ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
«Ғұмарбек Даукеев атындағы Алматы энергетика және байланыс университеті»
Коммерциялық емес АҚ
«Жылуэнергетика қондырғылары» кафедрасы
Пәндік жұмыс
«Жылу техникасының теориялық негіздері» пәні
Мамандығы: Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету
Орындаған: Қаламбай Ұлбике
Тобы: ЭСХк-20-1
Нұсқа: 5
Қабылдаған: Байбекова В. О.
___________ _______________«_____»________________________2021ж.
(бағасы) (қолы)
Алматы 2021
1 Жылу электр станцияларының тиімділігі
Бұл бөлімде теориялық және нақты жағдайларда (яғни іс жүзінде) ең тиімді жылуқозғалымдық бугазды айналымға ерекше көңіл бөлеміз.
Ж
ылуқайраттық қондырғылардың үнемиеттік және мекенқорғаулық басты тиімділігі жылуқозғалымдық айналымдарымен анықталады. Бұлардың да ең тиімділіктері – жаңғыртулы мен жылуландырулы және бугазды айналымдары. Өйткені жаңғыртулы айналымның термиялық пайдалы жұмыс еселеуіші (ПЖЕ-сі) Карно айналымының термиялық (ең үлкен) ПЖЕ-сіне тең. Оған қоса, жаңғыртулы мен жылуландырулы айналымдарының қоршаған ортаға тасталатын жылуы аз болатынынан оған сәйкесті жылуқайраттық қондырғылардың әсерлік ПЖЕсі (үнемиеттік және мекенқорғаулық тиімділігі) жоғары болады. Ал, бугазды айналымдарының ПЖЕ-сі, бу айналымдарының төменгі ыстықтықты тиімділігіне газ айна-лымдарының жоғарғы ыстықтықты тиімді-лігі қосылып, қосайналымды (бинарно) әр қайсының ПЖЕ-лерінен 1,5 - 2 еседей артық болады (1.2 суретті қараңыз). Бугазды қондырғылардың (БГҚ) әсерлік пайдалы жұмыс еселеуіші (ПЖЕ) Сименс (Германия) пен Дженерал электрик (АҚШ) фирмаларында 60 пайызға зерттеулі жеткізілген. Мұндай зор табысқа ие болудың негізгі себебі - БГҚ-ның жоғарғы сатысындағы (газ шығырлы қондырғыдағы (ГШҚ)) жұмыс дененің (газдың) басты ыстықтығының 1500 0С-ге дейін көтерілуі. Мұндай жоғары үнемиеттік және мекен қорғаулық жетістік ең төбелік емес. Өйткені аталған ГШҚ-лардың әлде де пайдаланбаған мүмкіндіктері баршылық.
Оған қоса, БГҚ-лардың қондырылған қуатының басты шығынының (капвложениенің) үлесі БГҚ-ның төменгі сатысы болатын – бу шығырлы қондырғыларының (БШҚ) меншікті қуатының басты шығынынан 20 пайыздан аса төмен. Тіпті БГҚ-ның қайтарымды мерзімі БШҚ-ның қайтарымды мерзімінен сол шамадай төмен.
Ал, БГҚ-ның басты түрін бірінші болып инженер П.Д. Кузминскийдің 1892 - 1900 жылдары жасап талаптанғанына бір ғасырдан асты. Сондықтан, БГҚ осы күнге дейін неге іске еркін пайдаланбай келеді деген сұрақ туады.
Тіпті бұл мәселенің зерттелуінде де кемсін жоқ деуге болады. Мысалы, А.И.Андрющенко мен В.Н.Лапшовтың 1965 жылы М.: Энергия баспасымен шыққан «Парогазовые установки электростанций» және А.А.Канаев пен М.И.Корнеевтің 1974 жылы Машиностроение баспасымен шыққан «Парогазовые установки» кітаптарынан бұрынғы да, кейінгі де, зерттеулік мәліметтер де аз емес. Сол ХХ ғасырдың 60-шы жылдары Новосибирск қаласындағы КСРО-ның Ғылыми Академиясының Сібірлік Бөлімінде «Теориялық және қолданбалық механика зерттеу институты» ашылып, оған «Барнаулдың қазандық заводы (БКЗ)» бағындырылып, Түркменияда БГҚ-лық Алибайрам электр станциясы белгілі академик С.А.Христиановичтің жетекшілігімен салынатын болған. Бірақ, 3 - 4 жылдан кейін, 1964 жылдың қазан айында Одесса қаласында өткен Бүкіл одақтық ғылыми жиналысында аталған зерттеу тақырыбының тамыры қиылған еді. Оның себебі - БГҚ-ларды іске асырудың КСРО өндірісі мен инженерлік кадрлар деңгейінің сол кездегі жетіксіздігі еді.
