bimbetov_tasymaldau_umk_kz

жұмыстарын жоғары үнемділікті механикалық жабдықтармен қамтамасыз етудегі көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік берді.

Сұйықтық машиналарды белгілері бойынша топтайды. Тасымалданатын ақпалылар түріне байланысты оларды екі топка бөледі:

— сұйықтарды тасымалдағыштар (суды және сұйық қоспаларды) сорғылар, жер

сорғыштар, грунттық сорғылар;

— газдарды тасымалдағыштар және сыққыштар-желдеткіштер, ауа айдағыштар, компрессорлар.

Әсер принципі бойынша тау-кен өндірісіндегі тұрақты қондырғыларда қолданылатын сұйықтық машиналарды негізгі екі топқа бөлуге боладылопасты және көлемді.

Лопасты (күрекшелі) машиналарда жүмыс атқарушы механизм ретінде күрекшелер қолданылады, олар тек айналымды қозғалыс жасайды және ақпалыларға энергия береді. Бұл машиналар ақпалылар ағымының корпус ішіндегі қозғалыс бағыттарына байланысты ортадан тепкіш, осьтік және диагональды больш бөлінеді. Күрекшелі машиналар акпалыларды үзіліссіз және біркелкі беруімен, жұмыстық күрекшелердің корпуспен үйкеліспейтіндігімен, жоғары айналыс жылдамдығында жүмыс істеу мүмкіндігімен сипатталады. Көлемді машиналарда жұмыстық механизм больш, ілгерілікейін қозғалмалы поршендар (плунжерлер) жұмыс жасайды. Олардың жұмыс принципікамераның жұмыстық көлемін өзгертуде болып табылады. Мұндай машиналар

қысым тудыра алады.

Турбомашиналардың әсер ету принципі мен кұрылысы.

Турбомашиналардың жұмысы, жұмыстық дөңгелек күрекшелерінің ақпалылардың ығыстырылатын ағымы мен күштік өзара әсеріне негізделген. Ортадан тепкіш және осьтік турбомашиналардың схемалары (9.1 - суретте) келтірілген.

Ортадан тепкіш турбомашина(9.1, а - сурет) 3-ші күрекшелі 2-ші жұмыстық дөңгелектен тұрады, ол 5-ші білікке бекітілген. Олар ұлу тәріздес4-ші қорапта орналасқан, онда 1-ші қабылдағыш құрылым және 6-шы диффузор бар. Мүндай машинада акпалылар жұмыстық дөңгелекке білік осіне параллель бағытта келіп кіреді, ал одан бастапқы бағытын 90°-қа өзгертіп яғни радиаль бағытка шығады.

Осьтік турбомашинада (9.1, б - сурет) акпалылар ағымы 3-ші білікке кондырылған және 6-шы цилиндрлік қорапта айналатын жұмыстық дөңгелектің айналыс осіне қатарлас болады. Осьтік турбомашинаның жұмыстык, дөңгелегі 1-ші втулкадан және онда белгілі бұрышпен бекітілген 2-ші күрекшелерден тұрады. Ағымды жұмыстық дөңгелекке байыппен әкелу 4-ші коллектормен және5-ші алдыңғы обтекательмен, ал ағымды жұмыстық дөңгелектен кейін кері бұру, 7-ші түзетуші қалақшамен атқарылады. Ағымның осьтік машинадан шығуы 8-ші сақиналы диффузормен атқарылады.

9.1 -сурет. Турбомашиналардың сұлбалары

Турбомашина жұмысының негізгі көрсеткіштері:

61

-қысым, желдеткіштердеті арын, Па (н/м2);

-жұмыстық дөңгелектің айналу жиілігі, рад-1 (с-1);

-турбомашина тудыратын қуат. Вт;

-турбомашинаның пайдалы әсер коэффициенті ή, %

мұндағы Nт - пайдалы (идеальды) қуат; Nф — нақтылы пайдаланылған қуат

Турбомашинада жүретін теориялық процестерді қарастырайық. Ол төмендегідей

3. Турбомашинада соққыдан жоғалыстар болмайды.

Акпалылар козғалысын айналыстағы жұмыстық дөңгелек шегінде екі қозғалыстар

U1, U2 ~ түйіршіктердің жұмыстық дөңгелектің кіре беріс және шыға берісіндегі айналыс жылдамдығы;

W1, W2, — түйіршіктердің салыстырмалы жылдамдықтары; С1, С2 — түйіршіктердің абсолютты жылдамдықтары;

β 1,β2 — айналыс және салыстырмалы жылдамдыктар арасындағы бұрыштар. Жұмыстық дөңгелектің айналуына байланысты, ақпалылардың түйіршіктері олармен

Сонымен қатар ол күрекшелердің бас жағындаẀ1 — салыстырмалы жылдамдығымен күрекше пішініне жанама қозғалады. С1 — абсолютты жылдамдығы U1, жөне W1 векторларының қосындысы ретінде болады.

