Су буыны негізгі түсініктемелері мен анықтамалары. Судың және су буының негізгі параметрлері мен кестелері

Нақты газдың бір түрі ретінде техниканың көптеген салаларында аса қыздырылған су буы кеңінен қолданылады. Су буы жұмыстық дене ретінде бутурбиналарында және бумашиналарында, атомдық қондырғыларда, жылуалмастырушы аппараттарда және т.б. жерлерде кеңінен қолданылады. Сұйықтан бу алу процесі кебу және қайнау арықылы өтеді. Бу пайда блатын сұйықпен термиялық және динамикалық тепе-теңдікте болса, онда мұндай буды қаныққан бу деп аталады. Қалқып жүрген сұйық фазаның бөлшектері қаннықан буда болмаса, онда ол құрғақ қаныққан бу деп аталады.

қыздырылған будың циклі су буының Р,V жәнеT,S диаграммаларында бейнеленген. Ренкин циклі бойынша жұмыс жасайтын қондырғының принципті схемасы 1.23 – суретте көрсетілген.

60. ЖЫЛУ АЛМАСТЫРУШЫ АППАРАТТАРДЫ ЖЫЛУЛЫҚ ЕСЕПТЕУДІҢ НЕГЗДЕРІМЕН ПРИНЦИПТЕРІ. Жылутасымалдағыштардың орта температуралық арыны(напоры). Жаңа жылу аппараттарын жобалауда, жылуалмастырғыш аппараттарына жылулық есептеулер жүргізу құрылымдаушылық болуы мүмкін, оны есептеу кезінде жылуалмастыру аппаратарының қыздырылатын бетінің ауданын F(м²), (табу) сонын сенімділік есептеу болады, бұл кезде жылу тасымалдағыштың соңғы температураларын Т₂ ^ы, Т₂ ^с және берілетін жылудың шамасын Ф анықтайды.Екі жағдайда-да, тұрақты режімде жылу алмасудың негізгі есептік теңдеуі болып жылу беріліс және жылу боланыс теңдеулері қолданылады:Жылу беріліс теңдеуі = К F (T ^ы -T ^с) = К F ∆ T(ариф. логар.).(2.6.1). Жылу баланс теңдеуі _с = _ы + ∆ ; (2.6.2). ∆ -ны шылушығынын ескермесек, (2.4.2) теңдеуін төменгіше жазамыз = _с = _ы = m _с ∆h_с = m _ы ∆h _ы = V _{с с} C_{p с} (T₂ ^с –T₁ ^с) = V_{ы ы} C_{p ы} (T₂ ^ы–T₁ ^ы), (2.6.3)мұндағы -жылу ағыны, Вт; К-орта жылу беріліс коэффициенті, Вт / (м² К); F-аппарат- тағы жылу алмасу бетінің ауданы, м^2;; T ^ы және T ^с – ыстық және салқын жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу бетіндегі температуралары; T₁ ^с және T₂ ^с – аппартақа кіретін және шығатын жердегі салқын тасымалдағыштың орта температуралары; T₁ ^ы және T ₂^ы – аппаратқа кірердегі және шығардағы ыстық жылу тасымалдағыштардың орта температыралары.C_{p с} және C_{p ы} – T₁ ^ы, -T ₁^с дан T₂ ^ы, T ₂ ^с аралығындағы, жылутасымалдағыштардың орта меншікті массалық жылусыйымдылытары, Дж/ (кг К);.∆h_ы және ∆h _с - аппараттағы ыстық және суық жылу көздерінің меншікті энтальпиясының өзгеруі, Дж/кг; V _{с с} және V _{ы ы} –жылутасымалдығыштардың массалық шығыны, кг/с. Төменгі көбейтінді шамасын былай жазуға боладыV = m = W, Вт/К (2.6.4).Оны W сулы (немесе шартты) эквивалент деп атайды.