Жылу қозғалтқыштарының пӘк-і.
Жылу қозғалтқыштарының барлығына тән ортақ қасиет – ол циклдік процесс, соның нәтижесінде жұмыстық дене бастапқы қалпына қайтып оралады. Демек, жылу қозғалтқыштары дөңгелек цикл бойынша жұмыс атқарады. ПӘК-пайдалы әсер коэффициенті. Оны [η] = 100 % әрпімен белгілейді.
ПӘК – двигательдің атқаратын А' жұмысының, қыздырғыштан алатын жылу мөлшеріне қатынасы:
Мұндағы, А-атқарылған пайдалы жұмыс, Q1 – қыздырғыштан алынған жылу мөлшері , Q2 – салқындатқышқа берілген жылу мөлшері. ηmax = 45%
Карно циклі. XIX ғасырдан бастап Жер бетінде жылу машиналары қаптап кетті. Бірақ бұл машиналардың ПӘК-і өте төмен болды. Бу машиналарында ПӘК-і бар болғаны 8-9%, ал алғашқы іштент жанатын поршеньді қозғалтқыштардыкі 12-20%. Жылу машиналарының ПӘК-ін қалай көтеруге болады деген мәселе туды. Бұл мәселені шешуде француз физигі С а д и К а р н о көп еңбек етті. Ол өзінің зерттеулерінің нәтижесін 1824 ж. «Оттың қозғаушы күші және осы күшті пайдалана аелатын машиналар туралы ойлар» деген еңбегінде жария етті. С.Карно максимал мүмкін мүмкін ПӘК-і идеал машина жасамақ болды (теориялық жолмен). Оның идеал машинасы идеал газбен және ешқандай шығынсыз жұмыс істейтін еді. Мұндай теориялық машина жұмыс істейтін цикл Карно циклі деп аталды. Ол екі изотермадан және екі адиабатадан тұратын тұйықталған процесс.
1 → 2 – газ ұлғаюы кезіндегі изотерма
2 → 3 – газ ұлғаю кезіндегі адиабата
3 → 4 – газ сығылу кезіндегі изотерма
4 → 1 – газ сығылу кезіндегі адиабата
Идеал жылу машинасының максималды ПӘК-і (Карно циклы):
Мұнда, Т1-жылу машинасы, Т2-мұздатқышы
1-мысал. Идеал жылу машинасының температурасы 127 К, ал суытқыштың температурасы 17 К болса, бұл жылу машинасына 30 кДж жылу берілсе қандай жұмыс атқарады?
Берілгені: ХБЖ: Шешуі: t1 = 1270C 400 K t2= 170C 290 K Q = 30 кДж 30000 Дж А = ?
2. ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯСЫ (ЖЭС) – органикалық отынды жағу кезінде бөлініп шығатын жылу энергиясын түрлендіру нәтижесінде электр энергиясын өндіретін электр станциясы. ЖЭС пайдаланатын отын түріне қарай – қатты, сұйық, газ тәрізді және аралас типті отынмен жұмыс істейтін ст-ларға, жылу қозғалтқыштарының түріне қарай – бу турбиналы, газ турбиналы (ГТЭС) және іштен жану қозғалтқышты (дизельді) ст-ларға, өндірілетін энергия түріне қарай – конденсациялық электр ст-лары (КЭС немесе МАЭС – Мемл. ауданаралық электр ст-лары) және жылу электр ст-лары (жылу электр орталықтары – ЖЭО), қуат беру графигі бойынша – базалық (жыл бойы біркелкі жүктемемен жұмыс істейтін) және пиктік (күрт өзгермелі жүктеме графигімен жұмыс істейтін) ст-лар болып бөлінеді. Кейде ЖЭС-терге шартты түрде атом электр ст-ларын, күн электр ст-ларын, геотермиялық электр ст-ларын да жатқызуға болады. ЖЭС-тердің электрлік жабдықтарына синхронды генераторлар, генератор кернеуінің таратқыш құрылғылары, жоғарылатқыш, бақылау, өлшеу және басқару аспаптары мен қосалқы жабдықтары, т.б. жатады. Орган. отын (көмір, мұнай, газ) қорларының мол болуына байланысты Қазақстанда салынған электр ст-лардың басым көпшілігі (барлық электр ст-лар қуатының 87,6%-ін өндіреді) жылу электр ст-лары болып табылады. Қазақстанның ЖЭС-терінің жиынтық қуаты 1999 ж. шамамен 16000 МВт-қа, оның ішінде КЭС-терде 8630 МВт-қа (ғ1 Екібастұз МАЭС-і – 4000 МВт, Ақсу МАЭС-і – 2400 МВт, Жамбыл МАЭС-і – 1230 МВт, ғ2 Жамбыл МАЭС-і – 1000 МВт, Маңғыстау энергокомбинатының ғ1, 2 ЖЭС-тері – әрқайсысының қуаты 630 МВт-тан, ЖЭО-лардың қуаты 5694 МВт-қа, ГТЭС-тердің қуаты 192 МВт-қа (Теңіз ГТЭС-і – 144 МВт, Жаңажол ГТЭС-і – 48 МВт) жетті.
Бақылау сұрақтары:
1. Жылу қозғалтқыштары деген не?
2. Жылу қозғалтқыштарының түрлерін атаңдар. ПӘК қандай шама?
3. Карно циклын сипаттап беріңдер.
Дебиеттер тізімі
1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность.Электроэнергетика.-М:Высшая школа, 1988г.
2.Хожин Г. «Электроэнергетика», Алматы, 2011ж.
ДӘРІС №10
Тақырыбы «КОНДЕНСАЦИЯЛЫҚ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫНЫҢ НЕГІЗГІ ЖАБДЫҚТАРЫ»
Жоспар
1. КЭС негзігі жабдықтары
2.Пеш агрегаттары мен турбина түрлері.
Қазіргі энергетикада жылу электр станциялары маңызды рөл атқарады. Олар конденсациялық және жылу электр орталықтары болып екіге бөлінеді.
Жылу электр станцияларының екі түрінде де отын ретінде түрлі маркалы көмір, оның ішінде: мазут, шымтезек, тақта тас немесе газ қолданылады. Көмірмен жүмыс істейтін станциялардың үлес саны әлдеқайда зор, өйткені онда көбінесе металлургия мен химия өнеркәсіптерінде қолданылмайтын қоңыр көмірдің томен бағалы сорттары жағылады.
Мүнай шығаратын өнеркәсіптің қарқындап өсуі мен қуатты газ кен орындарын іске қосудың арқасында соңғы кезде көптеген жылу станциялары мазут пен газды пайдаланады.
Тозаң түріндегі отынды пайдаланатын жылу конденсациялық станциясының жүмысын қарастырайық. Мүндай отынды қолданудың мынадай ерекшелігі бар: көмірді алдын-ала үгітіп, тозаңға айналдыру - отынның толыгымен жанып кетуін қамтамасыз етеді.
Жылу конденсациялық электр станцияларының негізгі өндірістік цехтарына мыналар жатады: отын беру, тозаң дайындайтын қүрылгы, қазан цехы, машина залы, электр энергиясын тарату қүрылгылары. Әр цехта тиісті агрегаттар мен электр жетекпен жабдықталған механизмдер орналасқан. Негізгі цехтардың түрлі өндірістік механизмдерін қозғалысқа келтіретін электр қозғалтқ-ыштардың көпшілігі өзінің мүқтаждарын өтейтін шаруашылыққа жатады, бүдан басқа қосымша цехтар мен қүрылғылар, мысалы, компрессорлық қондырғылар, акккумлятор батареялары, май шаруашылығы және т.б. жатады.
