Алматы облысы Іле ауданы «Анжела» ЖШС ірі-қара фермасын, қорадағы кәдеге жарамсыз ауа жылуын жылу сорғыш қондырғысын пайдалану арқылы ғим

Сызық 10-12 қондырғыдағы «жазғы» жұмыс тәртібіндегі ауаның параметрлерінің өзгеруін, 10-11 – түйіспелі жылу алмастырғыштағы 13 құйылым ауаны салқындату мен  құрғатуды, ал 11-12 – рекуперативтік жылу алмастырғыштағы 17 құйылым ауаны  салқындатуды көрсетеді, 10-13 – бұл  жылу алмастырғыштағы 1 сыртқы ауаға  жылу мен ылғалды беру. Қисық 13-14 бойымен қондырғыда аралық жылутасығыш  ретінде хлорлы литийдің ерітіндісін  пайдалану кезінде құйылым және сыртқы ауаның параметрлері өзгереді, 10-14 – жылу алмастырғыштағы 13 құйылым  ауаны құрғату, 10-16 – жылу алмастырғышта 1 аралық жылутасығыштың концентрациясын  қалпына келтіру уақытында сыртқы ауаның ылғалдануы.

Сызық 14-15 қондырғыда ауаны құрғатқаннан кейін  форсункалы камерадағы құйылым ауаның буландырғыш салқындауын, ал сызық 10-17 – форсункалы камерадағы құйылым  ауаның оны құрғатусыз буландырғыш  салқындауын көрсетеді. Сызықтар 14-15 және 10-17 энтальпия сызықтарына параллель.

5-суреттен  қондырғы құйылым ауаның параметрлерін  кең шектерде өзгертуін қамтамасыз  ететіндігі және ауаның талап  етілетін параметрлерін ғимаратта жылдың қысқы сияқты, сондай-ақ жазғы да кезеңдерінде қолдауға қабілетті екендігі көрініп тұр.

 

Сурет 5 –  h – d диаграммасында көрсетілген, микроклимат қондырғысындағы ауа ағындарының параметрлерінің өзгеруі

 

 

2.6. Микроклиматтың энергия үнемдеуші қондырғысы үшін жабдықтарды таңдау

 

Қондырғыға  кіретін барлық дерлік жабдық біздің өнеркәсіппен сериялы шығарылады, ал бізбен өңделіп жасалған түйіспелі  жылу алмастырғыштар құрылысы бойынша қарапайым және оларды кез келген шаруашылықта өздігінен әзірлеуге болады. 

Ауаның  қондырғы арқылы жылжуыүшін Ц4-70 немесе Ц4-76 типті ортадан тепкіш желдеткіштерді қабылдауға болады. Қондырғыдағы аралық жылутасығыштың қозғалысын К типті  ортадан тепкіш сораптардың көмегімен  орындауға болады. Ауаны шаңнан тазартуды  ФР2-ФР5 панельдік сүзгілер немесе ФС2 өздігінен тазаланатын сүзгілер қамтамасыз етеді. Ауаның осы сүзгілер арқылы өтуні қарсылық 40-60 Па тең. Аралық жылутасығышты механикалық қоспалардан  тазалау үшін Ф-1 типті су сүзгісін қабылдаймыз.

Рекуперитивтік  жылу алмастырғыштар 17 және 24 ретінде  су калориферлерін қабылдауға болады. Ең жағымды КС_к типті биметалдық калориферлер болып табылады, себебі олардың жылубергіштік коэффициенті, су калориферлерінің басқа типтеріне қарағанда, едәуір жоғары болады. Қондырғыда ауа ағындарын басқару үшін КВР типті тікбұрышты қиманың реттелетін ауа жапқыштарын қабылдаймыз.

Қондырғыда  компрессордың электрлік жетегі, жылудың сұйықтық жеткізуі және бұрып  жіберуі бар букомпрессорлық  жылу сорабы пайдаланылады. Жылу сорап  ретінде нақты сондай сипаттамалармен  тоңазытқыш машинасын пайдалануға  болады.

Қондырғыдағы  аралық жылутасығыш – хлорлы кальцийдің су ерітіндісі. Коррозиялық белсенділікті  азайту үшін ерітіндіге ингибиторды  қосуға болады: ерітіндінің көлеміне калий хроматының (К₂Cr₂O₇) немесе натрий хроматының (Na₂CrO₄) бір пайызын.

