Әдістемелік нұсқаулардың титулдық парағы

«Жылутехниканың теориялық негіздері» пәні бойынша

5В071700 "Жылуэнергетика" мамандығының студенттеріне арналған
зертханалық жұмыстарға
ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР

Павлодар

Әдістемелік нұсқауларды бекіту парағы

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18/20

ОІ жөніндегі проректор

Пфейфер Н.Э.

________________________

2013 ж «___»_____________

Құрастырушы: аға оқытушы ____________ Тулебаева Ж. А

Жылуэнергетика кафедрасы
“ Жылутехниканың теориялық негіздері ” пәні бойынша
5В071700 «Жылуэнергетика» мамандығының студенттеріне арналған
зертханалық жұмыстарға
әдістемелік нұсқаулар

Кафедраның отырысында ұсынылды

2013 ж. «___»____________, №_____Хаттама

Кафедра менгерушісі ___________ Никифоров А.С. 2013 ж. «___»________

2013 ж. «_____»______________№____ Хаттама

ОӘБ бастығы __________________Е.Н. Жуманкулова 2013 ж. «___»________

2013 ж. «_____»______________№____ Хаттама

Кіріспе..................................................................................................................................................... 4

Зертханадағы санитария шарттары ………………………………………………. .......................... 5

Әдебиеттер тізімі ......................................................................................................... ...................... 41

Зертханалық жұмыстардың мақсаты – студенттерідің тәжірибелек дағдыларының тауып алу орнатып қою және тәжірибелік жұмыстардың өткізулері құруларда және олардың қызмет етуі. Зертханалық жұмыстардың орындалуы лекциялық бағыт негізгі бөлімдерімен студенттердің білімдерінің бекітуіне жағдай жасайды. Зертханалық жұмыстар «Жылуэнергетика және металлургия» кафедрасының зертханалық құруларында істеледі. Зертханалық стендылардың конструктивті схемалары, ереженің олардың қызмет етудің, өлшеу аспап мінездемелері төлқұжаттарда келтірілген, бар болатындардың әрбір стендыда.

Әрбір зертханалық жұмыс орындалуы 4 кезең салынады:

1 – зертханалық жұмысқа дайындау;

2 – зертханалық жұмысқа студент дайырлығы оқытушысымен тексеру;

3 – зертханалық жұмыс өткізуі нәтижелердің жазуымен;

4 – шығарылған жұмыспен нәтижелердің өңдеу және есептеу нәтижесі дайындаулары. Қорғанышқа дайындау.

Нұсқаулармен нәтижелердің өңдеуі сәйкестікте шығарылады, тап осылармен лабораториялық жұмыс суреттеуінде.

Есептеу нәтижесі келесі бөлімдер асырайды:

1. 
   міндеті орнатып қою және оның шешімі әдісі;
   
2. 
   өлшеулердің схемасы;
   
3. 
   бақылаулардың құрама журналы;
   
4. 
   нәтижелердің өңдеуі;
   
5. 
   графиктер;
   
6. 
   алынған тәуелділіктердің талдауы, шығарулар.
   

1. 
   Зертханалық жұмыстарға қатысушы мұғалімдердің барлығы бір жылда екі рет қауіпсіздік техникасын өту керек.Журналға тіркелуі тиіс.
   
2. 
   Зертханалық сабағы басталмас бұрын мұғалім студенттерге электроқондырғыларды қалай қосу және сөндіру керектігі туралы ережелерді айтыу тиіс. Студенттерге қауіпсіздік ережелерін айтқаннан кейін, журналғ қол қойғызу керек.
   
3. 
   Жұмыс бастау алдында зерханашы барлық қондырғыларды тексеру керек. Егер қондырғылар жұмыс істемесе, онда оны өшіріп, зертхана меңгерушісіне айту қажет
   
4. 
   Басқыштарды өшіріп жағыду,насосты қосуды тек қана мұғалімнің немесе зерханашының рұқсатымен ғана іске асыруға болады. Жұмыс аяқталғаннан кейін қондырғыны бұрынғы қалпына келтірулі болуы керек.
   
