2.2 Автогудронатор базасындағы қар еріткіш элементтерін алдын-ала есептеу

Қарағанды қаласының жүретін жолын тазалау кезінде КамАЗ көлігі базасында көлік самосвалдары қар тиегіштермен бірге жұмыс істейді, ол қаладан 10-нан 15 км дейін ара-қашықтыққа сыртқа орташа алғанда 8 м³ қарды шығарып тастайды. Үздіксіз жұмысы үшін бір қар тиегіш 3-тен 5-ке дейін көлік самосвалдарына қызмет көрсетеді. Жалпы ауданы шамамен 5772 км² болатын Қарағанды қаласының барлық 724 көлік жолдарын тазалауға керек көлік самосвалдар мен қар тиегіштердің санын көрсететін есептеу жүргізейік. Ол үшін қала жолдарында қысқы уақыт ішінде түсетін қардың орташа көлемін есептеу қажет.

Қардың көлемі формула бойынша анықталады (гидрометеоцентрдің мәліметтері бойынша орташа мәні)

(2.1)

мұнда көлік жолдарының ауданы, ;

қардың биіктігі, .

Қардың көлемін бір көлік самосвалының сыйымдылығына бөле отырып 144300 кқлік самосвалын аламыз, ал соңғы санды бір қар тиегішке ұызмет көрсететін көлік самосвалдарының санына бөлсек онда 28860 қар тиегіштерді аламыз. [1]

Жылу өткізгіш есебінен жылу берілісінің қарқындылығы температура градиентіне тәуелді, яғни сым ұшында температуралар айырымының оның ара-қашықтығына dT/dx қатынасы. Осы шамалар арасындағы қатынас француз математигі Ж.Фурьемен енгізілген болатын және келесідей болады:

(2.2)

мұнда q- жылу ағыны,

k - жылу өткізгіш коэффициенті.

Теориялық жылу қуатын аламыз: D= 0,688 Гкалл/сағ.

Отынның жанудың нақты температурасы болады:

(2.3)

мұнда σ – шырақтан сәуле шығарылуынан жылудың тікелей берілу коэффициенті; σ = 0,25.

Онда,

hсн нормативті мәнді бағалау үшін қардың қабатының шамасы гидрометеоцентр мәліметтері бойынша алынуға жоспарланады. Белгілі бір тығыздықты 1 т қар масасында (қар немесе мұз) ластанудың меншікті саны J – жол жабындыларынан келіп түсетін ластануды көрсететін мобильді қар еріткіштер құрылғысын пайдаланудың статистикалық мәліметтері бойынша, жинақталатын қалдық суды қалдырмайтын құраушысынсыз. [6]

1 м³ қарды ерітуге кеткен жылу мөлшері (кДж), формула бойынша анықталады:

(2.4)

мұнда k – жылу беріліс коэффициенті, кВт/(м²⁰С);

– цистерна бетінің ауданы, м²;

– қарды тиеуден кейінгі судың орташа температурасы, ⁰С,

–қарды тиеу кезінде судың температурасы.

Жану өнімдерінің орташа меншікті жылу сыйымдылығы (кДж/(кг·К)) формула бойынша анықталады:

мұнда C – сәйкес газдардың меншікті жылу сыйымдылығы, кДж/(кг·).

Тұрақты қысым кезінде газдардың жылу сыйымдылығы келесі тәуелділіктер бойынша температураның өзгеруімен бірге өзгереді:

(2.6)

Дизель отынның тығыздығы ²⁰=860 кг/м³, онда салыстырмалы тығыздық 0,860 кг/м³ құрайды.

Жылу сыйымдылық Крэг формуласы бойынша есептеледі:

(2.7)

Оттыққа енгізілген барлық жылу жану өнімдерін отынның жанудың теориялық температурасына t_Т.Т. (К) дейін жылытады, жылу балансына сәйкес:

(2.8)

мұнда Q_Т – қоршалған кеңістікке оттықтағы жылудың шығындалуы, отынның кДж/кг, Q_Т=0,03 Q_В;

Q_Х – отынның химиялық толық жанбаудан болатын шығын, отынның кДж/ кг,

Q_Х=0,02 Q_В;

Q_М – механикалық толық жанбаудан болатын шығын, отынның кДж/ кг топлива, Q_М=0,03Q_В;

с_в – құрғақ ауаның жылу сыйымдылығы, с_в=1,01 кДж/(кг·К);

t_в – ауаның температурасы, t_в=293 К;

с_Т –t_Т кезінде дизель отынның жылу сыйымдылығы, с_Т = 1,97 кДж/ (кг·К);

t_Т – дизель отынның тұтану температурасы, t_Т = 313 К ;

с_ср – жану өнімдерінің орташа жылу сыйымдылығы;

t_Т.Т. – отынның жанудың теориялық температурасы.

Теңдеудің сол жағы оттыққа отынның әрбір килограмы енгізілетін жылудың мөлшерін анықтайды және Q_вн деп белгіленеді:

+

Алынған квадраттық теңдеуді шешеміз:

(2.9)

Отын жанудың теориялық температурасын аламыз, = 1790 К

Отын жанудың нақты температурасы құрайды:

(2.10)

мұнда σ – шырақтан сәуле шығарылуынан жылудың тікелей берілу коэффициенті; σ = 0,25.

Онда,