94

Электродтардағы жіберілетін ток тығыздығы. А/ м2

		jДОП	Е ДОП	/	;	(3.4)
мұндағы Е ДОП	-	судың	меншікті		кедергісіне тәуелді,	жіберілетін	өріс
кернеулігі, Вт/м ;		- судың меншікті кедергісіне әсер ететін, булануды
есепке алатын	коэффицент			(су қыздырғыштары		үшін =1,	бу
казандықтары үшін =1,25-1,35).
Электродтардағы максимал ток тығыздығы, А/ м2
		jмакс	kH I / AЭ ;			(3.5)
мұндағы		kí =1,1-1,4		электрод бетіндегі ток		тығыздығының
біртектілігін есепке алатын коэффицент;
I - электродтан ағып түсетін ток күші, А;
А - электрод бетінің ауданы ,м2 ;
э
Су қыздырғыштар			және бу қазандықтарының электродты жүйесін

есептеу, электродтардың рационал қалыптарын таңдау, оның өлшемдерін, қуатын және оның реттеу диапазонын анықтаудан, электродтағы өріс кернеулігімен ток тығыздығы бойынша аппараттың жұмысқа қабілеттілігін тексеруден құралады.

Есептеу үшін, бастапқы деректер: ағындық, су қыздырғыштарының Q су көлемінің шығыны, кірістегі QВХ мен QВЫХ шығыстағы судың температурасы; ағындық емес қыздырылатын су көлемі

V, қызу уақыты t, судың бастапқы Н		және соңғы К температурасы; бу
қазандықтарының будың массалық шығыны Qm			, жұмыстық қысымы Нр
мен қайнау температурасы S	және де судың 20		С температура кезіндегі
меншікті электр кедергісі.	Фазалық	кедергі,	Ом, анықталуы мүмкін;

Фазалық кернеу UÔ , В, мен аппарат қуаты Р, Вт бойынша
RФ 3UФ2 / Р;	(3.6)
электродты жүйенің геометриялық өлшемдері бойынша
RФ kЭ.Г / h ;	(3.7)
мұндағы kЭ .Г жүйенің геометриялық коэффициенті;
h - электрод биіктігі, м.

21

Ағындық электродты, сусыз жұмыс істейтін, тұйықталған жылумен жабдықтау жүйесі бар қыздырғыштарда, кіріспен шығыста судың температурасы өзгерусіз болғандағы тұтынылатын қуат, Вт.

P

3U Ф2

3U Ф2

3U Ф2 h 20 ср

;

(3.8)

RФ

kЭ .Г

40 20

kЭ .Г

h

ср

мұндағы ñð - аппараттағы

судың

орташа

меншікті электр

кедергісі,

Ом м ; ср

ВХ

ВЫХ

/ 2

- аппараттағы орташа температура, С

Ағындық емес су қыздырғыштың қуаты су температурасының көтерілуінен қызу үрдісінде ұлғаяды.

Қызудың бастапқысындағы қуаты, Вт.

PH

3U

2 h 20

H

P20

20

H

;

(3.9)

Ф

40 20 kЭ .Г

40

Қызудың соңындағы қуаты, Вт.

PК

3U 2 h 20

К

P20

20

К

;

(3.10)

Ф

40 20 kЭ.Г

40

Орташа қуат, Вт.

Pср

РН РК

V В сВ К

Н

;

(3.11)

2

t

мұндағы V - судың көлемі,

м3 ;

B - судың тығыздығы,кг / м3 ;

сВ - судың меншікті жылу сиымдылығы,

Дж

кг С ;

t - суды қыздыру уақыты, c .

Су қызуының бастапқыдан соңғы температурасына жеткендегі уақыты:

t	40V В cВ kЭ.Г 20		ln	20 К		B ln	20 К	;	(3.12)
				20 H			20 H
	3U Ф2 h
мұндағы		40V В cВ kЭ.Г 20			В	- тұрақты қызу уақыты, с.
		3UФ2 h
				22

Егер қызу уақыты берілген болса, онда

электрод биіктігін

анықтауға болады, м.

h

40V ВcВ kЭ.Г 20

ln

20 К

;

(3.13)

3UФ2 t

20 H

A

Э

40V В cВ kЭ.Г

20 b

ln

20

К

;

(3.14)

3UФ2 t

20 H

Ағындық емес электродтық су қыздырғыштың кез-келген уақыттағы қуаты, Вт.

