінің тығыздығы және маңызы.

9. Ауа мен жану өнімдерінің нақты көлемдері ( болғанда).

10. Ауаның артықтық еселеуішін анықтайтын кейіптеме.

11. қазанның газ жолы бойынша неге өзгереді?

12. Газдарды кері қайтару болса жану өнімдерінің көлемі қалай анықталады?

Мысалдар

Мысал 2.4. 1.1 – мысалдағы таңбасы НЖ(СС) кузнецк көмірі үшін жану өнімдерінің көлемін анықтау керек.

Шешу. (2.14; 2.17; 2.18) кейіптемелерді қолданамыз:

Жану өнімдерінің қосынды көлемі (2.12) бойынша

Мысал 2.5. Ауа артықтығы – де Москва маңындағы қоңыр көмірді (1.2-кесте, №10) жаққанда жану өнімдерінің көлемі және үш атомды газдар мен су буының үлесі қалай өзгереді, егер отынның ылғалдылығы 40,0%-ға дейін өссе?

Шешу. Бастапқы отын құрамы:

Жаңа ылғалдылыққа есептеу еселеуіші

Осыған сәйкес

Тексеру: 25.24+2.38+22.94+1.85+0.35+7.24+40.0=100%.

Ауа мен жану өнімдерінің көлемі бастапқы отын үшін:

Ауа артықтығы болғанда (2.29)-ға сәйкес

Су буының көлемі (2.28) бойынша

Үш атомдық газдар үлесі (2.20) және (2.21) бойынша:

Ылғалдығы көмір үшін ауа мен жану өнімдерінің көлемін анықтаймыз.

Ауаның теориялық шығысын (2.6) бойынша анықтаймыз:

Отынның жаңа құрамы үшін жану өнімдерінің теориялық көлемі (2.14; 2.17; 2.18; 2.12) бойынша:

Ауа артықтығы болғанда (2.29) бойынша газдар көлемі:

және су буының көлемі (2.28) бойынша:

Үш атомдық газдар мен су буының үлестерін анықтаймыз:

Сонымен отын ылғалдығы өскенде газдардың толық көлемі және үш атомды газдардың үлесі кішірейді, ал су буының үлесі өсті.

Мысал 2.6. Екібастұз көмірін (1.2-кесте, №9) жаққанда ауаның артықтық еселеуішін анықтау керек, егер газ жолында оттек мөлшері 3.5% болса.

Шешу. Түтін газдарының құрамындағы оттек мөлшері белгілі болса, (2.30) бойынша ауаның артықтық еселеуіші анықталады:

Мысал 2.7. Кузнецк көмірі үшін (мысал 2.4) ыстықтықта және ауа артықтығында жану өнімдерінің тығыздығын және болғанда күл бөлшектерінің шоғырын анықтау керек.

Шешу. Қалыпты жағдайда жану өнімдерінің қосынды көлемі .

Ауаның артықтығы үшін

мұнда (2.1 мысалды қараңыз). Отынның 1 кг – на келетін жану өнімдерінің маңызы (2.19) бойынша анықталады

Қалыпты жағдайда (0⁰С және 760 мм сын.бағ) газдардың тығыздығы

Нақты жағдайда газдардың тығыздығы

Газдар ағынындағы күл бөлшектерінің есептік шоғыры

Мысал 2.8. Күкіртті мазут (1,2 – кесте, №19) жағатын бу қазанынан кейін шығар газдар қорабының өлшемдерін анықтау керек. Мазут шығысы , ауа артықтығы болғанда шығар газдар ыстықтығы Шығар газдар жылдамдығын газ жолы жақтарының қатынасын 1:4, қорабтар санын 2 деп қабылдау керек.

Шешу. 1. (2.29) бойынша жану өнімдерінің 1 кг отынға келетін көлемі:

2. Шығар газдардың секундтық шығысы:

3. Бір газжолының қажетті қимасы

4. 1:4 жақтар қатынасына сәйкесті газ жолының сызықтық өлшемдері. Газ жолының енін деп қабылдаймыз.

Сонда .

Есептер

Есеп 2.4. Буды аса қыздырғыштан кейінгі газдар көлемі бу қазанында оттықтар арқылы келетін ауа көлемінен қанша артық екенін анықтау керек, егер ошақ құтысынан кейін ошақтағы сорма 0,05, тозаң жүйесінде – 0,04, буды аса қыздырғышта – 0,03 болса. Отын (1.2 – кесте, №7).

Жауап. м³/кг.

Есеп 2.5.Таңбасы Ұ(Д) донецк көмірін (1.2-кесте,№1) жаққанда шығар газдардағы жану өнімдерінің құрамын () және шығар газдарда болғанда анықтау керек.

Жауап.

Есеп 2.6. 2.5 мысалдағы отын үшін 13 – тен 18% - ға дейін өзгергенде шығар газдардағы жану өнімдерінің құрамы қалай өзгереді?

Жауап. болғанда

Есеп 2.7. Қазан артық қысымда істегенде 2.4 есеп шарттары үшін оттықтар арқылы келетін ауа көлемі мен буды аса қыздырғыштан кейінгі жану өнімдерінің қатынасы қалай өзгереді?

Жауап. Буды асақыздырғыштан кейін газдар шығысы 7.135-тен 6.971 м³/кг-ға дейін өзгерді. Оттықтар арқылы ауа шығысы 6.48-ден 6.753 м³/кг-ға дейін өсті.

Есеп 2.8. шығыспен Нерюнгрин көмірін (1.2-кесте, №16) жағатын қазан үшін 300⁰С ыстықтықта, газ жолындағы 3000 Па артық қысымда ыстық ауа арнасының қимасын анықтау керек. Есепті шешкенде ауа жылдамдығын 15 м/с, газ жолдарының санын 2, пішіні – дөңгелек (1 нұсқа) және тік бұрышты жақтар қатынасы 2:1 (2 нұсқа) деп қабылдау керек. Ауа көлемінің теориялық қажеттіге қатынасын және барометрлік қысымды 750 мм сын. бағ. (99990 Па) деп алу керек.

Жауап. Арна қимасы 10,289 м²; 1 нұсқа: d=3,62 м; 2 нұсқа: а=2.27, в=4.54 м.

Есеп 2.9. Эстон тақтасын (1.2-кесте, №17) жаққанда ауа және жану өнімдерінің көлемін анықтау керек. Ошақтағы ауа артықтығы жағу-құтылық.

Жауап.

Есеп 2.10. Челябі қоңыр көмірін (1.2-кесте, №12) жаққанда ауа артықтығы 1.2-ден 1.3-ке дейін өзгерді. Үш атомды газдар көлемі және көлемдік үлесі қалай өзгереді?

Жауап. болғанда

болғанда

2.3 Ауа мен жану өнiмдерiнiң қажыры (энтальпиясы)

Қазандық қондырғысын есептегенде ыстықтық пен қажыр арасындағы тәуелдiлiк пайдаланылады. Жалпы жағдайда жану өнiмдерiнiң қажыры газдар мен әкетiндi күл қажырларының қосындысы болады

H = H_г + H_К, МДж/кг (МДж/м³). (2.32)

Қатты және сұйық отынның 1 кг-на; газ отынның 1 м³ -не есептелген.

Газ тәрiздi жану өнiмдерiнiң қажыры

(2.33)

мұнда

(2.34)

, (2.35)

және (C)_а - 1 м³ көмiр қышқылы, азот, су буы және ылғалды ауа қажырлары.

H_К = a_әк(A^ж /100)(C)_К , (2.36)

а_әк - газдар әкететiн күл үлесi, (C)_К - 1 кг күл қажыры.

Егер а_әк А^ж /Q^ж_төм > 1,43 % кг/МДж болса күл қажыры есепке алынады.

Жылусыйымдылық С мәндерi ыстықтыққа тәуелдi, олар анықтамалықтардан (справочник) алынады (2.1-кесте).

2.1-кесте. Қалыпты жағдайларда (0⁰С және 760мм сын.бағ.) жану өнімдер құраушылары мен ауаның меншікті қажыры (энтальпиясы), кДж/м³ және күлдікі, кДж/кг

υ, ⁰C	(cυ)_RO₂	(cυ)_N₂	(cυ)_O₂	(cυ)_H_2O	(cυ)_a	(cυ)_күл.
100	170,0	129,6	131,8	150,5	132,4	80,8
200	357,5	259,9	267,0	304,5	266,4	169,1
400	771,9	526,5	551,0	626,2	541,8	360,1
600	1224,6	804,1	850,1	968,9	829,7	560,2
800	1704,9	1093,6	1159,9	1334,4	1129,1	767,0
1000	2203,5	1391,7	1477,5	1722,9	1437,3	983,9
1200	2716,6	1697,2	1800,7	2132,3	1753,4	1205,8
1400	3239,1	2008,7	2128,3	2559,1	2076,2	1582,6
1600	3768,8	2324,5	2460,5	3001,8	2402,9	1875,7
1800	4304,7	2643,7	2797,5	3458,4	2731,9	2185,5
2000	4844,1	2965,1	3138,4	3925,5	3065,6	2512,1
2200	5386,6	3289,2	3482,7	4401,9	3401,6	-

Кері қайтару болғанда газдар қажыры

(2.37)

2.2-кесте. Қайраттық (энергетикалық) қатты және сұйық отын үшін ауа

№	Алап, кен-орын	Отын таңбасы	Тап немесе отын түрі	Көлемдер, м³/кг, 0⁰С және 0,1 МПа-да							Қажыр	Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)
												Ыстықтық⁰С
				V⁰_а	V_R0₂		V⁰_N₂		V⁰_H_2O			200	400	600
Қатты отын
1	Донецк	Ұ(Д)	А(Р)	4,91		0,90		3,89		0,62	H⁰_г	1520	3128	4826
											H⁰_а	1309	2661	4076
2	»	Г	Е(О)	5,00		0,91		3,96		0,58	H⁰_г	1530	3148	4856
											H⁰_а	1332	2709	4149
3	»	Г	Ш-ма(Кт)	6,47		1,18		5,12		0,71	H⁰_г	1968	4049	6246
											H⁰_а	1724	3506	5369
4	»	М-сыз(Т)	А(Р)	6,24		1,16		4,94		0,50	H⁰_г	1848	3804	5869
											H⁰_а	1662	3381	5178
5	»	А	Ш	5,30		1,06		4,19		0,31	H⁰_г	1565	3224	4977
											H⁰_а	1412	2873	4399
6	Кузнецк	НЖ (СС)	А,Е(Р,О)	6,23		1,15		4,94		0,61	H⁰_г	1881	3870	5971
											H⁰_а	1661	3378	5173
7	»	Г	АӨ(ПП)	5,37		0,96		4,26		0,66	H⁰_г	1651	3398	5241
											H⁰_а	1431	2911	4458
8	Қара-ғанды	К	АӨ(ПП)	4,28		0,79		3,38		0,49	H⁰_г	1311	2697	4161
											H⁰_а	1140	2318	3550
9	Екібас-тұз	НЖ(СС)	А(Р)	4,56		0,84		3,61		0,49	H⁰_г	1386	2853	4402
											H⁰_а	1214	2469	3782
10	Москва маңын-дағы	Қ2(Б2)	А(Р)	2,68		0,50		2,12		0,67	H⁰_г	937	1929	2978
											H⁰_а	715	1455	2228
11	Воркута	М-лы(Ж)	А,Е(Р,О)	5,77		1,04		4,57		0,56	H⁰_г	1732	3563	5497
											H⁰_а	1537	3127	4789
12	Челябі	Қ3(Б3)	А(Р)	3,57		0,68		2,83		0,56	H⁰_г	1147	2360	3643
											H⁰_а	951	1935	2963
13	Ангрен	Қ2(Б2)	А(Р)	3,74		0,74		2,95		0,70	H⁰_г	1244	2563	3957
											H⁰_а	995	2024	3100
14	Бере-зовск	Қ2(Б2)	А(Р)	4,28		0,82		3,38		0,82	H⁰_г	1421	2926	4517
											H⁰_а	1140	2319	3557
15	Наза-ровск	Қ2(Б2)	А(Р)	3,62		0,70		2,86		0,83	H⁰_г	1249	2572	3971
											H⁰_а	965	1962	3005
16	Нерюн-грин	НЖ(СС)	А(Р)	5,96		1,12		4,71		0,56	H⁰_г	1796	3697	5704
											H⁰_а	1585	3225	4939
17	Эстон тақта-тасы	-	-	2,41		0,47		1,90		0,48	H⁰_г	806	1660	2563
											H⁰_а	641	1305	1998
18	Росшымтезек	-	Фр.	2,38		0,46		1,89		0,95	H⁰_г	945	1945	3003
											H⁰_а	634	1290	1976
19	Мазут	-	Күкіртті	10,45		1,57		8,25		1,45	H⁰_г	3148	6469	9960
											H⁰_а	2780	5656	8671
20	»	-	Жоғары күкіртті	10,20		1,57		8,06		1,36	H⁰_г	3069	6305	9709
											H⁰_а	2717	5527	8470

және жану өнімдерінің көлемдері мен қажырлары (энтальпиялары), (α=1-де)

№	Алап, кен-орын		Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)
			Ыстықтық⁰С
			800	1000	1200	1400	1600	1800	2000	2200
Қатты отын
1		Донецк	6610	8457	10359	12304	14282	16287	18 310	20 352
1		Донецк	5547	7061	8615	10200	И 805	13421	15061	16712
2		»	6650	8508	10420	12375	14362	16377	18410	20 713
2		»	5646	7188	8769	10383	12016	13661	15330	17011
3		»	8593	10942	13401	15914	18468	21 058	23669	26 305
3		»	7306	9301	11 346	13435	15549	17678	19837	22011
4		»	8035	10277	12582	14937	17329	19752	22 195	24660
4		»	7046	8969	10942	12956	14995	17048	19 130	21227
5		»	6816	8718	10672	12668	14694	16745	18 812	20897
5		»	5987	7621	9297	11 008	12741	14485	16254	18036
6		Кузнецк	8176	10459	12807	15207	17 646	20 117	22610	25 125
6		Кузнецк	7040	8961	10932	12945	14982	17033	19114	21 209
7		»	7177	9182	11 246	13357	15503	17679	19874	22090
7		»	6067	7723	9422	11 156	12912	14679	16473	18278
8		Қарағанды	5698	7290	8929	10604	12307	14033	15775	17532
8		Қарағанды	4831	6149	7502	8883	10280	11688	13 116	14 553
9		Екібастұз	6028	7712	9445	11216	13016	14840	16680	18537
9		Екібастұз	5146	6551	7992	9463	10962	12452	13973	15504
10		Москва маңындағы	4081	5227	6410	7622	8858	10 113	11 383	12298
10		Москва маңындағы	3032	3859	4708	5574	6451	7335	8231	9133
11		Воркута	7526	9626	11 787	13996	16240	18514	20 808	23122
11		Воркута	6517	8295	10 120	11 983	13868	15767	17693	19632
12		Челябі	4990	6387	7826	9298	10796	12316	13850	15398
12		Челябі	4032	5132	6261	7414	8580	9755	10947	12 147
13		Ангрен	5422	6942	8509	10 114	11 747	13405	15079	16769
13		Ангрен	4219	5370	6552	7758	8978	10207	11 454	12710
14		Березовск	6189	7924	9713	11 544	13409	15302	17213	19 144
14		Березовск	4833	6152	7505	8886	10284	11 693	13 121	14359
15		Назаровск	5442	6970	8546	10 161	И 807	13478	15 166	16872
15		Назаровск	4090	5206	6351	7520	8703	9895	11 104	12321
16		Нерюнгрин	7811	9993	12237	14530	16859	19220	21601	24003
16		Нерюнгрин	6721	8555	10437	12358	14 303-	16261	18248	20248
17		Эстон тақтатасы	3512	4496	5512	6552	7610	8685	9770	10867
17		Эстон тақтатасы	2719	3461	4223	5000	5787	6579	7383	8192
18		Рос шымтезегі	4118	5280	6482	7716	8977	10260	11 559	12873
18		Рос шымтезегі	2690	3424	4177	4946	5724	6507	7302	8103
19		Мазут	13 636	17472	21 357	25389	29458	33 587	37777	42015
19		Мазут	11 811	15 005	18 330	21 696	25 108	28520	32021	35521
20		»	13293	17032	20821	24652	28713	32737	36819	40947
20		»	11 535	14654	17903	21 194	24526	27859	31 275	34692

2.2-кестенің жалғасы

2.3-кесте. Қайраттық (энергетикалық) газ тәрізді отындар үшін ауа және жану өнімдерінің көлемдері мен қажырлары (энтальпиясы), (α=1-де)

№	Газ құбыры	Көлемдер, м³/кг, 0⁰С және 0,1 МПа-да				Қажыры	Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)
							Ыстықтық⁰С
		V⁰_а	V_R02	V⁰_N2	V⁰_H2O		200	400	600
1	Серпухов – С.-Петербург	10,00	1.08	7,93	2,21	H⁰_г	3119	6393	9831
						H⁰_а	2663	5418	8302
2	Дашава – Киев	9,52	1,00	7,52	2,15	H⁰_г	2968	6083	9353
						H⁰_а	2533	5158	7901
3	Шабелинка– Москва	9,98	1,07	7,90	2,22	H⁰_г	3111	6376	9801
						H⁰_а	2659	5406	8286
4	Промысловка– Астрахань	9,32	0,98	7,38	2,11	H⁰_г	2910	5966	9173
						H⁰_а	2483	5049	7733
5	Газли – Ташкент	9,64	1,03	7,64	2,16	H⁰_г	3010	6167	9483
						H⁰_а	2566	5225	8001
6	Ставрополь – Грозный	9,47	1,00	7,49	2,14	H⁰_г	2956	6054	9311
						H⁰_а	2520	5129	7859
7	Бухара – Орал	9,73	1,04	7,70	2,19	H⁰_г	3035	6217	9563
						H⁰_а	2592	5217	8076
8	Орта Азия – Орталық	9,91	1,07	7,84	2,21	H⁰_г	3090	6330	9734
						H⁰_а	2638	5367	8223
9	Кулешовка – Куйбышев (ілеспе газ)	10,99	1,26	8,82	2,28	H⁰_г	3442	7051	10844
						H⁰_а	2927	5958	9123

№	Газ құбыры	Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)
		Ыстықтық⁰С
		800	1000	1200	1400	1600	1800	2000	2200
1	Серпухов – С.-Петербург	13452	17241	21 085	25 083	29 123	33 213	37405	41629
1	Серпухов – С.-Петербург	11 309	14365	17 547	20775	24041	27306	30 656	34009
2	Дашава – Киев	12 803	16408	20067	23873	27721	31 635	35609	39632
2	Дашава – Киев	10760	13670	16701	19770	22877	25987	29 178	32364
3	Шабелинка– Москва	13415	17091	21 026	25012	29040	33 139	37304	41516
3	Шабелинка– Москва	11 288	14340	17513	20733	23 995	27256	30597	33942
4	Промысловка– Астрахань	12552	16086	19674	23404	27 177	31 012	34910	38854
4	Промысловка– Астрахань	10534	13381	16345	19351	22391	25 435	28558	31677
5	Газли – Ташкент	12979	16634	20339	24200	28093	32062	36 090	40164
5	Газли – Ташкент	10 898	13846	16915	20021	23 170	26318	29 546	32778
6	Ставрополь – Грозный	12745	16333	19971	23760	27587	31 485	35441	39440
6	Ставрополь – Грозный	10706	13599	16613	19665	22759	25849	29023	32196
7	Бухара – Орал	13088	16772	20511	24405	28 332	32 335	36396	40503
7	Бухара – Орал	11 003	13976	17074	20210	23 387	26565	29794	33084
8	Орта Азия – Орталық	13322	17074	20880	24740	28843	32912	37049	41232
8	Орта Азия – Орталық	11 204	14231	17384	20 582	23819	27055	30371	33691
9	Кулешовка – Куйбышев (ілеспе газ)	14842	19021	23 258	27666	32 117	36 643	41 240	45887
9	Кулешовка – Куйбышев (ілеспе газ)	12426	15788	19284	22 831	26419	30 011	33691	37371

мұнда және - негізгі ағын мен кері қайтарылған газдар қажыры. Олар газ жолының есептелетін қималарындағы ыстықтықтарда алынады.