5. 
   Студенттердің бір қондырғыдан екіншіге немесе бір топтан екінші топқа ауысуы мұғалмнің рұқсатымен өткізіледі.
   

Еңбекті қорғау түсінігі адамның жұмыс үрдісінде қауіпсіздігін, денсаулығының сақталуын және жұмыс әрекеттілігін қамтамасыз ететін, әлеуметті-эканомикалық, ұйымдастырушылық, техникалық, гигиеналық және емдеу-профилактикалық әрекеттерді, заңнамалық акттілер жүйесін білдіреді.

Еңбекті қорғау әдейі бір құқықтық және нормативті актілер негізінде құрастырылған әлеуметтік – экономикалық, кәсіпкерлік, техникалық, гигиеналық және емдеу – профилактикалық істер мен құралдар, жұмыс кезіндегі қауіпсіздік пен адамның денсаулығын сақтау жүйелер жинағы.

Еңбекті қорғаудың жалпы сұрақтары зертханада жұмыс жасайтын қызметкерлер үшін қауіпсіздік техникасының салалық ережелері негізінде технологиялық жабдықтарды қауіпсіз пайдаланудың құсқаулықтары өңделу қажет. Әр студент қауіасіздік техникасы ережелерін қатаң сақтау мен апат, жаоақатқа әкелетін механизмдер, жабдықтар, аспаптар ақаулықтары жайлы тікелей бастығына айтуға міндетті.

Қауіпсіздік техникасы ережелеріне сәйкес қолданылатын қорғаныс құралдары мемлекеттік стандарттарына сай болуы керек және де электрқондырғыларда қолданылатын қорғаныстарды қолдану мен зерттеулер ережелеріне сай болуы керек.

Жұмыс кезінде қолданылатын механизмдер және жабдықтар зерттелген болу керек және құралмен жұмыс істеген кездегі қорғаныс ережелері, және де істеп шығарған зауыттың инрструкциясына сәйкес қолдану керек.

Қауіпсіздік техника ережелерінің орындалуы міндетті болып келеді.Қауіпсіздік техникасына сай еңбекті қорғау нұсқаулары. Қауіпсіздік техникасының ережелеріне қарсы шараларды орындауға болмайды.
Зертханадағы санитария шарттары
Еңбек ету барысында жұмысшының жұмыс орнындағы санитарлық жағдай талаптарға сай жауап беруі тиіс. Оларға жарықтандыру, желдету, микроклимат, өрт қауіпсіздігі жатады.

Студенттердің денсаулығына және жұмыс істеу қабілетіне әсер ететін негізгі факторлардың бірі – бұл өндірістік бөлмелерде жұмыс орындарындағы ауа ортасының жағдайы. өндірістік аймақтың ауа жағдайы ауа ортасының физикалық жағдайына тәуелді болады. Ол келесі параметрлермен сипатталады: темпратурамен, салыстырмалы ылғалдылықпен, ауаның қозғалу жылдамдығымен және қыздырылған беттерден жылулық сәуле шығарумен.

Үйлесімді микроклиматтық шарттар адамға ұзақ мерзімді әсер етуден кейін ағзаның қалыпты функционалдық және жылулық кернеусіз жағдайын қамтамасыз етеді, яғни жылулық комфорт сезімін тудырады және жоғары жұмыс қабілетіне жағдай жасайды.

Өрт қауіпсіздік – қорғауын сақтау үшін, ішкі тәртіп ережелері және нұсқаулар құрастырылады. Жылу тәсілдемелік жабдықтар орналасқан бөлменің өрт қауіпсіздігінің жалпы талаптары «Жылу қолдану қондырғыларын және жылу торабының тәсілдік пайдалану ережелерінде» жазылған. Жанғыш заттар сақтайтың немесе қолданылатын бөлмелер деп аталады. Жарылғыш қоспа туратын немесе қалыптасуы мүмкін қондырғылар және бөлшелер жарылуқаупі бар аймақ болып табылады.