Ал енді ше? Енді БГҚ-ның күні туғандай. БГҚ ғылыми мәселері жеткілікті игерілгендей және жылу электр станциялардың (ЖЭС) тозуы жетіп, енді олардың жалпы жаңаландыруы тек аса тиімді БГҚ-лармен ауыстырылуы ерекше орынды ғой. Дегенмен, кадр мәселесі әрдайым орын алады. Сондықтан қаралып отырған мәселе өте маңызды және орынды.
БГҚ тәсілдемелігі Қазақстанға да судай қажет. Бізге ішкі айналымды газдандырулық жоғары тегеурінді бу өндіргішті БГҚ-лар (ПГУ с ВНП - высоконапорными парогенераторами с внутрицикловой газификацией) әсіресе қолайлы. Өйткені Қазақстанның табиғи газ көздері шамалы және табиғи газ - химиялық өте маңызды және құнды тәсілдемелік шикі зат. Ал, газбен салыстырмалы өте арзан көмірді газдандырып пайдалану – үнемиеттік және мекен қорғаулық маңызды жоғары дәрежелі өндіріс. Қазақстанның табиғи көмір көздері де мол және байлық қоры 4-ші орын алатын Балхаш көлінің маңындағы, Ілі өзенінің астындағы, қоңыр көмірді жерасты газдандырып өндіру - тапқан амал болар еді және мың жарым шақырымнан тасылатын Екібастұз тас-құмды көмірінен Ілі көмірі Алматы өлкесіне аса тиімді болады. Осы себептен бұл бөлімнің басты тапсырмасы ретінде ішкі айналымды газдандырулық жоғары тегеурінді бу өндіргішті БГҚ-ның жылулық сүлбесі мен есебі де қарастырылады.
Әрбір инженерлік ұсыныс үнемиеттік (экономикалық) пен тәсілдік және мекенқорғаулық (экологиялық) салыстырмалы бағалануға тиіс. Сондықтан бұл бөлімде шықты электр станция (ШЭС) мен жылу электр орталығы - ЖЭО-ның үнемиеттік тиімділігі (отын шығысы мен ПЖЕ-сі және қуаттары) салыстырмалы есептеліп, студенттің болашақты бітіру жұмысы үлгіленеді.
Шынында, студенттің бітіру жұмысында тақырыпты берілген ғылыми-инженерлік негізгі (арнайы) тапсырмаға міндетті түрде қосылып, үнемиеттік және өмір тіршілігі қауіпсіздігі бөлімдерінде кәсіпорындардың экологиялық паспорты, Жылу электр орталығының (ЖЭО-ның) элекрлік бөлігі, капиталды (басты) шығын және қысқа тұйықталу тоғының есептелуі секілді тапсырма-лармен жалғасады.
-
Тапсырма. Жоғары тегеурінді буөндіргішті БГҚ-ның есебі
m=1 n=5
Жоғары тегеурінді буөндіргішті (ЖТБ – ВПГ – высоконапорный парогенератор) бугазды қондырғының (БГҚ - ПГУ – парогазовая установка) Ts – сызбағындағы айналымы мен жылулық сүлбесі 1.1 мен 1.2 суреттерде келтірілген.
А
уа р1 = 0,1 МПа мен t1 = 20 + m – n=16 0C 1 күйінен 2 күйіне дейін сығымдағышта (турбокомпрессорда) р2 = 0,8 + 0,1m -0,01n=0.85 МПа–ға дейін сығылып, бітеу (саңылаусыз) ЖТБ–ға беріліп, ЖТБ-да отын жағылады. Отынның ЖТБ-дағы жану өнімдері суды қайнаттырып, оның қаныққан буын 11 мен 12 күйлерінен 5 күйіне дейін аса қыздырып, ыстықтығы t3 = 800 + m + n=806 0C–ге дейін төмендеген соң, газ шығырына (ГШ-ға) беріледі.
Мұнда жану өнімдерінің жылуы (ағындық қайраты) ГШ-ның механикалық (айналу) қай-ратына өзгеріп, электрөндіргіш-те (ЭӨ) электр қайраты өндіріле-ді. Жану өнімдерінің қалған (ГШ-дан шыққан) жылуы газбен суды жылытқышта (ГСЖ-да) жаңғыртылып, t1’ = 120 – m – n=114 0C ыстықтығымен мұржаға бері-леді.
Қысымы р5 = 13 МПа мен ыстықтығы t5 = 565 + m – n=561 0C аса қызған бу жоғары қысымды шығырда (ЖҚШ) жұмысын істегеннен кейін ЖТБ–ға қайта беріліп, қысымы р6 ≈ р7 = 3,0 МПа-да ыстықтығы t7 = 565 + m – n=561 0C–ге қайта көтеріліп, төменгі қысымды шығырға (ТҚЖ-ға) беріліп, шығырдан р8 = 3 кПа–да шықтағышқа түседі.
