Энергия сыйымдылық жабдықтың үзілмелі жұмыс кезіндегі температуралық режимдерді зерттеу

ЖҰМЫСТЫҢ МАҚСАТЫ:

5. Пештің үзілмелі жұмыс кезіндегі қызу және суу процестерінің ерекшеліктерін меңгеру;

6. Жинақталған параметрлі пештің қызу және суу кезіндегі стационарлы емес мәселелерді қоюды меңгеру;

7. RC тізбегінің көмегімен электр пештің үзілмелі жұмыс кезіндегі температуралық режимдерді модельдеу дағдысын алу;

8. Пештің үзілмелі жұмыс кезіндегі рационалды режимдерін зерттеу.

Негізгі теориялық негіздемелер.

Электр энергияны экономдау жағынан ең рационалды шешім – пештің максималды өнімділігін қамтамасыз ететін үздіксіз жұмыс жасауы. Пештің жұмысын үзу келесі жағдайға әкеледі – тұрғызылған қабырғаның қызуы төмендейді және пештің қызуын жұмыс жағдайына дейін келтіруге кететін қосымша энергияның шығындары. Сол себепті термиялық кедергі пештерді пайдалану барысында, оның толық жүктелуі мен үздіксіз жұмысын қамтамасыз етуге ұмтылу керек. Қалыпты жағдайдағы пеш жұмысының тоқтау периоды мыналармен анықталады: металды құйюға , пешті тазалауға, еден мен қабырғаларды дәнекерлеуге , шихтаны енгізуге кететін уақытпен. Пеш жұмысының тоқтауы – енгізу механизациясының дәрежесіне, металдың сарқылу дәрежесіне және эксплуатацияның жетілдірілуіне байланысты.. Шихтаны енгізу кезінде электрэнергия пешке түспейді, бірақ пештегі тұрғызылған қабырғадағы аккумуляциялаған жылу қаптама және жинақтармен таралады. Нәтижесінде пешті желіге қосқанда энергияның бір бөлігі футеровканы қыздыруға кетеді. Пеш жұмысының шығындары кезектегі балқу үшін барлық келтірілген электрэнергияның 15-20 %-на дейін барады. Сонымен, механизация дәрежесіне тәуелді шихтаның балқытып кұю уақытын қысқарту пештің өнімділігін көтеруге және электрэнергияның меншікті шығынын азайтуға әкеледі.

Цехтың немесе өндіріс орнының үздіксіз жұмысындағы энергия сыйымдылықты жабдықтар (электр тұтынушы да, жылу тұтынушы да) үшін үзіліс кезіндегі жабдықтардың бос жүріс кезіндегі және ажыратылу кезіндегі жұмыс режимінің мәнісі зор. Мұндай сұрақтар келесі жағдайларда туады: электр пештерін, салқындату және кептіру камераларын, вулканизациялық камераларды дәнекерлеу котелдарының жылуқабылдағыштарын және периодты әсерлі ректификациондық колонналарды эксплуатациялау кезінде. Жабдықтың толығымен ажырау режимі қосылуға кететін энергияның қосымша шығындарымен теңестірілген, ал бос жүріс жұмысындағы сақтау режимі – бос жүріске кететін қосымша шығындармен.

Белгіленуі: Т_ж – пештің жұмыс ортасының температурасы;

t_суу – пештің суу уақыты;

t_рі – жұмыс температурасына Т_ж жету уақыты.

Пештің рационалды жұмысын зерттеу үшін t_кр критикалық уақыт шамасын қолданамыз (1-сурет). Критикалық уақыттың физикалық мәні мынада – егер, жұмыс уақыты t_кр –ға дейін болса, онда жабдықты бос жүрісте қалдырған дұрыс. Ал егер үзіліс уақтыты t_кр –дан көп болса, жабдықты толығымен сөндірген дұрыс. Жабдық үшін энергияның шығындары тұрақты емес және үзілістің ұзақтығына байланысты (1-сурет).

Электр пешті мысал етіп қарастырайық. Нәтижесінде, түскі үзіліс кезіндегі пешті ажырату қолайсыз, ал екі ауысымды жұмыс графигі кезінде жұмыс істемейтін ауысымда пешті ажырату қажетті.

Сур.1.Тұру уақытының t c(сағ), жұмыстық температураға жету уақытына тәуелділігі t_ж c(сағ)

Электр пешін қыздыру мен суытуды модельдеу үшін RC – тізбегін қолдану.

Пештің жылыту сұлбасы Электрлік сұлбасы – аналогі

Математикалық модельдер

Температура балансының айырымы. Кирхгофтың 2-заңы бойынша жүргізілген айырымы:

R_тдC_д(dT_c/dt_τ)+Т_с=Т

Шамалар – аналогтар

Т_орт – ауаның орташа температурасы;

U_в – қорек көзінің кернеуі;

С_д – пештің жылу сыйымдылығы;

U_с – сыйымдылықтағы кернеу;

R – резисті кедергі;

R_тд – пештің термиялық кедергісі;

T_ж – жылулық процестің уақыты;

t – электрлік процестің уақыты.

Шама – аналогтар үшін масштабты коэффиценттер:

m_т=T/U; m_q=Q/i; m_e=R_тд/R; m_c=C_q/C; m_t=t_т/t

Электрлік модельде – қыздыру уақытын, пештің сууын, орташа температураның өзгерісін анықтауға және оның конструкциясының жұмыстық температуралық режиміне тигізетін әсерін бағалауға болады.