(2.6.4) теңдеуін ескерсек, жылу баланыс теңдеуі (2.6.3) төмендегі түрде болады. , (2.6.5)мұндағы W ^ы, W ^с – ыстық және суық сүйықтардың шартты эквиваленттері. Ыстық және суық жылу тасымалдағыштардағы шартты эквивалентерінің (2.6.5) шамалары арасындағы қатнас, графикте температуралардың өзгеруін анықтайды. (2.8 а, б – сурет). Жылутасымалдағыштың көлденең бетіндегі қыздыру температурасының өзгеру сипаттамасы, олардың қозғалыс схемасына (тура ағындылық немесе кері ағындылық) және W ^ы мен W ^с шамаларының қатнасына байланысты.Егер абсцисса осі бойынша аппарат бетінің ауданын F(м²), ал ордината осі бойынша әртүрлі нүктедегі жылу тасымалдағыштардың температура мәндерін салсақ, онда тура ағындық (2.8, а-сурет) және кері ағындық (2,8 б-сурет) аппараттарындағы жылу тасығаштардың сипаттамаларын аламыз, олар W ^ы және W ^с шама қатнасына және олардың қозғалыс схемаларына байланысты болады. 2.8 – сурет. Тура ағындылықта салқын тасымалдағыштың соңғы температурасы барлық уақытта, ысттық жылу тасымалдағыштың соңғы температурасынан кем, Т₂^с<Т₂^ы. Сонымен қатар сұйықтықтың бастапқы температурасын тура ағындық жылу алмастырғыштарға қарағанда, кері ағынды жылу алмастырғыштарда өте жоғары температураға дейін ысытуға болады.Мысалы, көлденен беттегі темпратура арыны ДТ кері ағындылыққа қарағанда, тура ағындылықта өте күшті өзгереді. Сонымен бірге орта температуралық арын шамасы, тура ағындылыққа қарағанда кері ағындылықта көп, демек ДT_кер >ДФ_тура. Орта температуралық арын. Барлық қыздыру беті ауданынан өткен, тұрақты орта жылу беріліс коэффициенті К жылу ағыны (2.4.1) теңдеуінен анықталады. Ф=KFДФ_{ор.лог.(ариф)}, (2.6.6), мұндағы ДФ_{ор.лог.(ариф)}, - орталогарифмдік немесе ортаарифрметиикалық температуралар арыны, аппараттағы. Егер жылу тасымалдығыштағы температура тура сызық заңымен өзгеретін болса, онда аппараттағы орта температуралы арын, орта арифметикалық шамалардың айырмасына теңДТ_{ор.арифм}=(Т₁^ы+Т₂^ы)/2-(Т₁^с+Т₂^с)/2. (2.6.7). Егер жылу тасымалдығыштағы температуралар, сызықтық емес заң мен өзгерсе, онда ысыту бетіндегі орта температура арыны немесе орта логарифімділік температура екі қозғалыс схемасы үшін (тура және кері) мына формуламен анықталадыДФ_ор.лог= , (2.6.8), мұндағы ДФ_к және ДФ_а - жылу тасымалдығыштағы температураның ең көп және ең аз айырмасы.Кері ағындылық аппараттарда ДФ_ор.лог-дің сан мәні, барлық уақытта тура ағындылық аппаратрдың ДФ_ор.лог мәнінен көп, сондықтан кері ағындылық аппараттар өлшемі аз болады.Егер қатынас ДФ_к/ДФ_а 1,7 болса, онда орта температуралық арынды шамамен мына формула арқылы анықтауға болады.ДФ_ор.= (ДФ_к+ДФ_а)/