Бақылау сұрақтары

1. Қажыр дегеніміз не?

2. Қажыр неге тәуелді?

3. Жану өнімдерінің қажыры қалай анықталады?

4. Қай жағдайда күл қажыры есепке алынбайды?

5. Газдарды кері қайтару болса қажыр қалай анықталады?

Мысалдар

Мысал 2.9. Таңбасы НЖ (СС) кузнецк көмірінің ошақтан шығудағы жану өнімдерінің қажырын анықтау керек. Ошақтан шығудағы газдар ыстықтығы 1100⁰С, ошақтағы ауа артықтығы Ауа мен жану өнімдерінің көлемін 2.1 және 2.4 мысалдан алу керек.

Шешу. Жану өнімдерінің қажырын және газдар ыстықтығы болғанда (2.34) бойынша анықтаймыз:

Жылусыйымдылықтар мәні 1100⁰С-та 2.1-кестеден алынған.

Күл қажырын -та (2.36) бойынша анықтаймыз.

Ауа қажырын және болғанда (2.35) бойынша анықтаймыз:

1 кг көмір толық жану өнімдерінің қажырын және болғанда (2.32) бойынша анықтаймыз:

Мысал 2.10. Назаровск қоңыр көмірі (1.2 –кесте, №15) қатты қож шығарып -та жағылады. Ошақтан шығудағы жану өнімдерінің ыстықтығы қалай өзгереді, егер ошақтың жоғарғы бөлігіне кері қайтару газдары берілсе? Кері қайтару еселеуіші ; кері қайтару газдарының ыстықтығы .

Шешу. 1. Газдар мен ауа қажырын 2.2-кесте бойынша 1200 және 390⁰С ыстықтықтарында анықтаймыз:

болғанда

2. Газдар қажырын және -та (2.33) бойынша болғанда анықтаймыз: және болғанда

және болғанда

3. Араласу нүктедегі газдар қажырын (2.37) бойынша табамыз:

Араласудан кейін газ ағынындағы ауа артықтығы

4. Кері қайтару газдарын енгізгеннен кейінгі газдар ыстықтығын анықтаймыз. Бұл үшін ыстықтардың 1200-1000⁰С аралығында болғанда қоспа қажырын

кейіптеме бойынша табамыз.

1200⁰С болғанда

1000⁰С болғанда

Интерполирлеп газдарды кері қайтарудан кейінгі ошақтан шығудағы газдар ыстықтығын аламыз

Сонымен ошақтан кейінгі газдар ыстықтығы

-қа төмендеді.

Мысал 2.11. Табиғи газ жаққанда (1.3-кесте, №5) шығар газдар қажыры қаншаға өзгереді, егер ошақ құтысынан кейін ауа артықтығын 1.10-нан 1.05-ке дейін төмендетсе? Газ жолындағы (ошақтан шығудан ауа қыздырғыштан шығуға дейін) сормалар шығар газдар ыстықтығы 120⁰С деп қабылдау керек.

Шешу. Есеп шарты бойынша шығар газдардағы ауа артықтығы тен ға дейін төмендейді.

2.3-кесте бойынша -та ауаның теориялық шығысының және жану өнімдерінің қажыры берілген отын үшін

1. және -та газдар қажырын анықтаймыз:

Шығар газдардың 120⁰С ыстықтығында

2. және -та газдар қажыры:

Шығар газдардың 120⁰С ыстықтығында

Сонымен ошақтан кейін ауа артықтығын ке төмендету шығар газдар қажырын 77 кДж/м³-ке (шамамен 3.5%-ға) кішірейтеді.

Мысал 2.12. Екібастұз көмірінің (1.2-кесте, №9) жану өнімдерінің қажыры 1250⁰С – та, -да отынның 1 кг-на және уақыт бірлігінде қаншаға өзгереді, егер оның ылғалдығы 6.5-тен 14.0%-ға дейін, ал күлділігі 36.9-дан 45.0%-ға дейін өссе?

Есепті шығарғанда: бастапқы отын шығысы 25 кг/с, қазанның ПӘЕ ылғалдық және күлділік өскенде 0.5%-ға (92-ден 91.5%-ға дейін) төмендейді, отын шығысы төменгі жану жылуының өзгеруіне кері сәйкесті.

Шешу. 1. Бастапқы отын үшін газдар мен ауа және күл қажырын 2.1 және 2.2-кесте бойынша және та табамыз. Олар тең:

Ауа артықтығы болғанда (2.32) бойынша

2. Түзгілік құрамды жаңа жұмыстық ылғалдыққа және жаңа күлділікке есептеу

еселеуіш көмегімен жүргізіледі. 1.2-кесте, №9–дағы құрамды К₂ көбейтіп жаңа құрам аламыз. Жаңа түзгілік құрам келесі: Осы құрам бойынша (§2.1-ді қараңыз) ауа мен газдардың теориялық көлемдерін: анықтаймыз. Жаңа төменгі жану жылу

Ауа мен газдардың теориялық қажырлары (2.34) және (2.35) бойынша -та:

Жылусыйымдылықтар мәні 2.1-кестеден алынады.

Ауа артықтығы болғанда газдар қажыры (2.32) бойынша

3. Қазанның жылулық қуатын сақтап, отынның жаңа шығысын анықтаймыз:

Газдар қажырының өзгеруі жағылған отынның 1 кг-на

Газдар ағыны қажырының өзгеруі уақыт бірлігінде

Есептер

Есеп 2.11. 1 кг АШ (1.2-кесте, №5) және 1 кг назаровск қоңыр көмірін (1.2-кесте, №15) жаққанда теориялық қажет ауа көлемінің қажырын 350⁰С-та анықтау керек және оларды осы отындардың жану жылуларының қатынасымен салыстыру керек.

Жауап. АШ жаққанда Назаровск көмірін жаққанда Қатынастар:

Есеп 2.12. Ангрен көмірін жаққанда (1.2-кесте, №13) шығар газдар қажыры қалай өзгереді, егер оның ылғалдығы 34.5-тен 45%-ға дейін өссе? Шығар газдар ыстықтығын 160⁰С, деп қабылдау керек.

Жауап. Шығар газдар қажыры 1314-тен 1148 кДж/кг-ға дейін азаяды.

Есеп 2.13. Назаровск қоңыр көмірін жаққанда (1.2-кесте, №15) ошақтан шығудағы жану өнімдерінің қажыры қалай өзгереді, егер кептірудің тұйықталған сүлбесін ылғалдығы тұйықталмағанға ауыстырса? деп қабылдау керек.

Жауап. Жану өнімдерінің қажыры 8914-тен 11689 кДж/кг-ға дейін өседі.

Есеп 2.14. мөлшерде салқын ауа сормасы қазанның бұру құтысында газдар қажыры мен ыстықтығын қаншаға өзгертеді? Отын-екібастұз көмірі (1.2-кесте, №9). Бұру құтысына дейін , газдар ыстықтығы 850⁰С.

Жауап. Жану өнімдерінің қажыры 7164 - тен 7464 кДж/кг-ға дейін өседі, ал ыстықтық 850-ден 798⁰С-қа дейін төмендейді.

3-тарау. Бу қазанының жылулық теңестігі және ПӘЕ

3.1 Бу қазанының жылулық теңестiгi

Қазанның ошақ құрылғысында жану барысында отынның химиялық қайраты қызған жану өнiмдерiнiң жылулық қайратына түрленедi.

Отынмен бiрге ошаққа кiрген жылулардың барлық түрлерiнiң жиынтығын бар жылу (располагаемая теплота) дейдi. Сәйкестi 1 кг қатты не сұйық отынға қатысты бар жылу тең болады

. (3.1)

Мұнда Q_Т^ж - отынның жұмыстық маңызының ең төмен жану жылуы (кДж/кг -қатты және сұйық отын үшiн, кДж/м³ - газ отын үшiн);

Q_{ауа сырт} - қазанға қатыссыз қыздырылған ауа жылуы;

Q_от - жанатын отынның жылуы;

Q_б - бумеханикалық бүркiгiшпен мазутты тамшыландыру үшiн қолданған бу жылуы;

Q_к - тақтатас жаққанда карбонаттарды ыдырату үшiн қажет жылу. Соңғы екi мүше газ отын үшiн болмайды.

Қазанның қалыптасқан жұмыс тәртiбi үшiн жанатын отынның 1 кг не 1 м³ -не қатысты жылулық теңестiгi былай жазылады

= Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ +Q₆, кДж/кг (3.2)

мұнда:

Q₁ - пайдаланған жылу;

Q₂ - қазаннан шыққан газбен кеткен жылу шығыны, ол шығындардың ең үлкенi;

Q₃ - химиялық кемжанудан (толық жанбаудан) болған жылу шығыны;

Q₄ - механикалық кемжанудан болған жылу шығыны;

Q₅ - қазанның сыртқы жағынан қоршаған ортаға кеткен жылу шығыны;

Q₆ - қожбен кеткен жылу шығыны.

(3.2)-теңдеудi пайыз арқылы өрнектесек,

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆, (3.3)

мұнда q₁ = Q₁ 100/Q_б^ж ; q₂ = Q₂ 100/Q_б^ж және т.б.

3.1 теңдеуде:

(3.4)

мұнда қазанға кірудегі ауа мөлшерінің теориялық қажеттіге қатынасы; қазанға кірудегі және салқын ауа ыстықтықтарындағы теория-лық қажет ауа көлемінің қажырлары, кДж/кг.

(3.5)

мұнда отын жылусыйымдылығы (3.1-кесте бойынша қабылданады); отын ыстықтығы.

(3.6)

мұнда мазутты бүркігіште тамшыландыруға жұмсалған бу шығысы және қажыры.

(3.7)

(3.8)

мұнда шығар газдар қажыры, кДж/кг; шығар газдар көлеміне сәйкесті салқын ауа жылуы, кДж/кг.

3.1-кесте. Отындардың жылусыйымдылығы

Отын				Ыстықтық ⁰С
				0		100		200		300
А. Қатты отынның құрғақ маңызы с^қ_от, кДж/(кг^.К)
Антрацит және майсыз көмір				0,921		0,963		1,047		1,130
Тас көмір				0,963		1,089		1,256		1,424
Қоңыр көмір				1,089		1,256		1,456		-
Тақтатас				1,047		1,130		1,298		-
Фрезер шымтезек				1,298		1,507		1,800		-
Б. Қатты отынның жұмыстық маңызы с^ж_от=, кДж/(кг^.К) (3.9) В. Сұйық отын с_м =1,7375+0,002512t_от кДж/(кг^.К) (3.10) мұнда t_от –отын ыстықтығы, ⁰С. Г. Газ отын с_г=0.01[CH₄c_CH4+C₂H₆c_C2H6+C₃H₈c_C3H8+C₄H₁₀c_C4H10+ +C₅H₁₂c_C5H12+N₂c_N2+CO₂c_CO2+H₂Sc_H2S], кДж/(м^3.К), (3.11) мұнда CH₄_,C₂H₆...-табиғи газдағы құраушы газдар мөлшері, %; c_CH4, c_C2H6...-табиғи газдың жанатын және жанбайтын құраушыларының жылусыйымдылығы, кДж/(м^3.К). Газдардың орташа жылусыйымдылығы, кДж/(м^3.К):
t, ⁰С	СН₄	С₂Н₆	С₃Н₈		С₄Н₁₀		С₅Н₁₂	N₂	CO₂		H₂S
0...	1,55	2,21	3,05		4,13		5,13	1,29	1,60		1,51
100...	1,64	2,49	3,51		4,71		5,84	1,30	1,70		1,53

Қазанның меншікті пайдалы жылуқабылдауы

(3.12)

мұнда -отын шығысы, кг/с; -бу қазанында жұмыстық орта қабылдаған жылу , кДж/с.

(3.13)

мұнда -жаңа (біріншілік) және екіншілік аса қыздырылған бу шығысы, кг/с;

-дағыралы қазанда берілген тұз мөлшерін ұстап тұру үшін үрлеу суының

шығысы (егер болса, ол есепке алынбайды);

D_қ.б.-қаныққан бу шығысы, кг/с;

-біріншілік аса қыздырылған бу қажыры (энтальпиясы), кДж/кг;

-қазанның сулық үнемдегішіне келген су қажыры;

-дағыра қысымында қанығу сызығындағы су қажыры;

-аралық (екіншілік) аса қыздырғыштан шығудағы және кірудегі бу қажыры;

қаныққан бу қажыры.

Жұмыстық ортаға (денеге) жылу сулық үнемдегіште, буландыру беттерінде, буды асақыздырғышта беріледі.

Қазанның жылулық теңестігіне (3.1), (3.2) ауа қыздырғыш қабылдаған жылу тікелей кірмейді. Ол жылу қайтадан қазан ошағына келеді де, жану жылдамдығын арттырады.

Бақылау сұрақтары

1. қандай құраушылардан тұрады?

2. неге жұмсалады?

3. Қазанда қандай жылу шығындары болады?

4. Химиялық, механикалық кемжану деген не?

5. қалай анықталады?

6. қалай анықталады? Оны қазанда не қабылдайды?

7. Неге ауа қыздырғыш қабылдаған жылу қазанның жылулық теңестігіне тікелей кірмейді?

8. деген не? –нан айырмашылығы неде?

Мысалдар

Мысал 3.1. Бу өндірулігі 186.11 кг/с дағыралы қазанның жылулық теңестігін құрастыру керек. Буының көрсеткіштері:

Аса қызған будың ыстықтығы 545/545 ⁰С

Қоректік судың ыстықтығы 250 ⁰С

Шығудағы жаңа бу қысымы 13.7 МПа

Қоректік су қысымы 16.2 МПа

Аралық аса қыздырғыш (ААҚ) арқылы бу шығысы 163.89 кг/с

ААҚ-қа кірудегі бу ыстықтығы 333⁰С

ААҚ-тан кейінгі бу қысымы 2.44 МПа

ААҚ –қа кірудегі бу қысымы 2.66 МПа

Отын – березовск көмірінің кептірмесі:

Есептеу жүргізгенде қабылдау керек: ауаның ыстықтығы қазанның алдында және калориферден кейін және калориферге кіруде ауа артықтығы кептіргеннен кейін отын ыстықтығы 85⁰С; шығар газдар ыстықтығы 120⁰С (); отынды кептіру үшін алынған газдар ыстықтығы 386⁰С кептіруге алынған газдар үлесі 0.34; әкетінді күл үлесі күлділік болғанда; қож ыстықтығы шығар газдардағы ауаның артықтығы 1.231; ААҚ-қа бүрку жоқ.

Шешу. 1. Қазанда жұмыстық орта қабылдаған меншікті жылу мөлшерін анықтаймыз. Аса қызған бу мен қоректік су қажырын берілген ыстықтықтар мен қысымда су мен су буының жылуқозғалымдық (термодинамикалық) кестелері бойынша алынады:

ААҚ-тан бұрын және кейін бу қажыры:

Сонда

Дағырадан үрлеу суы аз (0.5%-дан аз), сондықтан оның жылуын есепке алмаймыз.

2. (3.1) бойынша отынның бар жылуын анықтаймыз.

Қосымша жылу көздері

Отынның жылусыйымдылығы (3.1-кесте, (3.9))

мұнда 3.1-кестеден анықталатын құрғақ отын жылусыйымдылығы.

3. 3.2 - кестеден көмірді жағу тәсілі бойынша жылу шығындарын анықтаймыз: Сонда:

4. Шығар газдармен кеткен жылу шығынын анықтаймыз. Отынды кептірудің тұйықталмаған сүлбесі қолданғандықтан, бұл шығындар қазаннан шыққан газдар мен кептіруге алынған газдар жылуларының қосындысы болады:

5. Қожбен кеткен жылу шығыны (§3.2-ні қараңыз)

3.2-кесте. Қазанның бу өндірулігі 20,8 кг/с-тен (75 т/сағ) үлкен болғанда бір құтылық ошақтардың есептік сипаттамалары

Отын	Ошақтан шығуда ауа артықтығының еселеуіші α_ош.			Жану шарты бойынша ошақ көлемінің рұқсатты жылулық кернеуі, q_v, кВт/м³				Жылу шығындары кемжанудан q₃+q₄, %
А. Қатты қожшығаруда
Майсыз көмір	1,20-1,25			162,8				2
Тас көмір	1,20			174,5				1.0-1,5
Көмір байыту қалдықтары	1,20			162,8				2,0-3,0
Қоңыр көмір	1,20			186,1				0,5-1,0
Фрезер шымтезек	1,20			162,8				0,5-1,0
Тақтатас	1,20			116,3				0,5-1,0
Б. Мазут пен газ жаққанда
Мазут	1,02—1,10			291				0,1 — 0,5
Табиғи немесе ілеспе кокстық газ	1,05—1,10			349— 465				0,1 — 0,5
Домналық газ	1,10			233				1,5
В. Қазанның көрсетілген (номинал) бу өндірілулігіне тәуелді қоршаған ортаға жылу шығыны
Бу өндірулік D:
кг/с	20	40	80		120	160	200		250 және үлкен
т/сағ	72	144	288		432	576	720		900 және үлкен
Жылу шығыны q₅, %	0,8	0,65	0,45		0,35	0,28	0,24		0,2

Ескертулер 1. Қатты отындар үшін кемжану жылу шығындарын толығымен q₄-ке жатқызады және кіші мәндерін аз күлді отындарды (А^кел≤1,43%^.кг/МДж) жаққанда қабылдайды. 2.Қатты қож шығарғанда ұшпа күлдің әкетілу үлесі барлық отындар үшін а_әк.=0.95 деп қабылданады. 3. Мазут жаққанда ошақ қалқандары газ өткізбейтін ғып жасалса және жану автоматты реттелсе және жай ошақтарда сорма ∆α_ош.=0,05-тен жоғары болмаса ауа артықтығы α_ош=1.02-1.03 деп қабылданады. Газ жаққанда (домналық газдан басқалар) газ өткізбейтін ошақтарда α_ош.=1.05 деп қабылданады. 4. Мазут және газ жаққанда кемжану жылу шығындарын негізінде q₃-ке жатқызады. Бу өндірулігі үлкен (> 89 кг/с) қазандар ошақтарында жануды автоматты реттегенде отын кемжануын 0,1-0,2% деп қабылдайды.

6. Салқын ауа жылуы

(3.1), (3.2) теңдіктерді қолданып жылулық теңестікті жазамыз

7. Отын шығысы

Мысал 3.2. Калориферде ауаны алдын – ала қыздыруды 40-тан 100⁰С-қа дейін өсірсе сұйық отынның бар жылуы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Қазанға кірудегі ауа артықтығы 100⁰С-та теориялық ауа көлемінің қажыры

Шешу. (3.2)-ден

40⁰С – та теориялық қажет ауа қажыры тең

Осыған сәйкес отынның бар жылуының өзгеруі құрайды

Мысал 3.3. Мазутты бүрку үшін 1 кг мазутқа 0.15 кг бу пайдаланғанда мазуттың бар жылуы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Бу қысымы 1.6 МПа, ыстықтығы 300⁰С.

Шешу. Мазуттың бар жылуының өзгеруі

болғанда

Онда

Мысал 3.4. Қазанның жылуөндірулігін сақтап дағыралы қазанда 2.5 % мөлшерде дағырадан су үрлеуді қосқанда отын шығысы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Су мен бу көрсеткіштері және шығыстарын 3.1 мысалдан алу керек.

Шешу. Үрлеу болмағанда

Үрлеу болғанда үрлеу суымен кеткен жылу шығыны . Дағырадағы қысым 15.4 МПа болғанда

3.13 кейіптемеге сәйкес үрлеу 2.5% болғанда

Отын шығысы

Отын шығысының өсуі немесе .

Есептер

Есеп 3.1. Ауаны алдын-ала қыздыру ыстықтығы 50⁰С, салқын ауа ыстықтығы 30⁰С болғанда таңбасы Г донецк көмірінің (1.2-кесте, №2) бар жылуын анықтау керек. Қазанға кірудегі ауа артықтығы , отынды кептіру – тұйықталған, отынның физикалық жылуын ескермеу керек.

