Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Определение оптимальных параметров электродных систем парогенераторов

Предлагается трехфазная система с углообразными электродами и переменным межэлектродным расстоянием для использования в электрических парогенераторах. Разработана методика расчета оптимальных параметров предложенной электродной системы,      при     которых      обеспечиваются      нормальное     функционирование парогенераторов в широком диапазоне изменения солесодержания (удельной проводимости) котловой воды и улучшение их технико-экономических показателей. 

В серийно выпускаемых электродных парогенераторах в качестве нагревательных устройств применены электродные системы с постоянным межэлектродным расстоянием, которые нормально функционируют только в узком диапазоне изменения солесодержания (удельной проводимости) котловой воды. Поэтому в этих парогенераторах предусматривают проведение относительно частых солевых продувок, что, в конечном итоге, снижает среднюю паропроизводительность установки и ее к.п.д. [1,2].

На рисунке 1 представлена предложенная нами трехфазная электродная система с переменным межэлектродным расстоянием [2]. Она состоит из трех электродов, изогнутых под углом 120º, и отличается от известных тем, что межэлектродное расстояние   плавно   увеличивается   в   направлении   нижних   торцов   электродов (Λ-

 

образное исполнение). Каждое крыло углообразного электрода выполнено в форме прямоугольной трапеции с широким b2 и узким b1 основаниями. Электроды в корпусе располагаются широкими основаниями верх. При этом плоскости взаимодействующих между собой крыла электродов разных фаз располагаются под углом θ. По мере увеличения межэлектродного расстояния l в направлении нижних торцов электродов от l2 до l1 происходит плавное уменьшение ширины b крыла электрода от b2 до b1. Закономерность изменения ширины b при небольших значениях углах θ можно выразить следующим образом:

 

 

b    b2

 

r   r 2

 

sin

 

tg300           b

2                2

 

r   r 2

 

tg300

2

 

(1)

 

 

где r – расстояние от вершины угла θ до рассматриваемого участка электрода; r2 - расстояние от вершины угла θ до верхних торцов электрода.

Поскольку электроды образуют трехфазную симметричную систему, то расчет можно вести на одну фазу или на одну пару взаимодействующих электродов. Обозначим мощность, напряжение и проводимость, отнесенные к одной паре электродов, соответственно через Р, U и Gф.

Рассмотрим переходной режим, когда вода, находящаяся в межэлектродном пространстве, нагревается от начальной температуры до температуры кипения. Теплота

 

выделяется  в  зоне  между электродами,  имеющей проводимость

 

Gмэл , обусловленная

 

взаимодействием лицевых   сторон электродов. Она выделяется также в     центральной зоне, обладающей проводимостью  Gк.эф , обусловленной краевым эффектом.

 

 

Рисунок 1 - Трехфазная система с тремя углообразными электродами и переменным межэлектродным расстоянием

 

В начальный момент времени, когда температура у всех слоев одинакова и соответственно                 const ,                      можно                     определить                       элементарную      фазную

проводимость по следующему выражению [2]:

 

 

 

Gф          G

 

 

мэл

 

Gк.эф

 

b2  ln  r  

r2

 

tg30 0

r    r2

2

 

ln r  

2

 

r2

 

     1      r

2tg600

 

r2    cos

 

(2)

 

 

Поскольку вода находится а неподвижном состоянии, а межэлектродное расстояние переменное по высоте, то интенсивность нагрева слоев воды по высоте разная, и поэтому они имеют разные температуры, а следовательно, разные удельные проводимости.

Элементарная мощность dPпер, расходуемая  на нагрев элементарной массы      dm

воды на участке с радиусом r за время d   на температуру  dt , равна:

 

 

dPпер d

 

cdmdt ,                                                         (3)

 

 

 

 

 

dPпер

 

U 2 dG

 

2

 

U     20 1

 

п (t

 

b2

20)

 

r    rr

 

tg300

2

 

1

2tg60

 

0

 

cos     dr

2

 

(4)

 

 

 

 

2

 

dm       в

 

b2 r

 

r 2 sin

 

2         cos     

2       2

0

 

dr ,                                  (5)

 

tg60

 

 

где σв- плотность воды.

После интегрирования выражения ( 3) получим:

 

T ln

 

 

 

,                                     (6)

 

 

где

 

 

 

 

 

T                                                                                                          (7)

 

 

 

 

 

 

Решив (6) относительно t , находим:

 

 

н

t                               20  e T          1     20

 

(8)

 

 

 

Полученное выражение (8) описывает закономерность изменения температуры слоя воды на участке с радиусом  r  во времени.