Бізбен  өңделіп жасалған түйіспелі жылу алмастырғыштар тікбұрышты қималы шахталар болып табылады, оларда бір-бірінен 5-15 мм қашықтықта, жұқа тікбұрышты табақтар түрінде орындалған қабыршақтасушы беттер вертикальды орнатылған. Қабыршақтасушы беттер беттерге келесі талаптар ұсынылады: аралық жылутасығышпен беттің дымқалданғыштығы, коррозиялық тұрақтылық, аз қалыңдық, бет оның жанынан ауа ағыны өткен кезде тербелмейтіндей жеткілікті қаттылық. Қабыршақтасушы беттерді жұқа пластмассалық табақтардан, ұсақұялы пластмассалық торлардан, металлопласттан, суға төзімді лак сіңген қағаздан және басқа материалдардан әзірлеуге болады.

Шахталардың жоғарғы бөлігінде, қабыршақтасушы беттердің арасында, аралық жылутасығыштың тамшыларын сұйықтың өңделінетін ауамен түйісу аумағына тиюін болдырмайтын, аралық жылутасығыштың қайта бөлгіштері орнатылған. Аралық жылутасығыштың қайта  бөлгіштері – бұл қабыршақтасушы беттердің арасында бұрышымен жоғары орнатылғын, V-тәріздес профильдегі пластинкалар. Аралық жылутасығыштың тамшылары бұрыштың сәулелері бойымен қабыршақтасушы беттерге ағып кетеді және қабыршақтасушы беттерде аралық жылутасушының қабыршағын түзеді. Аралық жылутасушының қайта бөлгіштерін әзірлеу үшін, торлар мен қағаздан басқа, қабыршақтасушы беттерді әзірлеуге арналған тура сол материалдарды пайдалануға болады. Шахтаның жоғарғы бөлігінде, қабыршақтасушы беттердің және аралық жылутасушының қайта бөлгіштерінің астында, шахтаның қимасы бойынша аралық жылутасушының біркелкі шашырауын қамтамасыз ететін суландырғыштар орнатылған.

Суландырғыштардың ретінде, басқа түйіспелі жылу алмастырғыштарда қолданылатын, ИФ 9/5 аралық жылутасығыштың қайта бөлгіштері форсункаларды  пайдалануға болады. оларды тармақталған құбырда бекітеді.

Жылу  алмастырғыштың корпусын металлопласттан  немесе пластмассадан әзірлеуге  болады.

Жылу  алмастырғыштардың тасушы конструкцияларын бұрыштық болаттан әзірлеу және жылу алмастырғыштың корпусының сыртынан орналастырған  бәрінен жақсы. Тасушы конструкция  жылу алмастырғыштың астында және үстінде  маңдайшасы бар төрт тіреу болып  табылады. Тіреулер мен маңдайшалар  өзара дәнекермен біріктірілген.

Қабыршақтасушы  беттердің арасындағы қашықтықты белгілеу үшін олардың ұзын жақтарының бойымен  ағаш жұқа тақтайшаларды орналастырады. Жұқа тақтайшалармен қабыршақтасушы беттердің  пакетін шпилькалармен тұтастырады  және басқа шпилькалардың көмегімен  тасушы конструкцияға бекітіп қояды.

Жылу  алмастырғыштың арнасында ауа ағының бұрылу орындарында, жылу алмастырғыштың ауа өтуіне қарсыластығын азайту мақсатында, пластмассадан әзірленген бағыттаушы қалақшаларды орнатады. Бағыттаушы қалақшаларды қабыршақтасушы беттердегі арнайы фигуралық тесіктерге кіргізеді.

Жылу  алмастырғыштардың корпусы мен  тұғырығы, аралық жылутасығыштың ағып кетуін болдырмау үшін, жақсы саңлаусыздалған  болуы керек

 

 

 

3.2 Түйіспелі жылу алмастырғыштардағы  жылу-массатасу процестерін суреттеу

 

Соратын ауаның арнасында орнатылған жылу алмастырғыштағы  жылу-массатасудың процесін қарастырамыз. Жылу алмастырғыштағы жылумассаалмасу  тікелей түйісу кезінде сұйықтық пен ауаның жұқа қабыршақтары арасында, қабыршақтасушы беттермен түзілетін, жазық түзу арналарда болады. Жылу алмастырғыштың барлық арналары бірдей және оларда өтетін процестер ұқсас. Демек, бір арнадағы жылумассатасуды  қарастырумен шектелуге болады.