Рt PH et / B ;

(3.15)

мұндағы t - су қыздырғышты қосқандағы уақыты, с.

Кез-келген уақыттағы судың тампературасы, С .

t

20

H et / B

20 ;

(3.16)

Ағындық су қыздырғышты мынадай тізбек бойымен есептейміз:

1.Аппараттың қуатын табамыз, Вт.

P Q В cВ ВЫХ

ВХ

/ ;

(3.17)

Фазалық

кедергіні

есептейміз

RФ 3UФ2

/P,

Ом, аппараттағы

судың

орташа

температурасын

СР ВХ

ВЫХ /2,

С

және орташа

температурадағы

судың

меншікті

электрлік

кедергісін

ср

40 20

/ 20 ср

,Ом м .

Судағы

электрлік

тесуді

және тез

ескіруді

болдырмау үшін

ортаның шындық

максимал

кернеулігі

жіберілетін шамадан аспауы қажет.

Егер

Емакс -

ды есептеу жолымен

табылмаса,

онда

электродтағы

жіберілетін

jДОП

және

шындық

максималдық

jмакс

ток тығыздығын салыстыра отырып, аппараттың

жұмысқа қабілеттілігі шамамен бағаланады.

Жоғарыда

көрсетілген

формулалар арқылы

және

берілген

мысалдарды пайдаланып, әртүрлі мәндерді қоя отырып, есептеулер жүргізіледі.

23

				ЕСЕПТЕЛУ ЖОЛДАРЫ:
№3.1		мысал.		Жылыту жүйесінде қолданатын			электродты
қыздырғышты		есептеу.		Жылыту жүйесінің		жылулық қуаты
Ф 210 103кДж/ч,			судың	шығысындағы	температурасы		вых 95 С,
кірісіндегі	вх	70 С, судың меншікті электрлік кедергісі					20 С кезінде
20 20Ом м. Қоректендіру кернеуі 380/220					В. Электродтар цилиндрлік
коаксильді.	Ішкі электродтардың радиусы r 0.03м,					су қыздырғыштың
ПӘК-і 0,97.
Су қыздырғыштың номиналдық қуаты:
		P Ф/3600 ;					(3.18)
Фазалық кедергісі:
		RФ 3UФ2 /Р;					(3.19)
Су қыздырғыштағы судың орташа температурасы:
		СР ВХ ВЫХ /2;					(3.20)
Судың меншікті кедергісі мынадай температурада:
		82,5	40 20 / 20 ср ;				(3.21)

Электродтың сыртқы радиусы мына оптималдық қатынастан шығады rB /rH 0.368:

rH rB /0.368;

(3.22)

Электродты жүйенің геометриялық коэффициенті

kЭ.Г		1	ln	rН	;	(3.23)
		2
				r
				B

Теңдеу бойынша электродтың биіктігі

h kЭ.Г 82,5 /RФ ;

(3.24)

Ортаның шындық максималдық кернеулігі

24

Емакс		UФ			;	(3.25)
	r	ln	rH
			r
	B
			B

График бойынша 20 20Ом м болғанда, ортаның жіберілетін кернеулігі

7,5 104 В/ м. Емакс Едоп болғандықтан қазандықтың жұмысқа қабілеттілігі қамтамасыз етіледі және судың тесіп өтуі болмайды.

№3.2 мысал. Жұмыс өнімділігі Q = 200 кг бу сағатына.

Қазандықтағы жұмыс қысымы 6 105 Па.	Қоректендіру суының
температурасы 10 С , оның меншікті кедергісі	20 20Ом, 20 С болғанда.

Желідегі кернеу 380/220 В. Қазандықтың электродты жүйесі жазық параллель пластиналар күйінде орындалған.