Жылу электр станциясының технологиялық процесінің сүлбасындағы бес циклды атап өтуге болады: отын, ауа, су, бу және электр энергиясы. Алғашқы үшеуі шикізатқа жатады, ал одан ақыргы өнім электр энергиясы шығады. Конденсациялық станцияда бу -өндірістің аралық өнімі болып саналады . Енді осы циклдарды жеке-жеке қарастырамыз.
Бақылау сұрақтары:
1. КЭС-ның ерекшеліктері
2. КЭС жабдықтары.
Дебиеттер тізімі
1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность.Электроэнергетика.-М:Высшая школа, 1988г.
2.Хожин Г. «Электроэнергетика», Алматы, 2011ж.
ДӘРІС № 11
Тақырыбы «КЭС-те технологиялық процесс арқылы электр энергияны алу»
Жоспар
1. КЭС-те технологиялық процесс арқылы электр энергияны алу сұлбасы.
Сурет 11.1-Конденсациялық электр станциясының технологиялық процесінің сұлбасы
>>>>- отын; — -ауа; • ••• - түтін газдары; х х х х – ащы бу; _____ - бу бөлу және пайдаланылған бу; айнымалы салқындатқыш су; □□□□ - салқындатылган бу (конденсат); ОООО -үстеме су; - - қоректенетін су; //////- өндірілген электр энергиясы.
1 - Отынды сақтайтын орын; 2 - уатқыш; 3 - ленталы транспортер; 4 шикі көмір бункері; 5 — диірмен; 6 — диірмен желдеткіші; 7 - циклон; 8 -тозаң бункері; 9 - тозаңмен қоректендіргіш; 10 - қазанның оттыгы; 11 қазан; 12 - үрлегіш желдеткіш; 13 ~ ауа жылытқыш; 14 - су экономайзері; 15 түтін соргыш; 16 - күл үстагыш; 17 - түтін мүржасы; 18 — бу турбинасы; 19 - конденсатор; 20 - эжектор; 21 - айнымалы соргыш; 22 -конденсаттық соргыш; 23,24 - томенгі қысымды су қыздыргыш; 25 - деаэ-ратор; 26 - қазанды қоректендіру соргышы; 27,28 - жогары қысымды су қыздыргыш; 29 - химиялық су тазалатқыш; 30 - электр генераторы; 32 -озіндік мүқтаждық трансформаторы; 33 - тарату қүрылгысы; 34 - жогары кернеудегі тарату қүрылгысы; 35 - эжекторлық соргы; 36 дымкыл күлді қашықтыққа жеткізетін жуып шаятын соргы.
Отын. Отын қоймасы қойма еніне тең аралықты және рельс бойымен жүретін көпірлік көмір тиектерімен жабдықталған. Кейде олардың орнына бекіткіш лебедкалар (шығырлар) қолданылады, олар көмірді сақталатын орнынан керегінше алып, уатқышқа салып, көмір жіберетін 3 ленталы транспортерлерге тиейді. Уаткыш көмірді белгілі бір мөлшерге дейін уақтайды. Көмір уақталғаннан кейін 3 көлбеу жабық эстакадалар арқылы көмір 4 бункеріне түседі. Отын жіберу ленталық тарнспортерлерің «жібі» арқылы жүзеге асырылады. Өңделмеген көмір бункер-ісрінен отын диірмендерге 5 түсіп, тозаңға айналады. Тозаң диірмен желдеткіші 6 арқылы арнайы қүрылғыларға-циклондарға 7 түсіп түнады, ал одан көмір бункерлерінің арасында орналасқан тозаң бункерлеріне 8 келіп түседі. Әдетте бүл этапта көмір тозаңы бумен қүрғатылады.
Тозаң буекерінен (8) тозаң бүралмалы шнек – транспортермен қазанның (11) оттық қүрылғысына (10) беріледі де, тозаң қоректендіргіші арқылы жанарғыға (шілтерге) үрленеді. Тозаңды нәрлен-прушіге қажетті ауа диірмен желдеткіштерінің ауа жүйесінен алынады.
Шлак пен күл қазан астында орналасқан күл бункеріне төгіледі, одан эжектор сорғысы 35 арқылы шығарылып, қүбырлар мен ашық каналдарда жуғыш сорғының 36 көмегімен күл үйіндісіне апарылады.
Ауа.Отынның толығымен жанып кетуі үшін, оған үрлегіш желдеткіштердің 12 көмегімен берілетін оттегі қажет. Огтыққа і үспес бүрын ауа жылытылады. Бүл мақсатта шығатын түтіннің жылуы қолданылады. Әуелі 600°С температуралы бүл газдар су жономайзері 14 арқылы өтіп (су циклын қара), ал одан 3500-4000°С шамасындағы жеткілікті жоғары температура алып, ауа жылытқышқа 13 келіп түседі. Ауа жылытқыш бір-біріне парал-іель бірнеше каналдарға бөлінген, онда ауа мен газ жылу беруді жақсарту мақсатында бір-біріне қарсы қозғалады. Ауа жылытқыш-тан кейін, 120°-150°С температурадағы таз күл үстағыш 16 арқылы етіп, түтін шығатын мүржаға 17 қарай жылжиды. Газ түтін шыға-іын мүржадан табиғи күш әсерімен жылжиды, мүнда түтін шыға-іын мүржаның қажегті биіктікте болуы керек және тарту күші қосымша түрде түтін сорғылармен 15, яғни қажегті сирету туды-ратын желдеткіштермен қамтамасыз етіледі.
Бу.Қазіргі электр станцияларында бу қазанының екі, барабан-ды және тура ағынды түрі қолданылады. Бірінші типті қазандар-да судың булану процесі қазанның оттығына 10 тік орналасқан құбырларда өтеді. Қүбырдың төменгі жағында олар екі коллекто-рға бірігіп, ал жоғарыда көлденең орналасқан барабанға кіреді.
Барабандағы су деңгейі шамамен оның ортасына дейін келеді, барабанның жоғары бөлігі бу жинағыш ретінде қолданылады. Мүнан соң бу жылытқыштар арқылы өтіп, қүрғатылып, турби-наға 18 келіп түседі. Барабанды қазандардың бу өнімділігі шама-мен 400 т/сағ.
Тура ағынды қазандардың бу жинағыш қондырғысы болмай-ды, қазан жүмыс істеген кезде бу шиыршық (спираль) түрінде салынған бу жылытқыштан өтіп, турбинаға қарай жылжиды. Мүндай қазанға су келмей қалған жағдайда, жоғары температу-ралы оттық зонасында орналасқан қүбырлардың төменгі қабат-тары жанып кетеді. Міне, сондықтан бу турбиналы жетекті жаб-дықтау сорғыларын қолдану көзделіп отыр.
Тура ағынды қазандар 600-ден 3000 т/сағ дейінгі бу өнімділігін пайдалану түрғысында салынған. Әдетте, оның әрқайсысы тікелей турбинамен жалгасып және генератормен бірлесіп, біртүтас жүйе қүрайды.