Жауап.

Есеп 3.2. Ауаны алдын – ала қыздыру ыстықтығы 40-тан 80⁰С-қа дейін өзгергенде Челябі қоңыр көмірінің (1.2-кесте, №12) ы қаншаға өзгереді? Есепті шығарғанда деп алу керек.

Жауап. мәні 13498-ден 13730 кДж/кг-ға дейін өседі.

Есеп 3.3. Өзіндік мұқтаждыққа бу алу болғанда қазанның ін анықтау керек. Өзіндік мұқтаждыққа көрсеткіштері бу шығысы 40 кг/с аралық буды асақыздырғыштан. Жаңа бу шығысын және көрсеткіштерін 3.1 мысал бойынша қабылдау керек. Аралық буды аса қыздырғышқа кірудегі бу шығысын 163.9-дан 203.9 кг/с-ке дейін өсіру керек.

Жауап. 19557.4-тен 19959.5 кДж/кг-ға дейін өседі.

3.2. Бу қазанының ПӘЕ-ін анықтау

Пайдаланған жылуды Q₁ қазан ошағының құтысында және оның ағындық арнасында қыздыру беттерi қабылдайды, жұмыстық денеге (су, бу) берiледi.

Сондықтан тура теңестік әдісі бойынша қазанның пайдалы әрекет еселеуiшi тең

(3.14)

Іс жүзінде тура әдісті қолданбайды. Қазанның пайдалы әрекет еселеуішін кері теңестік әдісі бойынша (3.45)-тен анықтайды:

(3.15)

Бұл әдіс біріншіге қарағанда оңайлау және дәлірек.

(3.14; 3,15) бойынша анықталған пайдалы әрекет еселеуіші жалпы (брутто) деп аталады. Ол бу қазанның өзінің жұмыс істеуін сипаттайды. Бірақ қазанның қалыпты жұмыс істеуін көп көмекші мәшинелер мен тетіктер (механизмдер) қамтамасыз етеді. Олар электр станса өндіретін электр қайратының бөлігін тұтынады. Оны қазандық қондырғының өзіндік мұқтаждық шығын дейді. Оған үрлегіштерге, түтін сорғыштарға, қоректік сорғыларға, тозаң дайындау жүйесіне, автоматтық және қашықтан басқарудың электр қозғалтқыштарына жұмсалған қайраттар жатады. Қазіргі қазандық қондырғыларда өзіндік мұқтаждық шығын Dh_ө.м.=4-5% тең.

Егер қазанның жалпы (брутто) ПӘЕ-нен өзіндік мұқтаждық шығынды алсақ, онда қазанның таза (нетто) ПӘЕ-ін аламыз:

(3.16) қазандық қондырғы жұмысын сипаттайды.

Шығындардың ішіндегі ең үлкені шығар газдармен кеткен жылу шығыны . Нашар жанатын қатты отындар үшін , жақсы жанатындар үшін . Қалғандарының қосындысы, әдетте, 1%-дан аспайды. аралығында болады.

Шығар газбен кеткен жылу шығыны, %,

(3.17)

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде (3.17) мына түрге келеді

(3.18)

мұнда r және отынды кептіруге алынған газдар үлесі және оларды алу жердегі қажыры, кДж/кг.

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде отын туралы барлық мәліметтерді кептірілген отынға (кептірмеге) жатқызады, соның ішінде және –ды. Химиялық, механикалық кемжанудан және сыртқы салқындаудан болған жылу шығындарын 3.2-кесте бойынша қабылдайды.

Қожбен кеткен жылу шығыны

(3.19)

мұнда ошақ құтысында қожшығару үлесі, жану өнімдерімен кеткен әкетінді күл үлесі, 3.3-кесте бойынша анықталады; қож қажыры, кДж/кг, 2.1-кесте бойынша анықталады.

Қатты қож шығаруда қож ыстықтығы 600⁰С деп қабылданады; сұйық қож шығаруда - немесе мәліметтер болмаса - деп /1/ бойынша қабылданады.

3.3-кесте. Қазанның бу өндірулігі 20,8кг/с-тен (75 т/сағ) үлкен болғанда сұйық қож шығаруы бар ашық және жартылай ашық (жіңішкеруі бар) ошақтардың есептік сипаттамалары

Отын	Ауаның артықтық еселуіші α_ош.	Ошақ көлемінің рұқсатты жылулық кернеуі, q_v, кВт/м³
Отын	Ауаның артықтық еселуіші α_ош.	Ашық ошақ	Жіңішкеруі бар ошақ
Антрациттер мен шала антрациттер	1,20-1,25	168,6 (145,4)	197,7 (168,6)
Таңбалары М-сыз (Т), 2НЖ (2СС) тас көмірлер	1,20-1,25	215,2 (186,1)	232,6 (197,7)
Таңбалары Г, Ұ (Д), ГСШ, 1НЖ (1СС) тас көмірлер	1,20	215,2 (186,1)	232,6 (197,7)
Қоңыр көмірлер	1,20	244,2 (209,3)	267,5 (232,6)

Отын	Кемжану жылу шығындары, q₄, %		Қожұстау үлесі α_қож
Отын	Ашық ошақ	Жіңішкеруі бар ошақ	Ашық ошақ	Жіңішкеруі бар ошақ
Антрациттер мен шала антрациттер	3 - 4	3 - 4	0,15	0,15
Таңбалары М-сыз (Т), 2НЖ (2СС) тас көмірлер	1,5	1,0	0,20	0,20
Таңбалары Г, Ұ (Д), ГСШ, 1НЖ (1СС) тас көмірлер	0,5	0,5	0,20	0,20-0,30
Қоңыр көмірлер	0,5	0,5	0,1 - 0,35	0,1 - 0,35

Ескертулер: 1. α_ош=1,25 үлкен мән ошаққа тозаңды ыстық ауамен тасымалдағанда қабылданады. 2. q₄ =3% кіші мән шала антрацит үшін қабылданады. α_қож -дың кіші мәндері- құйынды оттықтары бар ошақтар үшін.

Отынның толық шығысы

(3.20)

Есептік отын шығысын механикалық кемжануды есепке алып анықтайды.

(3.21)

ға отын дайындау жабдығын есептейді.

нақты жануға қажет ауа және жану өнімдерінің көлемін есептеуге қажет.

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде отын шығысы кептірілген отын бойынша анықталады. Өңделмеген отын шығысын анықтайтын кейіптеме

(3.22)

мұнда кептірілген отын ылғалдығы жұмыстық маңызда, %.

ПӘЕ (3.15) бойынша табылады.

Бақылау сұрақтары

1. Қазанның ПӘЕ деген не? Тура теңестік әдіс бойынша қалай анықталады?

2. ПӘЕ кері теңестік әдіс бойынша қалай анықталады? Бұл әдістің артықшылығы неде?

3. Жалпы және таза ПӘЕ-нің айырмашылығы неде?

4. Өзіндік мұқтаждық деген не?

5. Қазандағы қай жылу щығыны ең үлкен?

6. Есептеу жүргізгенде q₂, q₃, q₄, q₅, q₆ қалай анықталады?

7. Қож ыстықтығын қалай қабылдаймыз?

8. Отынның толық шығысы қалай анықталады?

9. Есептік отын шығысы қалай анықталады?

10. және - ті қай жағдайда қолданамыз?

11. мен арақатынасы?

12. Сұйық қож шығарып жаққанда қай жылу шығыны өседі?

Мысалдар

Мысал 3.5. 3.1 мысал шарттары үшін қазанның ПӘЕ-ін және отын шығысын анықтау керек.

Шешу. 1. Қазанның ПӘЕ-ін анықтаймыз. 3.1-мысалдан.

(3.18) кейіптеме бойынша

(3.19) кейіптеме бойынша

Қазанның ПӘЕ

2. Кептірілген отын шығысын анықтаймыз (3.1 мысал бойынша ):

3. Өңделмеген отын шығысы ( болғанда)

Мысал 3.6. Кептіру сүлбесін тұйықтамай және тұйықтап жаққанда қазандағы отын шығыстарын салыстыру керек. Отынды тұйықталмаған кептіру сүлбесі болғанда отын шығысын 3.5 мысал бойынша алу керек. Ылғалды отынның жұмыстық маңызының бастапқы мәліметтерін және оны жағудың шарттарын келесідегідей қабылдау керек: отын ылғалдығы ауа артықтығы және оның ыстықтығы калориферге кіруде және шығар газдардағы ауа артықтығы шығар газдар ыстықтығы жану жылуы

Шешу. Кептірудің сүлбесі тұйықталған болғандағы отын шығысын анықтаймыз.

1. Газдар қажырын 100 және 200⁰С ыстықтықтарында анықтаймыз. (2.34) және (2.35) –ге сәйкес газдар мен ауаның теориялық қажырларын және 200⁰С-та табамыз және (2.33) бойынша бұл ыстықтықтар үшін болғанда анықтаймыз (3.4-кесте).

3.4 - кесте

Ыстық-тық, ⁰С

100

200

142.8

300.3

445.2

851.8

124.0

250.5

712.0

1442.6

573.8

1154.9

861.2

1742.9

болғанда

2. Отынның бар жылуын анықтаймыз. Қазаннан тысқары қыздыру жылуы (§ 3.1 бойынша)

Өңделмеген отынның есептік ыстықтығын деп қабылдаймыз, сондықтан Сонда

3. Жылу шығындар мен қазанның ПӘЕ-ін анықтаймыз. Шығар газдармен кеткен жылу шығынын (3.17) бойынша табамыз:

Басқа шығындарды 3.2-кесте бойынша табамыз: болғанда

және

4. Кептірудің тұйықталған сүлбесінде қазандағы отынның толық шығысы (3.20) бойынша

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде (3.5 мысал) отын шығысы

Мысал 3.7. Газ өткізбейтін ғып жасалған және теңестірілген тартуда ошақ пен газ жолының әдеттегі қалқандары бар бу қазандарында майсыз көмірді (1.2-кесте, №4) жаққанда ПӘЕ және отын шығыстары қалай өзгереді? Екі нұсқа үшін бірдей ғып қабылдау керек: тозаң жүйесіндегі сорма ауа қыздырғыштағы сорма қожшығару – сұйық; будың шығысын және көрсеткіштерін 3.1 мысалдан алу керек. Шығар газдардағы ауа артықтығы: газ өткізбейтін ғып жасағанда - теңестірілген тартуда -

Шешу. Қазан газ өткізбейтін ғып жасалған. 1. Отынның бар жылуын анықтаймыз. Өңделмеген отынның есептік ыстықтығын деп қабылдаймыз, сондықтан Қазанға кіруде ауа артықтығы Ауа қажырын 2.2-кесте бойынша 30 және 40⁰С ыстықтықтарда табамыз. Олар тең және Сонда

2. Қазандағы жылу шығындарын анықтаймыз. 3.3-кестеге сәйкес Әкетінді күл үлесі Қож ыстықтығы /1/ бойынша сонда оның қажыры (2.1-кестені қараңыз).

болғанда берілген отын үшін 2.2 - кестеге сәйкес

Ауа артықтығы болса (2.33) бойынша

(3.17) бойынша

4. (3.15) бойынша ПӘЕ

Отынның толық шығысы (3.20) бойынша

мәні 3.1 мысал бойынша қабылданған.

Теңестірілген тартуы бар қазан. 1. Жылу шығындары:

2. Қажыр

3. Шығар газдармен кеткен шығын

Газ өткізбейтін қазанда, оның ішінде артық қысымда істегенде, ауа қыздырғыштардағы сормалар теңестірілген тартуы бар қазандардағыдай болатынын есептеуді жүргізгенде ескеру керек.

Сонымен газ өткізбейтін қазанда ПӘЕ 0.27% жоғары және сәйкесті отын шығысы кіші.

Есептер.

Есеп 3.4. Қоңыр Назаровск көмірі үшін (1.2-кесте, №15) (газ жолындағы қыздыру беттерін тазалағаннан) тан 140⁰С-қа дейін өзгерсе шығар газдармен кеткен жылу шығыны қаншаға өзгереді? Шығар газдардағы ауа артықтығын 1.26, салқын ауа ыстықтығын 30⁰С, бу қазанына кірудегі: ауа ыстықтығын 50⁰С, ауа артықтығын механикалық кемжану шығынын деп қабылдау керек.

Жауап. 7,680-ден 6.548%-ға дейін төмендейді.

Есеп 3.5. Бу өндірулігі 736.11 кг/с газөткізбейтін қазан үшін отын шығысын анықтау керек.

Бу көрсеткіштері:

Аса қызған бу ыстықтығы 545/545 ⁰С

Қоректік су ыстықтығы 270⁰С

Шығуда жаңа бу қысымы 25,02 МПа

Қоректік су қысымы 30.41 МПа

Аралық аса қыздырғыш (ААҚ)

арқылы бу шығысы 606.56 кг/с

ААҚ-қа кіруде бу ыстықтығы 295⁰С

ААҚ-тан кейін бу қысымы 3.92 МПа

ААҚ-қа кіруде бу қысымы 4.17 МПа

Отын-табиғи газ (1.3-кесте, №7)

Есептеу жүргізгенде:

Қазан алдында ауа ыстықтығы 30⁰С

Ауаны алдын-ала қыздыру жоқ

Қазаннан шығуда ауа артықтығы 1.30

Шығар газдар ыстықтығы 120⁰С

ААҚ-қа бүрку жоқ

Жауап.

Есеп 3.6. Бу қазанында екібастұз көмірін (1.2-кесте, №9) және қазаннан шығуда ауа артықтығы 1.20; 1.30 болғанда жақса қандай мәндерге ие болады? деп қабылдау керек. Газдар көлемі (2-тараудан қараңыз) мен -нің өзгеруін салыстыру керек.

Жауап. болғанда болғанда

4 – тарау. Ошақ құтысын және сәулелік қыздыру беттерін есептеу

4.1. Ошақ құтысының сипаттамалары

4.1.1. Геометриялық сипаттамалары

Бу қазанында қыздыру беттерінің орналасуы 4.1-суретте келтірілген. Қазанның негізгі бөлігі – ошақ.

4.1 – сурет. Табиғи айналмасы бар дағыралы қазан сүлбесі: 1 – ошақ құтысы; 2 – ошақ қалқандары (экран); 3 - оттықтар; 4 – түсіру құбырлары; 5 – дағыра; 6 – сәулелік буды аса қыздырғыш; 7 – ағындық буды аса қыздырғыш; 8- аралық буды аса қыздырғыш; 9 – үнемдегіш (экономайзер); 10 – ағындық газ жолы; 11 – ауа қыздырғыш.

Ошақ құрылғысының қызметі: отынның химиялық қайратын жану өнімдерінің жылуына айналдыру. Қуатты бу қазандарында ошақ құтысының көлемінде отын (газ, мазут, көмір тозаңы) алауда жағылады. Ошақ құтысында жану мен жылуалмасу қатарлас өтеді.

Ошақ құтысы келесі сызықтық өлшемдермен сипатталады: шеп ені а_ош., тереңдігі в_ош. және биіктігі h_ош. (4.2-сурет).

4.2 – сурет 4.3-сурет. Ошақ құтысының нобайы (эскизы): а - қатты қож шығару үшін; б - сұйық қож шығару үшiн ошақ түбiнiң нұсқасы.

Ошақ құтысының бүкіл периметрі және қабырғалардың бар биіктігі бойынша құбыр жүйелерінен тұратын ошақ қалқандары (экрандары) орналасқан. Олар жылуды алаудан тікелей сәулелену арқылы алады және сәулелік қыздыру беттері деп аталады. Ошақтың төбесі де қалқандалады.

Ошақ қалқандарын ағыстау жылдамдығы аз болғандықтан, ағындық жылу алмасу есепке алынбайды.

Ошақтың қалқан құбырларында қозғалғанда су буға айналады.

Ошақ қалқандарына жылу бергеннен соң жану өнімдері ошақтан 900-1200⁰С ыстықтықта шығып жатық газ арнасына кіреді. Жану өнімдері жартылай сәулелік және ағындық жылу алмасу беттерін қождандырмайтын ыстықтыққа дейін салқындауы керек.

мәні және көмірді тозаң түрінде ошақ құтысында жағуды ұйымдастыру күл мен қождың қасиетіне байланысты. Көмір тозаңын жаққанда ошақ құтысының төменгі жағынан қож шығарудың екі түрі бар: қатты қож шығару немесе сұйық қож шығару. Ал күлдің ұсақ бөлшектері газ ағынымен бірге ошақтан қатайған күйде шығады.

Қатты қож шығаруда ошақтың төменгі жағы көлбеу бұрышы 50-60⁰-тай конус тәрізді (4.3-а-сурет), сұйық қожшығаруда еденнің көлбеуі аз (4.3 б-сурет) болады.

Ошақ құты қабырғаларының толық беті ошақтың барлық көлемін шектейтін беттер қосындысы болып анықталады және барлық беттер, бүйірліктен басқа, былай есептеледі (4.3-сурет)

(4.1)

мұнда l_i—сәйкестi қабырғаның есептiк ұзындығы, м; а—ошақ енi, м.

Призмалық ошақ көлемi

V₀=F_б×а, (4.2)

мұнда F_б—ошақ қабырғасының бүйiрлiк бетi, м².

Ошақ қабырғасының толық бетiнен басқа ошақтың сәуле қабылдайтын

бетi F_с,м²деген ұғым енгiзіледі:

F_с=åF_қ-нi×х_i, (4.3)

мұнда F_қ-нi—сәйкестi қабырғаның қалқандалған ауданы, м²; х_i—қалқанның бұрыштық еселеуiшi, ол барлық сәулеленген қайрат ағынынан қалқанға түскен қайрат ағын үлесiн анықтайды.

Қабырғаның қалқандалған бөлiгiнiң ауданы:

F_қ-н.i=F_қі-F_{қ-мағанi}, (4.4)

мұнда F_{қ-мағанi} —қабырғаның қалқандалмаған бөлiгiнiң ауданы (оған оттық, бақылау және кiру тесiктерi жатады).

Қалқандардың бұрыштық еселеуiшi х_i қалқанның құрылмалық сипатына: қалқан құбырларының салыстырмалы адымына S/d, құбыр өсiнiң қаптаудан қашықтығына е және т.б. тәуелдi.

4.4 - суретте бiр қатарлы тегiс құбырлы қалқан үшiн еселеуiш х-тiң S/d және е-ге тәуелдiлiгi көрсетiлген. Салқын құйғыш (воронка) пен шымылдықтағы (әдiптегi) құбырлардың бiрiншi қатары үшiн барлық түскен жылу толығымен жұтылғандықтан х=l деп қабылданады.

Қабырғаның сәуле қабылдайтын бетiнiң олардың толық бетiне қатынасы қалқандалу дәрежесi c деп аталады:

c=F_с/F_қ. (4.5)

4.4-сурет. Бір қатарлы тегіс құбыр- лар үшін бұрыштық еселеуіштер:

1- қаптау сәулеленуін есептегенде болғанда; 2- сондай

болғанда; 3- сондай болған- -да; 4-сондай болғанда; 5-қап- тау сәулеленуін есептемегенде болғанда.

Ошақтың көлденең қимасы

(4.6)

Ошақ биіктігі геометриялық өлшемдерді анықтағанда және аймақтық жылулық есептеу жүргізгенде қатты қож шығару болса, салқын құйғыш ортасынан немесе газмазут ошақтар мен сұйық қожшығаруы бар ошақтар үшін еденнен ошақ құтысының төбесіне дейін қабылданады. Ошақтағы ыстықтық максимум орнының салыстырмалы биіктігін анықтағанда ошақ биіктігі шығар газдың терезе ортасына дейін қабылданады.

Оттықтар орнының салыстырмалы деңгейі

(4.7)

мұнда салқын құйғыш ортасынан (немесе еден деңгейінен) оттықтар қабатының өсіне дейінгі қашықтық (биіктік). Оттықтар бірнеше қабатта орналасса, тық орташа мәні алынады:

(4.8)

мұнда - оттықтар қабатының әрқайсысы арқылы отын шығысы, кг/с; әрқайсы қабаттың биіктігі, м.

