1.2 № 1 есептік-графикалық жұмысқа арналған әдістемелік нұсқаулықтар

1 есепте мұ нара типіндегі кү нэлектр стансасында гелиостаттарды қ олдану сұ рақ тары қ арастырылғ ан, ол қ абылдағ ышқ а кү н сә улелерін жіберген, онда соң ғ ы есептесу турбинасындағ ы қ ыздырылғ ан су буы алынады.

Гелиостат арқ ылы кү ннен қ абылдағ ыш арқ ылы алынғ ан энергия (Вт) тең сіздік бойынша анқ ыталуы мү мкін [2]:

Q = R_г·А_пр·F_г Н_г ·п,

(1. 1)

мұ нда Н_г – в Вт/м² гелиостат айнасының сә улеленуі (типтік шарттары ү шін H_г= 600 Вт/м²);

F_г – гелиостат бетінің ауданы, м²;

п – гелиостаттар саны;

R_г – концетратор айнасының байқ алу коэффициенті, R_г =0, 7÷ 0, 8;

A_пр –қ абылдағ ыштың жұ тылу коэффициенті, А_пр < 1.

Қ абылдағ ыш бетінің ауданы егер ондағ ы энергетикалық жарық тылық белгілі болса анық талуы мү мкін Н_пр Вт/ м^г,

F_пр=Q/H_пр.

(1. 2)

Жалпы жағ дайда қ абылдағ ыш бетінің температурасыt_пов= 1160 К жетуі мү мкін, ол жылу ұ стағ ышты 700 ^оС дейін қ ыздыруғ а мү мкіндік береді. Жылу қ абылдағ ыштағ ы сә улелену есебінде жылудың жоғ алтуын Стефан-Больцман заң ы бойынша есептеуге болады:

q_луч = ε _пр·C_o·(T/100)⁴, Вт/м²,

(1. 3)

мұ нда T – жылу ұ стағ ыштың абсолютті температурасы, К;

ε _пр – қ абылдағ ыштың сұ р денесінің қ аралық дең гейі;

C_o –абсолютті қ ара дененің сә улелену коэффициенті, Вт/(м²·K⁴).

2 есепте ЭТЭС-те электр энергиясын алу ү шін, Ренкин циклі бойынша жұ мыс істейтін мұ хиттың беттік жә не терең дік сулардың температуралық тү суінің сұ рақ тары қ арастырылды. Жұ мыс денесі ретінде жең іл қ айнайтын заттар (аммиак, фреон) қ олдану болжанды. Температураның аздағ ан тү суінің салдарынан (∆ T=15÷ 26^oC) термиялық КПД қ ұ рылғ ы, Карноциклі бойынша жұ мыс істеп, барлығ ы 5-9 % қ ұ рады. Ренкин циклі бойынша жұ мыс істейтін қ ұ рылғ ының нақ ты КПД екі есе аз болады [6]. ОТЭС-те аздағ ан қ уаттылық қ а қ атысты ү лесті алу нә тижесінде «жылы» жә не «суық » судың ү лкен кө лемі, ө ткізілетін жә не жү ргізілетін қ ұ быр ө ткізгіштердің орасан зор диаметрлері талап етіледі.

Егер жылу алмастырғ ыштарды (булағ ыш жә не конденсатор) мінсіз деп санасақ, онда Q₀, Вт жылы судан алынғ ан жылу қ уаттылығ ын былай кө рсетуге болады.

Q₀=r·V·C_p·∆ T,

(1. 4)

мұ нда r – тең із суының тығ ыздығ ы, кг/м³;

С_р – тең із суының массалық жылу сыйымдылығ ы, Дж/(кг · К);

V – судың кө лемді шығ ыны, м³/с;

∆ T = T₁-T₂ – беттік жә не терең сулар температурасының ә ркелкілігі (циклдің температуралық тү суі) °С немесе К-мен.

Карноның мінсіз теориялық циклінде механикалық қ уаттылық N₀ (Вт) былай анық талуы мү мкін:

N₀=η _t^k·Q₀,

(1. 5)

Немесе есепке алып (1. 2) жә не η _t^kКарно циклінің термиялық КПД ү шін:

N₀=r·C_p·V·(∆ T)²/T₁.