Бу турбина сатылары арқылы фундамент ішінде орналасқан конденсаторға 19 келіп түседі.
Мүнда бу конденсаторды айналмалы сумен салқындату арқ-ылы қоюланып, конденсатқа, яғни қазандарды жабдықтауға қол-данылатын химиялық таза суға айналады.
«Конденсациялық» деген атаудың өзі электр станцияларына мынадан келді: пайдаланылған бу толығымен пайдаланылатын суды жылытуға қолданылатын, турбинадан бөлініп шыққан бу мөлшерін санамағанда, конденсаторда салқындатылады.
Қазіргі қазандарда қысым 100-ден 170 ат дейін, ал темпера-турасы 530-600°С дейінгі бу қолданылады. Конденсаторда бу эжектор (20) арқылы 0,03-0,04 ат дейін сүйытылады.
Алайда, пайдаланылған буда жылуы әлі де көп, ал жылу шы-ғыны жоғары болғандықтан, мүндай станциялардың пайдалы әсер коэффициенті 40-42%-дан аспайды. Бүл әрине отынның жылу шығару мүмкіндігінің үштен-бірінен көбінің жүмсалмайтынын корсетеді. Бірақ конденсациялық станциялар 4000 МВт және одан да жоғары қуатқа арналып салынуы мүмкін, бүл күрделі шығынды күрт төмендетіп, электр энергиясының төменгі қүнын қамтамасыз етеді.
Су. Су айналымы төртке бөлінеді:
а) конденсатордағы буды салқындататын айналмалы су суаттан сорғылар 21 аркылы алынып, конденсаторға қүйылады. Конденсатордан айналма су тоғанға қайтадан өздігінен ағады. Стан-цияныңқуаттылығына қарай, тоғанның да салқындату беті тиісті олемде болғаны дүрыс.
Конденсат конденсатордан конденсат сорғылары 22 арқылы іартып шығарылып, төмен қысымдағы жылытқыштардан 23, 24 ніп, деаэраторға 25 келіп түседі;
б) суаттан алынған үстеме (қосымша) су химиялық су тазалағыштан 29 өтіп, булану нәтижесінде жоғалтқан шығындарды толыратын конденсатқа қосылып, деарэраторға түседі.
«Деаэратор» атауы пайдаланылатын судағы еріген ауа оттегінен ажырайтынын көрсетеді. Суды жылытып, оттекті шығарамыз, олай болмаған жағдайда қазан металының мүжілуіне желіп соғады;
в) конденсат пен қосымша судан қазанға қажетті пайдаланатын су аламыз. Ол қазанға жабдықтау сорғылары 26 арқылы қүйымды. Әуелі су жоғары қысымды 27, 28 жылытқыштар арқылы өтіп, экономайзерге 14 түседі, мүнда ол қазандағы су температурасына жуық температураға дейін жылытылады, онан соң пайдаланатын су қазанға қүйылады. Турбиналардың түрлі сатыларынан бөлініп шығатын бу, ол жылу күші қондырғысының пайдалы
ісер коэффициентінің әжептеуір артуын қамтамасыз етеді.
Электр энергиясы.Турбинамен бір білікте синхронды гене-ратор 30 орналасқан. Осындай станциялар әдетте отын шығары-іатын жерлерде, электр энергиясын тікелей пайланатын түтыну-шылардан алыста салынады. Аса қуатты мүндай станцияларды салуда тиісті су ресурстары, яғни бөгет қүрылысы арқылы салы-натын, қажетті мөлшердегі суы бар өзендер мен суаттар қажет.
Сондықтан конденсациялық станцияларының генераторлары жоғарылатқыш трансформаторлы 31 шығырларға (блок) қосы-лып, өндірілетін энергия 350-500 кВ жоғары кернеулі жүйенің )лектр желісі арқылы беріледі.
Станцияның электр энергиясы кернеуіне байланысты ондаған, жүздеген және мыңдаған километрдегі төмендеткіш трансформа-торлы қосалқы станцияларға беріледі. Аймақтық электр станциялар трансформаторлардан 32 қажетті электр энергиясын алып, шиналармен тармақтану түрінде жалға-сады. Трансформатордың екінші жағы 3-6 кВ-тық 33 таратушы қондырғының жинақтаушы шиналарына қосылып, электр энерги-ясы электр қозғалтқыштарына және басқа да тұтынушыларға беріледі.
11.2-суретте қазіргі қуатты жылу электр станциясының бас кор-пусының көлденең қимасы көрсетілген.
11.2-сурет. Конденсациялық электр станциясының бас корпусының көлденең қимасы
1 Отын беру құрылысы, 2. Бункер, 3. тозаң дайындайтын құрылгы 4. деаэратор блогы, 5. Машина залы. 6 қазан, 7 ауа жылытқыш, 8. Күл ұстағыш. 9. Түтін сорғыш. 10. Түтін мұржасы.
Деаэратор машина залы мен қазан цехының арасында орналасқан. Бункерлі галерея мен тозаң даярлайтын құрылғы қазан цехы-ның оң жағынан қабысады. Күл үстағыштар мен түтін сорғылар бас корпус нен түтін шығатын мұржа арасынан сыртқа шығары-лады.
Әр төрт қазанға биіктігі 1206 мегр мұржа орнату карастыры-лады.
Міне, бұл электр станциялары (МАЭС-КЭС) электр онімінің нағыз қайнар коздері болып есептелінеді (2.1 сурет). МАЭС пай-далы әсер коэффициенті 40% шамасында, себебі турбиналарды айналдырған бу тікелей салқындатқышқа (конденсаторға) бағыт-талады да, жылу энергиясының шығыны жылу электр орталықта-рымен салыстырғанда едәуір кобірек түседі.
Конденсациялық электр станциялардың ерекшеліктері:
1. Мүмкіндігінше, отын кең орны бар жерге салынады.
2. Өндірілген электр энергиясының басым копшілік болігі кер-псуі 110-1150 кВ электр желісіне беріледі.
3. Электр энергиясын ондіру графигімен жұмыс істейді.
4. Томенгі манервлі станция. Себебі турбинаны салқын күйінен күмысқа қосу үшін және тиісті электрлі жүкті алу 3-10 сағатқа созылады.
5. Пайдалы әсер коэффициенті шартты түрде төмен 30-40%.
Бақылау сұрақтары:
1. КЭС-те технологиялық процесс арқылы электр энергияны алу сұлбасында орналасқан жабдықтарды атаңдар.
Әдебиттер тізімі:
1. Г.Хожин «Электроэнергетика».Оқулық. Алматы;ЖШС РПБК «ДәуірӘ, 2011-416 бет
2. Кабашев Р.А. ж. б. Жылу техникасы: Оқулық/ Р.А. Кабашев, А.К. Кадырбаев, A.M. Кекилбаев. -Алматы: «Бастау» баспаханасы, 2008. - 425 б. Суреттері 140 сурет. Библиографиялы тізімі 17. ISBN 9965-814-30-9
ДӘРІС № 12
Тақырыбы «ЖЭО ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯНЫ АЛУДЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІ»
Жоспар
1. ЖЭО-да электр энергияны алудың технологиялық процесі
Жылу электр орталықтары түтынушыларды тек электр энер-і иясымен ғана емес, сонымен қатар бу түріндегі жылумен немесе ыстық сумен қамтамасыз етеді.
