Жылулық қозғалтқыштардың түрлері жəне олардың жұмысының

10
1.2 - сурет. Жылулық қозғалтқыштары жіктелуінің принципиальды
сұлбасы
1.3 Сырттай жану қозғалтқыштары
Сырттай  жану  қозғалтқыштары  — бұл  қозғалтқыштарда  отынның
жану өнімдері тек қана аралық жылу тасмалдағыштар болып табылады .
Оларға бу машиналары, бу шығырлары, Стирлинг қозғалтқышы жатады.
1.3.1 Бу машиналары
Бу  машиналары  - бұл  су  буының  потенцальдық  энергиясын  механикалық
жұмысқа түрлендіретін жылулық қозғалтқыш.
Бу машинасы өздігінен қозғалатын көлік құралын жасауға мүмкіндік берді.
Бу  машинасының  арқасында  параходтар  мен  паравоздвр  пайда  болды . Бу
машинасының жұмыстық денесі ретінде су буы қолданылады , ал отынның жану
өнімдері тек қана аралық жылу тасмалдағыштар болып табылады.
Көлік  құралының  қарапайым  бу  машинасы  бу  қазандығынан , бу
қыздырғыштан жəне күштік бөлшектердер тұрады , оларда  будың энергиясының
механикалық  жұмысқа  өзгеруі  жүреді . 1.3 - суретте  бу  машинасының  жəне
паравоздың қозғалыстағы механизмі бейнеленген.
Ілгерінді-қайтымды  орын  ауыстыруды  қамтамасыз  ететін  цилиндр-піспек
тобынының  құрамына  кіретіндер: 8 паралель  бойымен  қозғалатын  сырғыма 10;
паровоз 1а  шанағында  бекітілген  бу  цилиндрі 14; 12 піспек  таяқшасы  арқылы
сырғымамен қосылған 13 піспек. Піспек таяқшасы сырғымамен сына 11 арқылы
қосылған. Піспек цилиндр көлемін артқы А жəне алдынғы Б кеңістіктерге бөледі.
Ілгерінді-қайтымды  қозғалыс
айналшақты-бұлғақты  механизмінің   (АБМ)
көмегімен айналмалы қозғалысқа өзгереді. АБМ піспек (жетекші) дышласынан 7
жəне айналшақтан Қ тұрады.
Сырттай жану
Қалақшалы
қозғалтқышта
р
Жылулық қозғалтқыштар
Іштей жану
Піспекті
қозғалтқышта
р
Газ
 шығыр
лы
қозғал
тқыш
тар
Өздігінен
 тұтануш
ы
Сырт к
өзден
 т
ұтану
Ре
ак
тивті қозғал
тқы
шт
ар
дви
га
тели
Сырт көзден тұтану
Піспекті
қозғалтқыштар
Б
у
машина
лары
Стирл
инг
 қозғалт
қышы
Бу ш
ығыр
лары
Рото
рлы-п
ісп
ект
і
Қалақшалы
қозғалтқышта
р