Қабырғалар  бойымен ауырлық күштің әрекетінен сұйықтықтың суық жұқа қабыршағы  ағып кетеді. Арнаның қалған көлемі бойынша қарама-қарсы бағытта  жылы ылғал ауа қозғалады. Өңдеп  жасалынған жылу алмастырғышта арнадағы ауаның жылдамдығы 10...12 м/с жетуге болады. Мұндай жылдамдықта жылу алмастырғыштың арналарында ауа қозғалысының турбуленттік тәртібі орнатылады. Сұйықтықтың  қабыршағы ауырлық әрекетінен қозғалады. Оның қозғалысының жылдамдығы қабыршақтасушы бетке және ауаның ағынына үйкелумен  шектеледі. Жылу алмастырғыштағы сұйықтықтың  қабыршағының қозғалыс тәртібі –  ламинарлық. Қозғалып жатқан сұйықтық пен ауа арасында температуралардың  айырымы болғандықтан, онда олардың  арасында конвективтік жылуалмасу болады. Конвективтік жылуалмасу кезінде жылу ағынының тығыздығы Ньютон-Рихман заңымен  анықталады:

 

                                     q = α Δt,                                            (3.1)

 

мұндағы : q – жылу ағынының тығыздығы, Вт/м²;

         α – жылу алмастырғыштың жылубергіштік коэффициенті, Вт/м^2оС;

       Δt – жылу алмастырғыштағы ауа мен сұйықтықтың температурала-рының айырымы, ^оС.

 

Жылубергіштік коэффициент көптеген факторлардың күрделі функциясы болып табылады: жылу алмастырғыштың пішіні мен өлшемдерінің, аралық жылутасығыштың және ауаның қозғалыс жылдамдығының, олардың физикалық  қасиеттерінің. Бұл коэффициент  жылу алмастырғыштағы конвективтік жылу алмасудың қарқындылығын анықтайды  және оның басты факторы болып  табылады.

Түйіспелі жылу алмастырғышта ауа мен сұйықтықтың  арасында қарқынды масса алмасу жүреді. Соратын ауаның салқындауы кезінде, одан аралық жылутасығышқа ылғал  конденсатталады, ал аралық жылутасығыштан құйылым ауаны қыздыру кезінде  ауаға ылғал буланады. Массаның ағын тығыздығын келесі теңдеу бойынша анықтауға  болады:

 

                             ,                                   (3.2)

 

мұндағы: γ – жылу алмастырғыштағы  ауа мен сұйықтықтың арасындағы масса ағынының тығыздығы, кг/м²с;

           β – жылу алмастырғыштың массабергіштік  коэффициенті, м/с;

         d_в – сұйықтықтың бетінен алшақтағы ауаның ылғал мөлшері, кг/кг;

         d_ж – сұйықтықтың бетіндегі ауаның ылғал мөлшері, кг/кг;

           ρ – жылу алмастырғыштағы ауаның  тығыздығы, кг/м³.

 

Массабергіштік  коэффициент конвективтік масса  алмасудың негізгі сипаттамасы  болып табылады және оның қарқындылығын  анықтайды.

Арнаның ортасында ауа қозғалысының турбуленттік тәртібінде турбуленттік өзек түзіледі, онда ауа үздіксіз және қарқынды араласады, оның нәтижесінде ауаның параметрлерін  өзектің қимасы бойынша тұрақты  деп есептеуге болады (Сурет 3.2).