(1. 6)

2 есеп геотермалды энергияның жылу потенциалына арналғ ан, ол жер бетінен z (км) терең де табиғ и су сақ тағ ыш горизонтына жинақ талғ ан. Ә детте су сақ тағ ыш қ абаттың қ алың дығ ы h (км) оның мекенінен аз терең дікте болады. Қ абаттың кеуекті қ ұ рылымы-таулы жыныстың кезі болады, ол сумен толтырылғ ан (кеуектілік коэффициентпенα бағ аланады). Жер қ ыртысының қ атты жынысының орташа тығ ыздығ ы r_гр =2700 кг/м³, ал жылу ө ткізгіш коэффициенті λ _гр =2 Вт/(м·К). Топырақ температурасының жер бетіне қ арай бағ ыты бойынша ө згеруімен °С/км немесе К/км ө згертілетін температуралық градиентпен (dT/dz) сипатталады.

Жер шарындағ ы қ алыпты температуралық градиентпен (менее 40 °С/км) ең кө п таралғ ан, жылу ағ ындары ≈ 0, 06 Вт/м² (мысалы, Алматы облысы) бетінің бағ ытында тығ ыздық пен шығ арылғ ан. Жер қ ойнауынан жылуды мақ сатты экономикалық шығ ару осында аз ық тималды болады.

Жартылай термалды аудандарда температуралық градиент 40-80 °С/км-ге тең (мысалы, Солтү стік Кавказ). Осында жер қ ойнауы жылуына жылыту, жылыжайлар мен бальнеологияда мақ сатты тү рде қ олданады.

Гипертермалды аудандарда (жер қ ыртысы платформасының шекарасына жақ ын) градиент 80 °С/км-ден астам. Осында мақ сатты тү рде ГеоТЭС [2] салуғ а болады.

Белгілі температуралық градиентте су сақ тағ ыш қ абатының температурасын оны пайдалану алдында анық тауғ а болады:

T_г=T_o+(dT/dz)·z,

(1. 7)

мұ нда Т_o –Жер бетінің температурасы, К (°С).

Геотермалды энергетика сипаттамасын есептік практикада ә детте 1 км² F бетіне жатқ ызады.

Қ абаттың жылу сыйымдылығ ын С_пл (Дж/К) тең сіздік бойынша анық тауғ а болады

C_пл=[α ·ρ _в·C_в+(1 – α )·ρ _гр·C_гр]·h·F,

(1. 8)

мұ нда ρ _в и С_в– сә йкес тығ ыздық жә не изобаралық судың меншікті жылу сыйымдылығ ы;

ρ _гр жә не С_гр –топырақ тың тығ ыздығ ы жә не меншікті жылу сыйымдылығ ы (қ абат жынысы); ә детте ρ _гр = 820-850 Дж/(кг·К).

Егер минималды жіберілген температурада болса, онда қ абаттың жылу энергиясын пайдалануғ а болады Т₁ (К), онда оның жылу потенциалын пайдаланудың басталуына бағ алауғ а болады (Дж):

E₀=C_пл·(T₂-T₁).

(1. 9)

Қ абаттың тұ рақ ты уақ ыты τ ₀ (оны пайдаланудың мү мкін болатын уақ ыты, жыл) жылу энергиясын оғ ан кө лемді су шығ ынымен бұ рып жіберу жағ дайында V (м³/с) тең сіздік бойынша анық тауғ а болады:

τ ₀=C_пл/(V·ρ _в·С_в).

(1. 10)

Қ абаттың жылу потенциалы оны ө ң деу кезінде экспоненциалды заң бойынша ө згертіледі деп есептейді:

(1. 11)

мұ нда τ –пайдаланудан бастап жыл саны;

е –табиғ и логарифмдер негізі.

Геотермалды қ абаттың жылу қ уаттылығ ы уақ ыт кезең і кезінде (ө ң деу басталуына бастап 1 жыл) Вт (МВт)-пен:

(1. 12)

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