Күрекшелі акпалылардың козғалысында және оның турбомашина элементтерімен өзара әсерінде. Бұл құбылыстарды анықтайтын заңдарды білу, турбомашиналардың сүйықтық және беріктік есептеулерінің әдістерін құруға мүмкіндік тудырып, соның негізінде техниканың берілген саласын жетілдіруді камтамасыз етеді.

Турбомашинаның жұмысының негізгі көрсеткіштерін аныктауды қарастырайық. Турбомашинаның негізгі тендеуі.

Күрекшелі машиналардың негізгі теңдеуінің мәнісі, ақпалының үлестік энергиясының жұмыстық дөңгелек аймағындағы түрленуін анықтау. Негізгі тендеу

62

энергетикалық машиналарды есептеуде кең пайдаланылады және машинаның

Теориялық арын теңдеуінің қорытындысы қозғалыс саны момент теоремасының қалыптарына негізделген. Бұл теорема бойынша: 9.1 - суретте ағатын масса қозғалыс саны моментінің бір қимадан екінші қимаға ауысқандағы өзгеруі, ағымға осы екі қима аралығындағы түсетін сыртқы кұштер моментіне тең. Ол қималар ретінде радиусы r1 жұмыстық дөңгелектің күрекшелеріне

кіре берістегі және радиусы r2 жұмыстық дөңгелектен шыға берістегі қималарды қабылдаймыз.

63

F = p × D2 × в2 = p × D1 × в1 .

Бұл жылдамдық сан жағынан радиалдық кұрамға (с2Г) тең болады.

Онда ортадан тепкіш турбомашинаның теориялық өнімділігі келесіге тең болады

64

Бұл теңдеуді турбомашинаның теориялық өзіндік сипаттамасы деп . атайды а-күрекшелері алға иілген дөңгелекті: б-радиаль күрекшелі дөңгелекті; в-күрекшелері артқа иілген дөңгелекті; г-салыстырмалы сипаттамалары.

Негізгі әдебиеттер: 9[5-8], Қосымша әдебиеттер: 23[7-17, 23-39]. Бақылау сұрақтары:

1.Сору процесі ненің арқасында пайда болады?

2.Турбомашиналардың негізгі параметрлеріне нелер жатады?

3.Айдау процесі ненің есебінен жүреді?

4.Турбомашиналардың жіктелуі.

5.Л.Эйлер теңдеуі және оның мәні.

10 дəріс. Турбиналардың бірлесе жұмыс істеуі. Турбомашиналардың сыртқы желіде бірлесе параллель жəне тізбектеліп жұмыс істеуі. Турбомашиналардың жұмыс режимдерін реттеу.

Дәріс конспектісі. Ақпалыны тасмалдауға арналған қондырғы турбомашинадан( сорғы, желдеткіш, компрессор) және сыртқы желіден тұрады. Ақпалының кіре берісінен шыға берісіне дейін ішкі ( турбомашинаның кіре берісінен шыға берісіне дейінгі жол) және сыртқы желі ( турбомашинаға дейінгі және одан кейінгі құбырлар ) деп аталатын сыртқы жолдар болады.

Ақпалының сыртқы желімен қозғалысы кезінде қажет арынның( қысымның ) тасымалданатын ақпалы мөлшеріне байланысы сыртқы желі сипаттамасы деп аталады. Сыртқы желінің негізгі теңдеуін жүйенің энергетикалық тепе-теңдігін(балансын) зерттеу арқылы алуға болады.

Турбомашиналы қондырғының жалпы сұлбасын, мысалы, сутөкпе қондырғысын

Д. Бернули теңдеуін салыстыру жазықтығы ретінде су құдығындағы судың деңгейін қабылдай отырып, онымен құбырдан шыға беріс қима аралығындағы ағым үшін жазамыз

L16 × Q2

=H Г + (l d + åj) p 2 d 4 .

65

10.3)

Бұл қатынас сыртқы желінің сипаттамасы болып табылады, мұндағы RТ - құбырдың тұрақтысы немесе жоғалымның жалпы коэффициенті– деп аталады, НГ – геодезиялық биіктік.