61. ЖЫЛУ АЛМАСТЫРУШЫ АППАРАТТАРДЫ ЖЫЛУЛЫҚ ЕСЕПТЕУДІҢ НЕГЗДЕРІМЕН ПРИНЦИПТЕРІ. Жылутасымалдағыштардың орта температуралық арыны(напоры). Жаңа жылу аппараттарын жобалауда, жылуалмастырғыш аппараттарына жылулық есептеулер жүргізу құрылымдаушылық болуы мүмкін, оны есептеу кезінде жылуалмастыру аппаратарының қыздырылатын бетінің ауданын F(м²), (табу) сонын сенімділік есептеу болады, бұл кезде жылу тасымалдағыштың соңғы температураларын Т₂ ^ы, Т₂ ^с және берілетін жылудың шамасын Ф анықтайды.Екі жағдайда-да, тұрақты режімде жылу алмасудың негізгі есептік теңдеуі болып жылу беріліс және жылу боланыс теңдеулері қолданылады:Жылу беріліс теңдеуі = К F (T ^ы -T ^с) = К F ∆ T(ариф. логар.).(2.6.1). Жылу баланс теңдеуі _с = _ы + ∆ ; (2.6.2). ∆ -ны шылушығынын ескермесек, (2.4.2) теңдеуін төменгіше жазамыз = _с = _ы = m _с ∆h_с = m _ы ∆h _ы = V _{с с} C_{p с} (T₂ ^с –T₁ ^с) = V_{ы ы} C_{p ы} (T₂ ^ы–T₁ ^ы), (2.6.3)мұндағы -жылу ағыны, Вт; К-орта жылу беріліс коэффициенті, Вт / (м² К); F-аппарат- тағы жылу алмасу бетінің ауданы, м^2;; T ^ы және T ^с – ыстық және салқын жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу бетіндегі температуралары; T₁ ^с және T₂ ^с – аппартақа кіретін және шығатын жердегі салқын тасымалдағыштың орта температуралары; T₁ ^ы және T ₂^ы – аппаратқа кірердегі және шығардағы ыстық жылу тасымалдағыштардың орта температыралары.C_{p с} және C_{p ы} – T₁ ^ы, -T ₁^с дан T₂ ^ы, T ₂ ^с аралығындағы, жылутасымалдағыштардың орта меншікті массалық жылусыйымдылытары, Дж/ (кг К);.∆h_ы және ∆h _с - аппараттағы ыстық және суық жылу көздерінің меншікті энтальпиясының өзгеруі, Дж/кг; V _{с с} және V _{ы ы} –жылутасымалдығыштардың массалық шығыны, кг/с. Төменгі көбейтінді шамасын былай жазуға боладыV = m = W, Вт/К (2.6.4).Оны W сулы (немесе шартты) эквивалент деп атайды.(2.6.4) теңдеуін ескерсек, жылу баланыс теңдеуі (2.6.3) төмендегі түрде болады. , (2.6.5)мұндағы W ^ы, W ^с – ыстық және суық сүйықтардың шартты эквиваленттері. Ыстық және суық жылу тасымалдағыштардағы шартты эквивалентерінің (2.6.5) шамалары арасындағы қатнас, графикте температуралардың өзгеруін анықтайды. (2.8 а, б – сурет). Жылутасымалдағыштың көлденең бетіндегі қыздыру температурасының өзгеру сипаттамасы, олардың қозғалыс схемасына (тура ағындылық немесе кері ағындылық) және W ^ы мен W ^с шамаларының қатнасына байланысты.Егер абсцисса осі бойынша аппарат бетінің ауданын F(м²), ал ордината осі бойынша әртүрлі нүктедегі жылу тасымалдағыштардың температура мәндерін салсақ, онда тура ағындық (2.8, а-сурет) және кері ағындық (2,8 б-сурет) аппараттарындағы жылу тасығаштардың сипаттамаларын аламыз, олар W ^ы және W ^с шама қатнасына және олардың қозғалыс схемаларына байланысты болады. 