11
1.3 - сурет. Бу машинасының жəне паравоздың қозғалыстағы механизм
сұлбасы
Піспек  дышласының  бір  шеті  жетекші  дөңгелек  айналшақ  пен  саусақша  6
арқылы, ал  екінші  шеті  сырғымамен білікше 9 арқылы  қосылған. Жетекші
дөңгелек  айналшақтың  саусақшасында  6 дамушы  қуаттың  бір  бөлігін  ілінісу
дөңгелегіне 2 беретін  механизмге  ілінісу  дышлалары  4, ілінісу  дөңгелегінің
айналшақ 3 жəне  дышла  шарнирлерін  қосатын  сұлбада  көрсетілмеген
саусақшалар  кіреді. Айналшақ  деп  саусақша  мен  оны  дөңгелек  орталығымен
қосатын  сызықты түсінеді. Бұл  сызықтың өлшемін, яғни дөңгелек  пен  саусақша
өстері (саусақша  эксцентриситеті) арасындағы  ара  қашықтықты  айналшақ
радиусы - R деп атайды. 1.3 - суретте паравоздың бу машинасының күштік бөлігі
(ілінісу  дөңгелегінсіз  жəне  дышлаларсыз ) жəне  реттығынтен 4 жəне  оның
камерасынан 5 тұратын  ішкі  бу  бөлу  механизмінің  сүйекті  сұлбасы  берілген .
Алғашқыда  қандайда  бір  сəтте  немесе  паравоздың  бу  машинасының  жұмыс
процесінде  қазандықтан  жаңа  бу  2 арна  арқылы  реттығынды  камераға  5
реттығын дискалары арасындағы кеңістікке 4 түседі, одан əрі 7 арна бойымен бу
цилиндрінің 8 артқы  кеңістігіне  бағытталады. Осы  уақытта  бу  цилиндрінің 8
алдынғы  кеңістігі 6 арна, реттығынды  камераның 5 алдынғы  кеңістігі, форсты
конуспен (суретте  көрсетілмеген) қосылған 3 арна  арқылы  атмосферамен
байланысқан. Сондықтан  піспекке 9 берілетін  будың  байыпсыз  қысымы (Р
бағытын  қара) піспекті  өзімен  қосылған  таяқша 10 жəне  сырғымамен 12 бірге
алдыға  қозғалуға  мəжбүрлейді. Таяқша 10 бойымен  əсер  ететін Р  күші (будың
піспекке  толық  қысымы) А  нүктесінде (сырғыма  білікшесінің 13 геометриялық
өсі) белгілі  параллелограмм  ережесі бйынша екі құрамаға бөлінеді : Q - жетекші
дышланың 14 ұзындық өсі бойымен əсер етуші күш жəне жоғары параллельге 11
сығымдайтын жəне паравоздың көлденең шайқалуын тудыратын паразиттік күш
- Т.  Жетекші  дышланың  14 артқы  басы  арқылы Q  күші  айналшақ 16
саусақшасына 17 əсер  етуімен  жетекші  дөңгелекті  сағат  бағытымен  айналуға
мəжбүрлейді  жəне  айналшақ  дөңгелек  өсінен  жоғары  тұрғанда  паравоз  алдыға
қозғалады. 2.2, б  суретінде  айналшақ  дөңгелек  өсінен  төмен  орналасқан , бұған
реттығындың жаңа орны сəйкес келеді. Енді бу реттығын дискалары арасындағы
кеңістік  арқылы 2 арна  жəне 6 арна  бойымен  цилиндрдің  алдынғы  бөлігіне
беріледі жəне піспекке екінші жағынан əсер етеді де , оны кері бағытта қозғалуға
мəжбүрлейді – цилиндрдің  алдынғы  қақпағынан  артқы  жағына , бұл  уақытта
цилиндрдің  артқы  кеңістігі 7 жəне 1 арналар  арқылы  реттығын  камерасының
артқы  кеңістігімен 5 жəне  форсты  конуспен (атмосферамен) байланысады. А
нүктесінде  будың  əсерінен Р  күшінің Т
1
  жəне Q
1
 (параллелограмм  күшін  қара)
күштеріне  ыдырауы  нəтижесінде, сырғыма Т
1
  күшімен  жоғарғы  параллельге

12
жанасады, ал Q
I
  күші  айналшақ  арқылы  дөңгелекті  сағат  бағытымен
айналдыруды 
жалғастырып 
паравозды 
бұрынғыша 
алдыға 
жылжуға
мəжбүрлейді. Дөңгелекті рельс бойымен сырғанауға мəжбүрлейтін Q - күшінің M
айналу моменті осы күштің бағытына  перпендикуляр  иінге  туындысы  - h  (1.4,  а
суретті қараңыз), яғни
M = Q
.
 h                                                    (1.5)
1.4 - сурет. Бу машинасының күштік бөлігі жəне ішкі бу бөлу
механизмдерінің сүйектік сұлбасы