Графикалық сыртқы желі сипаттамасының теңдеуі парабола түрінде болады(10.2 –

сурет).

Н

НС

Q

10.2 – сурет. Сыртқы желі сипаттамасы

Жұмыстық нүкте.

Тұрақты және тұрақсыз турбоқондырғылардың жұмыстық көрсеткіштерін анықтау үшін турбомашина мен желінің сипаттамаларының теңдеулер жүйесін бірге шешу керек

66

10.3-сурет. Жұмыстық нүкте 10.4-сурет. Сыртқы желі сипаттамасының жұмыстық нүктеге əсері

Бірінші шарт келесі критерияны сақтау арқылы қамтамасыз етіледіНг≤ 0,9НО , мұндағы НО – суды көтерудің жалпы биіктігі.

Екінші талап «помпаж» - деп аталатын құбылысты болдырмау үшін қажет.

Кейбір жағдайда ортадан тепкіш турбомашиналардың жұмысы кезінде тұрақсыз режимдер пайда болуы мүмкін. Оның себесі желідегі электр кернеуінің тербелісіне, желі сипаттамаларының өзгеруіне, ығыстырылатын ақпалы саныны және т..ббайланысты электр қозғалтқышының айналу жиілігінің ауытқуынан болуы мүмкін. Бұл ретте беріліс күрт ауытқиды және қозғалтқышқа үлкен салмақ .түседіБұл жағдайда беріліс поршендік машиналардағыдай соққы тәріздес сипат алады, ал мұндай жұмысқа байланысты құбылыс «помпаж» -деп аталады.

Турбомашиналардың сыртқы желіде бірге жұмыс істеуі.

Бірге жұмыс істейтін – деп, бір құбырға бірге жалғасқан бірнеше турбомашиналарды түсіну керек.

Бірге жұмыс істеу параллель (қатарласып) немесе тізбектеліп жүргізілуі мүмкін. Турбомашиналардың параллель жұмыс істеуі бір турбомашина өнімділігі жеткіліксіз

болған жағдайда қолданылады. Мұндай жұмыстың негізгі шарты болып, турбомашиналар

тамалардың графикалық тәсілі кең тараған. Алдымен барлық параллель жұмыс істейтін турбомашиналардың қосынды сипаттамалары тұрғызылады да, сонан кейін оған жалпы желінің сипаттамасы түсіріледі (10.5-сурет).

Q

QP åQP

10.5-сурет. Параллель жұмыс істейтін турбомашиналардың сипаттамасы

67

1 – бір турбомашинаның сипаттамасы; 2 – екі бірдей сипаттамалы параллель жұмыс істейтін турбомашиналардың қосынды сипаттамасы; 3 – сыртқы желі сипаттамасы; åQР, åНР –екі турбомашина тудыратын жұмыстық өнімділік пен жұмыстық арын

Турбомашиналардың жұмыс режимін реттеу.

Турбомашиналардың жұмыс режимін реттеудің негізгі мақсаты график бойынша белгі

–ленген өнімділік пен арынды (қысымды) ұстап тұру.

Олардың жұмыс режимін реттеудің екі тәсілі болуы мүмкін: сандық – жұмыстық доңғалақтың тұрақты айналыс жиілігінде және сапалық– жұмыстық доңғалақтың айналу жиілігін өзгерту арқылы.

Реттеудің сандық тәсілдері 1.Бұл тәсілде дроссельді ашу дәрежесімен айдайтын құбырдың кедергісін жасанды

түрде өсіреді немесе төмендетеді. Өз кезегінде желі сипаттамасы және осыған сәйкес жұмыстық нүкте де өзгереді (10.6-сурет).

2.Соратын құбырдағы дроссельдеу әдісі. Бұл тәсіл соратын құбырда бұрылмалы бағыттағыш күрекшелері жоқ машиналар үшін тиімді. Әртүрлі қалыпта қойылған дроссельдік қалқан соратын құбырдағы қысымды төмендетеді. Бұл ақпалының сипаттамасын, соған сәйкес турбомашинаның арындық сипаттамасын(Н – Q) өзгертеді. Бұл ретте жұмыстық нүктенің қалпы және турбоқондырғының жұмыс көрсеткіштері де өзгереді (10.7-сурет).

Егер кавитация әсері болмаса сорудағы ағымды дроссельдеу айдау жүйесін дроссель - деуге қарағанда экономикалық тиімді. Соңғы тәсілде көп болмаса да П.Ә.К.-нің төмендеуі орын алады.