Жабдықтарды қауіпсіздің қолданудың ұйым қағидалары еңбекті қорғаудың нормативтік-техникалық құжат талаптарына орналастырылады. Осының негізінде қызмет көрсетушінің арасындағы оператыивті байланыс сүлбесін, негізгі өндірістің технологиялық сүлбесін, негізгі өндірістің технологиялық жүйесімен байланысты оның қағидалы сүлбесін, жабдықтың қысқа суреттемесін құрайтын пайдалану нұсқауын құрастырады.

Жабдықтың барлық ыстық бөліктері құбырлар, күбілер және басқа жұғысып кеткенде күйік тудыратың бөлшектер беткейінде жылулық оқшауламалары болуы тиіс. Оқшауламаның бетіндегі температура, қоршаған ауа температурасы 25 ⁰С болғанда, 45 ⁰С-ден аспауы керек.

Электр қордырғыларда электр ағысымен зардаптануынан қорғануды қамтамасыз ету үшін қорғанудың құрамдары және техникалық әдістері қолдануы тиіс.

Электр қорғағыш аспаптардан басқа қауіпсіздікті сақтау үшін электртехникалық емес щаралар қолданылады. Олар: қорғағыш көзілдіріктер, каскалар, қолғаптар, противогаздар, жоғары биіктікте жұмыс істеуге арналған белдіктер, сақтау арқандары, арнайы аяқ киім, ілмелі сәкілер, сүйреуіш сәкілер.

Жерге тұйықтау контуры

АБРҚ-де екі жерге тұйықтау контуры бар:

• 
  жабдықтық контуры;
  
• 
  қорғаушы контур (қауіпсіздік контуры).
  

Жерге тұйықтау шинасы – бұл, жабдықтар қосыатын қимасы жеткілікті сым.

Жерге тұйықтау жүйесі – бұл, жерге тұйықтау контурының және жергілікті жерге тұйықтау шиналарының үйлесімі.

Электр қауіпсіздік - адамдарды зиянды және қауіпті электр тогының, электр доғасы, электрмагнитті өріс пен статикалық электрдің әсерінен қорғауды қамтамасыз ететін ұйымдастыру және техникалық шаралар мен құралдар.

1. 
   Кіріспе
   

Су буына арналған is диаграммасы жылу энергетика саласында теориялық және тәжірибелік есептер үшін кеңінен қолданылады.

Осыған орай есеп жүргізуде су буының келесі өлшемдері ең басты болып табылады: қысым P, Па; температура t, ^оC; меншікті қысым v, м³/кг; меншікті энтальпия i, Дж/кг; меншікті энтропия s, Дж/кг·К; ылғалды будың құрғақтылығы x, бірлік өлшемінде; осы будың ылғалдылығы 1-x; меншікті ішкі энергиясы u = i – P·V , Дж/кг.

Осы өлшемдердің барлығын тәжірибеде жүзеге асыру мүмкін емес. Сол себептен өлшенген өлшемдер белгілі болып өлшемге келмейтін өлшемдер белгісіз болып табылады. Есеп жүргізу барысында кейбір өлшемдер аңықталып басқа біреулері белгісіз болып қала береді.

Термодинамика саласы белгілі бір есеп жолдарымен белгісіз өолшемдерді аңықтайды. Осы есептерді жүргізу үшін тұрақты және шынайы газдардың теңдігін қолданады. Тұрақты газдардың белгісіз өлшемдерінің есебін аңықтау үшін Клапейрон табиғи газдардың теңдік жағдайындағы белгілі болып табылған өлшемдерін қолданады:
P · V = R · T,
мұндағы R – тұрақты газ, Дж/кг·К;

T – абсолюттік температура, К.

Барлық газдар үшін R өлшемі термодинамика саласының оқулықтары бойынша кестелер түрінде берілген, келтірілген теңдік есебі табиғи газдың белгілі екі өлшемі бойынша белгісіз үшінші өлшемді аңықтай алады. Бірақ, келтірілген теңдік есебі жоғарыда аталғандардың ішінен тек қана негізгі үш өлшемді аңықтай алады.

