Олданылатын әдебиеттер тізімі

Абрамов, Н.Н. Надежность систем водоснабжения/ Н.Н. Абрамов.- М.: Стройиздат, 1979.- 231 с.
Багров О.Н. и др. Системы полного оборотного водоснабжения в цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1978.-143 с.
Андотьев С.М., Жильцов В.М., Левин Г.М. и др. Особенности промышленного водоснабжения – 2-е изд. - Будивельник, 1981.- 248 с.

Тәжірибелік/семинарлық және зертханалық сабақтарды өткізу жоспары және оларға дайындалудың әдістемелік нұсқаулықтары

Берілген әдістемелік нұсқаулар «Энергия тасымалдаушылар өндіру және орналастыру жүйесі» курсы жұмыс бағдарламасы құрастырылған, 050717 «Жылуэнергетика» мамандықтарының күндізгі білім беру негізінде және дәріс сабақтары бойынша теориялық білімдерін бекіту мақсатында берілген.

Энергия тасымалдаушыларды, соның ішінде жиірек кездесетіні – суықты қолдадынуға арналған жобалармен шығын жабдықтарының кейбір тәжірибелік мәселелерің шешуді есептеу жумыстарын орындау арқылы білімдерін бекіту және тереңдету тәжірибелік сабақтардың мақсаты болып табылады.

Әдістемелік нұсқаулар есептеу жүйелерінің құбылыстары мен жоғары аталған тақырыптарды сонымен қатар әдебиеттерге үлкен назар аудару теориялық сұрақтарды оқыту мәселелерін қамтиды.

Жеке сұрақтарды нақты және терең оқыту үшін және осы мәселелерді шешу кезіндегі көмек ретінде қосымша әдебиеттерді қолдануды ұсынады. Өздік жұмыстарын орындау кезінде оқылатын құбылыстар мен үдірістер жөнінде дұрыс түсініктерін қалыптастыру қажет.

Әдістемелік нұсқаулар тек қана әрбір тақырыпқа арналған маңызды сұрақтары қамтылғанын ескеру қажет.

Әдістемелік нұсқаулар әрбір тақырыпқа арналған үлгілер мен міндеттерден құралады. Сонымен қосымшалар мен негізгі жұмыстардың диаграмаларында көрсетілген.

Әдістемелік нұсқауларда аталған үлгілер мен міндеттер жылу трансформаторының жылу сорғылары, тоңайзытқыш қондырғылары анықтаудың сұрақтарын қарастырады.

Жеке қондырғылар аппаратары мен жүйелердің тиімділігін анықтау толығымен эксергетикалық талдау әдісіне суйенеді. Ол тек қана ПӘК-ң энергетикалық есептерін шығарып қана қоймай, жеке аппаратардағы машиналармен элементтер қондырғылары энергияны жоғалтуды анықтайды. Жұмысқа қабілеттілікті анықтау (энергияның кез-келген түрі) қайсы қоршаған ортадағы термодинамикалық параметрлердің біршама шегілуі эксергиялық әдістің негізгі принциптік міндеттеріне негізделеді.

Негізінен қоршаған орта ұғымы белгіленген параметрі бар, жер бетіндегі атмосфераның орта статистикалық қалпын көрсетеді (әдістемелік нұсқаулардағы қоршаған ортаның параметрлері Tо =293 (20°С) және р =0,1 МПа деп белгіленеді.

Эксергияның кез-келген саны (кез келген түрі) қоршаған ортаға қатысы бойынша максимальді жұмысқа деген қабілеттілікті игереді, қайсы, қоршаған ортаның шарттары бойынша берілген энергия сандарының арқасында максималды жұмыс іске асады.Бұл жұмыстың максималдық саны энергия деп аталады. Эксергия Е және энергия Э арасындағы қатынас жұмысқа қабілеттілік коэффициентімен анықталады τ:

Е = Э×τ.

Механикалық және электрлік энергияға τ = 1. Жылуға:

τ _q= (Т – Т_о.с)/Т = 1 - (Т_0.с/Т),

мұндағы Т_о.с – қоршаған ортаның температурасы, К;

Т – жылу температурасын беру (немесе бермеу) температурасы, К.

Осылайша, жылу эксергиясы (ағынның жылу) деп берілген Т температура деңгейіндегі жылу мөлшерін Т_ос қоршаған орта температуралық деңгейіне қайтқыш аударымдағы алынуы мүмкін болған жұмыстың максималды мөлшері аталады.

Жылутехникалық процестер үшін, Т> Т_ос болғанда өтетін, жұмыс қабілеттілігі коэффициенті әрқашан оң және бірден кем (0<τ<1).