3.Ақпалыны айдайтын құбырдан ағызу. Ағызылатын ақпалының мөлшері задвижканы ашу дәрежесіне байланысты. Машина жұмысын бұлай реттеу қарапайымдылығымен ерекше - ленеді және кез келген қозғалтқышта мүмкін. Оның негізгі кемшілігі – энергия жоғалыстары салдарынан үнемсіздігі. П.Ә.К.- нің мәні едәуір өзгереді.

4.Күрекшелер санын немесе сатылар санын өзгерту. Бұл тәсіл турбомашинаның арынын (қысымын) реттеуге мүмкіндік береді, себебі

Н = n × Z × Гл .

60g

сипаттамасында машина берілісі өзгереді. Сондықтан да берілісті машинаға кіре берістегі ағымға, арнайы күрекшелі бағыттағыш аппарат арқылы реттеу мүмкіндігі пайда болады. Ол аппарат жұмыстық доңғалақтың алдына орнатылады. Жұмыстық доңғалақ айналатын жаққа

68

бұруды күрекшелердің оң бұрышпен орналасуы деп есептеу қабылданған. Бұл жағдайда

Ру

кг/м2

40

o

7. Турбомашинаның сипаттамасын жұмыстық доңғалақты диаметрі бойынша жону арқылы өзгерту. Бағыттағыш аппараттары бар немесе доңғалаққа кіре берісте және шыға берісте тығыздағыштары бар турбомашиналарда тек күрекшелерді кесіп, доңғалақ дискасын сақтап қалады, ал спиральды сорғыларда күрекшелерді ,дедискаларды да кесуге болады. Ұқсастық заңдары бойынша Q, H, N – жұмыстық доңғалақ диаметрінің квадратына (Q) ,

69

кубына (H) және 5-ші дәрежесіне (N) пропорционалды өзгереді. Доңғалақтарды жонудың ұтымды шектері диаметрдің 15-20%-на дейін.

Сапалы реттеу.

Жұмыстық доңғалақтың айналу жиілігін өзгер, турбомашина сипаттамасының өзгеруіне әкеліп соқтырады. Бұл ретте әрине жұмыстық нүктенің де қалпы өзгереді(10.10сурет).

Айналдыру жиілігін байыппен реттеу мүмкіндігінде жұмыстық нүктенің қалпын және қондырғының жұмыстық көрсеткіштерін де байыппен өзгертуге болады. Реттеудің бұл тәсілінде П.Ә.К. көп өзгермейді.

H

H1

H2

n

n2<n

10-сурет. Жұмыстық доңғалақтың айналу жиілігін өзгерте реттеу

Негізгі әдебиеттер: 9[5-8], Қосымша әдебиеттер: 23[7-17, 23-39]. Бақылау сұрақтары:

1.Жұмыстық нүктені қалай анықтайды?

2.Турбомашиналардың бірлесе жұмыс істеуін қалай түсіндіресіз?

3.Турбомашиналардың жұмыс режимдерін реттеудің қандай тәсілдерін білесіз?

11 дəріс. Кеніштік сутөкпе. Қазіргі уақыттағы сутөкпе қондырғыларына қойылатын талаптар. Сутөкпенің мүмкін болатын сұлбалары. Бас сутөкпенің сорғы қондырғыларының қажетті саны.

Дәріс конспектісі. Шахтаның сумолдылығы абсолютті немесе салыстырмалы мәндерде көрсетіледі.

Абсолютті сумолдылық немесе шахтадағы су жиылысы– деп, уақыт бірлігіндегі барлық қазбалардан келіп түсетін судың мөлшерін айтады. Ол м3/сағ. немесе м3/тәулікпен белгіленеді.

Су жиылмасы шахтаның сумолдылығын толық сипаттай алмайды және олардың жұмысын салыстырмалы бағалау болып саналады, себебі шахталар пайдалы қазындылардың әртүрлі мөлшерін берулері мүмкін. Сондықтан да салыстырмалы сумолдылықты да ескеру керек.

3

Салыстырмалы сумолдылық немесе сумолдылық коэффициенті– деп м немесе тоннамен көрсетілген жылдық су жиылымының бір жылда өндірілетін пайдалы қазындының тонналық мөлшеріне қатынасын айтады.

мұндағы QГ – судың жылдық жиылымы, м3 (т); ρ –судың тығыздығы, кг/м3; А – пайдалы қазындының жылдық өнімділігі, т.

Жаңа кеніштерді жобалағанда немесе ескілерін қайта құруда сумолдыл коэффициеннтін пайдаланады.

70