Қазақстан республикасы ғылым және жоғары білім министрлігі ш. УӘлиханов атындағы
жүктеу/скачать 19,8 Mb. Pdf көрінісі
|
| ӨНДІРІСТЕГІ ФРАКТАЛДАР
Токимова С.А. Ғылыми жетекші: Мұхамедин С.М., техника ғылымдарының докторы, профессор Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті, Көкшетау қ. ayautokimova9876@mail.ru Бүгінгі таңда жылу және электр қуаттарын өндіруде газды пайдаланудың мөлшері Қазақстан Республикасында өсіп отыр. Оның көптеген себептері айтпаса да түсінікті. Себептің ең негізгісі экологияға байланысты. Мысалы құрылысы алдымыздағы жылы қарастырылып отырған Көкшетау жылу-электр станциясында барлық қазандықтар газбен жұмыс істейтін болады. Сондықтан газ-отынды жағудың ең тиімді әдістері зерттеліп қолданылуы аса қажетті жағдай. Ұсынып отырған ғылыми зерттеу жұмысымызда алғашқы болып Ш.Уалиханов атындағы Көкшетау университеті газ-отынды ЖЭС энергетикалық қазандықтарда жағудың тиімді әдістерін зерттеп ұсыныс жасамақшы. Бұл қадам өте өзекті болып табылады, өндірілетін жылу және электр энергияларының өзіндік құны Республика бойынша ең төменгі көрсеткішке ие болады. ЖЭС және өнеркәсіптік қазандықтарда жағуға арналған қатты, сұйық отын мен табиғи газдар қарастырылған. Жану процесі тиімді және екпінді өтуі үшін осы отындардың құрамын, жылутехникалық және жылуфизикалық қасиеттерін білу қажет. Жалпы отынның жануын дұрыс ұйымдастыру үшін ЖЭС-да қатты отын, табиғи газ бен мазутты жағуға дайындық алдын ала ғылыми-физикалық жағынан түбегейлі зерттеліп тегі анықталуға тиіс. Болашақ жылуэнергетик мамандар олардың ерекшеліктерін ажырата біліп, қазан қондырғысын тиімді пайдалану үшін оған қажет оттықты тағайындап, оны пайдалануға қажетті білімдерін қалыптастыруы қажет. Бұл бағытта әртүрлі отындарды құйындық - фракталды құрамда жағудың мағанасы өте зор,отын құрамы толық стихиометриялық сипатқа ие болады, оттықта қалдықсыз жанып, мүмкін болатын жылу энергиясын толық береді. Фрактал өзіне өзі ұқсас объектілер (аспандағы бұттар, темекінің түтіні,теңіз жағалауларының бедері, түрлі отындардың турбулеттік–фракталдық құйындар ағыны, т.б. әлеуметтік құбылыстар...). Бейсызық физиканың негізгі тұжырымы бойынша - әлемдегі барлық нақты өзгерістер фракталдық және күрделі фракталдық (мультифракталдар) 18 құбылыстар. Мультифракталдар - q-дың әр түрлi ретiнiң ықтимал шараларын қамтыған және фрактал өлшемдерiнiң жиындарымен бейнеленетін казiргi ғылымның өте күрделi объекттерi болып табылады. Гетерогендi ортаның турбулент құрылымдарын физикалық табиғатқа сәйкес өлшемдері формуламен анықталатын мультифракталдар ретінде қарау керек. , ln ) , q ( N ln lim 1 q 1 D 0 q , q (1) q – мультифракталды моментінің реті, кез – келген заттық сандарға тең болуы мүмкін, ) , q ( N – ықтималды өлшемдерін қамтитын, яғни ықтимал түрімен iске асырылған ұяшықтар саны, егер q = 0 (3)-ші Хаусдорф бойынша ұяшықтардың жиынының D – фрактал өлшемі шығады: , D D 0 0 q 0 q . Фракталды объектер өзiне ұқсас және өзі афинды болады. Бірінші жағдайда барлық бағыттарда коэффициенттері бірдей болады, екіншіде - әр түрлі. мультифракталдар үшiн бұл айырмашылықтар ) , q ( N сәйкес формуламен, (1 )- дегі ықтималдықтардың моменттерiнің [1, 5 бет] қосындысы және көбейтіндісі арқылы тиiстi есептеумен есепке алынады. ln P ln lim 1 q 1 D D i q i 0 q (2) 1 q , ln P ln lim 1 q 1 D D i i 0 q (3) Өзiне ұқсас құрылымдар өзара шығатын әр түрлi ықтималдықтары бар және әр түрлi олардың иерархиялық деңгейлерiне сәйкес оқиғалардың жиынтығы сияқты жүзеге асырылады. Өзі афинды - жүйесіздік, өлшемдердің әртүрлі бағытта орын ауыстыруы әртүрлі кездейсоқ факторлардың бір уақытта болуының нәтижесі болып табылады, сондықтан ықтималдықтардың моменттерiнiң туындысымен суреттеледi. Тап мультипликативтік ықтималдарды бөлуі кезектестiрулердің пайда болуына себебті – тәнді сипаттма «бір мол, бірде жоқ» [2, 85 бет]. Спектрлік теорияда өзіаффинді мультифракталдың [3, 61 бет] турбулентік біркелкіліктерінің түрлерінің ерекшеліктерін ескеруге фракталды теория мүмкіншілік жасайды. Экспериментердің көрсетуі бойынша турбуленттік мультифрактал қасиеттерін қамтиды - әр түрлі фракталды өлшемдердің жиынтығын қамтитын объект ретінде. Кәзіргі кезде мультифракталды [4, 223бет]талдау бүгінгі физика салаларында кеңінен қолданылады. Біркелкі изотропты турбулентікте оның құрылымды элементері - құйыны барлық кеңістікте бірдей ауыспалы ұқсастык коэфициентімен өзіне ұқсас мультифракталды құрайды. 1 . Сурет. Турбулентті жалындағы фракталдық кластерлер 19 . 2. Сурет. Пропан-бутан фракталды жалынның лездік жылдамдықта алынған фотолары (высокоскростная фотосъемка) 3.Сурет. Фракталдық құйындардың компьютерлік сұлбасы Жалынның газдық ағында таралуы үздіксіз процесс. Бұл процесте жанудың химиялық реакциялары үдемелі өтеді. Себебі газдың жіңішке жалын аймағынан өтуі кезінде жану өнімдерінен жылуөткізгіштік және диффузиялық жылу тасымалдау арқылы қоса әкелінген жылуы газға беріледі. Жалын таралғанда оның шебі газ мөлшерін екіге бөледі: жалын шебінің алдында - нашар қызған газ қоспасы, жалын шебінен кейін аса қызған жану өнімдері орналасады. Жану аймағында температура алғашқы Т 0 мәнінен Т г мәніне дейін өзгереді, ал жанғыш заттар концентрациясы С 0 шамасынан 0-ге жуықтайды. Мұнда Т г – жану өнімдерінің, газдардың температурасы. Реакция жылдамдығы жанғыш заттар концентрациясына және температурасына тәуелді, сондықтан жалын аймағындаол максимумға жетеді (температура жоғарылағанда артады және жанғыш заттар мөлшері азайғанда кемиді). Неғұрлым реакция жылдамдығы үстем болса, соғұрлым жалынның таралу жылдамдығы жоғарылап, газдың жалын аймағында болу уақыты қысқарады. 4- суреттегі жалын температурасының өзгеруін үзік сызықпен көрсетуге болады, ол үшін Т 0 және Т г түзулерімен қиылысатын температура қисықтығына жанама тұрғызады. x r x y н y 20 4. Сурет – Жанғыш заттар температурасының, мөлшерінің және реакция жылдамдығының жалын шебінде өзгеруі Жоғарыда келтірілген тәжрибелік нәтижелерден жалын фракталдық құрылымдарының өндірістік маңызы бар құбылыс екені байқалады. Келтірілген есептеулер жалын температурасының өсетінін дәлелдейді, яғни отын қалдықсыз жанып жылу энергиясы толық бөлінеді. Әдебиеттер 1.Feigebaum M. J.J. Stat Phys. 19.25 (1978); Fhys Lett, - 74 A, 375 (1979). 2.Шустер Г. Детерминированный хаос. - М.: Мир, 1988, 240 с. 3.Федер Е. Фракталы. М.: Мир. 1991. -254 с. 4.Zhanabaev Z. Zh. Selforganization and multifruetality in hidrodinamikal turbulence// Duinamical Sistems and Chaos. vol. 2. – Phys. World Scient. 1995.- P. 222-225 жүктеу/скачать 19,8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|