Ошақ құтысының биіктігін және басқа өлшемдерін таңдағанда, біріншіден, отынның механикалық кемжанудың ұсынылған мәніне дейін жануын, екіншіден, жану өнімдерінің ошақтан шығудағы ыстықтыққа дейін салқындауын ескереді.

4.1.2. Жылулық кернеулер

Бу қазандарының ошақ құрылғыларының негізгі жылулық сипаттамасы ошақтың жылулық қуаты

(4.9)

Мұнда - жағылған отын шығысы, кг/с; отынның жану жылуы, кДж/кг.

Егер отынның жану аймағында бөлінген жылуды ошақ қимасына бөлсек, онда маңызды есептік сипаттаманы – ошақтың қималық жылу кернеуін аламыз

(4.10)

тің ең үлкен мүмкінді мәндері жағатын отын және оттық түрлеріне, оттықтардың орналасуына байланысты қалыптанған және қождайтын тас және қоңыр көмірлер үшін 2300 кВт/м²-ден 6400 кВт/м²-ге дейін болады.

Ошақ құтысының тағы бір сипаттамасы ошақтың көлемдік жылу кернеуі

(4.11)

Мұнда ошақ құтысының көлемі, м³.

мәндері де қалыптанады (нормируется) (3.3-кесте). Олар қатты қож шығарғанда 120 кВт/м³-дан сұйық қож шығарғанда 210 кВт/м³-ға дейін өзгереді. мәндері газдардың ошақ құтысында орташа болу уақытын анықтайды. өскенде газдардың ошақ құтысында болу уақыты кішірейеді. Рұқсатты бойынша (4.11)-ден отынның тиімді жану шартынан минимал рұқсатты ошақ көлемін (немесе қабылданса ты) анықтауға болады

(4.12)

Ошақтың минимал көлемі отынның жануын берілген деңгейге дейін қамтамасыз етеді, бірақ ол жану өнімдерінің ошақтан шығуда қажетті ыстықтыққа дейін салқындауын қамтамасыз ете алмайды.

Жану өнімдерін қажетті ыстықтыққа дейін салқындату тұрғысынан анықталған ошақ көлемі (есептік көлем) әдетте минималдан үлкен және -қа тәуелді болады.

Ошақтың есептік көлемі болу керек және оны анықтау үшін (4.12) –ге түзету еселеуіші енгізіледі

(4.13)

мұнда -түзету еселеуіші, ол көлемнің бетке қарағанда көбірек өсуін есепке алады (көлем n рет өскенде қабырға беті рет өседі). Сондықтан әдеттегі призмалық ошағы бар үлкен қуатты бу қазандарында көлемдік кернеуді кішірейтуге мәжбүрміз. Мысалы, екібастұз көмірін жағатын бу өндірулігі 460 кг/с П-57 қазан үшін көлемдік кернеу жану жағдайы бойынша 175 кВт/м³ болу керек, бірақ оның орнына 133 кВт/м³ алуға тура келеді. Бұл жағдайда

Ошақтың есептік көлемін алдын – ала келесі кейіптемелер бойынша анықтауға болады:

қатты отындар үшін

(4.14)

газ бен мазут үшін

(4.15)

Сонда ошақтың есептік жылулық кернеуі

(4.16)

(4.14)-ке мен қойылу керек.

Ошақ көлемін ға жақындату үшін ошақ көлеміндегі жылу алмасудың қарқынын жоғарылату қажет. Бұл үшін ошақ көлемінде екі бетті қалқандар немесе төмен түсірілген шымылдықтар орнатады. Екінші жол – шығар газдар ыстықтығын төмендету үшін ошақтың жоғарғы жағына жану өнімдерін кері қайтару. Кері қайтаруды ошаққа беру жеріне дейін отын жануы қамтамасыз етілуі керек, ал кері қайтарылған газдар көлемі -ты берілген мәніне дейін төмендетуге жеткілікті болу керек. Үшінші жол – шығыршықты ошақтарда ағындық жылу алмасуды өсіру. Барлық жағдайда ошақ көлемін отынның жануына қажет минимал көлемге жақындатып метал жұмсалуын азайтуға болады.

Ошақтың ПӘЕ

(4.17)

4.1.3. Оптикалық сипаттамалар

Қалқанның және бүкiл ошақтың жылулық тиiмдiлiк еселеуiш ұғымы

қолданылады.

Қалқанның жылулық тиiмдiлiк еселеуішi y_қ

y_қ=q_с/q_түс=х×x, (4.18)

мұнда q_с—қалқан қабылдаған сәулелену жылулық ағыны, ол жұмыстық денеге берiледi; q_түс-алаудың өзек аймағынан қалқанға түскен сәулелену жылулық ағыны; x—қалқанның сыртқы ластану еселеуiшi. Газ бен мазут үшін x=0,6÷0,8; қатты отынды алауда жаққанда x=0,4.

Бүкiл ошақ үшiн жылулық тиiмдiлiк еселеуiшiн алу үшiн барлық қалқандар еселеуiштерiн орташалау керек.

, (4.19)

мұнда F_i – ошақтың і аумағының беті, ψ_і – і аумағының жылулық тиімділік еселеуіші.

Қатты отындарды жаққанда y_қ=0,4-0,45; мазут үшiн y_қ=0,5-0,55; табиғи газ үшiн y_қ=0,65.

Құтылық ошақтың қаралық дәрежесi:

(4.20)

мұнда а_а - алаудың қаралық дәрежесi, оның мәнi отын түрiмен және жағу жағдайларымен анықталады және үш атомдық газдардың СО₂, Н₂О, күйе, кокс және күл бөлшектерiнiң сәулелену сипаттамаларына тәуелдi. Қатты отын жаққанда алаудың қаралық дәрежесi Бугер заңымен анықталады:

а_а=1-ехр(-крS), (4.21)

мұнда к - ошақтық ортаның сәулелердi әлсiрету еселеуiшi, (МПа×м)^-1; р - ошақтағы қысым, МПа. Артық қысымсыз iстейтiн қазандар үшiн р = 0,1 МПа деп қабылданады. S - сәулелейтін қабаттың әсерлiк (эффективная) қалың-дығы, м.

Ошақ құтысы үшiн

S=3,6V₀/F_қ, (4.22)

мұнда V₀ - ошақ көлемi, м³; F_қ - ошақ қабырғаларының бетi, м².

Қатты отынды жаққанда

к=к_гr_n+к_кm_к+к_кокс×c, (4.23)

мұнда к_г, к_к, к_кокс - газдардың, күл және кокс бөлшектерiнiң сәулелердi әлсiрету еселеуiштерi, (МПа×м)^-1; r_n - үш атомдық газдардың жиынтық көлемдiк үлесi (); m_к, c - түтiн газындағы күл, кокстың өлшемдiлiксiз шоғыры.

Сұйық және газ тәрiздi отын жаққанда алаудың қаралық дәрежесі алаудың жарқырайтын а_ж және жарқырамайтын (газдың) а_г бөлiктерiнiң қаралық дәрежелерiмен анықталады. Бiрiншiсiне үш атомдық газдардың және күйе бөлшектерiнiң сәулеленуiн, екiншiсiне тек газдардың сәулеленуiн жатқызады.

Сонда

а_а=mа_ж+(1-m)а_г, (4.24)

мұнда m - орташалау еселеуiшi, табиғи газ жаққанда m = 0,1, ал мазут үшiн m = 0,55, қатты отын үшiн m = 1.

Бақылау сұрақтары

1. Ошақ құтысының негізгі геометриялық сипаттамалары.

2. Газ, мазут және көмірді жаққанда ошақтан шығуда жану өнімдерінің ыстықтығын қабылдау.

3. Ошақтың сәуле қабылдайтын қыздыру беті. Қалқанның сипаттамасы.

4. Неге призмалық ошақ құтысында ағындық жылуалмасу есепке алынбайды?

5. Қатты және сұйық қожшығаруы бар ошақ құтыларының құрыл-малық (конструкторлық) ерекшеліктері.

6. Қалқандардың бұрыштық еселеуіші.

7. Ошақ биіктігі қалай алынады?

8. Оттықтар орнының салыстырмалы деңгейі.

9. Ошақтың жылулық қуаты және ПӘЕ

10. Ошақтың минимал көлемі деген не? Неге нақты көлем минималдан үлкен болу керек?

11. Қалқанның және бүкіл ошақтың жылулық тиімділік еселеуіші.

12. Қалқанның сыртқы ластану еселеуіші.

13. Құтылық ошақтың қаралық дәрежесі.

14. Қатты отын, сұйық және газ алауының қаралық дәрежесі.

15. Сәулелеген қабаттың әсерлік (эффектитвная) қалыңдығы.

16. Сәулелерді әлсірету еселеуіштері.

Мысалдар

Мысал 4.1. Е–670–13.8 ГМ қазанның ошақ құтысының геометриялық сипаттамаларын 4.5 – суретке сәйкес анықтау керек. Қазан қалқандары газөткізбейтін, амбразура қосөресі (диаметрі) 1 м 12 оттықтар арқылы мазут жағылады, қосөресі 0.5 м алты кірме (лаз) бар. Ошақтан шығуда шымылдықтар адымы 720 мм. Шеп ені

4.5 – сурет. Газмазуттық Е – 670 – 13.8 ГМ қазанның ошақ құтысы

Шешу. 1. Ошақ қабырғаларының аудандарын анықтаймыз:

Шептік қабырға

артқы қабырға

бүйірлік қабырға

еденнің

төбенің

газды терезенің

ошақты қоршаған қабырғалар

2. Ошақ көлемін анықтаймыз. Сәулелейтін қабаттың әсерлік қалыңдығын анықтау үшін шымылдықтар аймағының ошақ көлемі

Жылулық кернеуді анықтау үшін шымылдықтар аймағын есепке алғанда ошақ көлемі. Шымылдықтар адымы 700 мм-ден асқандықтан ошақ көлеміне шымылдықтар газжолының көлемі келесі бетке кіргенге дейін енгізіледі

3. Сәуле қабылдайтын бетті анықтаймыз.

Бұрыштық еселеуіш х газ өткізбейтін қалқандар, еден және газдық терезе үшін бірге тең.

4. Оттықтар орнының салыстырмалы деңгейін (4.7) бойынша анықтаймыз. 4.1 – суретке сәйкес еденнен оттықтар өсіне дейін қашықтық Сонда

5. (4.22) бойынша сәулелейтін қабаттың әсерлік қалыңдығын анықтаймыз

Мысал 4.2. Ошақтың шептік қабырғасының жылулық тиімділік еселеуіші қалай өзгереді, егер:

а) сыртқы қосөресі 60 мм адымы 64 мм тегіс құбырлы газөткізетін қалқанды газ өткізбейтінге ауыстырса;

б) шептік қабырғаның барлық ені бойынша биіктігі 2 м тұтандыру белдігін істесе?

Отын – қоңыр көмір, шептік қабырғаның ені 18.0 м, биіктігі 25 м, қабырғада оттықтар жоқ, Ǿ 0.5 м екі кірме бар, қалқан құбырларының өсінен қаптауға дейінгі қашықтық 30 мм.

Шешу. 1. Тегіс құбырлы қалқанның жылулық тиімділік еселеуішін анықтаймыз. Бұрыштық еселеуіш ластану еселеуіші Ошақтың шептік қабырғасының беті

Ошақтың шептік қабырғасының қалқандалған беті

(4.19) бойынша қалқанның орташа жылулық тиімділік еселеуіші

2. Газ өткізбейтін (тұтас пісірістірілген) қалқанның жылулық тиімділік еселеуішін анықтаймыз. Бұрыштық еселеуіш бұрынғы мәндерін сақтайды. Еселеуіш Сонда және

3. Биіктігі 2 м тұтандыру белдігі бар газ өткізбейтін қалқан үшін ді анықтаймыз. Бұрыштық еселеуіш және бұрынғы мәндерін сақтайды. Шептік қабырға беті екіге бөлінеді:

қалқан құбырларының ашық бөлігі

тұтандыру белдігі

Жылулық тиімділік еселеуіші:

ашық бөліктің

тұтандыру белдіктің

қалқанның орташа жылулық тиімділік еселеуіші

Мысал 4.3. Призмалық ошақта екібастұз көмірін жаққанда ошақтың сәулелейтін қабатының әсерлік қалыңдығы ошақтық ортаның сәулені әлсірету еселеуіші ошақтағы қысым Ошақ құтысының орташа жылулық тиімділік еселеуіші Алау мен ошақтың қаралық дәрежесін және ошақтың ПӘЕ-ін анықтау керек.

Шешу. 1. (4.21) бойынша алаудың қаралық дәрежесі

2. (4.20) бойынша ошақ құтысының қаралық дәрежесі

3. Ошақтың ПӘЕ (4.17) бойынша

мәні 3.2-кестеден алынады.

Мысал 4.4. Бу қазанының газ өткізбейтін ошақ құтысында табиғи газ жағылады Газдың жануы бойынша рұқсатты жылулық кернеу

Ошақ құтысының нақты көлемін анықтау керек.

Шешу. Ошақ құтысының газдың жануы бойынша минимал көлемі (4.12) бойынша

Жану өнімдерінің ыстықтыққа дейін салқындау шарты бойынша (4.15) кейіптемеден нақты ошақ құтысының көлемі анықталады.

Есептер.

Есеп 4.1. Е-500-13,8 ГМ қазанның ошақ құтысының геометриялық сипаттамаларын анықтау керек. Ошақ құтысының кескіні (профиль) 4.1 мысалдағыдай (4.5-сурет), тек ошақ құтысының ені 8 оттығы, 4 кірмесі бар.

Жауап.

Есеп 4.2. Ені 13, биіктігі 21 м ошақ қабырғасы қалқанының сәуле қабылдайтын бетін анықтау керек. Қалқан сыртқы қосөресі 42 мм адымы 46 мм тегіс құбырлардан жасалған. Қалқанның төменгі жағында оттықтар үшін Ø 1.2 мм 4 тесік (амбразура) және Ø 0.45 м 2 кірме (лаз) бар, қалқанның жоғарғы жағында-әрбірінің өлшемдері газдарды кері қайтару үшін 8 саптама (сопло) бар. Төменгі жағында қалқан бүкіл ені бойынша биіктігі 2 м-ге тікенделген (астарланған).

Жауап.

Есеп 4.3. Березовск қоңыр көмірін (1.2-кесте, №14) жаққанда ошақтың сәулелейтін қабатының әсерлік қалыңдығы , ошақтық ортаның сәулені әлсірету еселеуіші , ошақтағы қысым . Ошақ құтысының орташа жылулық тиімділік еселеуіші Алау мен ошақтың қаралық дәрежесін және ошақтың ПӘЕ-ін анықтау керек.

Жауап.

Есеп 4.4. Қазанның ошақ құтысында жану жылуы отын жағылады. Отын шығысы рұқсатты жылулық кернеу Ошақ құтысының нақты көлемін анықтау керек.

Жауап.

4.2. Ошақ құтысындағы сәулелік жылу алмасу

§ 4.1-де айтылғандай ошақ қалқандарына жылу беру негізінде жоғары ыстықтықты жану өнімдерінен сәулелік жылу алмасу арқылы өтеді. Сәулелік

4.6-сурет. Жұмыстық ортаға (су, субу қоспасы, бу) жану өнімдерінен жылуөту сүлбесі

жылу алмасуды есептегенде бір қажет ұғым жылуалмасусыздық (адиабаттық) ыстықтық Егер ошақта бөлінген пайдалы жылудың бәрін жану өнімдері қабылдаса (ошақ қалқандарына жылуберу болмаса), онда жану өнімдері жылуалмасусыздық ыстықтыққа дейін қызар еді. Бұл ыстықтық- максимал есептік (теориялық) ыстықтық, нақты жағдайда (іс жүзінде) оған дейін газдар қызбайды. Сонымен теориялық ең үлкен ыстықтық. Жану өнімдерінің нақты ыстықтығы әрқашанда одан төмен болады.

Жылуалмасусыздық ыстықтық Т_ж, К ошақтағы пайдалы жылу бөлiну Q_ош бойынша анықталады:

(4.25)

мұнда (Vс)_ор—жану өнiмдерiнiң қосынды орташа жылу сыйымдылығы, кДж/(кг×К).

(4.26)

мұнда Q_б^ж— отынның бар жылуы, кДж/кг; q₃, q₄ және q₆— сәйкестi химиялық, механикалық кемжанудан болған жылу шығындары және қожбен кеткен жылу, %; Q_а— ошаққа ауамен келген жылу, кДж/кг; Q_а.сырт— ауаны қондырғы сыртында қыздырғанда ошаққа ауамен келген жылу, кДж/кг (3-тарауды қараңыз); ол мәніне кіргендіктен (3.1-кейіптемені қараңыз) 4.26 - кейіптемеде минуспен алынады; r — керi қайтару үлесi; Н_алын— керi қайтарылған газдың алынған жердегi жылуы, кДж/кг (3-тарауды қараңыз).

Мұнда ошақ құтысындағы шығындар q₃, q₄, q₆ есепке алынған.

(4.27)

∆α_ош, ∆α_тоз- ошақтағы және тозаң жүйесіндегі ауа сормалары (3-тарауды қараңыз); Н^о_ы.а, Н^о_с.а- теориялық қажет ауа көлемінің ыстық және сорылған салқын ауа ыстықтықтарындағы қажыр, кДж/кг (2-тарауды және 2.1, 2.2 кестелерді қараңыз).

4.6-суретте қалқан құбырындағы жұмыстық ортаға (су, субу қоспасы) жану өнiмдерiнен құбыр қабырғасы арқылы жылу өту сүлбесi көрсетiлген.

Ошақтағы қалқан құбырларына жану өнiмдерiнен жылу негiзiнде сәулелену бойынша берiледi. Құбыр қабырғасы мен ластанулар арқылы жылу жылу өткiзгiштiк бойынша өтедi, ал жұмыстық ортаға ағындық және жылу өткiзгiштiк бойынша берiледi.

Сәулелену арқылы ошақ қабылдаған жылу мөлшері Q_c ошақ құтысының жылулық теңестігі бойынша анықталған жылу мөлшеріне Q_т тең болады:

, (4.28)

мұнда - ошақтан шығудағы газдардың қажыры (энтальпия), кДж/кг. жылу сақтау еселеуіші, қоршаған ортаға кеткен жылу шығынын есепке алады.

Қалқан құбыры қабылдаған жылу қалыптасқан жылуалмасу жағдайында ағындық жылу алмасу бойынша жұмыстық дене қабылдаған жылу мөлшеріне Q_ағ тең болу керек:

(4.29)

4.7-сурет. Ошақ биіктігі бойынша а) ыстықтықтың, б) сәулелік жылу ағынының өзгеруі (ошақ 5 аймаққа бөлінген).

Ошақ биіктігі бойынша ыстықтық өзгереді. Максимум оттықтар деңгейінде болады (4.7-сурет). Ыстықтық кескініне байланысты сәулелік жылу ағыны өзгереді. Бұл жағдайды есепке алу үшін тәжірибелік еселеуіш М қолданылады. Құтылы ошақтар үшін шамамен

Құтылық ошақтарды есептеу үшiн қалыптық (нормативтiк) әдiс ретiнде ұқсастық теориясын пайдаланады. Больцман шарттығы (саны) Во анықтайтын шарттық, ол ошақта бөлiнген жылу және сәулелiк жылу алмасу арқылы берiлген жылу қатынасына сәйкес:

(4.30)

V_г— жану өнiмдерiнiң көлемi, м³/кг; С_г— жылу сыйымдылық, кДж/м^3.К; В_е —есептiк отын шығысы, кг/с; Т_ж— жылуалмасусыздық жану ыстықтығы, К; F_қ—қабырға бетiнiң ауданы, м². (4.28)-ден

, кДж/кг^.К (4.31)

— жылу сақтау еселеуiшi, қоршаған ортаға кеткен жылу шығынын есепке алады. (4.32)

Ошақтан шығудағы өлшемдiлiксiз ыстықтықты анықтау үшiн тәжiрибе мәлiметтерiн өңдеп шарттықтық тәуелдiлiк алынған

(4.33)

немесе

(4.34)

Ошақтан шығуда жану өнімдерін берілген ыстықтыққа дейін салқындатуға қажет ошақ қабырғасының беті

(4.35)

мұнда (4.28) бойынша анықталады;

Ошақ құтысында қалқандардан басқа сәулелік қыздыру беттері (сәулелік буды асақыздырғыш, ошақтық шымылдықтар) болуы мүмкін. Олар қабылдаған жылу ошақты аймақтық есептеу немесе ошақ құтысын жалпы жылулық есептеу негізінде анықталады.