Осы мақсатта саты аралық турбиналардан алынатын, пайдаланатын суды регенеративті түрде жылытатын будың бөлінуінен басқа будың тағы да екі түрлі бөлінуі жүзеге асырылады: бірі -7 10 атм. және одан да жоғары қысымдағы бумен өндірісті қам-сыздандырса, ал екіншісі - 1,2 атм. қысымдағы бу түрғын үйлерді жылумен қамтамасыз етеді.
Мұның өзі екі түрлі мақсатты көздейді: біріншіден, қысымы 100-ден 10 атм-ға төмендегеннен кейін де әрі қарай бу ұтымды пайдаланылады, бұл ретте цехтардағы және үй жылыту жүйесіндегі іиімсіз ұсақ қазандардан бас тартуға тура келеді; екіншіден, кон-денсаторға пайдаланылған будың аз ғана бөлігі түсіп, айналмалы су мен жылу шығыны күрт төмендейді.
Осының нәтижесінде жылу электр орталықтарының жалпы пайдалы әсер коэффициенті 60%-ға дейін артады, яғни ең үлкен деген конденсациялық станциялардың пайдалы әсер коэффициен-гімен салыстырғанда 1,5 есе көп.
Алайда жылу электр орталықтары түтынуға жақын жерлерде, кобінесе қалада немесе өндірістік кәсіпорын орталығында орналасуы керек, өйгкені ЖЭО-нан 4 6 км радиусты бумен қамтама-сыз ету аса тиімді, сөйтіп, жергілікгі тұтынушылар 6-10 кВ электр )нергиясымен қамтамасыз етіледі. Мұның өзі қағида бойынша жылу электр орталықтарының 200-300 МВт-қа дейінгі қуаттылы-гын шектейді. Яғни куатты жылу электр орталықтары тұтынушы-лардың саны аса үлкен болған жағдайда ғана салынады.
Мұндай станцияларда да жоғарыда айтылып кеткен бес цикл орындалады, отын және ауа циклдары аудандық электрстанцияларының комплекстерімен бірдей. Ал қалған үш циклдың айырма-шылықтары төмендегідей (12.1-сурет).
Бу. Жоғарыда айтылғандай жылу электр орталықтарында будың бөлінуінің арнаулы екі түрі бар. Өнеркәсіптік бөліну кезінде бу тікелей өндіріске түседі. Жылумен қамтамасыз ету жүйесіндегі бөлінген бу жылытқыштарда, бойлерде 37 пайдаланылады, онда жылыту жүйесін ыстық су үнемі жылытып отырады да белгіленген жүйеде тармақты сорғылармен 38 өтеді.
12.1-сурет. Жылу электр орталығының технологиялық процесінің ұстанымдык сұлбасы.
а) жергілікті тутынушыларга берілетін электр энергиясы; б) қазан-нан турбинага жеткізілетін бу; г) экономайзер мен қазанга берілетін қоректендіру суы; в) өндіріске жіберілетін бу; д) деаэратор бөлімі; 18 - турбина, 19 конденсатор; 20 - эжектор; 21 - айнымалы соргы; 22 - конденсаттық соргы; 23,24 - төменгі қысымды су қыздыргыш; 25 -деаэратор; 26 - қазанды қоректендіретін соргы; 27,28 - жогары қысымды су қыздыргыш; 30 электр генераторы; 31 - жогарлатқыш трансформа-тор; 32 - өзіндік мүқтаждық трансформаторы; 33 - озіндік мщтаждық пшрату қүрылгысы; 34 жогары кернеудегі тарату қүрылгы; 37 - жылы-///V жуйесінің бойлері; 38 - тораптық соргы; 39 - бойлердің конденсаттық сорғысы.
Су. Айналмалы су, конденсат, үстеме және пайдалынатын су осы төрт ағын аудандық электр станцияларының ағындарымен бірдей.
Мынаны айта кеткен орынды: өзен немесе тоғаннан алшақта орналасқан қалалық жылу электр орталықтарында айналмалы суды салқындату градирни арқылы, яғни мүнара түрінде салынған қүрылыстар арқылы жүзеге асырылады. Су градирниге беріліп, одан төмен қарай сорғалап ағып, салқындатылады.
Жылу электр орталықтарының жоғарыда айтылған тасқында-рына жылумен қамтамасыз ету жүйесінің айналмалы ыстық суы мен конденсат қосылады, бу конденсат бойлерде түзіліп, бойлердің конденсат сорғылары 39 арқылы деаэраторға түседі.
Осы сүлбада көрсетілмеген цифрлардың мағынасына КЭС-тың гехнологиялық процесінің сүлбасындағы белгілерге қарасаңыз, түсінесіз.
Электр энергиясы.Жылу электр орталықтарының генераторы жергілікті түтынушылардың 6-10 кВ кернеулі генераторына, яғни өндірістік кәсіпорындар мен трансформаторлық қондырғыларды камтамасыз етуге арналған кабельдер тарайтын, жинактаушы шиналарға тікелей қосылады. Сонымен, әр жылу электр орталы-гына жинақтаушы шиналар қажет, өйткені олар станцияның өзіндік грансформаторларын 32 жабдықтайды.
Сонымен қатар, жылу электр орталықтары басқа да станция-лармен немесе энергия жүйесімен өзара қуат алмасу мақсатында байланысады. Түтынушылармен алынатын бу әр уақыт бірлігінде міндетті түрде өз жүмысын атқаруы керек, яғни белгілі бір қуат өндірілуі керек. Бүл ретте, жылу және электр энергиясын тұтыну-шылардың арасында идеал баланстың болуы мүмкін емес және де бүл жағдайда негізігі анықтауыш ретінде жылу гүтынуы алына-тын болғандықтан, түрлі уақыт кезеңінде жүйеге берілегін не одан алынатын артық немесе кем электр қуаты алынады.
Сондықтан жылу электр орталықтарында 6-10 кВ кернеуі ге-нератор шиналарын 35-220 кВ-тан жоғары кернеулі генератор шиналарымен байланыстарытын бір немесе екі байланыс транс-форматорлары 31 орнатылады, одан электр берілісінің көмегімен осы жылу электр орталығының энергия жүйесімен байланысы жүзеге асырылады.
Жылу электр орталығының негізгі қүрылыстарын біріктіру.
12.2-суретте үлгі ретінде жылу электр орталығының негізгі қү-рылыстарының қүрастырылуы көрсегілген. Мұнда, бас корпус-тан 37-35 м қашықтықта кернеуі 6-10 кВ генераторлы жабық қүрылғысы, ал бас басқару калқаны оған жанаса орналасқан. Одан 10 м қашықтықта өту копірімен белгіленг ен жоғарылатқыш трансформаторлары бар бір немесе екі ашық тарату қүрылгылары ор-яаласқан. Негізінен алғанда, біріктіру ұстанымы аудандык электр етанцияларындағыдай.
12.2-сурет. Жылу электр орталығының негізгі құрылыстарын орналастыру сұлбасы
1-Қазан цехы. 2. Машина залы. 3. Турбогенераторлар. 4. Оту копірі. 5. Негізгі басқару қалқаны. 6. 6-10 кВ тарату қурылгы үйі. 7. 6-10 кВ ТҚ шиналары мен генераторларды қосатын ток өткізгіштер. 8. 6 10 кВ ТҚ мен трансфориаторларды косатын ток откізгіш. 9. Куштік трансформа-торлары. 10. 110 кВ АТҚ 11. 35 кВ АТҚ. 12, 13. Электр беріліс желілері.