Сондықтан, су буы шынайы газ болып табылады (бұл жағдай жоғары температурамен аз көлемдегі қысымы байланысты болып келеді). Су буының аталмыш жағдайы жылуэнергетика саласына жаңалық болып табылмайды.

Осыған су буы шынайы газ ретінде жаңа және күрделі теңдік жағдайына ие болады. Сондықтан, негізгі белгілі екі өлшем бойынша су буының негізгі белгілі екі өлшем бойынша су буының негізгі үшінші өлшемін табу қиынға соғады.

Аталған себептерге байланысты су буының барлық белгісіз өлшемдерін қазіргі кезде ЭЕМ-да белгілі бір өлшемдер бойынша есептеп шығаруға болады.

Осындай есептеулер күлделі болып табылғандықтан ЭЕМ-да көп уақытты алады, содықтан жоғарыда аталған өлшемдерді есепке ала отырып, әрбір өлшемнің белгіленген диапазоны аңықталған. Осы есептеулердің нәтежелері су буы мен су өлшемдерінің есептеулері арнайы термодинамикалық кестелерге енгізілген. Белгілі екі өлшем бойынша осы кестелердің ішінен қалған белгісіз өлшемдерді аңықтап алуға болады.

Бірақ, аталмыш кестелер кең көлемде болып табылады. Осы кестелер арқылы белгіленген диапазон бойынша белгісіз өлшемдерді аңықтай аламыз, мысалы, температураны 5 немесе 10 ^оС арқылы, қысым деңгейін 10 немесе 20 Па және тағы да басқа өлшемдер арқылы аңықтай аламыз. Белгісіз өлшемнің қажетті бір мәнін анықтау үшін энтрополяция мен экстраполяцияны қолданған жөн.

Диаграммадағы әрбір өлшемнің бірнеше мәні болады. Олардың бірі: қысымды анықтайтын – изобар; температура үшін – изотерм; көлем үшін – изохор; энтальпия үшін – изоэнтальпия; энтропия үшін – изоэнтроп; құрғақ пар үшін – үнемі қөұрғақтылық кескіндері анықтайды.

1.1. суретті қарастыратын болсақ, is диаграммасында s энтропиясының сандық мәндерін байқаймыз. s₁, s₂, s₃…= const изоэнтроптары ұзынынан орналасқан. Ординат деңгейлері бойынша і энтальпияның сандық мәндерін байқауға болады. i₁, i₂, i₃… = const изоэнтальпиялары көлденеңінен орналасқан.

Қалған өлшемдер is диаграммасында бейнеленген: изобар изобар р₁, р₂, р₃… = const; изохор V₁, V₂, V₃… = const; изотерм t₁, t₂, t₃… = const; будың құрғақтылық кескіндері x₁, x₂, x₃… = const.

Будың құрғақтылық деңгейінде x₁ = 1 сызығы қисығында сызықтың жоғарғы жағында орналасады. Аталған кескін деңгейінде су буы құрғақ болып келеді, бұл жағдайдағы буды құрғақ бу деп те атайды. Осы будың қаныққан температурасы болады (белгілі бірқысымдағы қатты ). Осы құрғақ тұрақтылық сызығы жоғарғы шектік қисығы (ЖШҚ). Осы сызықта су буы ылғалсыз болады,бірақ әлі қыздырылмаған. Осы жағдайда буды құрғақ қаныққан бу деп атайды. Осы будың қаныққан температурасы болады. Әр қысымда өзінің қаныққан температурасы болатынын ест,е сақтау керек.

is диаграммасының төменгі жағынан буға айналған кішкентай су тамшыларын байқай аламыз(тұман тәріздес). Осы себепті бу тұманға ұқсас болып келеді. Бұл жағдайдағы буды ылғалды қаныққан бу деп те атайды. Бірақ бұл бу қаныққан температура жағдайында болғаның есте сақтау керек. Өйткені әр түрлі сұйықтың буға айналған кездегі температурасы берілген қысымда өзгермейді. Сонымен қатар белгілі бір қысымда өзінің қаныққан температурасы болады.

is диаграммасының ЖҚШ жоғарғы жағында будың берілген қысмда қызғаның байқаймыз. Бұл жағдайда оны қызған бу деп атайды. Қызған будың беогілі бір түсі болмайды, өйткені оның құрамында су қалдықтары болмайды.