Төмен температуралық процестер үшін (криогендердің және тоңазытқыш) суытқыш объектілерден суық және жылу бұрып әкеут алыну Т< Т_ос болғанда өтеді және тек қана жұмыс шығынында іске асырылады. Бұл кез жұмыс қабілеттілігі коэффициентінде (τ<0) "минус" танбасымен сипатталады. Осылайша, суық эксергиясын τ анықтау үшін "минус" таңбасын алып бастап, абсолюттік мәнін алуға болады: Е₀ = Q₀ (τ_q)₀, немесе жылу ағынның бағытының өзгеруін ескеру:

Е_о = - Q_о ( - τ_q)_o

Идеалды кайтымды Карно циклында суық алу үшін минималды жұмыс саңы кетеді. Осыдан суық эксергиясы – Т температуралық деңгейінен қайтымды қоршаған ортаның Т_ос температуралық деңгейіне қайтымды жолмен берілген жылу санын ауыстыру үшін жұмысты минималды мөлшерін шығындау қажеттілігі. Жұмысшы дененің үлестік эксергиясы, кДж/кг (су, ауа, фреонды, оттекті, гелийді және с.а.), термодинамикалық параметрлермен сипаттама (р,Т,h,s) бекітілген жағдайда орналыстырып, мына теңдеумен анықталады :

е = h – h_o.c - Т_о_.с (s – s_o.c),

мұндағы h және s – бұл жағдайда затттың энтальпия мен энтропиясы, кДж/кг;

h_o.c, Т_о.с, s_o.c – қоршаған орта параметрлерінде заттың энтальпиясы, температура және энтропиясы.

Алынған мәндер эксергетикалық баланс құрастыру үшін қолданылады.

Эксергетикалық баланс негізінде, бөлек аппараттар және элементтердің артынан қалай біріктіруге болады, дәл осылай құруға және бүтінде жүйеге арналған (ΣЕ_вх =ΣЕ_вых +ΣD, қайда ΣD - эксергия жоғалтулары), эксергия жоғалту анықталады, мағына қайсылардың құру жұмыстары нәтижеліліктен тәуелді болады. Энергетикалық баланс негізінде қондырғының (аппараттың) немесе жүйенің ПӘК-ты анықтауға әрқашан болады:

η = ΣE_вых/ ΣE_вх = (ΣE_вх- ΣD) / ΣE_вх= 1 – (ΣD / ΣE_вх)

Нақты құрулардың эксергетикалық ПӘК, аппараттардың және жүйелердің болатын процестердің нәтижелілігі ең дұрыс қайтарады және мүмкін сонымен қатар айқын 0<η<1. Эксергетикалық ПӘК шектерде әрқашан орнында болады және интеграл көрсеткіштер арқылы, эксергетикалық ПӘК айтылғандар және жұмсалған жұмыс. Дәл осылай, егер үшін төмен температуралылардың (криогендердің және тоңазытқыш) құрулардың суйық өнімділікка келеді, эксергетикалық ПӘК осылай анықталады

мұндағы Q₀ – суық өнімділігі, кДж/с;

(τ_q)₀– суық өнімділігінің коэффициенті;

N – жұмсалған қуаттылық, Дж/c.

Трансформаторлардың кез келген түріне арналған эксергетикалық ПӘК мағыналары ұқсас анықтауға болады, ПӘҚ туралы айту есіне түсіре (алынған) құрудың күшті әсер және жұмсалған энергияны эксергетикалық мөлшерлерде құру жұмысына арналған.

1 ТАҚЫРЫП. ЖЫЛУ ТРАНСФОРМАЦИЯЛАРЫ ПРОЦЕСТЕРДІҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Сабақ мақсаты: Студенттер суық өндіретін жүйенің жылу және эксергетикалық баланстар теңдеуін құрастыруға тиісті білу; жылу маңызын анықтауы; температураның тәуелділікте жылу жұмысқа қабілеттілік коэффициент өзгерту графигі салуға білу.

Үлгі 1.1. Суықтың 4190 кДж эксергияны анықтау, алынғанды Ts =77,36 жанында сұйық азоты қайнауы температурасы.

Шешім. Cуық жұмысқа қабілеттілік коэффициенті

Cуықтың эксергиясы

Е₀ = -Qo * -Qo *(-2,79)=4190*2,79=11700 кДж

Үлгі 1.2. Жылу жұмысқа қабілеттілік коэффициентіның мағынасын (τ_q)₀, хладон R=12 (t_s= -29,8 °С) қайнауы температурасы бойынша әкететін, сұйық гелий қайнауы (T_s= 4,22 К) температура үшін санайтын және оны жұмысқа қабілеттілік коэффициентімен салыстыру.

Шешім. t = -29,8 °С бойынша жұмысқа қабілеттілік коэффициенті:

Т = 4,22 К бойынша жұмысқа қабілеттілік коэффициенті:

Салыстыру және көрсетеді, не суық алуына арналған үлгілі сұйық гелий температурасы жанында жұмыстар қажетті жұмсау 330 бір көбірек (-68,5/-0,206), немен хладон R -12. сұйық қайнау температурасы жанында ананы ғой суық сандары алуға арналған.

Үлгі 1.3. Суық өндіретін Q₀ жүйесінің, жылу және эксергетикалық баланс құрастыру, және оның ПӘК анықтау егер белгілі, не жүйе N электр энергиясының 20 кВт тұтынады және 62 кВт жылу түрінде жүйеден Q_т энергиясы апарады. Жылу қондырғыдан бұрылған жұмысқа қабілеттілік коэффициенті =+0,033; суықтан (τ_q)₀= -0,22 жұмысқа қабілеттілік коэффициенті алынған.