Негізгі қүрылыстарды біріктірудгң нақты жоспары әрине, кергілікті жағдайларга, станцияның қуаттылығына қарай алуан түрлі болып келеді.
Жылу энергиясын толық пайдалану арқасында ЖЭО-ның пайдалы әсер коэффициенті 60-65%-ке жақын, яғни қазіргі гехника іәрежесінде ең жоғарғы көрсеткішке таяу.
Жылу электр орталықтарының ерекшеліктері:
1. Жылу энергиясын түтынушыларга жақын салады.
2. Әдетте әкелінген отынмен жүмыс істейді.
3. Өндірілген электр энергиясының айтарлықтай бөлігін жер-і. іікті түтыыушыларға таратады.
4. Негізгі жылу энергиясын өндіру графигімен жүмыс істейді.
5. Төменгі манервлі станция (КЭС сияқты).
6. Баска электр станциялармен салыстырғанда пайдалы әсер коэффициенті шартты түрде (η=0,6-0,65%).
Бақылау сұрақтары:
1. ЖЭО-те технологиялық процесс арқылы электр энергияны алу сұлбасында орналасқан жабдықтарды атаңдар.
Дебиттер тізімі
1. Г.Хожин «Электроэнергетика».Оқулық. Алматы;ЖШС РПБК «ДәуірӘ, 2011-416 бет
2. Кабашев Р.А. ж. б. Жылу техникасы: Оқулық/ Р.А. Кабашев, А.К. Кадырбаев, A.M. Кекилбаев. -Алматы: «Бастау» баспаханасы, 2008. - 425 б. Суреттері 140 сурет. Библиографиялы тізімі 17. ISBN 9965-814-30-9
ДӘРІС № 13
Тақырыбы«АТОМДЫҚ ҚУАТЫ АЛУДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ»
Жоспар
1.Атомдық қуаты алудың физикалық негіздері.
2.Отын-ядорлық АЭС цикл.
3. АЭС жіктеуы.
Атом гректің бөлінбейтін деген сөзінен шықкан деп болжаған қазіргі физика атом жөніндегі бұрынғы түсінікке түбірлі өзгерістер енгізді, теориялық және эксперименттік зергтеулер атомның құрамында ондаган жай бөлшектердің бар екенін дәлелдеді. Оған мыс тар жатады: оң зарядты атом ядросын құрайтын біршама ауыр ротондар және электр зарядтары мүлде жоқ нейтрондар.
Жеңіл бөлшектерге мыналар жатады: теріс зарядты электрондар, позитрондар, нейтрино және басқалары. Аралық типті бөліктер де орын алады.
Атомдағы барлық болшектер ішкі аралық күш арқылы ұсталынып тұрады. Мүндай күштердін болуына қарамастан, кейбір , радиоактивті элементтерде (уран, торий, плутоний) ядроның өздігінен баяу ыдырауы жүреді, ол бөлшек ядросьгнан шығатын сәулелергеұласады, оларды шартты түрде α, β және γ сәулеленулері атайды.
Баска атомдардың ядролары олардың сыртқы бөлшектерін атқылау нәтижесінде ыдырайды, мысалға белгілі жылдамдықтағы нейтрондар немесе протондарды алуға болады.
 |
Ядро ыдыраған кезде, ішкі ядролық күштер босайды, мұның өзі көп мөлшерде жылу шығаруға ұласады. Атомдық салмағы 235, 1 кг уран атомдары ыдырағанда жылу энергиясының электр энерги-ясына айналуы нәтижесінде 25 млн. кВтсағ электр энер-гиясын алуға болатындығы белгілі болды, ал синтездеу арқылы 1 кг сутегі ыдыраса 180 млн. кВт сағ энергия бөлінеді.
 |
Атом ішіндегі энергия, энергияның сарқылмас қоры болып саналады. Дүниежүзіндегі электр станциясы бұрынғы Кеңес Одағында 1954 жылы іске қосылды.
Уран қазаны немесе реактор атом элекгр станциясының негізгі агрегаты болып саналады.
Қазіргі кезде реакторлардың көптеген құралымдары зерттеліп жасалынды. Алғашқы атом электр станциясында графитті су реакторы қондырылды (13,1-сурет).
Отын ретінде 1 радиоактивті заттардың стерженьдері, мысалы, уран U235 қолданылады. Радиоактивті ыдырау кезінде орасан зор жылдамдықпен нейтрондар бөлініп шығады да, олар уранның көршілес атомдарын атқылап, жаңа нейтрондардың бөлініп шы-гуына ықпал жасайды (13.2-сурег), Міне осының нәтижесінде бас-қарылатын тізбекті реакция пайда болады. Алғашқы жағдайда электрондардың қозғалу жолына баяулатқыштар қойылады.
Ауыр судың қүрамына сутектің екі атомының орнына сутектің екі изотопы кіреді. Элементтерде ядроларының қүрамындағы прогондар саны бірдей болып, ал нейтрондар саны әр түрлі болса, бүл элементтер изотоптар деп аталады. Мысалы, сутек ядросы (Н) бір протоннан тұрады
13.2-сурет. Нейтрондардың әсерінен уранныңтізбекті реакциясының бөліну сұлбасы.
1. Уран ядролары. 2. Нейтроидар.
Сутектің бірінші изотопының ядросы (протий) бір протоннан және электроннан түрса, сутектің екінші изотопының ядросы (дей-терий) бір протоннан және бір нейтроннан түрады, дейтерий ауыр судың химиялық формуласына кіреді. Үшінші изотоп тритий, ол бір протон және нейтроннан түрады.
Бүл ретте баяулатқыш ретінде 2 графит, кәдімгі су, ауыр су және басқа заттар қолданылады.
Қазіргі кезде ауыр су баяулатқыш ретінде сирек қолданыла-ды, ойгкені оны алуға көп шығын жүмсалады. Ауыр судың 1 тонна-сын электролиз немесе химиялық әдіспен алу үшін 30-40 т. су жүмсалады.
Баяулатқышта нейтрондар жылдамдығы кемиді, бұл ретте, энергетикалық атом
қондырғыларында қолданылатын жылудың ораеан зор мөлшері бөлініп шығатынын айта кеткен орынды. Жылу тасушы ретінде су немесе сүйык металл алынады. Электрондардың бөліну процесін реттеу үшін бордан, кадмийден және нейтрондарды қарқынды түрде сіңіретін басқа да материалдардан жасалынатын реттеуші стержень 3 қолданылады.
Бұл стержень арқылы ядролық процесті бәсеңдетіп немесе күшейтуге болады. Нейтрондар қазаннан шығып кетпес үшін қазанның ішкі жақ-тары шағылдырғышпен 4 қапталады.
Шағылдырғыштар баяулатқыш қасиегтері бар материалдар-дан мысалы, графиттен, берилий тортығынан және т.б, жасалады.
Жұмыскерлерді адам өміріне қауіпті сәуледен сақтау үшін реактор барлық жағынан қорғасын табағы түріндегі биологиялық қорғаныспен, қалың бетон плиталарымен 5, сонымен қатар су жейдесімен қапталады. Жылу тасушы 6 ретінде су алынады.