Бугазды мүлтіксіз (яғни
сіс = uіс = 1-де; ескерту: студенттің өзіндік сіс = uіс = 0,85 ішкі ПЖЕ-дегі есептеуі ерекше бағалануы мүмкін) қос жылуқозғалымдық айналымының термиялық ПЖЕ-сі есептеліп, бұл айналымның ең үлкен мен ең кіші ыстықтықтарының аралығындағы Карно айналымының ПЖЕ-сімен салыстырылсын. Газдың физикалық қасиеттері ауадағыдай және с
р = тұрақты болсын. Су сорғыларының жұмыстары ескерілместей аз болсын.
1.1 Тапсырма шешімі (m =1 n = 5).
Ең алдымен газ айналымының 2 мен 4 нүктелерінің белгісіз ыстықтарын анықтаймыз
(1.1)
(1.2) ГСЖ–ының жылылық келесі теңестігінен
(1.3)1 кг суға келетін газдық қатынасын анықтаймыз
(1.4)Мұндағы һ11 мен һ9 кДж/кг қажырлары [3]–тен р5 = 13 МПа мен р9 = 3 кПа-ларда табылған.
Қос айналымның теориялық ПЖЕ – сі
(1.5)
Мұндағы су мен су буынын һ5, һ7, һ10 қажырлары [3]-тің кестелерінен су мен су буынын берілген көрсеткіштері арқылы анықталған, ал һ6 мен һ8 тұрақты энтропиялық құбылыстардың есептері арқылы табылған. Газдың (ауаның) жылусыйымдылығы затшалы кинетикалық теория бойынша
(1.6)Карно айналымының ПЖЕ-сі
(1.7) Қос айналымның теориялық ПЖЕ–сі Карно айналымның теориялық ПЖЕ-сінің келесі үлесін құрады
(1.8)Бұл жақсы көрсеткіш.
1.2 Тапсырма. Шықты электр станцияның тиімділігі
Шығырға қысымы р1 = 16,6 + 0,1m + 0,05n МПа және ыстықтығы t1 = 550 0C су буы беріліп, шығырдан кейін р2 = 4 кПа қысымында толық шықтанады. Шығыр мен сорғының ішкі салыстырмалы пайдалы еселеуіштері ηшіс = 0,85, ηсіс
= 0,85. Шығырдың механикалық және электр өндіргіштің ПЖЕ–лері ηм = 0,97, ηө = 0,98. Бу қазаны мен бу құбырларының ПЖЕ-лері ηбқ = 0,91, ηқ = 0,99. Шықты электр станцияда (ШЭС–та) жағылатын отынның жылылығы Qжт = 30 МДж/кг мен шығырға берілетін будың шығысы D = 81,9 кг/с (1.3 суретті қараңыз).
Ренкин айналымының пайдалы жұмыс еселеуіштерін және ШЭС-тың отын шығысы мен қуатын және негізгі түзгілерінің жылылық ысыраптарының үлестерін анықтап, өзара салыстыру керек. 1.2 Тапсырма шешімі (m =1 n = 5).
1.2.1 Ренкин айналымның ПЖЕ-лерін анықтау үшін hs – сызбағы мен будың жылуқозғалымдық қасиеттерінің кестесі [3] арқылы есептік нүктелердің қажетті мәндерін анықтаймыз. Олар h1 = 3438, h2 = 1945, h3 = 120, h4 = 137 кДЖ/кг, t2 = 28,6, t4 = 29 0C.
1.2.2 Сонда қайтымды Ренкин айналымының теориялық ПЖЕ-сі
(1.9) Бұл қайтымды Карно айналымының келесі теориялық ПЖЕ-нен 
(1.10)Ренкин айналымының жетіксіздігі – ол 4 пен 1 нүктелер аралығындағы (1.3 суретті қараңыз) жұмыс дене орта ыстықтықтарының төмендігінде
(1.11)1.2.3 Нақты айналымның пайдалы жұмыс еселеуіші мұнан да төмен. Оның себептерін қарайық.
Жоғары қуатты нақты шығырлардың ішкі салыстырмалы ПЖЕ-лерінің мәндері ηшіс = 0,85 ÷ 0,9 аралығында болады.
Сығымдағыштың (сорғының) ішкі салыстырмалы ПЖЕ-лерінің мәндері де сол аралықта болады (1.3 суретті қараңыз)
(1.12)Бұлардың кіші мәндеріндегі Ренкин айналымының ішкі салыстырмалы ПЖЕ-сін келесідей табамыз
(1.13)