ЖШҚ сызығында изотерма сынық тәріздес болады және ЖШҚ-дан жоғары еңкеюі төмен болады ЖШҚ – дан төменгісіне қарағанда.

Берілген диаграмманы белгілі екі өлшем бойынша белгісіз өлшем бойынша белгісіз өлшемдерді аңықтау үшін қолдануға болады. Энтраполяция мен экстраполяцияны қолданбай белгісіз өлшемдерді табу өте оңай және тез.

1. 
   Белгілі өлшемдер бойынша белгісіз өлшемдерді анықтау мысалдарымен танысу.
   
2. 
   1 мысал: р_А және t_A. өлшемі белгілі болсын. Осы өлшемдер арқылы белгісіз өлшемдерді анықтауымыз керек.
   

1. 
   is диаграммасы бойынша р_А изобараны анықтаймыз, ол шама мәні бойынша р₂ және р₃. изобаралардың арасында орналасқан.
   
2. 
   is диаграммасы бойынша t_A изотерманы анықтаймыз, ол шама мәні бойынша t₃ және t₄ изотермалардың арасында орналасқан.
   
3. 
   А нүктесі осы қисық сызықтарының қиылысу нүктесі 1 мысалдағы су буының нүктелі жағдайы болып табылады.
   
4. 
   А нүктесі бойынша басқа да өлшемдердің мәнін анықтай аламыз: V₂ және V₃ – арасында V_A ; S₁ және S₂ – _A арасында; i₂ және i₃ – i_A арасында; x_A мәні жоқ. Өйткені нүкте ВПК-дан жоғары орналасқан.
   

3.1. is диаграммасы бойынша р_Б изобараны анықтаймыз,ол р₃ және р₄. изобараларының арасында орналасқан.

3.2. is диаграммасы бойынша i_Б изоэнтальпияны анықтаймыз, ол i₁ және i₂ энтальпиялардың арасында орналасқан.

3.3. Б нүктесі осы қисық сызықтарының қиылысу нүктесі 2 мысалдағы су буының нүктелі жағдайы болып табылады.

3.4. Б нүктесі бойынша басқа да өлшемдердің мәнін анықтай аламыз: V_Б – V₃ және V₄ арасында; t_Б – t₂ және t₃ арасында_; S_Б – S₁ және S₂ арасында; x_Б – x₂ және x₃ арасында.

4. is шынайы диаграммасы бойынша су буына лайық нүктесін анықтау үшін бастапқы мәндерін алу.

5. Қарандаштық сызықтарды өшіру үшін лекало, сызғыш ,орташа қаттылық қарандаш,өшіргіш дайындап алуыңыз керек.

is диаграммасындағы сызбалар қарандашпен ғана тіркелуі тиіс, диаграмма сызбаларын тез арада өшіруге тиімді болып табылады.

Сызбалар 1 және 2 өлшемдер арқылы орындалуы тиіс. Оларды орындап, белгісіз өлшемдерді анықтаныз.

6. is диаграммасы бойынша табылған және берілген термодинамикалық өлшемдерден кесте құрастырындар.

3 Қорытынды сұрақтары:

1. 
   Неліктен су буы шынайы газ болып табылмайды?
   
2. 
   Ылғалды бу қызған будан немен ерекшеленеді?
   
3. 
   Бу пайда болған жағдайда термодинамикалық өлшемдердің маңызы?
   
4. 
   Клапейрон теңдігін дәптеріңізге жазып алыңыз. Неге оларды шынайы газдарға қабылдай алмаймыз?
   
5. 
   Неге белгісіз термодинамикалық өлшемдерді анықтау үшін термодинамикалық кестелер мен is диаграммаларын қолданамыз?
   