Атом энергетикалык қондырғысының негізгі сүлбасы 13.3 -суретте берілген.
1 санымен реактор белгіленген, онда отын ретінде уранның изотоптары U235 сонымен катар, плутоний Pu қолданылады. Бастапкы элементтермен салыстырғанда изотоптардың радиоактивгі апағұрлым жоғары.
Реакторда жылытылган су сорғы 3 аркылы жылу алмастырғышқа 2 құйылады. Бұл биологиялық бұргыдан қауіпті радиоактивті су, ол қондырғының бірінші контурына жатады. Казіргі қондырғы-лардың бірінші контурындағы су 2500С-та, 100 ат, қысымында болады. Бұл ретте судың кайнап кетпеуін кадағалау қажет. Жылу алмастырғыштағы бастапкы су екінші контурлы радиоактивтігі жоқ суды жылытып, буға айналдырады, ол 30-35 ат қысымды электр генераторын 5 айналдыратын турбинаға 4 келіп түседі. Пайдаланылған бу конденсаторға 6 қарай жылжиды. Конденсат сорғы 7 арқылы қайтадан жылу алмастырғышқа жіберіледі. Бірінші радиоактивті контурдың барлық агрегаттары адамдардан оқшауландырылып, дистанциялық және автоматты түрде басқарылады.
 |
 |
Қазіргі ірі электр станцияларында графитті су реакторларының орнына біршама қуаттылығы аз су реакторлары қолданылады. мұнда кәдімгі су шапшаң нейтрондардың баяулатқышы болып саналады.
13.4-суретте куаты 210 МВт атом электр станциясынын негізгі технологиялық схемасы бейнеленген. Бірінші кезекті қондырғы қуаты 210 МВт блоктан тұрады, оған бір реактор, әрқайсысы 70 МВт алты генератор кіреді. Сөйтіп, әр екі бу генераторы бір турбинаны жабдықтайды. Турбиналар - бір білікті, екі цилиндрлі; төменгі ысымның бір бөлігі - екі конденсаторлы, екі тасқынды болып келеді.
Бірінші контурға реактор 1 және бассейн 2 жатады, бассейнде жарты жыл бойында ядролық жанғыш заттардың пайдаланылған стерженьдері сакталады, Осы мақсатта бұл стерженьдер арнайы кассеталарға 3 бекітіліп, мұнан соң оларды өңдеу үшін арнайы зауыттарға жібереді. Бірінші контурға мыналар жатады: бу генераторлары 4, негізгі айналма насостар 5, жылытқыш насостар 6, арнаулы химиялық су әдісімен тазалау және көрсетілген құрылғыларды байланыстырып тұратын құбырлар.
Реактордың биологиялық қорғаны оларды қоршаған бетон плиталардан, болат табақтар мен су жейдесінен тұрады.
Бірінші контурдағы су тұйықталған циклде реактор мен бу генераторы (қазан) арасында айналады, қазаннан шығатын бу түрбинаға 7 келіп түседі.
Пайдаланылған бу айналма насос 11 аркылы айналмалы сумен салқындатылған екі конденсаторға келіп түседі. Екінші контурға насоспен 12 берілетін конденсат кіреді, ол төменгі қысымдағы 13 қайта қыздырғыш (жылткыш) арқылы деаэраторға 14 беріледі. Мұнан соң екінші контурлы су пайдалану насосы 15 аркылы жоғары қысымды жылытқыштардан 16 өтіп, бу генераторына келіп түседі.
Сұлбада турбинаның екі бөлігінен шығатын будың сұрыпталу қатары көрсетілген, ол төменті және жоғары қысымды жылытқыштар мен жылыту жүйесі бойлеріндегі пйдаланатын суды жылытуға арналған.
 |
1-Реактор. 2. Пайдаланылган стерженьдерді сақтайтын бассейн 3. Арнаиы кассеталар. 4. Бу генераторы. 5. Негһгі айналма соргысы 6. Ырінші контурды қоректендіру соргысы 7. Турбинаның жогары қысым-ды болігі. 9. Электр генераторы. 10. Салқындатқыш. II. Салқындаткыш судың аыналма соргысы. 12. Турбинаның салқындатқыш соргысы П Төмснгі қысьімды су жылытқышы. 14. Деаэратор. 15. Қоректендіру соргысы 16. Жогары қысымды су жылытқышы. 17. Жылу жүйесіндегі соргы. 18. Ьоилер. 19. Химиялық тәсілмен суды тазалау қурылгысы. 20. Конденсат суы. 21. Салқындатқыш айналма су. 22. Жылу желісі (торабы).
Жылытқыштар мен бойлер конденсаты әуелі анағұрлым төмен темпсратуралы жылытқыштарға, сонан соң 13.4-суретте үзік сызықпен көрсетілгендей деаэраторға келіп түседі.
Тармақгы сорғылар 17 жылумен қамтамасыз ету жүйесіндегі ыстық судың айналымын жүзеге асырады.
Бірінші контурдың зиянды радиоактивтігін арттыратын корозия өнімдерінен реакторды тазалау мақсатында су жылу таратушы химиялық - су әдісімен үздіксіз тазалау 19 процесіне үштас-тырылып, жабдықтаушы сорғы 6 арқылы реакторға түседі.
Бақылау сұрақтары:
1. Бірінші контурлы реактор қалай жұмыс істейді?
2. Атом станциясында энергияны өндірудің технологиялық принципін айт
Дебиеттер тізімі
1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность.Электроэнергетика.-М:Высшая школа, 1988г.
2.Хожин Г. «Электроэнергетика», Алматы, 2011ж.
ДӘРІС № 15
Тақырыбы«ГАЗ-ТУРБИНАЛЫҚ ЖӘНЕ ПАР-ГАЗДЫҚ ҚОНДЫРҒЫЛАР»
Жоспар
1. ГТУ-да және ПГУ-да технологиялық процесс арқылы электр энергияны алу.
Газ турбиналы электр станциясының негізгі бөлігі - газ турбина қондырғылары. Бұндай қондырғылар жұмыс істеу үшін отын (сұйық немесе газ) мен ауа қоспасы немесе алдын-ала қыздырыл-ған ауа пайдаланылады. Алдын-ала қыздырылған ауаның темпера-турасы және қысымы жоғары болу керек. Газ турбинасы газдың жылу энергиясын турбина роторының кинетикалық энергиясына айналдырады.
Ротор дегеніміз турбинанаың бірнеше калақшалар орнатылган айналмалы бөлігі. Сонымен газ турбинасында отынның энергиясы механикалық энергияға айналады.
Қарапайым газ турбина қондыргысыныц жүмыс істеу схемасы 15.1-суретте көрсетілген. Жану камсрасына (1) сүйық немесе газ тәрізді отын және ауа беріледі. Жану камерасында дайындалған, жоғары температуралы және қысымы үлксн газ (2) турбина (3) роторының қалақшаларына беріледі. Осы газ ротордың қалақша-ларына үлкен қысым түсіреді де, турбинаныц роторын жылдам айналдырады. Турбинаға (3) электр тоғының генераторы (4) жалғасады. Турбина білігінің айналу жылдамдығы минутына 3000 айналымға жетеді. Сондай жылдамдықпен турбинаға қосылған электргенерагор (4) және компрессор (5) айналады. Ақырында электрмагниттік индукция заңы бойынша статордың орамында электр қозғаушы күш пайда болады (КЭС, АЭС, СЭС-ғы сияқты).