Аймақтық есептеу нәтижелерін қолданғанда сәулелік беттің жылу қабылдауы (4.6-сурет)

(4.36)

Егер сәулелік қыздыру беті бір аймақта емес бірнеше аймақтарда болса, онда (4.36) мына түрде болады

(4.37)

мұнда ^/ және ^// және б. белгілер сәулелік бет орналасқан аймақтарға қатысты.

Меншікті қабылданған жылу ағыны

(4.38)

мұнда аймақтағы сәулелік беттің жылулық тиімділік еселеуіші; а – аймақтағы газ ортасының сәулелену еселеуіші (қаралық дәрежесі); аймақтағы газдың орташа ыстықтығы.

Егер аймақтың жылуқабылдауы белгілі болса, онда жеке сәулелік қыздыру беттің аймақ шегінде жылу қабылдауын төменгі өрнектен табуға болады

(4.39)

мұнда - ошақ қабырғаларының арасында жылу қабылдаудың ошақ периметрі бойынша таралу еселеуіші; оттықтар біршептік орналасқанда ошақтың артқы қабырғасы үшін шептік үшін бүйірлік қабырғалар және оттықтардың басқа орналасуы үшін

Ошақта жалпы жылулық есептеу деректерін пайдаланғанда белгілі жылулық сипаттамалар орташа қабылданған жылу ағыны және ошақ қалқандарының меншікті жылу қабылдауы

4.8 – сурет. Ошақ биіктігі бойынша жылу қабылдау таралуының еселеуіші: а – газмазуттық ошақтар; б - көміртозаңдық оттықтар (қатты қожшығару); 1 – антрацит, 2 – майсыз және тас көмірлер, қоңыр көмір кептірмесі, фрезер шымтезек; в – көміртозаңдық ошақтар (сұйық қож шығару); г – екіқұтылық ошақтардың салқындату құтысы

Сонда бізге қажет (бізді қызықтыратын) сәулелік қыздыру бет үшін оның меншікті жылу қабылдауы

(4.40)

мұнда ошақ биіктігі бойынша жылу қабылдаудың бірқалыпсыздық еселеуіші (4.8-сурет). ошақ қабырғаларының жалпы беті, м².

Есептеу жүргізгенде ошақтың барлық жеке сәулелік беттері үшін

шарты орындалу керек.

Бақылау сұрақтары

1. Жылуалмасусыздық (адиабаттық) ыстықтық деген не? Ошақта жану өнімдерінің ыстықтығы оған жете ме?

2. Қалқан құбырында жұмыстық ортаға жану өнімдерінен жылу өту

3. қалай анықталады?

4. Ошақтағы пайдалы жылу бөліну деген не?

5. Ошақ құтысындағы жылу шығындары?

6. Ошаққа ауамен келген жылу қалай анықталады?

7. Сәулелену арқылы ошақ қабылдаған жылу қалай анықталады?

8. Жылу сақтау еселеуіші нені есепке алады?

9. Больцман санының физикалық мағынасы?

10. Газдардың жылу сыйымдылығы қалай анықталады?

11. Ошақтан шығудағы ыстықтық қалай анықталады?

12. Ошақ қабырғасының беті қалай анықталады?

13. Ошақ құтысында қалқандардан басқа қандай сәулелік қыздыру беттері болуы мүмкін?

14. Аймақтық есептеу нәтижелерін қолданғанда сәулелік беттің жылу қабылдауы қалай анықталады?

15. Меншікті қабылданған жылу ағыны қалай анықталады?

16. Ошақты жалпы жылулық есептеу деректерін пайдаланғанда сәулелік қыздыру беттің меншікті жылу қабылдауы қалай анықталады?

17. Жылу қабылдаудың ошақ периметрі бойынша таралу еселеуіші?

18. Ошақ биіктігі бойынша жылу қабылдаудың бірқалыпсыздық еселеуіші.

Мысалдар

Мысал 4.4. Таңбасы НЖ(СС) көмірінің (1.2-кесте, №6) жылуалмасу-сыздық жану ыстықтығын анықтау керек. Отынды жағу жағдайлары: сұйық қожшығаруы бар ошақ, ыстық ауа ыстықтығы қазан артық қысымда жұмыс істейді, газдарды кері қайтару жоқ, ошақтан кейін ауа артықтығы

Шешу. 1. Жану өнімдерінің жылуалмасусыздық ыстықтығының мүмкін аралығы үшін (2200-2000⁰С) газдардың теориялық қажырын 2.2 - кесте бойынша анықтаймыз. Олар сәйкесті тең: болса болса

болғанда газдар қажыры:

болса

Ауаны алдын – ала қыздыру болмағандықтан отынның физикалық жылуын ескермейміз; сонда

2. және жылу шығындарын 3.2 – кесте бойынша анықтаймыз.

3. Қожбен кеткен жылу шығыны (3.19) бойынша

Қож ыстықтығы 1700⁰С деп қабылданды, сонда

4. Ошақтағы пайдалы жылубөлінуді (4.26) бойынша анықтаймыз. Берілген отын үшін ыстық ауаның теориялық қажыры 2.2-кесте бойынша анықталады: болса болса үшін:

Ауамен кірген жылу (4.27) бойынша

Ошақтағы пайдалы жылубөліну

үшін жылуалмасусыздық ыстықтық

Мысал 4.5. 4.4 мысалды шешу мәліметтеріне сәйкес ыстық ауа ыстықтығы 50⁰С-қа жоғарлағанда жылуалмасусыздық ыстықтықтың өзгеруін табу керек.

Шешу. 1. 420⁰С-та ыстық ауаның теориялық қажырын анықтаймыз. 2.2-кесте бойынша берілген отын үшін болса болса ыстықтықта

2. Ыстық ауа ыстықтығы 420⁰С –та ошақтағы пайдалы жылубөліну:

3. Жанудың жылуалмасусыздық ыстықтығын анықтаймыз:

Сонымен қа өсті: 2145-2109=36⁰C.

Жуықша тәсілді қолдануға болады. Ыстықтық 200⁰С аралығында жану өнімдері қажырының өзгеруін ыстықтық 2000-нан 2200⁰С-қа дейін өзгергенде анықтаймыз. 4.5 мысалға сәйкесті

Ыстықтықтың 200⁰С аралығында ыстық ауа қажырының өзгеруін ыстықтық 400-ден 600⁰С-қа өзгергенде анықтаймыз

жану өнімдерінің жылуалмасусыздық ыстықтығының өзгеруі

Мысал 4.6. Е-670-13.8 ГМ қазанның ошақ құтысынан шыққан газдардың ыстықтығын анықтау керек. Қазанның бу өндірулігі 186.11 кг/с, t_а.қ=545/545⁰C. Табиғи газ (1.3-кесте, №2) жағылады: жану өнімдерінің орташа жылу сыйымдылығы ыстықтық өрісінің көрсеткіші қалқандардың орташа тиімділік еселеуіші ошақтың қаралық дәрежесі

Ошақтан кейін ауа артықтығы , қазан-газ өткізбейтін, салқын ауа ыстықтығы 30⁰С, ауаны алдын – ала қыздыру жоқ. Газдарды ошаққа кері қайтару 6.8% (оттықтарға кіруде ауа қорабына), кері қайтару газдарын алу – сулық үнемдегіштен кейін 322⁰С-та және 1.05 ауа артықтығында. Ыстық ауа ыстықтығы 247⁰С, қазанның ПӘЕ

Ошақтың құрылмалық мәліметтерін 4.1 мысал бойынша алу керек.

Шешу. 1. Жанудың жылуалмасусыздық ыстықтығын анықтаймыз. Ошақта пайдалы жылубөлінуді (4.26) бойынша табамыз. Оны табу үшін 2.3 – кесте бойынша та ыстық ауаның теориялық қажырын анықтаймыз. Ол 3150 кДж/м³ болады. Ошаққа ауамен келген жылу (4.27) бойынша

Кері қайтару газдарының ыстықтығы та сол кесте бойынша ауа мен газдардың теориялық қажырларын табамыз:

Алу жеріндегі ауа артықтығы болса газдар қажыры (2.33) бойынша

3.2 – кесте бойынша

және анықталған соң (4.26) бойынша

ны анықтау үшін ға жақын газдар ыстықтықтарында кестені есептейміз. Газдарды кері қайтаруды ескеріп ауа мен газдардың теориялық қажырларын 2.3-кесте бойынша 1800 және 2000⁰С-та қабылдаймыз. Газдарды кері қайтаруға алған жердегі ауа артықтығы ошақтан кейінгі ауа артықтығына тең болғандықтан , газдар қажырын те (2.33) бойынша табамыз. Нәтижесінде келесі мәндерді аламыз:

Қажыр, кДж/м³ Ыстықтық, ⁰С

1800 2000

25987 29178

31635 35609

32934 37068

Кері қайтаруды есепке алып газдар қажыры (2.37) бойынша анықталады:

болса

және мәндеріне сәйкесті табамыз

2. Больцман санын (4.30) бойынша анықтаймыз:

3. Ошақтан шығудағы газдар ыстықтығын (4.34) бойынша есептейміз:

4. кесте бойынша бұл ыстықтықта Сонда ошақтың сәулелік жылу қабылдауы (4.28) бойынша

Мысал 4.7. Е-500-13.8 ГМ қазан ошағында сәулелік буды аса қыздырғыш (СБАҚ) бар. Ол алты U- тәрізді жатық тақталардан жасалған. Тақталар буландырғыш тік қалқандардың үстінде орналасқан: бір бірден бүйір қабырғаларда және екеуден шептік пен артқы қабырғаларда Тақталарда ø36х5 мм адымы 30 құбырлар бар ( таспа ені 1160 мм). Бұл аймақтағы сәулелік жылу ағыны Ошақ еденінен тақталар орналасуының төменгі деңгейі 11.5 м.

СБАҚ-тың жылу қабылдауы қаншаға өседі, егер оны жылу ағыны аймаққа 4 м-ге төмен түсірсе? Отын мазут Бұрыштық еселеуіш

Шешу. 1. СБАҚ – тың сәулелік бетін анықтаймыз:

2. Бастапқы нұсқадағы СБАҚ-тың сәулелік жылу қабылдауын анықтаймыз:

3. Соны СБАҚ-ты 4 м-ге төмен түсіргеннен кейін. Бұл жағдайда СБАҚ аймақта орналасады. Сонда

СБАҚ-ты төмен түсіргенде, оның жылу қабылдауы күрт өседі.

Мысал 4.8. 4.7 мысалдағы СБАҚ-тың жылу қабылдауы қалай өзгереді, егер мазут орнына табиғи газ жақса? Қазанды аймақтық жылулық есептеуден алынған: аймаққа кіруде газдар ыстықтығы 1371, одан шығуда 1238⁰С, ошақтық ортаның қаралық дәрежесі

Шешу. 1. Аймақтағы орташа жылулық ағынды (4.38) бойынша анықтаймыз:

2. Табиғи газ жаққанда (4.36) бойынша СБАҚ-тың жылу қабылдауын анықтаймыз:

Табиғи газ бен мазуттың жану жылулары әртүрлі болғандықтан СБАҚ-тың уақыт бірлігінде толық жылу қабылдауын келесі қатынасты қолданып салыстырамыз. Газ жаққанда мазут жаққанда Сонымен газ жаққанда СБАҚ-тың жылу қабылдауы үлкендеу болады, оны негізінен қалқандардың жылулық тиімділік еселеуішінің өсуімен түсіндіруге болады.

Мысал 4.9. Ошақ құтысының соңғы аймағында биіктігі 8, ені 3.8 м 12 ошақтық шымылдықтар орналасқан. Шымылдықтардың жылу қабылдауын анықтау керек, егер оларды жану өнімдерімен ағыстау бойлық, шымылдыққа кіруде газдар ыстықтығы 1152 және одан шығуда 1048⁰С болса. Ошақтық шымылдықтар аймағында қалқандар және шымылдықтардың өздері газ өткізбейтін ғып ø 32 адымы 48 мм құбырлардан жасалған. Шымылдықтар аймағында ағындық жылу беру еселеуіші сәулелену еселеуіші

Шешу. 1. Ошақтық шымылдықтарда қабылданған сәулелік жылу ағынын анықтаймыз:

(4.38) бойынша

2. Ошақтық шымылдықтардың сәулелік жылу қабылдауын анықтаймыз:

3. Ошақтық шымылдықтардың ағындық жылу қабылдауын анықтаймыз. Есептеу үшін газдардың орташа ыстықтығын , шымылдықтардағы бу ыстықтығын деп қабылдаймыз.

Сонымен, шымылдықтардың қосынды жылу қабылдауы

Ошақтық шымылдықтардың жылуқабылдауын басқа жолмен жуықша анықтауға болады. Шымылдықтар орналасқан аймақта жану өнімдерінің салқындауы

Газдар ыстықтығы 1152 және 1048⁰С-та жану өнімдерінің қажыры 12864 және 11578 кДж/кг болады. Сонда

Сәулелік жылу қабылдау айтарлықтай үлкен болғандықтан ошақтық шымылдықтардың жылу қабылдауы

Есептер

Есеп 4.5. Таңбасы Г донецк көмірін (1.2 – кесте, №3) жаққанда 4.4 мысалдағыдай есепті шешу керек.

Жауап.

Есеп 4.6. Бу өндірулігі 186 кг/с, қазанда табиғи газ (1.3-кесте, №6) жағылады: жану өнімдерінің орташа жылусыйымдылығы ыстықтық өрісінің көрсеткіші қалқандардың орташа тиімділік еселеуіші ошақтың қаралық дәрежесі

Ошақтан кейін ауа артықтығы қазан газ өткізбейтін, салқын ауа ыстықтығы 30⁰С, ауаны алдын – ала қыздыру жоқ. Газдарды кері қайтару 7% (оттықтарға кіруде ауа қорабына), кері қайтару газдарын алу – сулық үнемдегіштен кейін 330⁰С – та және 1.05 ауа артықтығында. Ыстық ауа ыстықтығы 240⁰С, қазанның ПӘЕ

Ошақ қабырғасының бетін анықтау керек.

Жауап.

Есеп 4.7. 4.5 есеп шарттары бойынша ошақтан шығудағы газдар ыстықтығын және ошақ қабылдаған сәулелік жылуды анықтау керек.

Жауап.

Есеп 4.8. 4.7 мысал шарттары бойынша сәулелік буды асақыздырғыштың (СБАҚ) U – тәрізді жатық тақталары екеуден шептік пен артқы қабырғаларында орналасқан деп СБАҚ-тың жылу қабылдауын анықтау керек.

Жауап.

Есеп 4.9. 4.9 мысал шарттары бойынша ошақтық шымылдықтар саны 10, биіктігі 7 м, ені 3,6 м деп олардың жылу қабылдауын анықтау керек.

Жауап.

5-тарау. Жартылай сәулелік (шымылдықтық) және ағындық қыздыру беттерін есептеу

5.1. Қыздыру беттерінің сипаттамалары

5.1.1. Буды асақыздырғыштар

Буландыру беттерінен (қалқандардан) кейін қаныққан бу аса қыздырғыштарға барады (4.1 – сурет).

Жылу қабылдау және құрылмалық түрлері бойынша буды аса қыздырғыштар (БАҚ) былай бөлінеді (5.1 – сурет):

- сәулеліктер, олар ошақ құтысының қабырғаларында, төбесінде және жатық газ жолында орналасады; жылу қабылдау негізінде сәулелік (§ 4.2-ні қараңыз).

- жартылай сәулеліктер (шымылдықтар), олар ошақтың жоғарғы жағында жатық газ жолына кіруде орналасады; жылу қабылдау аралас: сәулелік және ағындық.

- ағындықтар, олар қазанның ағындық газ жолында орналасады; жылу қабылдау ағындық.

Аса қыздырғыштар сыртқы қосөресі 28-42 мм қабырға қалыңдығы 3÷6 мм болат құбырлардан жасалады. Екінші рет аса қыздырғыштар құбырларының қосөресі 60 мм-ге дейін болады.

Сәулелік буды аса қыздырғыштарды есептеу § 4.2-де қарастырыл-ғандықтан мұнда оларды қарастырмаймыз.

Шымылдықтық буды аса қыздырғыштар құрылмасы бойынша U-тәрізді ғып иілген құбырлардан тұрады. Құбырлар тығыз орналасып жазық таспа түзеді. Кіру және шығу біріктірмелері бар. Шымылдықтар тік немесе жатық орналастырылады (5.2 және 5.3 – суреттер).

Шымылдықтар секцияларының саны

(5.1а)

егер шеткі секциялардан газжолының бүйір қабырғаларына дейінгі қашықтық секциялар арасындағы қашықтыққа (S₁ адымға) тең болса және

(5.1б)

егер шеткі секциялардан бүйір қабырғаларға дейінгі қашықтық адымның жартысына S₁/2 тең болса. (5.1а) және (5.1б)-де а – ошақ шебінің ені, м. S₁ әдетте 600 – 1000 мм аралығында болады (5.2 – сурет).

Жану өнімдері өту үшін қима

(5.2)

мұнда - газ жолының сызықтық өлшемдері, құбырдың сыртқы қосөресі. Шымылдықты есептегенде келесі беттерді қолданады:

толық бет

(5.3)

5.1-сурет. Буды аса қыздырғыштың негiзгi құрылмалық түзгiлерi: 1 - дағыра; 2 - сәулелiк қабырғалық ошақтық аса қыздырғыштың екi жүрiстi тақтасы; 3 - iлiнген тiк жартылай сәулелiк аса қыздырғыштық шымылдықтар ошақтың шығуында; 4 - ағындық иiрiлмелi тiк аса қыздырғыш; 5 – сондай жатық шығулық; 6 – аса қыздырғыштың төбелiк құбырлық тақтасы; 7 - бүркiгiштiк бу салқындатқыш; 8 - аса қызған будың шығулық бiрiктiрмесi; 9 - iлетiн құбырдың кiрулiк бiрiктiрмесi; 10 - сондай шығулық; 11 – аса қыздырғыштың iлетiн құбырлары; 12 - таяныштық тақтайша; 13 - жатық аса қыздырғыштың иiрiлмелерi; 14 - оттық.

5.2- сурет. Тік шымылдықтық буды аса қыздырғыш: 1 – шымылдықтар; 2,3 – шымылдықтың кіру және шығу біріктірмелері; 4,5 – кіру және шығу жинау құтысы.

5.3 –сурет. Жатық орналасқан шымылдықтық буды аса қыздырғыш.

Шымылдықтың есептік беті мұнда х - бұрыштық еселеуіш (4.4 – сурет); шымылдық секциясының тереңдігі; шымылдық биіктігі;

Кіру және шығу қималардың сәуле қабылдайтын беттері (5.3 – сурет).

Кіруден шығу қимасына бұрыштық еселеуіш

(5.4)

Сәулелеу қабаттың әсерлік қалыңдығы

(5.5)

Ағындық буды аса қыздырғыштар иірілмелі құбырлардан істеледі. Тік немесе жатық орналастырылады (5.1 – сурет). Ағындық шоқтардағы (пучок) құбырлардың үйлестірілуі 5.4 – суретте, ал ағындық қыздыру беттерін ағыстау сүлбелері 5.5 – суретте келтірілген.

Жылуалмасуға қатынасатын есептік бет, м²

ln, (5.6)

мұнда d – сыртқы қосөре, м; - иірілме құбырының қыздырылатын ұзындығы, м; n – қатарлас құбырлар (иірілмелер) саны, олар қыздыру бетін түзеді.