2.8 – сурет. Тура ағындылықта салқын тасымалдағыштың соңғы температурасы барлық уақытта, ысттық жылу тасымалдағыштың соңғы температурасынан кем, Т₂^с<Т₂^ы. Сонымен қатар сұйықтықтың бастапқы температурасын тура ағындық жылу алмастырғыштарға қарағанда, кері ағынды жылу алмастырғыштарда өте жоғары температураға дейін ысытуға болады.Мысалы, көлденен беттегі темпратура арыны ДТ кері ағындылыққа қарағанда, тура ағындылықта өте күшті өзгереді. Сонымен бірге орта температуралық арын шамасы, тура ағындылыққа қарағанда кері ағындылықта көп, демек ДT_кер >ДФ_тура. Орта температуралық арын. Барлық қыздыру беті ауданынан өткен, тұрақты орта жылу беріліс коэффициенті К жылу ағыны (2.4.1) теңдеуінен анықталады. Ф=KFДФ_{ор.лог.(ариф)}, (2.6.6), мұндағы ДФ_{ор.лог.(ариф)}, - орталогарифмдік немесе ортаарифрметиикалық температуралар арыны, аппараттағы. Егер жылу тасымалдығыштағы температура тура сызық заңымен өзгеретін болса, онда аппараттағы орта температуралы арын, орта арифметикалық шамалардың айырмасына теңДТ_{ор.арифм}=(Т₁^ы+Т₂^ы)/2-(Т₁^с+Т₂^с)/2. (2.6.7). Егер жылу тасымалдығыштағы температуралар, сызықтық емес заң мен өзгерсе, онда ысыту бетіндегі орта температура арыны немесе орта логарифімділік температура екі қозғалыс схемасы үшін (тура және кері) мына формуламен анықталадыДФ_ор.лог= , (2.6.8), мұндағы ДФ_к және ДФ_а - жылу тасымалдығыштағы температураның ең көп және ең аз айырмасы.Кері ағындылық аппараттарда ДФ_ор.лог-дің сан мәні, барлық уақытта тура ағындылық аппаратрдың ДФ_ор.лог мәнінен көп, сондықтан кері ағындылық аппараттар өлшемі аз болады.Егер қатынас ДФ_к/ДФ_а 1,7 болса, онда орта температуралық арынды шамамен мына формула арқылы анықтауға болады.ДФ_ор.= (ДФ_к+ДФ_а)/

62. СҰЙЫҚТЫҢ ЕРІК СІЗ ҚОЗҒАЛЫСЫНДАҒЫ ЖЫЛУ БЕРІЛУ. Мәжбүрлік конвекция – сыртқы бет қабат немесе біріңғай өріс күштерінің әсерінен жүйе ішіндегі сұйыққа жылу беру арқылы пайда болады. Сондай-ақ мәжбүрлік конвекция кинетикалық энергия арқылы пайда болады. Конвективті жылу алмасудың қарқындылығы жылу беру коэфициенті б арқылы да сипатталады және ол Ньютон-Рихман формуласымен анықталады.Сұйықтың еріксіз қозғау процесіндегі конвективті жылу алмасудың ұқсастық теңдеуі N_u=f(R_e, P_r). еркін қозғалыс кезінде. N_u= C G_r^в P_r^m. Сұйық құбырда турбуленттілік қозғалыста болған кезде (R_есd>10⁴), егер l/d>50 болғанда орта жылу беру коэффициенттін анықтау үшін М.А. Михеев мына теңдеуді қолдануды усынады =0,021 R_есd^0,8Р_rқd^0,43 (Р_rс/ Р_rқ)^0,25 (2.3.10). Ауа үшін (P_r =0,7), бұл формула былай ықшамдылады:. =0,018 R_еcd^0,8 (2.3.11). Температураны анықтау үшін, ағынның орта температурасын, ал құбырдың өлшемін анықтауда оның диаметрін d қабылдайды.