Айта кететін бір мәселе компрессор (5) ауаны (6) белгілі бір қысыммен жану камерасына (1) беру керек. Бүл қысымы бар ауа (6) турбинадан жүмыс атқарып шыққан газ бен (8) алдымен қыздырылады да содан кейін жанү камерасына беріледі. Нәтижесінде отынның жану тиімділігі артады да, газ турбиналық кондырғы-ның пайдалы әсер коэффициенті көбейеді. Қазіргі уақытта қуаты 25 100 МВт газ турбиналары электр станцияларында пайдаланады.
15.1-сурет. Газ турбиналы станцияның ұстанымдық сұлбасы.
//////- отын; # # # - ауа: ••• - жану өнілй (продукты сгорания).
1. Жану камерасы. 2. Қысымы және температурасы жоғары газ. 3. Газ турбинасы. 4. Электр генераторы. 5. Компрессор. 6. Белігілі қысымы бар ауа. 7. Ауаны (газды) жылытатын құрылғы (генератор).
Осындай электр станциясының пайдалы әсер коэффициенті 29-34 пайызға жетеді.
Газ турбиналы электр станциясы - жоғары маневрлі (1-2 минутта жүмысқа қосылады). Қазіргі энергетикалық жүйеде ол көбіне резервтегі энергия көзі ретінде қолданылады.
Бу-газ турбиналы электр станциясы (БГТЭС)
Газ турбинасының экономикалық тиімділігін арттыру үшін әдейі бу-газ турбиналары қолданылады. Бу-газ қондырғылары жүмыс істеу үшін екі энергия көзі- бу және газ пайдаланылады. Бу-газ қондырғыларының үстанымдық сүлбасы 15.2-суретте көрсетілген. Бұл қондырғы былайша жүмыс істейді: Бу-газ турбина-ларында отын бу генераторының (1) отын жағатын жерінде жағылады да, бу генераторында пайдаланылған бу, бу турбинасына (5) жеткізіледі.
600-750°С дейін салқындатылған газ бу генераторынан газ турбинасына (3) енеді. Сонымен бу-газ қондырғыларында екі электр генераторы (4) жұмыс істейді: біреуі бу турбипасымен (5), екіншісі газ турбинасымен (3) білік аркылы қосылған. Бу немесе газ турбинасы жұмыс істегенде электр генераторы да (4) іске қосылады. Әрі қарай электр энергиясын өндіру процесі КЭС пен АЭС-ы сияқты жүреді. Газ турбинасының қуаты бу турбинасының қуатымен салыстырғанда 20 пайыздан аспауы керек. Газ (3) және бу турбинасынан (5) жұмыс атқарып шыққан газ, суды бу генераторына (1) жеткізбей тұрып, алдымен осы суды қыздыруға пайдаланады.
15.2 сурет Бу-газ қондырғыларының ұстанымдық сұлбасы.
1-Бу генераторы, 2-Компресор, 3-Газ турбинасы, 4.Электр генераторы, 5-Бу турбинасы, 6-Салқындатқыш(конденсатор), 7-Соғы, 8-Экономайзер.
Ақыргы нәтижесінде бу-газ қондыргыларының отын шыгыны азайып, ал пайдалы әсер коэффициенті 44 пайызға жетеді.
Бу-газ қондырғылары басқа түрдегі сұлбамен де жұмыс істей алады, ягни газ турбинасында жұмыс атқарып шыққан газ бу қазанына берілуі мүмкін. Бұл жағдайда газ турбинасы бу күші қондырғыларының бір бөлігі болып есептелінеді.
Газ турбинасының жану камерасында 30-40 пайызга дейін отын жағылады да, ал қалған отын бу генераторына беріледі. Қазіргі уақытта қуаты 200-250 МВт бу-газ қондырғылары электр станцияларында қолданылады.
Бақылау сұрақтары:
1. Қарапайым газ турбина қондыргысыныц жүмыс істеу принципі.
2.Бу-газ қондырғылары жұмыс істеу принципі.
Дебиеттер тізімі
1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность.Электроэнергетика.-М:Высшая школа, 1988г.
2.Хожин Г. «Электроэнергетика», Алматы, 2011ж.
ДӘРІС № 17
Тақырыбы «МГД-ГЕНЕРАТОРЛАРЫ. ТЕРМОЭЛЕКТРЛЫҚ ГЕНЕРАТОРЛАРЫ»
Жоспар
1. ТЭГ және МГД-генератордың жұмыс ұстанымы.
2. Технологиялық сұлбаның ерекшеліктері
Электр энергияны өндірудің жаңа тәсілдерінің қажеттілігі.
Дүниежүзі халқы энергияның барлық түрін (химиялық, механикалық, жылу, т.б.) оның ішінде электр энергияны көп пайдаланады. Энергияны пайдалану қарқыны өнеркәсіптің өсуіне, өндірістің дамуына және халықтың санына байланысты. Сондықтан 1-кестеде дүниежүзіндегі жалпы энергетикалық қуаттың мөлшері, халықтың саны және электр энергияны пайдалану динамикасы салыстырмалы түрде берілген.
Энергияның орасан зор мөлшерін тұтынуға байланысты осы электр энергияны өндірудің жаңа тәсілдерін табу мәселелері қарастырылуда. Қазіргі кезде электр энергияны энергияның басқа түрінен түрлендіріп алумен ғана қанағаттануға болмайды. Себебі органикалық отын қорының шегі бар екендігі белгілі. Сонымен қатар, қазіргі уақытта жылу электр станцияларының пайдалы әсер коэффициенті 40 пайыздан көп аспайды.
Дегенмен жақын болашақта (шамамен 20-25 жылдың ішінде) жылу электр станциялары энергия өндірудегі негізгі көз болып саналады. Сондықтан олардың құрал-жабдықтарын және технологиясын дамыту - басты мәселе.
Химиялық энергияны, жылу энергиясын және ядролық энергияны тікелей электр энергиясына түрлендіру энергетика қорла-рын айтарлықтай көбейтеді.
Энергияның әр түрінен электр энергиясын алу химиялық немесе физикалық заңдарға негізделген.
Мысалы:
1. Химиялық энергия көздеріне - гальваникалық элементтер, аккумуляторлар және электрхимиялық генераторлары жатады. Бұлардың жұмыс істеуі химиялық реагенттердің тотығу - қалпына келу реакциясының энергиясын пайдалануға негізделген.
2. Физикалық энергия көздеріне - жылу электронды генераторлар, фотоэлектрлі батареялар және эмиссиялық генераторлар жатады.
Энергияны магниттік гидродинамика әдісімен түрлендіру (МГД)
Электр энергияны энергияның басқа түрлерінен тікелей алу тәсілі атомдық физиканың, плазмалық физиканың, металлургияның және ғылымның басқа да салаларының жетістіктерімен тығыз байланысты.
М. Фарадейдің электромагниттік индукция құбылысы туралы заңының электр энергияны өндірудегі маңызы зор. Ол заң бойынша магниттік өрісте айналып қозғалушы сымда электр қозғалыс күші пайда болады. Сым есебінде қатты, сұйық немесе газ түріндегі заттарды да қолдануға болады.