6. 
   Ішкі энергияны қалай анықтаймыз?
   
7. 
   Будың ылғалдылық дәрижесін қалай анықтаймыз?
   

1. 
   Кіріспе
   

Ылғалды ауаныңт өлшемдерін id – диаграммасының көмегімен графикалық тұрғыда анықтайды.

Қоршаған ортаның ауасы ылғалды болып келеді,өйткені оның құрамында су булары бар.

Сол себепті, ылғалды ауа – құрғақ ауа мен су буларының қосындысынан тұрады.

Ылғалды ауа өндірісте кеңінен қолданылады,әр түрлі заттарды құрғату үшін, жанармайды жандыру және тағы да басқа жағдайларда қолданылады. Осыған байланысты ауаның бастыерекшеліктері мен сапалық қасиеттерін зерттеп, білген жөн. Ауаны зерттеу бірнеше түсініктерге тәуелді болып келеді.

1. Ылғалды ауаның атмосфералық қысымы р Дальтон заңына сәйкес парциалдық құрғақ ауаның қсымының – р_а және су буының – р_б қосындысына тең

Берілген pv – диаграммасының төменгі және жоғары жағындағы қисық сызбалар су буы үшін бейнеленген.

Қоршаған ылшғалды ауаның су буының парциалды қысымы р_б ылғалды ауаның қымынан р төмен. Одан басқа, бұл ауа әрқашанда парциалды қысым кезінде су буын қыздырылған күйінде алады. Ол оң жақ үстіңгі қисықта орналасқан. 2.1 суретіндегі 1’-1’’-1_П изотермасы t₁ = const температурасында қоршаған ылғалды ауасына тән сызбасы, ал 1_П нүктесі осы ауаға ең қолайлысы болады. 1_П нүктесінде су буы парциалды қысымда р_П1 тең болады.

Үстіңгі қисығында (x=1) су буы өзінің парциалды қысымында р_П құрғақ қаныққан күінде болады. Бұл 2.1 суретіндегі нүктелер: 0’’- парциалды қысым кезінде р_П = р_П1; 1’’ – р_П = р – р_В қысым кезінде; 2’’- р_П = р қысым кезінде; 3’’- р_П > р қысым кезінде.

1_П нүктесіндегі ылғалды ауадағы су буы қыздырылған күйде болғандықтан,ол ылғалды ауа сияқты түссіз болады .

Бірақта,ылғалды ауа тұман кезінде белгілі бір түске ие болады,ол су буының кейбір бөліктерінің ылғалды қаныққан буға айналуымен түсіндіріледі, яғни диаграмманың сол жақ қисығының жоғарғы жағында, онда су буының конденсациясы басталады,яғни түсі бар су тамшыларының пайда болуы.

1_П нүктесін алсақ, қызған жағдайда су буы тұманға қалай айналғаның білеміз.

Конденсация қисықтың жоғарғысынан басталады, 1_П нүктесінен t₁ изотермасы арқылы 1’’ нүктесіне өтуге болады,бұл су буының парциалды қысымын р_П1 –ден бастап р-р_В деңгейіне дейін көтеру арқылы, яғни ылғалды ауаның ылғалдығының үлкейту арқылы. Мысалы,жаз мезгілінде жаңбырдан кейін бұл жағдайды анық сезінуімізге болады, немесе 0’’ нүктесі арқылы су буының парцианалды қысымы тұрақтылығында р_П1 қысымына теңескенде,бұл жағдай ылғалды ауаны салқындату арқылы жүзеге асырылады,мысалы,түңгі уақытта байқауға болады

0’’, 1’’, 2’’, 3’’ нүктелерінде және осы нүктелерінің сол жағындағы нүктелерге тиісті температурасында ылғалды ауаның құрамына су буының бірнеше пайызы барынша кіреді. Парцианалды қысым кезінде осы аталған температураға тиісті нүктксі қаныққан температурасы болады.

2’’ және 3’’ нүктелеріндегі және де сол жағында орналасқан нүктелерде ылғалды ауаның деңгейі тек қана бір су буынан тұрады.