Жұмыстық орта өту үшін қима, м²:

(5.7)

мұнда құбырдың ішкі қосөресі, м.

Жану өнімдері өту үшін қима көлденең ағыстағанда

(5.8)

мұнда және - газ жолының қимасындағы құбырлар саны және ұзындығы, м.

Жану өнімдерінің жылдамдығы, м/с:

(5.9)

мұнда есептік қимадағы ауа артықтығындағы жану өнімдерінің меншікті көлемі, м³/кг; кері қайтару болса, оны ескеру керек (2 – тарауды қараңыз); қыздыру бет шегіндегі газдардың орташа ыстықтығы, ⁰С.

Қыздыру бет құбырларындағы жұмыстық орта жылдамдығы, м/с

(5.10)

мұнда есептік қысым мен ыстықтықтағы жұмыстық ортаның меншікті көлемі, м³/кг; қыздыру бет арқылы бу (су) шығысы, кг/с.

Z₂

5.4-сурет. Ағындық шоқтардағы құбырлардың үйлесуі: а-шахматтық; б-дәліздік (коридорлық); S₁-көлденең адым; S₂- бойлық адым, z₂-қатарлар саны.

5.5-сурет. Отынның жану өнiмдерiнiң ағындық қыздыру беттерiн ағыстау сүлбелерi: I - тура ағын; II - қарсы ағын; III - қиылысқан ағын; а-ауа қыздырғыш: 1 - бiр жүрiстi қиылысқан ағын; 2 - екi жүрiстi қиылысқан ағын; 3 - көп рет қиылысқан ағын; б - үнемдегiш, көп рет қиылысқан ағын: 1 - қарсы ағын; 2 - тура ағын; в - буды аса қыздырғыш, көп ретті қиылысқан ағын, тiзбектi аралас ағын; г – сондай-ақ қатарлас аралас ағын.

5.1.2. Сулық үнемдегіштер

Буландыру беттеріне (қалқандарға) барардан бұрын қорек суы сулық үнемдегіште жану өнімдерімен ағындық қыздырылады (4.1 – сурет). Үнемдегіш иірілмелі құбырлардан тұрады және жатық орналастырылады. Құбырлар қайраттық қазанда болаттан істеледі, сыртқы қосөресі , қабырға қалыңдығы . Үнемдегіш құбырларының орналасуы әдетте шахматтық және газ жағынан жылу қабылдауды қарқындату үшін құбырлар қанатты немесе жарғақты болады.

5.1.3. Ауа қыздырғыштар.

Қазіргі қазандарда құбырлық (5.6 – сурет) немесе айналмалы жаңғыртулық (5.7 – сурет) ауа қыздырғыштар қолданылады. Құбырлық ауа қыздырғыш (ҚАҚ) бу өндірулігі 130 кг/с-на дейін қазандарда пайдаланылады және қазан ішінде орналасады (4.1 – сурет). Қазанның бу өндірулігі 130 кг/с-тан жоғары болса, онда жаңғыртулық ауа қыздырғыш (ЖАҚ) пайдаланылады және қазан сыртында орналасады.

5.6-сурет. Болат бiр ағынды және ауа бойынша үш жүрiстi құбырлы ауа қыздырғыштың құрылма-сы: а—АҚ текшесiнiң (куб) тiк бойлық қимасы; б—жоғарғы құбырлық тақта-ның түйiнi (узел); 1—таяныштық ростверк болат арқалықтан; 2—үш линза-лық өтеуiш ұзару үшiн; 3-—ауа жiберу қорабтары; 4—кiрме (лаз); 5—қыздыру бет құбырлары; 6—құбыр-лық тақта.

ҚАҚ шоғындағы болат құбырлардың орналасуы шахматтық, бойлық бағытта адым және көлденең бағытта Ø51х1.5 мм құбырлар үшін ; Ø40х1.5 мм құбырлар үшін

ЖАҚ – та жұқа (қалыңдығы ) болат табақтардан жасалған қыздыру беттер бар (5.7 – сурет, б, в). табақтар арасындағы саңылау 3 мм-ден 13 мм-ге дейін. Осы толтырма мен (набивка) секторлардан тұратын қуыс

в)

5.7-сурет. Жаңғыртулық ауа қыздырғыш: а-жалпы көрініс; б-айналғының ыстық бөлігінің толтырмасы; в-айналғының салқын бөлігінің толтырмасы; 1-қаптама; 2-айналғы; 3-сектор тақтасы.

айналғы (ротор) толтырылған. Айналғының қосөресі 4 – тен 12 м – ге дейін, биіктігі 1.5 м – ден 3 м – ге дейін болуы мүмкін. Айналғы жатық жазықтықта, сирек тік жазықтықта баяу (2 8 айн/мин) айналады.

Бақылау сұрақтары

1. Жылу қабылдау бойынша буды аса қыздырғыштар (БАҚ) қалай бөлінеді?

2. Құрылмасы бойынша БАҚ – тар қалай бөлінеді?

3. Қазанда БАҚ – тар қалай орналасады?

4. Шымылдықтық БАҚ – тың қандай оптикалық сипаттамалары бар?

5. Иірілмелі қыздыру беттерінің негізгі өлшемдері.

6. Иірілмелі шоқтардағы құбырлардың үйлесуі және газдармен ағысталуы.

7. Ауа қыздырғыштардың түрлері және қазанда орналасуы.

8. Сулық үнемдегіштің құрылмасы және қызметі.

Мысалдар

Мысал 5.1. Бу өндірулігі қазан үшін шымылдықтық БАҚ секциялар санын , көлденең адымын және әрбір секциядағы құбырлар санын анықтау керек. Есептегенде рұқсатты маңыздық жылдамдықты 1000 кг/(м²·с), құбырлар Ø32 мм қабырға қалыңдығы 6 мм және бойлық адымды деп қабылдау керек. Тасымалдау жағдайы бойынша секциялар тереңдігі 3000 мм – ден аспау керек; ішкі құбырдың иілу өресін (радиусын) 135 мм деп қабылдау керек. БАҚ арқылы бу шығысы одан кейін қондырылған бүркігіштік бусалқындатқыш жұмысын ескерсе көрсетілген бу өндіруліктің 93%-ын құрайды. Шымылдықтық БАҚ аймағында газжолының ені 16000 мм.

Шешу. 1. Бу өту үшін қажет қиманы анықтаймыз. БАҚ арқылы бу шығысы

2. Секциядағы құбырлар санын анықтаймыз. Секциядағы бір жүрістің максимал ені Құбыр адымы болса құбырлар саны тал.

3. Секциялар саны тал. тал деп қабылдаймыз.

Сонымен, шымылдықтық БАҚ – та 20 секция, ал әрбір секцияда 42 құбыр болады. Будың маңыздық жылдамдығы

4. Газ жолындағы шымылдықтар секцияларының адымы (5.1 б) бойынша

Мысал 5.2. Үнемдегішке кіруде жану өнімдері мен судың жылдамдығын анықтау керек. Газ жолының өлшемдерін және секциялар ұзындығын құбырлар өсі бойынша 3.18 м деп қабылдау керек. Құбырлардың орналасуы – шахматтық, құбырлар Ø 28 мм қабырға қалыңдығы 4 мм, қимадағы құбырлардың көлденең адымы 85 мм, секцияда қатарлас құбырлар – екеу. Отын шығысы жанған 1 кг отынға жану өнімдерінің көлемі Секцияға кіруде жану өнімдерінің ыстықтығы 608⁰С, шығуда 339⁰С. Үнемдегіш арқылы су шығысы 186.1 кг/с, су қысымы 16,2 МПа, кіруде су ыстықтығы 250⁰С.

Шешу. Газ жол қимасы бойынша қатарлас секциялар саны

тал.

Газдар өту үшін қима (5.8) бойынша

Үнемдегіштегі жану өнімдерінің жылдамдығы

Беттегі газдардың орташа ыстықтығы

Су өту үшін қиманы анықтаймыз. Құбырлар шахматтық орналасқанда бірінші және екінші қатарда секциялар саны бірдей болса қатарлас секциялардың қосынды саны тал. Секциядағы қатарлас құбырлар саны 2 болса, қатарлас құбырлардың жалпы саны тал.

Су өту үшін қимасы (5.7) бойынша

Үнемдегішке кіруде су жылдамдығын анықтаймыз. Су көрсеткіштері және болғанда судың меншікті көлемі (су және су буының жылуқозғалымдық кестесі) (5.10) бойынша су жылдамдығын табамыз

Есептер.

Есеп 5.1. Аралық БАҚ-та бу мен жану өнімдерінің жылдамдығы қалай өзгереді, егер жану өнімдерінің орташа ыстықтығы 596-дан 650⁰С-қа дейін, екінші рет аса қыздырылатын будың ыстықтығы 380⁰С-тан 420⁰С-қа дейін (- да) және ондағы бу қысымы 4.12 МПа-дан 2.65 МПа-ға дейін (та) өзгерсе. Есептеу жүргізгенде қабылдау керек: отын шығысы 19.28 кг/с, 1 кг жанған отынға жану өнімдерінің көлемі 13,25 м³/кг, жану өнімдері өту үшін өту қимасы 49,2 м², бу шығысы 216,11 кг/с және бу өту үшін қима 0.975 м².

Жауап. Газдар жылдамдығы 15.6-дан 17.5 м/с-ке дейін өседі, бу жылдамдығы ыстықтық өзгергенде 15.2 – ден 16.3 м/с –ке дейін өсті. I сатыда және II сатыда .

Есеп 5.2. Шымылдықтық БАҚ секцияларының әртүрлі тереңдіктерінде С кіруден шығуға бұрыштық еселеуіш болатын секциялар арасындағы адымды анықтау керек. Секция тереңдігін 2.0 және 3.0 м деп қабылдау керек.

Жауап. болса

болса

5.2. Жартылай сәулелік (шымылдықтық) және ағындық қыздыру беттерінің жылу қабылдауы.

5.2.1. Жартылай сәулелік қыздыру беттерінің жылу қабылдауы

Жану өнімдері қыздыру беттерінде кіруде υ' ыстықтықтан шығуда υ" ыстықтыққа дейін салқындағанда беретін жылу мөлшері Q_T, кДж/кг теңестік теңдеумен анықталады

_қос., (5.11)

мұнда Н', Н"- υ' және υ" ыстықтықтарындағы жану өнімдерінің қажыры, кДж/кг; Q_қос.- теңестік бойынша қосымша беттердің жылу қабылдауы, кДж/кг.

Ошақ құтысынан кейiн тiкелей орналасқан қыздыру беттерi жоғары ыстықтықты газдармен ағысталады және жылудың едәуiр бөлiгiн сәулелiк жылуалмасу арқылы қабылдайды. Ең көп сәулелiк жылу қабылдайтын жартылай сәулелiк беттер: шымылдықтық (ширмалық) буды аса қыздырғыш және әдiп (фестон), олар ошақ құтысының шыға берiсiнде орналасқан және алау өзегiнiң тiкелей сәулелену жылуының көбiн қабылдайды.

Шымылдық жылуды сәулелiк Q_ш.с және ағындық Q_ш.а жылуалмасу арқылы алады:

Q_ш=Q_ш.с.+Q_ш.а, кДж/кг. (5.12)

Шымылдық ошақтан алатын сәулелiк жылу шымылдыққа кiрудегi мен шығудағы сәулелiк жылу ағындар айырымына тең:

Q_ш.с=Q_с.к-у-Q_с.ш-у. (5.13)

Шымылдыққа кiрудегi сәулелiк жылу ағыны тең:

(5.14)

- ошақтық ортамен шымылдық арасындағы көлемдегi газдың өзара жылуалмасуын есепке алатын еселеуiш (5.8-сурет); F_c.к-у, F_с.ш-у.— шымылдықтың кiру және шығу қимасындағы сәуле қабылдайтын беттер, м²; h_б=0,7¸0,8 – ошақ биiктiгi бойынша жылу қабылдаудың таралу еселеуiшi (2.2-кесте); q_с—- ошақтан шымылдыққа меншiктi сәулелiк жылу ағыны, кВт/м².

_қ_., (5.15)

F_қ-ошақ қабырғасының беті, м²; Q_с.-ошақ қабырғасының сәулелік жылу қабылдауы, кДж/кг.

Q_с.ш.-у шымылдықтан кейiнгi қыздыру бетiнiң ошақтағы және шымылдықтағы газдардан алған сәулелiк жылу. Төменде (5.16) кейiптемеде бiрiншi мүше ошақтан шымылдық арқылы өткен сәулелiк жылуды, екiншi мүше шымылдықтағы газдық көлемнiң келесi қыздыру беттерiне өзiндiк сәулеленуiн есепке алады. Сонымен:

(5.16)

мұнда —шымылдық аймағындағы газдардың жылулық сәулелену еселеуiшi; j_ш—шымылдықтың кiру қимасынан шығу қимасына бұрыштық еселеуiш; Т_ор—шымылдықтағы газдардың орташа ыстықтығы, К; e_түз—түзету еселеуiшi (көмiр, сұйық отын үшiн e=0,5, табиғи газ үшiн e=0,7, тақта тас үшiн e=0,2).

5.8-сурет. Буды аса қыздырғыштың шымылдықтық беті және ошақ арасында жылу алмасуды есепке алатын еселеуіш 1 – қатты отын үшін; 2 – мазут үшін; 3 – газ отын үшін

Q_ш.а-ты анықтау төменде §5.2.2-де баяндалған.

Құбырлардағы жұмыстық орта жылудың толық мөлшерін (сәулелік және ағындық) қабылдайды. Орта қажырының өсуі

(5.17)

мұнда D-қыздыру бет арқылы орта шығысы, кг/с.

5.2.2 Ағындық қыздыру беттерiнiң жыл уқабылдауы

Жартылай сәулелiк беттерден (шымылдықтар немесе әдiп) кейiн жатық газ жолында орналасқан қыздыру беттер және қазанның ағындық шахтасындағы барлық қыздыру беттерi ағындық бетке жатады. Олар салыстырмалы ыстықтығы төмен аймақта орналасқан, онда сәулелiк жылу алмасу қарқыны тез төмендейдi, жылу алмасу ағындық болады.

Қыздыру бетіне қыздыратын ыстық газдардан жылу берілгендіктен газ қажыры төмендеп қыздырылатын ортаның: су, бу немесе ауаның қажыры өседі. Газ жағындағы жылу теңестігінің (балансының) теңдеуі мына түрге келеді:

(5.18)

мұнда Н^/_г, Н^//_г- қыздыру бетіне кірудегі және шығудағы жану өнімдерінің қажыры, кДж/кг; H⁰_cорма- сырттан сорылған ауа қажыры, салқын ауа ыстықтығы бойынша t_c.а=30 ⁰С деп, (егер ерекше нұсқау болмаса) барлық беттер үшін қабылдайды; ауа қыздырғыш үшін ауаның орташа ыстықтығы бойынша анықталады.

Егер негізгі бет орналасқан газжолында қосымша қыздыру беттері болса (мысалы, газ жолының қабырғасында), онда оның жылу қабылдауын Q_қос. ескеру керек. Сонда негізгі беттің жылу қабылдауы

Q_қос. (5.19)

Ағындық қыздыру бетке кіруде жану өнімдерінің ыстықтығы мен қажыры және беттің жылу қабылдауы белгілі болса, беттен кейінгі жану өнімдерінің қажырын Н" (5.19)-дан анықтауға болады. Н" бойынша (2.2) және (2.3) кестелер көмегімен υ" табылады.

(5.18) теңдеу бойынша қыздыру бетінің (құбырдың сыртқы бетінің) газдан алған жылуды таба аламыз. Бұл жылу құбыр қабырғасы арқылы оның ішкі бетіне өтіп қыздырылатын ортаға берілуі керек (4.6-суретті қараңыз).

Қыздыру бет (құбыр) қабырғасы арқылы өткен жылуды жылу өту теңдеуі бойынша анықтаймыз:

(5.20)

мұнда F- қарастырылатын қыздыру бетінің ауданы, м²; Dt- есептік ыстықтық тегеурін, K; B_eс.- есептік отын шығысы, кг/с; К- жылу өту еселеуіші.

Қыздыру бет (құбыр) қабырғасы арқылы өткен жылуды қыздырылатын орта қабылдайды. Қыздырылатын (жұмыстық) ортаның жылу қабылдау теңдеуі

. (5.21)

Қалыптасқан жағдайда мына шарт орындалуы керек:

. (5.22)

Мұнда һ^’, һ^’’- қыздыру бетке кірудегі және шығудағы жұмыстық (қыздырылатын) орта қажыры, кДж/кг; D-жұмыстық орта шығысы, кг/с.

Қыздыру бетінің (мысалы, шымылдықтың) ағындық жылуалмасуын (Q_ш.а) (5.18) теңдеу бойынша анықтаймыз. Тексеру үшін (5.20) теңдеуден Q_ж-ды басқа тәсілмен анықтап (5.22) шарттың орындалуын қарастырамыз.

Ауа қыздырғыштың (АҚ) жылу қабылдауын жұмыстық орта – ауа бойынша (5.21) –дің орнына мына кейіптеме бойынша анықтайды.

(5.23)

мұнда - АҚ-тан кейінгі ауа мөлшерінің теориялық қажеттіге қатынасы; Da_АҚ- АҚ-тағы ауа сормасы; b_к.қ-кері қайтарылған ауа үлесі (төмен ыстықтық тотығуға қарсы қолданылатын шара); -теориялық ауа көлемінің ыстық және суық ауа ыстықтығында алынған қажырлары, кДж/кг.

Иірілме беттердің шахматтық шоғы үшін жылуөту (теплопередача) еселеуіші қатты отын жаққанда:

. (5.24)

Шахматтық шоқтар үшін газ бен мазут жаққанда және дәліздік шоқтар үшін отынның барлық түрлерін жаққанда:

(5.25)

Үнемдегіштің шахматтық шоғы үшін қатты отын жаққанда

(5.26)

Үнемдегіштің дәліздік шоқтары үшін отынның барлық түрлерін жаққанда және үнемдегіштің шахматтық шоқтары үшін газ бен мазут жаққанда:

(5.27)

Мұнда газдан қабырғаға жылуберу еселеуіші, кВт/(м²·К), қабырғадан жұмыстық денеге жылуберу еселеуіші; жылулық тиімділік еселеуіші ластану еселеуіші, м² ·К/кВт.

Қатты отынды жаққанда құбырлардың шахматтық шоғы үшін

(5.28)

мұнда құбырлар қосөресіне түзету 5.9 – сурет бойынша анықталады; бастапқы ластану еселеуіші 5.10 – сурет бойынша анықталады; - түзету еселеуіші шахматтық шоқтар үшін

Құбырлық ауа қыздырғыш үшін отынның барлық түрлерін жаққанда

(5.29)

мұнда x= 0,70-0.85 - пайдалану еселеуіші (ластануды, толық ағысталмауды, кері ағуды есепке алады).

Шымылдық аймағына ошақтан тікелей сәулелену шымылдықтың алдыңғы қатарлардағы құбырлардың сыртқы ластануының ыстықтығын арттырады және бұл құбырларды ағыстайтын газ ағынынан жылу қабылдауды төмендетеді. Бұл жайт

еселеуішін енгізіп ескеріледі. Сонда отынның барлық түрлері үшін:

(5.30)

Ағындық жылу беру еселеуіштері (a₁, a₂) жылумаңызалмасу пәнінен белгілі кейіптемеден анықталады:

(5.31)

Мұнда А, m, n - тәжірибеден анықталатын тұрақтылар, олардың мәндері қыздыру бетінің түріне, ағысталуына және т.б. байланысты. Nu, Re, Pr-сәйкесті Нуссельт, Рейнольдс, Прандталь сандары.

Еселеуіш құбырлар шоғының түріне тәуелді.

Шахматтық шоқ үшін

(5.32)

мұнда түзету еселеуіші, шоқтағы құбырлар адымына тәуелді; газдар жүрісі бойынша құбырлар қатарының санына түзету; , жану өнімдерінің жылуөткізгіштігі, кВт/(м·К); келтірілген тұтқырлығы, м²/с, олар ағынның орташа ыстықтығында алынады, - 5.1 – кесте бойынша анықталады.