Магнит өрісінің ток өткізгіш сұйықтармен немесе газбен өзара әсерін зерттейтін ғылым саласын магнитогидродинамика (МГД) деп атайды.
Мысалы, Жердің магнит өрісінде орналасқан тұзды суы бар өзен ағынының тар жерінде электр қозғаушы күш пайда болатындығы белгілі болды.
Электромагниттік индукция құбылысы заңы бойынша тұзды суы бар өзеннің жағасына суға батырылған пластинкалар (2) жалғанған сымда (1) электр тоғы пайда болады (17.1-сурет). Ол токтың жердің магнит өрісінің индукциясына және ағып жатқан тұзды судың жылдамдьгғына пропорционал екендігін Кельвин анықтады. Судың ағатын бағытын өзгерткенде электр тогының бағыты өзгереді.
17.1-сурет. Кельвиннің МГД-генераторының сұлбасы.
1. Ток өткізгіш. 2. Пластинкалар
Қазіргі МГД - генераторының жүмыс істеу принципі осы кел-тірілген Кельвиннің теориясына негізделген. Осы жағдайды МГД - генераторының жұмыс істеу сүлбасынан көруге болады (17.2-сурет). Металл пластинаның (1) арасынан белгілі бағытта және кинетикалық энергиясы бар ион-далған газ өткізіледі. Иондалған газдың өткізгіш екендігі бізге белгілі.
17.2-сурет. МГД-генераторыныңұстанымдық сұлбасы.
1.Темір пластиналар.
Екі пластинаны (1) өте күшті магнит өрісіне орналастыра-ды (N-S). Сонда электромагниттік индукция құбылысы бойынша екі пластинаның арасында электр қозғаушы күш (ЭҚК) пайда болады. Егерде осы пластиналарды (1) сыртқы кедергімен (R) қоссақ тізбекте электр тоғы жүреді (17.2-суретте стрелкамен көрсетілген).
Тоқтаусыз өткізіліп жатқан иондалған газ плазмадағы тоқпен магнит өрісінің әсерінен пайда болатын электрдинамикалық күшпен тежеледі. Осы көрсетілген процесті бу немесе газ турбинасындағы тежеуіш күштермен салыстырсақ, олардың ұқсастығын байқауға болады. Бу және газ турбинасындағы тежеуіш күштер, олардың жүмыс қалақшаларының бу немесе газ бөлшектеріне тигізетін күштерінің әсерінен пайда болатындығы белгілі. Сонымен, бу және газ турбинасында немесе МГД - генераторында да энергияны түрлендіру тежеуіш күшті жеңу үшін атқарылатын жұмысқа байланысты.
Қандай болса да бір газды жоғары температураға дейін (3000°С) қыздырсақ, оның ішкі энергиясы артады. Егерде осы газды өткізгіш ретінде қолданып және оны МГД-генераторының жұмыс денелерінде қыздырып ұлғайтсақ, онда газдың жылу энергиясы тікелей электр энергиясына айналады.
Бұндай электр станцияларына алдымен магнитогидродинамикалық генераторлы (МГД-генераторы) электр станциялары жатады. Мұндағы МГД-генераторларын КЭС типті станцияларға қосымша салу жобаланады. Олар кәдімгі қазандарда қолданылмайтын 2500-3000°К жылу потенциалдарын қолданады.
17.3-сурет. МГД генератордың ұстанымдық сұлбасы.
1. Жану камерасы. 2. Жылу алмастыргыш. 3. МГД-генератор. 4. Электромагнит орамы. 5. Бу генераторы. 6. Турбина. 7. Электргенераторы. 8. Бу салкындаткыш (конденсатор).
9. Соргы.
Отынның газ түріндегі өнімдері (оған тез иондалатын «присадка», кіреді) жоғары кернеулі магнит өрісімен МГД-нің каналына бағытталады. Каналдағы иондалған газдардың кинетикалық энергиясы тұрақты токтың электр энергиясына, сонан соң үш фазалы айнымалы энергияға айналып, тұтынушылар пайдалану үшін энергетикалық жүйеге бағытталады.
МГД-ның каналының пайдаланылған 2000°К шамасындағы температурадағы газдары қазанға, одан жылу электр станцияларының бу турбинасына жіберіледі.
МГД-генераторын қолданатын жылу электр станциясының пайдалы әсер коэффициента 50-60 пайызға жетеді. Сөйтіп, МГД-генераторы жылу электр станциясының экономикалық көрсеткіштерін жоғарылатады.
Бақылау сұрақтары:
1. Магнитогидродинамика (МГД) деп нені атайды?
2. МГД генератордың ұстанымдық сұлбасы.
Дебиеттер тізімі
1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность.Электроэнергетика.-М:Высшая школа, 1988г.
2.Хожин Г. «Электроэнергетика», Алматы, 2011ж.
ДӘРІС № 18
Тақырыбы «ГЕЛИО ЭЛЕКТР ҚОНДЫРҒЫЛАР, ЖЕЛ ЭЛЕКТР ҚОНДЫРҒЫЛАР, ҚҰЙЫЛЫУ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫ»
Жоспар
1. Күн сәулесінің энергиясын пайдаланатын электрстанциялары.
2. Жел электр станциялары.
3. Дизель электр стацниялары.
4. Электр қондарғынын негіздері
Ең қуатты энергия көзі - күн энергиясы. Күн сәулесінің толық қуаты 4,10 млрд. кВт болып есептелінеді. Жер бетінің күн сәулесіне тік орналасқан әрбір шаршы метріне 0,35 кВт, ал жалпы жер бетіне 1,4 кВт күн сәулесінің радиациясы түсетіндігі анықталған. Әрине, бұл келтірілген цифрлар күн энергиясын пайдалануды зерттеудің қажеттігін дәлелдейді. Дүниежүзінде күн энергиясын электр энергиясына түрлендірудің бірнеше бағыты зерттеліп отыр.
Олар:
1. Термодинамикалық цикл арқылы күн энергиясын электр энергиясына айналдыру.
2. Фотоэлектрлік әдісті қолдану.
3. Жартылай өткізгішті генераторларды пайдалану.
18.1-суретте күн батареясы элементінің сұлбасы көрсетілген.
18.1-сурет. Күн батареясы элементінің сұлбасы
Күн батареясының қуаты бірнеше ондаған немесе жүздеген киловатқа жетеді. Оның пайдалы әсер коэффициенті 25% да, бағасы жоғары. Сондықтан күн батареясын пайдаланып күн энерги-ясын электр энергиясына айналдыру, әзірге өндірісте көп қолданылмайды.
Ал, күн энергиясын жартылай өткізгішті генераторларды қолданып, электр энергиясына түрлендіру дамымай отыр. Олардың пайдалы әсер коэффициенті 6-12 пайыздан аспайды.
Беттік қабат: 1. Өткізгіштігі п-типті кремний.
2. Өткізгіштігі р-типті монокристалдық кремний. 3,4 - электродтар.
Сонымен, алдағы уақытта күн энергиясын электр энергиясына түрлендірудің ең тиімді әдісі - термодинамикалық цикл тәсілі болып отыр.
18.2-суретте күн энергиясын электр энергиясына термодинамикалық цикл тәсілмен түрлендіру қондырғысының сұлбасы берілген