 

1 – ауа  ағыны; 2 – сұйықтық қабыршағы ); 3 – қабыршақтасушы бет

 

Сурет 3.2 –  Жылу алмастырғыш арнасының қимасы

 

Арнаның қабырға маңы облысында ауа ағынында шекаралық қабат түзіледі, оның ұзақтылығында  ауаның параметрлері сұйықтықтың бетіндегі  мәндерден турбуленттік өзектегі мәндерге дейін өзгереді. Шекаралық қабат  ламинарлық және турбуленттік болуы  мүмкін, бірақ та турбуленттік шекаралық  қабатта сұйықтықтың бетінде, тұтқыр үйкелістің болуынан, ауаның қозғалысы  тежеледі және сұйықтық бетінің жылдамдығына тең болады. Осыған байланысты сұйықтықтың  бетінің жанында тұтқырлы ламинарлық қабатасты түзіледі. Турбуленттік өзектен  ламинарлық қабатастына жылу конвекциямен беріледі және (3.1) теңдеумен суреттеледі. Ламинарлық қабатасты арқылы жылудың  берілісі тек қана жылуөткізгіштікпен болады, яғни жылу ағынының тығыздығы  Фурье заңы бойынша анықталады [72]:

                                                                                   (3.3) жылу алмастырғышта (сурет 3.2)

мұндағы:  λ – ауаның жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/м^оС;

        – ламинарлық қабат астында Ү координатасының (сурет 3.2) бойымен ауа температурасының өзгеруі, ^оС/м

 

Конвекциямен  шекаралық қабатқа берілетін  жылудың мөлшері жылуөткізгіштікпен ламинарлық шекаралық қабат арқылы берілетін жылудың мөлшеріне  тең, яғни (3.1) және (3.3) теңдеулерінің  сол жақ бөліктері тең, демек, олардың оң жақ бөліктері де тең  [72]:

 

немесе

                                                                                      (3.4)

 

 

(3.4) теңдеуін  жылубергіштік теңдеуі деп атайды. Осы теңдеу бойынша жылу алмастырғыштың  кез келген нүктесіндегі жылубергіштік  коэффициентінің мәнін есептеуге  болады, егер жылу алмастырғыштағы  жылутасығыштардың температуралар  өрісі белгілі болса.

Тұтқыр  ламинарлық қабат асты арқылы ылғалдың беруі молекулярлық диффузия жолымен  болады. Масса ағынының тығыздығы  бұл жағдайда Фик заңы бойынша  анықталады [72]:

 

                                                                              (3.5)

 

мұндағы ρ  – ауаның тығыздығы, кг/м³;

       D – молекулярлық диффузия коэффициенті, м²/с.

 

Фик заңы кеңістіктегі ауа мен будың кедергісіз таратылу жағдайларындағы молекулярлық диффузияны суреттейді. Біздің жағдайда сұйықтықтың беті ауа үшін өткізбейтін, сондықтан, Фик теңдеуіне сұйықтықтан  ауаның стефан ағынын ескеретін Стефан коэффициенті  I/d_ж енгізіледі:

 

                                                                                 (3.6)

 

Турбуленттік  өзектен, (3.2) теңдеумен суреттелетін, ламинарлық қабат астына массаның ағыны, (3.6) теңдеумен анықталатын, ламинарлық қабат асты арқылы өтетін масса ағынына  тең [73]:

 

,

немесе

                                                                              (3.7)

 

(3.7) массабергіштік  теңдеуі бойынша массабергіштік  коэффициентінің мәндерін есептеу  үшін жылу алмастырғыштардың  арналарындағы ауаның ылғал мөлшерінің  өрісін білу талап етіледі.

 

4  Эксперименталдық зерттеулер 

 

Эксперименталдық  зерттеулердің міндеті өңдеп  жасалған түйіспелі жылу алмастырғыштың жылу- және массабергіш коэффициенттердің  және оның ауа өтуге қарсылығының жылу алмастырғыштың арналарындағы  ауаның жылдамдығынан және қабыршақтасушы беттердің арасындағы қашықтықтан  тәуелділіктерін орнату болып табылады. Бұл жерде процестерге осы  факторлардың әрқайсысының жеке-жеке әсерін білу керек, себебі практикада олардың кез келген үйлесуі кездесуі мүмкін. Сондықтан, тәжірибелер бірфакторлы  эксперимент әдісі бойынша өткізілген. Қабыршақтасушы беттер арасында белгілі  бір қашықтықты орната отырып, параметрлердің ауа жылдамдығынан тәуелділіктерін  зерттеген. Содан кейін қабыршақтасушы беттер арасындағы қашықтықтың басқа  мәнін орнатқан және нақ соны орындаған.