(2.3.10) және (2.3.11) формулалары мына шамалдарда қолданылады:R_еcd=1*10⁴ …5*10⁶ және Р_rс=0,6…2500..Құбырдың өлшемі l/d<50 болса, жылу беру коэффициенті жоғары болады, онда (2.3.10) және (2.3.11) формуладағы α мәнін орта тузету коэффициентке көбейту керек, ал оның мәні кестеде келтірілген..Егер құбыр ішінде ламинарлық қозғалыс орныққан болса, орта жылу беру коэффициентін анықтау үшін Михеев М.А. мына формуланы ұсынады =0,15 R_еcd^0,33Р_rcd^0,43 (Р_rc/ Р_rқ)^0,2. (2.3.12). Суйықтын тұтқырлық ағыны ламинарлық режімге сәйкес, еркін конвекция болмайды. Бұл режімде құбыр қабырғасында жылудың берілуі, жылу өткізгіштік қасиеттімен беріледі. Егер G_r P_r>8*10⁵ – болса тұтқырлы - гравитациалы режім болады.Сұйықтың еріксіз қозғалуы, еркін конвекциалы қозғалысымен бірге өтсе – гравитациалы режімде болғаны..Михеев М.А. гравитациалы режім үшін, құбырдағы жылу беру коэффициентін анықтау үшін мына формуланы ұсынады

=0,15 R_есд^0,33Р_rсд^0,43 G_rс^0,1 (Р_rс/ Р_rқ)^0,25. (2.3.13). Ауа үшін бұл формула төмендегіше болады. =0,13 R_есд^0,33 G_rс^0,1 (2.3.14).. (2.3.10) … (2.3.14) теңдеулермен Нуссельт саны және сонымен орта жылу беру коэффициенті анықталады = * λ/d - .3.11)

СҰЙЫҚТЫҢ ЕРІКТІ ҚОЗҒАЛЫСЫНДАҒЫ ЖЫЛУ БЕРІЛУ. Табиғи (еркін) конвекция – біріңғай емес өрісте, сыртқы массалық күш әсерінен (магниттік, инерциялық, гравитациялық күштер) сұйыққа жүйе ішінен жылу беру арқылы пайда боладысұйық мәжбүрлі қозғалыс кезінде N_u= C R_eⁿ P_r^m (P_rс/P_rқ)^0,25 Сұйық құбырда турбуленттілік қозғалыста болған кезде (R_есd>10⁴), егер l/d>50 болғанда орта жылу беру коэффициенттін анықтау үшін М.А. Михеев мына теңдеуді қолдануды усынады =0,021 R_есd^0,8Р_rқd^0,43 (Р_rс/ Р_rқ)^0,25 (2.3.10 Ауа үшін (P_r =0,7), бұл формула былай ықшамдылады: =0,018 R_еcd^0,8 (2.3.11) Температураны анықтау үшін, ағынның орта температурасын, ал құбырдың өлшемін анықтауда оның диаметрін d қабылдайды(2.3.10) және (2.3.11) формулалары мына шамалдарда қолданылады:R_еcd=1*10⁴ …5*10⁶ және Р_rс=0,6…2500.Құбырдың өлшемі l/d<50 болса, жылу беру коэффициенті жоғары болады, онда (2.3.10) және (2.3.11) формуладағы α мәнін орта тузету коэффициентке көбейту керек, ал оның мәні кестеде келтірілген.Егер құбыр ішінде ламинарлық қозғалыс орныққан болса, орта жылу беру коэффициентін анықтау үшін Михеев М.А. мына формуланы ұсынады =0,15 R_еcd^0,33Р_rcd^0,43 (Р_rc/ Р_rқ)^0,25 (2.3.12 Суйықтын тұтқырлық ағыны ламинарлық режімге сәйкес, еркін конвекция болмайды. Бұл режімде құбыр қабырғасында жылудың берілуі, жылу өткізгіштік қасиеттімен беріледі. Егер G_r P_r>8*10⁵ – болса тұтқырлы - гравитациалы режім болады.Сұйықтың еріксіз қозғалуы, еркін конвекциалы қозғалысымен бірге өтсе – гравитациалы режімде болғаны.Михеев М.А. гравитациалы режім үшін, құбырдағы жылу беру коэффициентін анықтау үшін мына формуланы ұсынады =0,15 R_есд^0,33Р_rсд^0,43 G_rс^0,1 (Р_rс/ Р_rқ)^0,25 (2.3.13) ауа үшін бұл формула төмендегіше болады =0,13 R_есд^0,33 G_rс^0,1 (2.3.14) (2.3.10) … (2.3.14) теңдеулермен Нуссельт саны және сонымен орта жылу беру коэффициенті анықталады = * λ/d