Шешім. Жүйенің (N + Qо = Q_Т) жылу баланстан суйық өндірілетін саның анықтаймыз:

Qo = 62 - 20 = 42 кВт

Электрэнергияның эксергиясы

Е_э= τ_э·N =1 * 20 = 20 кВт

Жылу әкететінің эксергиясы

E_q = τ_э··Q_T= 0,033 * 62 = 2,04 кВт

Алынған cуықтың эксергиясы

E_q = (τ_q)_0·· Q_T = -0,22 * (- 42) = 9,24 кВт.

Эксергетикалық баланс негізде, кВт,

E_Э=E_q + E₀ + D,

мұнда D — эксергияның шығыны.

Жүйенің ПӘК анықтаймыз

Үлгі 1.4. Хладагент R-12 ағынның меншікті эксергиясы қаншаға азайды, қайсысы жылуалмастырғыш аппаратта 0,425 МПа қысым бойынша t₁= 55 °С -нан t₂ =20 ⁰С дейін суытылады.

Шешім . Жылуалмастырғышқа кіру хладагент R-12 ағынның эксергиясы

e₁=h₁-h_ос-Т_ос*(s₁-s_ос).

Параметрлер кіруде хладон R-12 Т, s – диаграммасы бойынша анықталады: t₁= 55 °С жанында және р = 0,425МПа: h=608 кДж/кг және s=4,855 кДж/(кг*К)..

Хладон ағынның эксергиясы жылу алмастырғыштан шығуда е₂ = h₂- h_ос- T_о_c{s₂ –s_о_c).

Параметрлер шығуда t₂= 20 °С и р =0,425 МПа: h₂ = 584 кДж/кг и s=4,78 кДж/(кг*К).

Ағынның эксергия азаюі

= е₁-е₂ = h₁–h₂ -T_oc*(_S1 - s₂) = 608-584-293*(4,855 -4,78) = 24-21,9 = 2,1 кДж/кг

Үлгі 1.5. Эксергия саны анықтау, қайтарылатынның 1 кг ауаның жанында оның тоңазытқыш соңғы компрессорда Т₁ = 500 К -дан Т₂ = 320 К дейін қысым жанында р=0,6 МПа салқындау.

Шешім.Ауае, h - диаграммасымен пайдалана, қысым жанында р = 0,6 МПа және Т₁= 500 К; е₁ = 200 кДж/кг эксергия мәнің тауып аламыз.

Суытылған ауа эксергия мағынасы t₂ = 320 К жанында, е₂ = 151 кДж/кг

Эксергия әкету саны құрау

= е₁-е₂ =200-151=49 кДж/кг

Үлгі 1.6. Идеал тоңазытқыш циклде (кері Карно циклінде), суық өндіретін қайнау нормалы температурасына t_s хладагент R-13 шарт жанында, не жылуқабылдағыштың температурасы Тв қоршаған орта температурасынан жоғарырақ, бірдейдің 293 К, 8 К.-ға меншікті салыстырмалы жұмыс анықтау.

Шешім. Хладон R-13 арқылы диаграммадан t_s анықтаймыз: t_s= -81,5 °С (191,5 К). Т_н =191,5 К жанында суық жұмысқа қабілеттілік коэффициенті.

(τ_q)_н= 1 - (Т_ос/Т_н)= 1-(293/191,5) = -0,53

Жұмыстың меншік шығыны

Э_н= l/q_н= - (τ_q)_н+∆Т_в//Т_н= 0,53+ (8/191,5) 0,572

Үлгі 1.7. Жылуқабылдағыш өзгеру температурадан Т_в диапазонда 293-дан 10⁶ К дейін Т_н =Т_ос= 293 К жанында тәуелде болу идеалды жылусорғыш қондырғыларда меншікті эксергия шығынның өсуін анықтау.

Шешім. Бірнеше аралық мәндерімен тапсыру аламыз Т_в = 393; 493; 693; 893; 5* *10³; 10⁴; 10⁵ К, кестеде берілгендерді меншікті эксергия шығынның өсуін анықтаймыз Э_в/ Т_в²= Т_н/Тв²=Т_ос/Т_в².

Т_В, К		Т_В, К
	34*10^-4		293*10^-6
	19*10^-4	5*10³	117*10^-6
	12*10^-4	10⁴	293*10^-8
	61*10^-5	10⁵	293*10^-10
	366*10^-6	10⁶	293*10^-12

Үлгі 1.8. Суық жұмыс қабілеттілік коэффициентін есептеуі жанында ортаарифметикалық температураға жанында шарттарында, не жылу әкету процесі (сурет.1.1) процес ауыстырылады жайын, ұзындық заңмен ағып жатқанмен (штрих сызық) қатені анықтау. t_н1= -18°С; t_н2= -25°С аламыз.

Шешім . Ортаарифметикалық температурасы

= (Т_н1+Т_н2/2 = (255+248)/2=503/2=251,5 К