салыстырмалы диагональдік адым арқылы анықталады

мұнда

болса; және болса; және болса. Құбырлар қатарларының санына түзету: және болса; және болса; болса.

Дәліздік шоқтар үшін

(5.33)

Шоқ геометриясына түзету

және болса және болса қойылады. Құбыр қатарларының санына түзету

Шектіге дейінгі қысымдағы бу үшін беттің барлық меншікті жылулық кернеулерінде және шектіден жоғары қысымдағы бу үшін меншікті жылулық кернеулер болса

(5.34)

Су мен бу үшін 5.2 – кесте бойынша анықталады.

Қайнаған су үшін 5.11 – сурет бойынша анықталады.

5.9 – сурет. Ластану еселеуіші -ға құбыр қосөресіне түзету

5.10 – сурет. Қатты отын жаққанда тегіс құбырлы шахматтық шоқтардың ластану еселеуіші

5.11 – сурет. Құбыр қабырғасынан қайнаған суға жылу беру еселеуіші

5.12 – сурет. Шектіден жоғары қысымдағы орта үшін жылуберу еселеуіші ( және іштегі ортаның 2720 кДж/кг – нан кіші болғанда)

5.1 – кесте. Ауа және жану өнімдерінің орташа құрамы үшін физикалық сипаттамалар

Ауа

Жану өнімдерінің орташа құрамы

100

300

500

700

900

1100

1300

1500

1700

1900

2100

2300

2.43

3.19

4.48

5.62

6.66

7.61

8.47

9.27

10.02

10.75

11.46

12.09

12.79

13.2

23.2

48.2

79.3

115.0

155.0

200.0

247.0

300.0

355.0

415.0

478.0

544.0

0.70

0.69

0.70

0.71

0.72

0.73

0.74

0.75

2.28

3.13

4.84

6.56

8.27

10.01

11.75

13.49

15.35

17.33

18.96

20.70

22.56

11.9

20.8

43.9

73.0

107.0

146.0

188.0

234.0

282.0

333.0

389.0

450.0

513.0

0.74

0.70

0.65

0.62

0.60

0.58

0.57

0.55

0.53

0.51

0.49

0.48

0.47

5.2 – кесте. Су және су буы үшін келтірілген тұтқырлық жылу өткізгіштік және саны

Ыс тық тық, ⁰С	Қысым, МПа
	10			15			20			25

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600	0.155 0.146 0.138 0.132 0.128 0.126 0.423 0.504 0.577 0.639 0.695 0.753 0.809 0.868 0.928 0.988 1.050 1.113 1.177 1.242 1.309	67.2 65.6 63.6 61.2 58.2 54.4 7.37 6.90 6.75 6.73 6.82 6.94 7.12 7.30 7.51 7.73 7.97 8.21 8.44 8.70 8.95	0.90 0.86 0.83 0.84 0.87 0.95 1.61 1.43 1.32 1.23 1.15 1.10 1.05 1.02 1.00 0.98 0.96 0.94 0.94 0.92 0.91	0.157 0.146 0.138 0.133 0.128 0.126 0.124 0.122 0.330 0.386 0.431 0.476 0.516 0.558 0.599 0.643 0.684 0.729 0.754 0.817 0.863	67.6 66.2 64.3 62.0 59.2 55.8 51.5 46.1 9.23 8.44 8.12 8.00 8.00 8.09 8.22 8.39 8.58 8.79 9.00 9.23 9.48	0.90 0.85 0.83 0.82 0.84 0.90 1.02 1.34 1.79 1.51 1.34 1.23 1.16 1.10 1.06 1.03 1.00 0.98 0.96 0.94 0.92	0.158 0.147 0.140 0.133 0.129 0.127 0.124 0.122 0.120 0.247 0.293 0.332 0.368 0.401 0.436 0.469 0.503 0.537 0.572 0.606 0.641	68.0 66.6 65.0 62.8 60.1 57.0 53.1 48.2 41.0 12.4 10.6 9.65 9.29 9.14 9.13 9.19 9.30 9.46 9.64 9.83 10.05	0.89 0.85 0.82 0.81 0.83 0.87 0.95 1.13 1.92 2.15 1.66 1.43 1.30 1.20 1.14 1.09 1.05 1.02 0.99 0.97 0.95	0.158 0.147 0.140 0.134 0.130 0.127 0.124 0.122 0.120 0.121 0.201 0.242 0.275 0.307 0.337 0.365 0.394 0.423 0.451 0.480 0.509	68.4 67.1 65.5 63.4 61.1 58.2 54.5 50.1 44.3 30.1 15.0 12.7 11.3 10.6 10.3 10.2 10.2 10.2 10.3 10.5 10.7	0.89 0.84 0.81 0.80 0.81 0.84 0.91 1.03 1.30 5.66 2.49 1.70 1.46 1.33 1.23 1.16 1.10 1.06 1.02 1.00 0.97

Шектіден жоғары қысымдағы орта үшін және орта қажыры болса 5.12 – сурет бойынша анықталады.

5.5-суретте бу қазанының қыздыру беттерiне қатысты қыздыратын және қызатын орталардың өзара қозғалыстарының сүлбелерi келтiрiлген. Ыстықтық тегеурiн, яғни қыздыру бет бойынша қыздыратын және қыздырылатын орталар ыстықтықтарының орташа айырмасы, тура ағын, қарсы ағын және көп реттi қиылысқан ағын (орта жүрiсiнiң саны төрттен артық) үшiн

(5.35)

кейiптеме бойынша анықталады. Мұнда Dt_үлкен, Dt_кiшi — екi орта ыстықтықтарының айырмасы, ⁰С.

Dt_ү /Dt_к£1,7 болса арифметикалық орташаны алуға болады.

Аралас ағу үшiн және ортаның көп реттi қилысқан қозғалысы төрт жүрiстен (ход) аз болса, онда

Dt=yDt_{қарсыағын}. (5.36)

y еселеуiшi сәйкестi сызбақ (график) бойынша анықтамадан алынады [1-3].

Бақылау сұрақтары

1. Қыздыру беті жану өнімдерінен алған жылуды есептеу үшін жылулық теңестік теңдеуі қалай жазылады?

2. Жартылай сәулелік қыздыру беттерінің жылу қабылдауы қалай есептеледі?

3. Қыздыру бет (құбыр) қабырғасы арқылы өткен жылуды есептеу үшін жылуөту теңдеуі.

4. Қыздырылатын ортаның (су, бу, ауа) жылу қабылдау теңдеуі.

5. Иірілме беттер үшін жылу өту еселеуіштері.

6. еселеуішін анықтау кейіптемелері.

7. еселеуішін анықтау кейіптемелері.

Мысалдар

Мысал 5.3. Шымылдықтық буды аса қыздырғыштың жылу қабылдауын және бу қажырының өсуін анықтау керек. Есептегенде қабылдау керек: газдар ыстықтығы қажырлар жұмыстық орта Отын – тас көмір; сәулелейтін қабаттың әсерлік қалыңдығы газ жолындағы қысым 0.1 МПа; Диірмен – орташа жүрісті. Шымылдық орналасқан аймақта басқа беттердің қосымша жылу қабылдауы

Шешу. 1. (5.11) бойынша шымылдықтық буды аса қыздырғыштың (ШБАҚ) теңестік жылу қабылдауын анықтаймыз:

2. Жану өнімдерінің орташа ыстықтығы:

3. ШБАҚ секцияларының арасындағы газ көлемінің сәулелену еселеуішін анықтаймыз (§ 4.1 мәліметтері бойынша):

сәулені әлсірету еселеуіштері

тозаңдалған ағынның оптикалық қалыңдығы

сәулелену еселеуіші

4. (5.14) бойынша шымылдықтың кіру қимасының жазықтығы арқылы келетін жылуды анықтаймыз:

5. Соны – шымылдықтың шығу қимасында (5.16) бойынша:

Мұнда түзету еселеуіші та (5.8 – сурет бойынша алынған).

6. Шымылдықтың ошақтан сәулелік жылу қабылдауы (5.13) бойынша:

7. Шымылдықта бу қажырының өсуі

Шымылдықтан шығуда бу ыстықтығы және қажыры

Мысал 5.4. Мазут жағатын қазандағы жарғақтық үнемдегіштің қыздыру бетін анықтау керек. Есептегенде қабылдау керек:

газ ағыны:

жұмыстық орта: орталардың өзара қозғалысы – қарсы ағын; орташа жылуөту еселеуіші

Шешу. 1. Үнемдегіштің жылуқабылдауын (5.11) теңестік бойынша анықтаймыз:

2. Үнемдегіште су қажырының өсуін (5.21) бойынша табамыз

3. Үнемдегіштен шығуда судың қажыры мен ыстықтығы

болса, су және су буының кестесі бойынша су ыстықтығы

4. Жану өнімдері мен судың беттегі орташа ыстықтығы:

5. Ыстықтық тегеурін (5.34) бойынша

6. Үнемдегіштің есептік қыздыру беті (5.20) бойынша

Мысал 5.5. Дәліздік шоқты шахматтыққа ауыстырғанда жану өнімдерінен қабырғаға ағындық жылуберу еселеуіші қалай өзгереді? Есепті шешкенде қабылдау керек: газ жүрісі бойынша құбырлар қатарының саны , құбырлардың сыртқы қосөресі 50 мм, құбырлардың көлденең адымы бойлық адым жану өнімдерінің орташа ыстықтығы . Жану өнімдерінің жылдамдығы 10 және 25 м/с.

Шешу. 1. 5.1 – кестеден жану өнімдерінің орташа құрамы үшін физикалық көрсеткіштерін анықтаймыз:

2. дәліздік шоқ үшін. түзету еселеуіштерін табамыз. Бұл шарттар үшін

болса

10 м/с жылдамдықта жану өнімдерінен құбырға ағындық жылуберу еселеуіші (5.33) бойынша

Жылдамдық 25 м/с болса

3. шахматтық шоқ үшін.

және түзету еселеуіштерін табамыз.

болғандықтан.

Жылдамдық 10 м/с болса (5.32) бойынша

Жылдамдық 25 м/с болса

Дәліздік шоқтан шахматтыққа ауыстыру жылдамдық 10 м/с-те ді 1.25 есе, ал 25 м/с жылдамдықта 1.20 есе өсіреді.

Мысал 5.6. Құбырлары шахматтық орналасқан үнемдегіштегі жылуөту еселеуішін анықтау керек. Тас көмір жағылғанда сусымалы шөгінділер түзіледі

Қабылдау керек: құбырлардың сыртқа қосөресі Ø 32мм, бойлық адымы 50 мм; газдар жылдамдығы 10 м/с; ағындық жылуберу еселеуіші кіруде жану өнімдерінің ыстықтығы 500⁰С.

Шешу. 1. Ластану еселеуішін анықтаймыз. (5.28) кейіптеме және 5.9 бен 5.10 – суреттер бойынша аламыз: . Сонда

2. Үнемдегіштегі жылуөту еселеуіші

Есептер

Есеп 5.3. Газ жүрісі бойынша құбыр қатарлар санын 4 –ден 15 – ке дейін өсірсе, ағындық жылуберу еселеуіші қалай өзгереді? Қабылдау керек: Құбыр-лардың орналасуы – дәліздік.

Жауап. тен ге дейін өседі.

Есеп 5.4. Бойлық адымның тен 75 мм – ге өзгеруі құбыр шоғының ластану еселеуішіне қалай ықпал етеді? Қабылдау керек: отын торф;

Жауап. нің 55 – тен 75 мм – ге дейін өсуі ластану еселеуішінің қа өсуіне алып келеді.

Есеп 5.5. 5.3 мысалдағыдай есепті шешу керек, егер болса. Басқа мәліметтер өзгерген жоқ.

Жауап.

Есеп 5.6. 5.4 мысалдағыдай есепті шешу керек, егер Басқа мәліметтер өзгерген жоқ.

Жауап.

6-тарау. Үрлеу, тарту және қоректік құрылғылар

6.1 Үрлеу, тарту құрылғылары

Үрлеу құрылғылары қазан ошақтарына отын жағуды ұйымдастыру үшін ауа беруді қамтамасыз етеді. Олар үрлегіштер мен реттейтін ысырмалары бар ауа арналарынан (воздуховоды) тұрады.

Тарту құрылғылары қазанның газ жолдары бойынша түтін газдарының қажетті қозғалу жылдамдығын және оларды әуеге (атмосфераға) шығаруды қамтамасыз етеді. Тарту құрылғылары газ жолдарынан, мұржалардан және түтінсорғыштардан тұрады.

Қазанның қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін ошаққа отынның жануына қажет ауа үзіліссіз берілуі және жану өнімдері, оларды салқын-датып қатты бөлшектерден тазалағаннан кейін, әуеге (атмосфераға) шығарылуы керек. Ауаны ошаққа беруді және жану өнімдерінің қазан газ жолында жүруін ұйымдастыру сүлбелері 6.1 -суретте көрсетілген.

Табиғи тартуы бар жүйеде (6.1а-сурет) ауа ағынының және жану өнімдерінің қозғалысына қарсы кедергілерді жеңуге ошаққа кірген ауа мен мұржа арқылы шығарылған жану өнімдерінің қысымдарының айырмасы жұмсалады. Бұл жағдайда барлық газ жолы сиретулікте (разрежение) болады. Бұл жүйе қуаты кіші қазандарда қолданылады. 6.1б-суретте көрсетілген жүйеде ауагаз жолының кедергісін жеңуге түтінсорғыш пен мұржа түзген сиретулік жұмсалады. Мұндай жүйе газ бен мазут жағатын қуаты кіші ауа қыздырғышы жоқ қазандарда қолданылады. 6.1в-суретте көрсетілген жүйеде ошаққа ауаны үрлегіш береді, ал жану өнімдерін түтінсорғыш шығарады. Бұл жағдайда ауа жолы қысымда, ал газ жолы сиретулікте болады. Қатарлас ауа ағындар қозғалысында кедергілер әр түрлі болса екі жеке үрлегіштер қолданылады. Бұл электр қайратының жалпы шығысын азайтады (6.1г-сурет). 6.1в, г-суреттерде көрсетілген жүйелер қазіргі қуаты орта және үлкен қазандарда қолданылады. 6.1д-суретте көрсетілген жүйеде ауагаз жолындағы кедергілерді үрлегіш жеңеді. Мұнда қазанның газ жолдары қысымда болады. Қазан қалқандары газ өткізбейтін болу керек. Бұл жүйе газ бен мазут жағатын қазандарда пайдаланылады. Барлық жүйелерде салқындаған жану өнімдері әкетінді бөлшектерден тазартылады.

Жалпы газқозғалымдық кедергі 4 кедергіден (үйкеліс, жергілікті, үдеулік, геометриялық) тұрады:

(6.1)

Үрлегіш пен түтінсорғышты таңдағанда ескерілетін негізгі көрсеткіштер қазанның көрсетілген жүктемесіндегі қажетті олардың берісі және қысымы.

Үрлегіштің есептеулік берісі:

(6.2)

Түтінсорғыштың есептеулік берісі:

(6.3)

6.1-сурет. Қазандардың газауа жолының сүлбелері: а - мұржа түзетін табиғи тартуы бар жүйе; б - ауа беру мен жану өнімдерін шығаруды түтінсорғыш пен мұржа қамтамасыз ететін жүйе; в,г - теңестірілген тартуы бар жүйе; д -артық қысымды жүйе; 1 - қазан; 2 – күлұстағыш; 3 - мұржа; 4 - ауа қыздырғыш; 5 - тозаң дайындау қондырғысы; 6 - үрлегіш; 7 - түтінсорғыш.

Мұнда -отынның есептеулік шығысы, кг/с; және - ауа мен жану өнімдерінің теориялық көлемдері (1 болғанда), м³/кг; - түтін- сорғыш алдындағы ауаның артықтық еселеуіші, -ошақтағы ауаның артықтық еселеуіші, ошақтағы сорма, АҚ-тағы ауа шығыны (газ жағына аққан), тозаңдайындау жүйесіндегі сорма; - беріс бойынша қор еселеуіші; Р_а – ауа қысымы, Па.

Тарту-үрлеу мәшиненің есептеулік толық қысымы

(6.4)

мұнда -қысым бойынша қор еселеуіші.

Тарту-үрлеу мәшиненің электр қозғалтқышының қондырылған қуаты:

(6.5)

мұнда -есептеулік тәртіптегі мәшиненің пайдаланулық ПӘЕ-і; қуат бойынша қор еселеуіші .

Мұржа арқылы өтетін түтін газдарының көлемдік шығысы, м³/с:

(6.6)

мұнда мұржаға қосылған қазандар саны; мұржа алдындағы ауа артықтығы және газдар ыстықтығы, ⁰С.

Мұржа сағасының (мұржадан шығудағы) қосөресі:

(6.7)

мұнда мұржадан шығудағы газдар жылдамдығы, м/с.

Бақылау сұрақтары

1. Табиғи тартуы бар жүйе сүлбесі

2. Теңестірілген тартуы бар жүйе сүлбесі

3. Артық қысымды жүйе сүлбесі

4. Газқозғалымдық кедергі түрлері

5. Үрлегіштің есептеулік берісі

6. Түтінсорғыштың есептеулік берісі

7. Тарту-үрлеу мәшиненің есептеулік толық қысымы

8. Тарту-үрлеу мәшиненің электр қозғалтқышының қондырылған қуаты

9. Мұржа арқылы өтетін түтін газдарының көлемдік шығысы

10. Мұржа сағасының қосөресі

Мысалдар

Мысал 6.1. Бу өндірулігі қазан үшін үрлегіш электрқозғалтқышының қуатын анықтау керек. Отын – табиғи газ, берістің қор еселеуіші ошақтағы ауа артықтығы , ошақ құтысындағы ауа сормасы ауақыздырғыштағы ауаның кетуі , үрлегішке келетін салқын ауа ыстықтығы үрлегіштің есептік толық қысымы , электрқозғалтқыш қуатының қор еселеуіші , үрлегіштің П.Ә.Е ауа қысымы

Шешу. Үрлегіштің есептік берісін (6.2) бойынша анықтаймыз:

Үрлегіш электрқозғалтқышның қуаты (6.5) бойынша:

Мысал 6.2. Бу өндірулігі қазан үшін түтінсорғыш электрқозғалтқышының қуатын анықтау керек. Отын – челябі қоңыр көмірі, берістің қор еселеуіші , түтінсорғыш алдындағы ауа артықтығы және газ ыстықтығы , түтінсорғыштың есептік толық қысымы , электрқозғалтқыш қуатының қор еселеуіші , түтінсорғыштың П.Ә.Е , ауа қысымы

Шешу. Түтінсорғыштың есептік берісі (6.3) бойынша:

Түтінсорғыш электрқозғалтқышының қуаты (6.5) бойынша

Мысал 6.3. Екі бірдей қазан бір мұржаға қосылған. Отын – аз күкіртті мазут, , мұржаның алдындағы газ ыстықтығы ауа артықтығы , мұржадан шығуда газ жылдамдығы , ауа қысымы

Мұржа сағасының қосөресін анықтау керек.

Шешу. Мұржа арқылы өтетін түтін газдарының көлемдік шығысы (6.6) бойынша:

Мұржа сағасының қосөресі (6.7) бойынша:

Есептер

Есеп 6.1. Қазан үрлегіші үшін электрқозғалтқыш қуатын анықтау керек. Отын – қоңыр көмір, құрамы: Беріс қорының еселеуіші , есептік отын шығысы ошақтағы ауа артықтығы , ошақ құтысындағы ауа сормасы , ауа қыздырғыштағы ауа кетуі , үрлегішке келетін салқын ауа ыстықтығы үрлегіштің есептік толық қысымы ,

Жауап:

Есеп 6.2. Қазан түтінсорғышының есептік толық қысымын анықтау керек. Отын – табиғи газ, құрамы: . Беріс қорының еселеуіші Жауап:

Есеп 6.3. Мұржаға 3 қазан қосылған. Отын – қарағанды көмірі К, құрамы: мұржа алдындағы газ ыстықтығы және ауа артықтығы , мұржадан шығуда газ жылдамдығы Мұржа сағасының қосөресін анықтау керек.