Іштен жанатын қозғалтқыштар (іжқ) деп – отынның жануы ішінде өтетін, бөлінген жылудың бір бөлігі механикалық жұмысқа айналатын жылу қозғалтқышты айтады. ІЖҚ –ры сұйық отынды, мұнайды, газды құбырлармен жеткізіп беру үшін қолданылатын компрессорларға, сорғыштарға және мұнай газ ұңғыларын қазу үшін бұрғылау қондырғыларын іске қосу үшін (жетектеу) қолданылады. Жалпы қозғалтқыштың жұмыстық циклының негізгі көрсеткіштері индикаторлық (ішкі) және тиімділік (сыртқы) екені белгілі. Қозғалтқыштың индикаторлық көрсеткіші – жұмыс циклінің жетілдік дәрежесін тек жылу шығынын еске ала отырып сипаттайды, ал тиімділік көрсеткіштер жылу шығынынан басқа, тағы иінді білікке газдың ұлғаюдағы берілген энергиядағы механикалық шығындарды сипаттайды. Қозғалқыштың нақты циклінің индикаторлық көрсеткіштеріне мыналар жатады: орта индикаторлы қысым Рi (МПа), индикаторлы қуат Ni (кВт), меншікті индикаторлық отын шығыны вi [(г/кВт сағ)], индикаторлы п.ә.к. ηi. Тиімділік көрсеткіштіріне мыналар жатады: тиімді қуат Nе (кВт), орта тиімділі қысым Ре (МПа), механикалық шығындағы орта қысым Рм (МПа), механикалық шығындағы қуат NМ, (кВт), сиғаттық жанармай шығыны Вж, (кг/сағ), меншікті тиімді жанармай шағыны ве [(г/кВт сағ)], тиімді п.ә.к. ηе

.

64. ГАЗДЫҢ АДИАБАТТЫҚ, СОПЛОЛЫҚ ЖӘНЕ ДИФФУЗОРЛЫҚ АҒЫСЫ ТУРАЛЫ ТҮСІНІК. Егер арнада газ ұлғайса қысымның азаюымен бірге және оның қозғалу жылдамдығы көбейсе, онда ондай арнаны сопло деп атайды. Ағынды тежеуге және қысымды арттыруға арналған арналарды диффузоралар деп атайды. Бұл кезде сығылады қысымның өсуімен бірге және оның қозғалу жылдамдығы азаяды. Арналардағы газбен және оны қоршаған ортаның қысымының аз айырмашылығынанда, жұмыстық дененің ағындық жылдамдығы өте жоғары болатынын теория және тәжірибе арқылы бақылауға болады. Сопло мен диффизордың ұзындығы үлкен емес, ал оларда дененің (газ, бу) ағу жылдамдығы жеткілікті жоғары, яғни өтетін уақыты аз болғандықтан қабырға мен ортаның дененің арасындағы жылу алмасу болар-болмас болады. Сондықтан, көптеген жағдайларда оны ескермей арна арқылы ағып шығу процесін адиабаталық деп есептесе де болады. Адиабаталық ағында (dq=0) (1.6.2) теңдеуі, мынандай көрініске ие болады. ω²₂ - ω ²₁/2=h₁-h₂=l_тех.(1.6.10).(1.5.11) тендігінен шамшаң ағып шығу жылдамдығы былай табылады ω ₂=