Мощность в переходном режиме определяется по формуле:

 

 

 

b2        r2

 

tg300

 

r

ln  1

 

U    20

2

 

2

 

 1

2

 

 1

2

 

2

2

 

U    20

2     2    4

 

 1

4

 

 1

4

 

U 2     1

 

(t     20)              2

 

r      2c

 

r      r         8c              r      r

 

Pпер

 

             20                п     н

 

tg300    r  r

 

U    20

 

1

20

 

1    1      U 2


2

r

 

 1

 

1

r

 

 1  

 

(9)

 

2

 

1

 

2                 1              c     2

 

r    r1

 

6c 2     2  4             3           3

 

Рассмотрим    электротепловые    процессы,   происходящие    во    второй   зоне    в начальном этапе парообразования. В этой зоне, находящейся между верхней граничной

 

линией  с  радиусом  r2

 

и  нижней  граничной  линией  с  радиусом

 

r1,2 ,  электрическая

 

мощность

 

Pп 2

 

расходуется на выработку пара в количестве П кг/с:

 

Pп 2           П .

 

Составим уравнения теплового баланса:

b       r           300                                                          r              1

 

U 2                   2  ln  1, 2   

 

tg        r

 

r       r ln  1, 2                                      r

 

r  cos

 

П         (10)

 

r

 

2

 

2

 

r

 

пв                                                                    1,2           2

2                                                                                        2

 

2tg600

 

1,2           2                 2

 

Решив  (10), находим  r1,2 :

 

r1,2

 

U 2  пв

re

 

П

b

 

2    r2

 

tg 300

2

 

     U  пв

jопт.мин

 

U 2   пв      2

b

 

e

 

 

П

U  пв

jопт. мин

 

 

 

tg 300

2

 

 

 

(11)

 

 

Рассмотрим электротепловые процессы, происходящие в первой зоне в начальном этапе парообразования. В этой зоне, находящейся между верхней граничной линией с

 

радиусом

 

r1,2

 

и  нижней  граничной  линией  с  радиусом

 

r1 ,  электрическая  мощность

 

расходуется на нагрев движущейся воды в количестве П кг/с.

Запишем уравнение теплового баланса:

 

 

 

 

или

 

dPн1

 

cdmdt d

 

сПdt

 

(12)

 

 

 

 

 

2

 

U     20  1

 

 

п (t

 

b2

20)

 

r      rr

 

tg300

2

 

1

2tg60

 

 

0

 

cos      dr

2

 

 

сПdt

 

 

(13)

 

 

После  разделения переменных в (13)  и интегрирования, получим:

 

 

 

2                b2    r2

 

tg 300

 

t     1    1

п

 

п (tн

 

20)

 

  r   r1,2

 

U     20  п                   2             

сП                     

1      20

 

(14)

 

 

 

 

Если t

 

tк принять,  то из (14)  можно найти r1  :

 

 

 

 

r1                   r1,2

 

1                               п (tк

1      п (tн

 

20)

20)

 

сП

b

 

U 2   20    п      2

 

r  tg 30

2     2

 

 

(15)

 

 

 

Мощность, расходуемая на нагрев воды в первой зоне до температуры tк

определяем по выражению:

 

кипения,

 

U 2              b2    r2

 

tg 300

 

 

Pн1

 

сП tк         tн

 

сП    1     1

п

 

п (tн

 

20)

 

  r1    

r1,2

 

      20    п                  2            

сП                     

1

 

20   tн

 

(16)

 

 

Стабилизация мощности парогенератора с углообразными электродами при изменении солесодержания котловой воды осуществляется соответствующим понижением уровня нагреваемой среды. При этом границы зон нагрева смещаются в сторону нижних участков с более длинным межэлектродным расстоянием.

Оптимальное значение угла , при котором плотность тока находится в пределах оптимального диапазона, определяется по формуле:

 

 

2

 

U    b2

 

U  пв

 

tg30  ln

 

jопт.мин    пв

 

jопт.мин              2

 

jопт.макс    пв

 

.                 (17)

 

П                          c                   

 

 1        (t    20)

 

1      пв

пв                      пв

 

1      20     ln

20                      20               1

 

п

п (tн

 

20)

 

 

На основании результатов проведенных теоретических исследований разработана методика  расчета   -образной  трехфазной  электродной  системы  парогенератора     с углообразными электродами.

а) Задаются исходными данными: паропроизводительностью (П), приходящуюся на одну фазу, фазным напряжением (U), начальной (номинальной)  20       и максимально допустимой 20 удельными проводимостями котловой воды, начальной температурой (

tн ) и температурой ( tк ) кипения котловой воды при заданном давлении, шириной  b2

верхнего торца крыла   электрода по конструктивным соображениям, минимальным     и

 

максимальным  значениями  ( jоптмин  и

 

jоптмакс

 

соответственно) оптимальной плотности

 

тока. По справочной литературе определяют удельную теплоемкость (с)  воды, удельную теплоту парообразования ( ) и температурный коэффициент ( п ) котловой воды   при   заданном   давлении.   Вычисляют   удельные   проводимости   ( пв ,         пв ) пароводяной смеси через 20   и   20   по следующим формулам:

 

20 1

 

ап  tк

 

20   ,

 

(18)

 

пв                             екjопт. мин

 

 

20  1

 

ап  tк

 

20   ,

 

(19)

 

пв                              екjопт. макс

 

где tк температура кипения воды при данном давлении; ξ - постоянная, равная для воды 0,925; е - основание натуральных логарифмов; k - коэффициент, зависящий от давления пара в котле; jопт.мин, jопт.макс минимальное и максимальное значения плотность тока на электродах, А/см2 ;

б) Определяют оптимальное значение (   опт ) угла по формуле (17);

 

в) Находят r2

 

по формуле:

 

r2

 

 

 

(20)

 

 

 

г)  r1,2   и  r1     определяем по формулам (11) и (15) соответственно, приняв         опт  ;

 

д) Вычисляют мощность

 

Pпер

 

установки в переходном режиме по формуле (9)   и

 

продолжительность     переходного режима по выражению (6);

 

е) Определяют мощность

 

Pнач.эт установки в начальном этапе парообразования как

 

сумма мощностей

 

Рп2  и

 

Pн1  , которых вычисляют по формулам (10) и (16);

 

ж) Находят значения r2, r1,2

 

по формулам:

 

 

П                                                                                                                                                20     20

сП

 

U 2         b2

 

U пв

 

tg 300

 

                                                                    20

b

 

0

 

  U               пв

r              пв        e

 

jопт. мин     2

 

 1       п (t    20)   

 

U 2   20   п     2

 

   U  пв 

 

tg 30   

 

1,2

 

jопт.мин

 

1      п (tн

 

20)

 

jопт. мин   2

 

(21)

 

r2         r1,2

 

 

пв

r2                      пв

r1,2

 

 

(22)

 

 

 

з) Определяют плотность тока   j  на участке с     радиусом

 

r2 ,  которая  не должна

 

превышать

 

jоптмакс .

 

Представленная на рисунке 2 электродная система выполнена из шести электродов, изогнутых под углом 60º. Она имеет ряд преимуществ перед электродной системой с тремя электродами, изогнутыми под углом 120º, которые заключаются в следующем:

  • она имеет большую рабочую поверхность нагрева;

-возможность  ступенчатого регулирования мощности установки;

 

 

 

1 – электрод; 2 – электроизоляционный слой; 3- корпус.

Рисунок   2    –    Трехфазная    электродная    система    с    шестью    углообразными электродами

 

-возможность работы в широком диапазоне удельной проводимости котловой воды;

  • значительное снижение напряженности электрического поля в центральной зоне. Закономерность изменения b в случае электродов, изогнутых под углом 60º,

можно выразить следующим образом:

 

 

b    b2

 

l     l2

2     2

 

tg600       b

 

r   r 2

 

sin

 

tg600

2

 

(23)

 

 

2

 

Поскольку в случае рассматриваемой нами электродной системы  b и  l  величины

 

переменные, зависящие от  r и , то Gф

 

определяется по формуле:

 

 

Gф          G

 

 

 

мэл

 

Gк.эф

 

b2  ln  r  

r2

 

tg60 0

r    r2

2

 

ln  r  

2

 

r2

 

     1      r

2tg300

 

r2    cos

 

(24)

 

 

Следует отметить, что в случае электродной системы с шестью углообразными электродами для определения их конструктивных размеров и мощности можно использовать те же формулы, что и для расчета электродной системы с тремя углообразными электродами, но при этом в этих формулах вместо tg600 берется tg300, а вместо tg300 необходимо записать  tg600.

Выводы

Для улучшения эффективности работы электрических парогенераторов предложены трехфазные электродные системы с переменным межэлектродным расстоянием в качестве нагревательных устройств. Предложенная методика расчета позволяет определить оптимальные параметры рассмотренных  трехфазных электродных систем, обеспечивающие нормальное функционирование парогенераторов в широком диапазоне изменения солесодержания (удельной проводимости) котловой воды.

 

 

  • Каган Н.Б., Кауфман В.Г., Пронько М.Г., Яневский Г.Д. Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства. – М.: Энергия, 1980. – 192 с.
  • Кешуов С.А., Алдибеков И.Т. Электродная система с переменным межэлектродным расстоянием для парогенераторов // Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе: Международная научно-практическая конференция (Алматы, 17-18 апреля 2008г.). В 2- х книгах. Кн.2. – Алматы, 2008. – С. 202-206.

 

***

Мақалада электрлік бу генераторларының жҧмыс істеу тиімділігін жоғарылатуды қамтамасыз ететін электродаралық қашықтығы ӛзгермелі ҥш фазалы электродтық жҥйелер қарастырылған. Ҧсынылған электродтық жҥйелердің оңтайластырылған конструкциялық параметрлерін есептеу формулалары мен әдістемесі келтірілген.

 

***

 

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.