Қазандықтың қуаты, кВт.
Р Q hП hВ /3600 ;	(3.26)
мұндағы hП - энтальпия буы,	р 6 105 Па, кДж/кг; hВ -

қоректендіру суының энтальпиясы, 10 С температурадағы, кДж/кг. Термодинамикалық су және су буының құрамының таблицасы

бойынша hП =2760 кДж/кг, hВ =42 кДж/кг табамыз. Будың температурасы

S	164.2C .
	Қазандықтың қуаты
	Р Q hП hВ /3600 ;	(3.27)
	Фазалық кедергі
	RФ 3UФ2 /Р;	(3.28)

20 20Ом м болғанда, электродтардың арасындағы жіберілетін кернеулігі Едоп 3,25 104 В/ м.

Электродтардың минималды ара қашықтығы

амин U /Eдоп ;

(3.29)

а 1,5 10 2 м деп қабылдаймыз.

Конструктивтік құрамына қарай электродтың ені b=0,15м. Электродты жүйенің геометриялық коэффициенті kЭ.Г а/b.

25

Қайнаған кездегі судағы ауаның әсерінен 25℅ -ке ұлғаюын ескере отырып, судың меншікті кедергісі:

кип

1,25 100 1,25

40*20

Ом м 8,33Ом м;

кип

(3.30)

20 100

Электродтың биіктігі

h kЭ.Г /RФ ;

(3.31)

Электродтың бір фазасының ауданы АЭ bh

Электрлі кернеуліктің қазандықтағы жіберілетін ток күшінің

тығыздығынан көп еместігін тексереміз.

Максималды электрлік кернеулігі:

Ефак

U /a ;

(3.32)

Жіберілетін ток тығыздығы

jДОП ЕДОП / кип ;

(3.33)

Нақты максималды ток тығыздығы

jмакс kН

IФ

k

Р

;

(3.34)

3U

A

Н

Ф

А

Э

Э

Е, і -ден кіші болғандықтан, қазандық қалыпты жұмыс жасайды.

№ 3.3 мысал. Сиымдылығы 0,4м3

электродты су қыздырғышта

коаксальдық

цилиндрлік

электродпен, электродтың

ішкі диаметрі

dB 0,03м,

сыртқысы

dН

0,06м,

электрод

биіктігі

h 0,15м,

судың

меншікті кедергісі 20 15Ом м,

су қыздырғыш П.Ә.К.=0,95,

желінің

кернеуі 380/220 В. Судың бастапқы температурасы 20 С.

kЭ.Г

1

ln

rН

;

(3.35)

2

r

B

РН

3U2 h 20

H

10 3

Ф

;

(3.36)

40 20kЭ.Г

В

40V BcBkЭ.Г 20

;

(3.37)

3UФ2 h

26

Р0,5	РНеt/ B ,						(3.38)
0..5	20 H et/ B 20;						(3.39)
Емакс			UФ			;	(3.40)
		r	r
			ln	H
				r
		B
				B

Жоғары да қарастырылған қыздырулардан басқа қыздырудың түрлері: Диэлектриктік кыздыру ток өткізбейтін материалдар мен шала

өткізгіштерді жоғары жиілікті электрлік өріске енгізгенде оларда тудырылатын өткізгіштіктің тура (алмаспайтын) тоғы мен полярланудың ығысу тоғының өтуімен жүзеге асырылады. Бұл тәсілде электр энергиясы алдымен айнымалы электрлік өрістің энергиясына, ал содан соң осы өріске енгізілген диэлектрикте немесе шала өткізгіште жылу энергиясына айналады.

Доғалық кыздыру - жылулық өңдеу нысанын (объектісін) электр доғасымен электрлік қыздыру. Бұл тәсілде электродтар арасындағы газды ортада өтетін доғалық разрядта, электр энергиясы жылу энергиясына айналады. Материал доғаның тіректік (анодтық және катодтық) дақтарынан түсетін жылылық есебінен, сондай-ақ доғамен және электродтармен жылу алмасу салдарынан (нәтижесінде) қызады.

Электронды-сәулелік кыздыру - жылулык өңдеу нысанын

(объектісін) вакуумде фокустелінген электронды сәулемен электрлік қыздыру.

Ионды қыздыру - жылулық өндеу нысанын (объектісін) вакуумде шектік разряды құрылған (жасаған) иондар ағынымен электрлік қыздыру. Электронды және ионды қыздыру нәтижесінде электрлік өріспен шапшаңдатылған үдемелі козғалыстағы электрондар немесе иондар қыздырылатын объектінің бетімен соқтығысқанда, жылу энергиясы бөлініп шығарылады.