Жауап.

6.2. Қоректік құрылғылар

Қоректік құрылғылар сорғылардан, қоректік пен шықтық күбілерден және құбырлардан тұрады. Қоректік сорғы қазанға су береді және оны құбырлар бойынша айдайды (6.2, 6.3 – сурет).

6.2 – сурет. ЖЭО – ның қағидалық жылулық сүлбесі

1 – бу қазаны; 2 – бу шығыры; 3 – электр өндіргіш; 4 – шықтағыш;

5 - шық сорғысы; 6 - қоректік сорғы; 7 - төмен қысымды қыздырғыш, 8 - жоғары қысымды қыздырғыш; 9 - газсыздандырғыш (деаэратор); 10 – желілік су қыздырғышы; 11 - өнеркәсіпке бу алу; 12 – су дайындау қондырғысы

Қоректік сорғының есептік берісі:

(6.8)

мұнда қазанның максимал бу өндірулігі, кг/с; су тығыздығы, кг/м³; қазанның бу өндірулігі бойынша қор еселеуіші.

Қоректік сорғының есептік қысымы:

(6.9)

мұнда қазан дағырасындағы қысым, Па; сору және қысымдау құбырларының кедергісі, Па; қысым бойынша қор еселеуіші.

Қоректік сорғы электрқозғалтқышының қуаты:

(6.10)

мұнда қоректік сорғының П.Ә.Е.

6.3 – сурет. Бу қазандарында бу түзілудің негізгі сүлбелері: а – табиғи айналма; б - көп ретті мәжбүрлі (многократно – принудительная) айналма; в - тура ағынды сүлбе; 1 - қоректік сорғы; 2 - үнемдегіш (экономайзер); 3 - дағыра (барабан); 4 - түсіру құбырлары; 5 - таратушы біріктірме; 6 - бу түзетін құбырлар; 7 - буды аса қыздырғыш; 8 – көп ретті мәжбүрлі айналма сорғысы.

Бақылау сұрақтары

1. Қоректік сорғының қызметі

2. Қоректік сорғының берісі

3. Қоректік сорғының қысымы

4. Қоректік сорғы электрқозғалтқышының қуаты

Мысалдар

Мысал 6.4. Екі бу қазанының – тура ағынды және табиғи айналмасы бар дағыралы – жылулық қуаты және аса қызған бу қысымы бірдей. Көрсетілген қазандарға кіруде қоректік су қысымы бірдей бола ма?

Шешу. 1. Табиғи айналмасы бар қазанның субу жолындағы қысым құламасы үнемдегіштегі және буды аса қыздырғыштағы қысым шығын-дарымен анықталады:

Сонда қоректік су қысымы:

2. Тура ағынды қазандағы қысым құламасы ошақ қалқандарының кедергісімен толықтырылады:

Қоректік су қысымы:

Тура ағынды қазан үшін қоректік сорғы қысымы дағыралы қазанға қарағанда үлкен болу керек.

Мысал 6.5. Максимал бу өндірулігі қазанның қоректік сорғысы үшін электрқозғалтқыш қуатын анықтау керек, егер қазан дағырасындағы қысым айдалған су ыстықтығы сору және қысымдау құбырларының кедергісі қазанның бу өндірулігі бойынша қор еселеуіші қысым бойынша қор еселеуіші және қоректік сорғының П.Ә.Е

Шешу. Қоректік сорғының есептік берісі (6.8) бойынша:

Қоректік сорғының есептік қысымы (6.9) бойынша:

Электрқозғалтқыш қуаты (6.10) бойынша:

Есептер

Есеп 6.4. Максимал бу өндірулігі қазан үшін қоректік сорғының есептік берісін және есептік қысымын анықтау керек, егер қазан дағырасындағы қысым су тығыздығы , сору және қысымдау құбырлардың кедергісі бу өндірулік бойынша қор еселеуіші және қысым бойынша қор еселеуіші .

Жауап:

Есеп 6.5. 6.4 есеп шарты бойынша электрқозғалтқыш қуатын анықтау керек. Сорғының П.Ә.Е

Жауап:

7 – тарау. Қазандарды пайдаланғанда орын алатын зиянды құбылыстар

7.1. Күлдік тозу

Газбен бірге қозғалған күл және жанып бітпеген қатты отын бөлшектері металды соғуынан қыздыру бетінің түрпілік немесе механикалық тозуы болады. Соның салдарынан құбыр беріктігі азайып жарылуы мүмкін. Әсіресе тозу және болғанда байқалады. Көлденең ағысталғанда құбырдың ең көп тозатын жері ағыстайтын ағын өсінен санағанда шабуыл бұрышы 40-45⁰ аумақтар (7.1 – сурет). Қыздыру бет құбырларының рұқсатты тозу жылдамдығы 0.2 мм/жыл. Дәліздік шоқтардың тозуы шахматтыққа қарағанда айтарлықтай аз болады, неге десеңіз, газ жүрісі бойынша құбырлар бірінші құбырдың ауақозғалымдық көлеңкесінде болады. Бірінші құбырға газ ағыны төмен жылдамдықпен келеді (бос газжолынан). Құбыраралық кеңістікте газ жылдамдығы өседі. Ауа қыздырғыш құбырларының ішінде күл бөлшектері бойлық қозғалады. Тозу құбырға кіруде болады. Одан қорғану үшін кіруде арнайы төлке орнатады. Шахматтық шоқта бірінші қатар құбыры қалғандарын қорғамайды. Шоқтағы құбырларды қорғау үшін қауіпті аймақты ауыстырылатын жабынмен жабады немесе ең көп тозатын аймақтарда құбыр бойынша болат шыбықтарды пісірістіреді.

7.1-сурет. Құбыр көлденең ағысталғанда түрпілік тозу.

Құбырдың тозу жылдамдығын тәжірибелік кейіптеме бойынша анықтауға болады:

(7.1)

мұнда - күлдің түрпілік еселеуіші, - металдың тозуға төзімділігін есепке алатын еселеуіш: көміртектік құбырлар үшін ол 1 – ге, легирленгендер үшін 0.7 – ге тең; соғу ықтималдығын есепке алатын еселеуіш; күл шоғырының бірқалыпсыздық еселеуіші; - жану өнімдеріндегі күл шоғыры, газдар жылдамдығының бірқалыпсыздық еселеуіші; - құбырлар арасындағы ең тар жердегі газдардың орташа жылдамдығы, қыздыру бетінің жұмыс істеу уақыты, сағ/жыл. тесік өлшемі 90 мкм елеуіштегі тозаңның толық қалдығы, құбырдың сыртқы қосөресі, құбыр шоғындағы құбырдың көлденең адымы.

Жану өнімдеріндегі күл шоғыры:

(7.2)

мұнда отындағы күл мөлшері, %; жану өнімдерімен кеткен күл үлесі; жану өнімдерінің көлемі, құбыр шоғына кірудегі газ ыстықтығы, .

Тозу жағдайы бойынша ағындық дестенің бірінші қатарындағы газдардың максимал рұқсатты жылдамдығы (7.1) – ден анықталады және құбырлардың шахматтық шоғы үшін құбырлардың салыстырмалы адымы болса тең:

Отын Отын

Екібастұз көмірі 7 Кизеловск көмірі 10.5

Москва маңындағы 9 Таңбасы АШ антрацит 11.5

көмір

Шелябі көмірі 10.0 Таңбасы Т донецк көмірі 12.0

Газдардың жұмыстық жылдамдықтары максималдардан кіші болу керек.

Бақылау сұрақтары

1. Күлдік тозу деген не?

2. Күлдік тозу жылдамдығы неге тәуелді? Қалай анықталады?

3. Құбыр көлденең ағысталғанда ең көп тозатын аймағы?

4. Қыздыру бет құбырларының рұқсатты тозу жылдамдығы.

Мысал 7.1. Қазанда Москва маңындағы қоңыр көмір жағылады. Ағындық шахтаның жоғарғы жағындағы аралық буды аса қыздырғыш (АБАҚ) құбырларының тозу жылдамдығын анықтау керек. Десте сипаттамасы , дестедегі газдардың орташа жылдамдығы 7.8 м/с, газдар ыстықтығы 750⁰С;

Шешу. АБАҚ дестесінде болса, газдардың есептік көлемі:

Күл шоғыры (7.2) бойынша:

Сонда (7.1) бойынша:

Есеп 7.1. Қазанда таңбасы К қарағанды көмірі жағылады. Аралық буды аса қыздырғыш құбырларының тозуын анықтау керек. Десте сипаттамасы , дестедегі газдардың орташа жылдамдығы 9.8 м/с, газдар ыстықтығы 740⁰С;

Жауап:

7.2. Төмен ыстықтықты тотығу

Бұл тотығу ауа қыздырғыш металын бұзады. Ауа қыздырғыштар ең төмен ыстықтық аймағында тұрады.

Егер қыздыру бетінің ыстықтығы шық нүктесінен (точка росы) төмен болса, су булары шықтанып төмен ыстықтықты тотығуға алып келеді. Таза су буының шық нүктесі жану өнімдерінде үлестік қысымы болғанда құрайды. Жану өнімдерінде және -тің болуы шық нүктесінің ыстықтығын 100-110⁰С-қа дейін өсіреді. Аса күкіртті отындар үшін шық нүктесі 150⁰С – қа дейін өседі.

су буымен қосылып күкірт қышқылын түзеді, ол қыздыру бетінде шықтанса металды тотықтырады. Жану өнімдерінде күкірт қосылыстырының болуы төмен ыстықтық тотығуды қарқындатады.

Төмен ыстықтықты тотығудың рұқсатты жылдамдығы 0.2 мм/жыл.

Ауа қыздырғыш құбырларында тотығуды болдырмау үшін құбырлар қабырғасының ыстықтығы жану өнімдерінің шық нүктесінің ыстықтығынан жоғары болу керек.

Қатты отын жаққанда жану өнімдерінің шық нүктесінің ыстықтығы:

(7.3)

мұнда отынның келтірілген күкірттілігі, ошақтан жану өнімдерімен кеткен күл үлесі; отынның келтірілген күлділігі, су буының шықтану ыстықтығы, ⁰С.

Бақылау сұрақтары

1. Төмен ыстықтықты тотығу деген не? Ол қай қыздыру бетіне қауіпті?

2. Шық нүктесінің ыстықтығы деген не?

3. Жану өнімдерінің шық нүктесінің ыстықтығы неге тәуелді?

4. Төмен ыстықтықты тотығуды болдырмау шарты.

5. Төмен ыстықтықты тотығудың рұқсатты жылдамдығы.

Мысал 7.2. Бу қазанында донецк көмірін жаққанда шық нүктесінің ыстықтығын анықтау керек. Бұл көмір үшін Газдармен кеткен күл үлесі

Шешу. Отын күкірттілігі мен күлділігінің келтірілген мәндері:

Су буының үлестік қысымы болса, шық нүктесінің ыстықтығы:

Есеп 7.2. Қазан ошағында қатты күл шығарып, таңбасы Ұ(Д) кузнецк тас көмірін және таңбасы Г кизеловск көмірін жаққанда мәнін анықтап нәтижелерін салыстыру керек.

Жауап: кузнецк көмірі үшін

кизеловск көмірі үшін

7.3. Жану өнімдерімен зиянды заттардың мұржадан шығуы

Жылу электрстансалар ауаны азот тотықтары , күкірт тотықтары қатты күл бөлшектері және мазут жаққанда ваннадий тотығымен ластайды. Одан басқа отын толық жанбаса түтін газдарында бенз(а)пирен , күйе болады. Олардың көбі біртіндеп күн сәулесінің әрекетінен және ауада оттек болғандықтан жойылады немесе зиянсыздарға түрленеді. Қалқыған қатты бөлшектер (күйе, , бенз(а)- пирен) жер бетіне шөгіп көбейеді де, жер бетіне жақын ауада айналмаға қатынасады.

Жану өнімдерінің негізгі бейтарап құраушысы , барлық үш атомды газдардай, Жерге күн сәулесін өткізіп бірақ инфрақызыл (жылулық) сәулені кері шығармай парниктік әсер жасайды.

Ұшпа күл және механикалық кемжану күн сәулелерінің кері Ғарышқа шағылысуына мүмкіндік туғызады.

Адамға әрекет ету дәрежесіне байланысты зиянды заттар бірнеше таптарға (класстарға) бөлінеді.

4.1 – кестеде кейбір заттар үшін ауадағы шекті рұқсатты шоғыр (ШРШ) туралы мәліметтер келтірілген.

4.1 – кесте

Зат

Елді мекенде ауадағы ШРШ, мг/м³

бірреттік ең жоғары

орташа тәуліктік

NO₂

SO₃

SO₂

Бенз(а) пирен С₂₀Н₁₂

V₂O₅

Күйе

Шаң (күл бөлшектері)

0.085

0.25

0.30

0.50

3.0

0.15

0.50

0.085

0.25

0.10

0.05

1.0

1·10^-6

0.002

0.05

0.15

Зиянды заттардың ішінде ең көп тараған және .

газының қазаннан шығуы реттелмейтін құбылыс, ол тек отындағы күкірт мөлшеріне тәуелді болса, ал азот тотықтарының түтін газдарындағы шоғыры ошақ құбылысының ұйымдастырылуымен анықталады.

Жер бетіндегі (дем алу деңгейдегі 1,5 м) зиянды заттар шоғыры ШРШ-дан төмен болу керек. Бұл шартты орындау үшін мұржа биіктігі өскенде шашырау ауданы өсіп зиянды заттар шоғыры төмендейді.

Жер бетіндегі ластайтын заттар шоғыры:

(7.4)

мұнда әуедегі араласуды (шашырауды) есепке алатын еселеуіш, (Қазақстан үшін 200); M - мұржадан әуеге шығатын зиянды заттардың маңызы, кг/с; зиянды заттардың әуеде шөгу жылдамдығын есепке алатын еселеуіш; жану өнімдерінің мұржа сағасынан шығу жағдайын есепке алатын еселеуіш; мұржа биіктігі, м; мұржа арқылы өтетін жану өнімдерінің көлемі, м³/с; мұржадан шығудағы газ ыстықтығы мен қоршаған ауа ыстықтығы арасындағы айырма; әуедегі зиянды заттардың фондық шоғыры, кг/м³.

Мұржадан әуеге шығатын күл маңызы:

(7.5)

мұнда мұржаға қосылған қазандар саны; отынның есептік шығысы, кг/с; - түтін газдарымен кеткен күл үлесі.

Мұржадан шығатын маңызы:

(7.6)

Мұржадан шығатын маңызы:

(7.7)

мұнда отынның төменгі жану жылуы, МДж/кг; азот тотықтарының меншікті шығарылуы, г/МДж (екібастұз көмірі үшін ). Көмірлер үшін мазут пен газдар үшін

Бақылау сұрақтары

1. ЖЭС мұржасынан қандай зиянды заттар шығуы мүмкін?

2. Зиянды заттардың ішінде ең көп тарағандары?

3. Шекті рұқсатты шоғыр (ШРШ) деген не?

4. Зиянды заттардың жер бетіндегі шоғырын төмендету жолдары.

5. Зиянды заттар маңызы қалай анықталады?

6. Зиянды заттардың жер бетіндегі шоғыры қалай анықталады?

Мысал 7.3. Биіктігі мұржаға екі бірдей қазан қосылған. Отын – жоғары күкіртті мазут, мұржаға кіруде газдар ыстықтығы мұржадан шығуда газдар ыстықтығы , мұржа алдында ауа артықтығы қоршаған ауа ыстықтығы , қысымы және

Шешу. Мұржа арқылы өтетін түтін газдарының көлемі (6.6) бойынша:

Мұржадан әуеге шығарылатын маңызы (7.6) бойынша:

Жер бетіндегі шоғыры (7.4) бойынша:

Есеп 7.3. 7.3 мысал шарты бойынша жер бетіндегі шоғырын анықтау керек. Қабылдау керек:

Жауап:

Есеп 7.4. Мұржаға екі бірдей қазан қосылған. Отын – таңбасы Қ2 (Б2) ангрен көмірі: Отынның есептік шығысы мұржа алдындағы газдар ыстықтығы , ауа артықтығы мұржадан шығуда газдар ыстықтығы ; қоршаған ауа ыстықтығы қысымы

Жауап:

Әдебиеттер тізімі

1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). – М.: Энергия,1973. – 296 с.

2. Безгрешнов А.Н. и др. Расчет паровых котлов в примерах и задачах. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 240 с.

3. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла. – М.: Энергоатомиздат, 1988.-208 с.

4. Липов Ю.М. Тепловой расчет парового котла. – Ижевск: НИЦ: «Регулярная и хаотическая динамика» 2001.

5. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике. – М.: Высш.шк. 1985. – 238с.

6. Анисимова Т.М., Потапова Н.В. Общая теплотехника. Пособие по решению задач. – Л.: СЗЗПИ, 1973.-186 с.

7. Қуатбеков М. Қ., Ақынбеков Е.Қ. Жылутехника пәнінің есептер жинағы. – Алматы: Рауан, 1995. - 239 б.

8. Әділбеков М. ж.б. Жылутехника. Есептер жинағы. – Алматы, 2002.

9. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник /Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина.-М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

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

11. Нұрекен Е. Жылу электр стансалардың қазандық қондырғылары. Оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2007 – 270 б.

Мазмұны

1 – тарау. Қайраттық (энергетикалық) отын сипаттамалары...................3

1.1. Отынның құрамы..........................................................................................3

1.2. Отынның жану жылуы және келтірілген сипаттамалары ........................9

2 – тарау. Ауа мен жану өнімдерінің көлемі және қажыры (энтальпиясы)......................................................................................................14

2.1. Ауа шығысы....................................................................................................14

2.2. 1. Ауаның теориялық шығысы......................................................................14

2.1.2. Ауаның нақты шығысы..............................................................................15

2.2. Жану өнімдерінің құрамы мен көлемі..........................................................17

2.3. Ауа мен жану өнімдерінің қажыры (энтальпиясы)....................................25

3 – тарау. Бу қазанының жылулық теңестігі және П.Ә.Е...........................35

3.1. Бу қазанының жылулық теңестігі.................................................................35

3.2. Бу қазанының ПӘЕ –ін анықтау...................................................................42

4 – тарау. Ошақ құтысын және сәулелік қыздыру беттерін есептеу....................................................................................................................50

4.1. Ошақ құтысының сипаттамалары.................................................................50

4.1.1.Геометриялық сипаттамалары....................................................................50

4. 1.2. Жылулық кернеулер..................................................................................54

4.1.3. Оптикалық сипатамалары...........................................................................56

4.2.Ошақ құтысындағы сәулелік жылу алмасу.................................................62

5 – тарау. Жартылай сәулелік (шымылдықтық) және ағындық қыздыру беттерін есептеу....................................................................................................74

5.1. Қыздыру беттерінің сипаттамалары.............................................................74

5.1.1. Буды аса қыздырғыштар.............................................................................74

5.1.2. Сулық үнемдегіштер...................................................................................80

5.1.3.Ауа қыздырғыштар......................................................................................80

5.2. Жартылай сәулелік (шымылдықтық) және ағындық қыздыру беттерінің жылу қабылдауы....................................................................................................83

5.2.1. Жартылай сәулелік қыздыру беттерінің жылу қабылдауы....................83

5.2.2. Ағындық қыздыру беттерінің жылу қабылдауы......................................85

6 –тарау. Үрлеу, тарту және қоректік құрылғылар.....................................97

6.1. Үрлеу, тарту құрылғылары............................................................................97

6.2. Қоректік құрылғылар...................................................................................103

7 – тарау. Қазандарды пайдаланғанда орын алатын зиянды құбылыстар........................................................................................................106

7.1. Күлдік тозу....................................................................................................106

7.2. Төмен ыстықтықты тотығу..........................................................................108

7.3. Жану өнімдерімен зиянды заттардың мұржадан шығуы.........................110

Әдебиеттер тізімі................................................................................................113