Плазмалы қыздыру - плазма құратын тұрақтандырылған жоғары температуралы ионданған газбен электрлік қыздыру. Плазмалыдоғалық және плазмалы-индукциялық қыздыруларды ажыратады. Плазмалы-доғалык қыздыруда жылулық өңдеу объектісі электр доғасы арқылы газды үрлегенде пайда болатын плазма факелімен (жалынымен) қыздырылады. Плазмалы-индукциялық қыздыруда плазманы алуға жоғары жиілікті магниттік өріс пайдаланылады. Сонымен, плазмалы қыздыру доғалық разряд немесе жоғары жиілікті электр-магниттік өріс арқылы газды өткізгенде оның қызуына негізделген.

27

Лазерлік кыздыру - алдымен шектік энергиясын лазерлік сәулелену энергиясына және содан соң сәуле түсетін (сәулендірілетін) жылулық өңдеу объектісінде, жылу энергиясына тізбектеп түрлендіру нәтижесінде электрлік қыздыру. Бұл тәсіл оптикалық кванттық генераторларда (лазерлерде) алынған жарық энергиясының жоғары шоғырланған ағындарын, қыздырылатын объектілердің жұтуы нәтижесінде, олардың бетінің қызуымен жүзеге асырылады.

Инфрақызыл қыздыру – сәулелендіргіштің сәулелендірулік спектрлік сипаттамасы жылулық өңдеу объектісінің жұту сипаттамасына сәйкес келгенде, инфрақызыл сәулеленумен электрлік қыздыру.

Индукциялық қыздыру қыздырылатын денеде құйынды токтарды тудырумен (қоздырумен) және Джоуль-Ленц заңы бойынша осы денеде жылылық бөлумен электр-магниттік өріс энергиясын жылу энергиясына айналдыруға негізделінген. Бұл тәсілде электр энергиясы индуктордың көмегімен, алдымен айнымалы магниттік өрістің энергиясына, ал содан кейіп осы өріске енгізілген өткізгіште электрлік өрістің энергиясына айлалады да соңында қыздырылатын өткізгіш денеде құйындық токтар тудыратын жылу энергиясына түрленеді. Себебі, электрлік өрістің әсерінен қыздырылатын денеде зарядтар қозғалысқа келіп, бейтарап атомдарымен және молекулаларымен соқтығысқанда, олардың жылулық қозғалысын үдетеді де, материалдың температурасын жоғарылатады. Қыздыру тікелей және жанамалы әдіспен жүзеге асырылады.

Кедергімен қыздыру электр тізбегіне қосылған ток өткізетін материалмен (ортамен) электр тоғы откенде (электрондардың немесе иондардың қыздырылатын материалдардың кристалдық торларымен немссе бейтарап атомдарымен және молекуларымен соқтығысуынан) осы материалда бөлініп шығатын жылылықпен жүзеге асырылады. Қыздырудың бұл түрі Джоуль-Ленц заңына негізделінген, тікелей және жанамалы әрекет ететін қондырғыларда пайдаланылады. Тікелей әрекет ететін қондырғыларда электр тізбегіне қосылған қыздырылатын бұйымның өзінде жылылық бөлініп шығады. Жанамалы әрекет ететін қондырғыларда жылылық арнайы қыздыратын элементтерде бөлініп шығады, ал содан соң жылу беріліс заңдары бойынша қыздырылатын объектіге беріледі (түседі). Екі жағдайда да қыздырылатын нысан (объект) қатты, сұйык немесе газ тәріздес күйде болуы мүмкін.

Осы аталған қыздыру түрлері арнайы қыздырғыш қондырғыларымен, яғни электртехникалық және электр технологиялық қондырғыларда (жабдықтарда) қыздыру процесстері орындалады.

Электр энергиясын энергияның басқа түріне айналдыратын және соңымен катар сол уақытта технологиялық процесстерді орындайтын қоңдырғыларды электр-технологиялық және электртехникалық қондырғылар немесе жабдықтар деп атайды.

28

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1.Гольдберг, О.Д. Электромеханика / О.Д.Гольдберг, С.П.Хелемская. -

М. : Академия, 2010. – 512 с.

2.Өтешев, Ө. Электр-технологиялық қондырғылар және жүйелер / Ө.Өтешев. – Алматы : КИМЭП, 2007. – 48 б.

3.Өтешев, Ө. Электротехникалық жабдықтар / Ө.Өтешев, С.А. Кешеуов.

–Алматы, 2007. - 294 б.

4.Епифанов, В.А. Электромеханические преобразователи энергии / В.А

Епифанов. – М. : Лань, 2004. – 205 с.

5.Алиев, И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудования / И.И.Алиев. – Ростов на Дону : Феникс, 2004.

6.Сибикин, Ю.Д. Справочник по эксплуатации электроустановок

промышленных предприятий / Ю. Д. Сибикин , М. Ю. Сибикин. - М.

: Академия, 2001. - 248 с.

7.Соколова, Е. М. Электрическое и электромеханическое оборудование / Е.М. Соколова. - М. : Мастерство, 2001. - 224 с.

8.Мукажанов, В. Н. Силовая преобразовательная техника и источники

питания электротехнологических	установок / В.Н.Мукажанов, С. В.
Коньшин - А. : АИЭС, 1999. - 80	с.

9.Гайдук, В.Н. Практикум по электротехнологии / В.Н. Гайдук, В.Н.Шмигель – М. : Агропромиздат, 1989. – 175 с.

10.Болотов, А.В. Электротехнологические установки / А.В. Болотов, Г.А. Шепель. - М. : Высшая школа, 1988. – 336 с.

11.Болотов, А.В. Элеваротехнологические установки / А.В.Болотов, Г.А. Шепель. - М. : Высшая школа, 1986, - 336 с.

12.Федоров, А. А. Эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий / А. А. Федоров. - М. : Энергоатомиздат, 1986. - 280 с.

13.Басов, А.М. Электротехнология / А.М.Басов, В.Г.Быков, А.В.Лаптев, В.Б.Файн. – М. : Агропромиздат, 1985. – 255 с.

. .

29

Қосымша А

«Электрмеханикасы және электртехникалық жабдық» пәні бойынша практикалық жұмыстарды орындау кезінде қолданылатын электрмеханикасы, электрехникасы және электрэнергетикасының базалық терминдерінің орысша - қазақша

СӨЗДІГІ

Электр нагреватель – электр қыздырғыш Электртермические установки – электртермиялық қондырғылар Тепловой расчет – жылулық есебі Электрический расчет – электрлік есебі

Интенсивность теплопередачи – жылуберіліс қарқындылығы Технологические процессы – технологиялық процесстер Полное термическое сопротивление – толық термиялық кедергі Коэффициент облучение тела – дененің сәулелену коэффициенті Коэффициент теплопередач– жылу беру коэффициенті Теплоизоляция – жылу оқшаулағыш Водонагреватель – суқыздырғыш Коэффициент мощности – қуат коэффициенті Энергоемкость – энергосиымдылығы Коэффициент запаса – қор коэффициенті

Цилиндрическая поверхность – цилиндрлік бет, қабат Полезная мощность – пайдалы қуат Расчетная площадь слоя – қабаттың есептік ауданы

Термическое сопротивление – термиялық кедергі Электропроводимость – электрөткізгіштік Коррозионная стойкость – коррозиялық тұрақтылық Ненормальный режим – қалыпсыз режим

Удельное сопротивление нагреваемого материала – қыздырылатын материалдың меншікті кедергісі Электронная ионная технология - электронды ионды технология

Тепловой к.п.д. – жылулық пайдалы әсер коэффициенті Шаговой спираль - спираль қадамы Электродный нагреватель – электродты қыздырғыш Термодинамическая вода - термодинамикалық су Плотность тока –ток тығыздығы Мощность котла - қазандықтың қуаты

Удельная производительность - меншікті өнімділігі Нагревать индукционным способом – индукционды тәсілмен қыздыру Магнитная проницаемость – магнитті өткізгіштік Механическая прочность –механикалық беріктік Зазор между индуктором – индуктор арасындағы саңылау

30