13
Бірақ  дөңгелек  отасынан  жетекші  дышланың  ұзындық  өсіне  түсірілген
перпендикуляр  ұзындығына  тең, бұл  иін h айналшақтың  айналым  бұрышына
байланысты  кең  аралықта  өзгереді: айналшақ  жетекші  дышланың (өзінің  ілініп
тұру  орнына  жақын) ұзындық  өсіне  тік  бұрышпен  орналасуындағы  айналшақ
радиусына R  тең  максималды  шамадан  айналшақтың  алдынғы  (ал.м.н) немесе
артқы  (ар.м.н) межелі  нүктеге  келуіндегі  шамаға , яғни  нөлге  дейін . Бұл
нүктелерде  иіннің  болмау  себебінен  айналу  моменті  нөлге  тең  болады  жəне  бу
машинасы  бұл  жағдайда  орынынан  қозғала  алмайды, сондықтан  бұл  нүктелер
межелі деп аталады.
Осы себепті паравоз екі бу машиналарымен жабдықталған  – оң жəне сол –
жəне  алдыға  қозғалуда  сол  жақтағы  айналшақ , оң  жақтағыдан 90° бұрышқа
қалып  қоятын  етіп  орналастырылған . Осның  арқасында, яғни  бір  машинаның
айналшағы ал.м.н. немесе ар.м.н. орналасуында жəне паравоздың осы жағындағы
ауналу моменті нөлге тең болуында басқа машинаның айналшағы жоғары ілініп
орналасқан жəне оның айналу моменті жоғары мəніне тең.
Айналшақтың ал.м.н.-ден  ар.м.н. (немесе  керісінше) айналу  уақытында
жасалатын піспек жүрісі Н айналшақтың екі  радиусының  ұзындығына тең, яғни
Н=2R.
1.3.2 Бу шығырлы қондырғылар
Бу  шығырл ы  қондырғ ыл ар
  (БШҚ)  -
бұл  стационарлық  жылу
энергетиканың  негізгі  күштік  агрегаты  болып  табылатын  қалақшалы  жылулық
қозғалтқыш.
Бу  шығырлы  қондырғыларда  бу  машиналарындағыдай  жұмыстық  дене
ретінде  су  буы  қолданылады, ал  отынның  жану  өнімдері  тек  қана  аралық  жылу
тасмалдағыштар болып табылады.
Бу  шығырлы  қондырғыларда  (1.5 - сурет) жұмысты  алу  келесі  түрде
жүреді. Отынның  химиялық  энергиясы  оны  жағуда  жану  өнімдерінің  жылулық
энергияға айналады да, жылу түрінде қазандықтағы 1 суға беріледі. Судың қызу
нəтижесінде  бу  пайда  болады, ол  бу  қыздырғышына 2 түседі. Бу  қыздырғышта
пайда  болған  құрғақ  бу , бу  шығырына 3 бағытталады, онда  жылудың
механикалық  жұмысқа  өзгеруі  жүреді , одан  кейін  электрогенератордағы  4
электрлік  энергияға  айналады. Өңделген  бу  конденсаторға 5 түседі, онда  ол
салқындатқыш  суға  жылуын  береді . Алынған  конденсат  конденсаторлық
сорғымен 6 қоректендіргіш  сиымдылыққа 7 бағыттайды, одан  қоректендіргіш
сорғымен 8 су (қоректендіргіш) қазандықтағы  қысымға  тең  қысымға  дейін
сығымдалады жəне қоректендіргіш суды қыздырғыш 9 арқылы бу қазандығына 1
береді.
Бу  шығырлы  қондырғының  негізгі  циклы  ретінде  Ренкиннің  идеалды
циклы  қабылданған. Бұл  циклде  жұмыстық  дене  конденсаторда  толығымен
конденсациаланады. Конденсатордан  қазандыққа  су  беру  үшін  кішкене  көлемді
жəне ПƏК жоғары қоректендіргіш су сорғысын пайдаланады. Сорғының алатын
азғантай  қуатымен  ондағы  шығындар  бу  шығырлы  қондырғының  жалпы
қуатымен  салыстырғанда  өте  төмен . Ренкин  циклында  қыздырылған  буды
қолдану  мүмкіндігі  жылу  əкелудің  орташа  интегралдық  температурасын
жоғарлатуға мүмкіндік береді, ал ол циклдың термиялық ПƏК арттырады.

14
1.5 - сурет. Қарапайым бу шығырлы қондырғының циклдық сұлбасы
1 - бу қазандығы, 2 - бу қыздырғыш, 3 - бу шығыры, 4 - электрогенератор, 5
- конденсатор, 6 - конденсациалық  сорғы, 7 -қоректендіргіш  сиымдылық, 8 -
қоректендіргіш сорғы, 9 - қоректендіргіш суды қыздырғыш
1.6 - суретте бу күштік қондырғының идеалды Ренкин циклының  PV жəне
TS диаграммалары  бейнеленген. 4 нүкте  Р
1
қысымындағы  қайнаған  судың
қазандықтағы  күйін  сипаттайды. 4-5 сызығы  қазандықтағы  бу  түзілу  процесін
бейнелейді; одан  кейін  бу  қыздырғышта  кептіріледі  – 5-6 процесі. Бу
қыздырғышта  Р
1
қысымда  будың  қыздырылуы  6-1 процесімен  сипатталады.
Алынған бу 1-2 адиабата бойымен бу шығырында конденсатордағы Р
2
қысымына
дейін ұлғаяды.
1.6 - сурет. Ренкиннің идеалды циклы:
а) РV -диаграмма;      б) TS-диаграмма
2-2' процесінде бу р
2
қысымымен бу түзілудегі жылуын салқындатқыш суға
бере  отырып  қайнаған  сұйық  күйіне  дейін  толығымен  конденсациаланады .
Сорғыда 2'-3 суды сығымдау процесі жүреді. 3-4 сызығы суды конденсатордағы
температурадан  қайнау  температурасына  дейін  қыздыруда  көлемінің  өзгеруін
бейнелейді. Сорғының жұмысы штрихталған 032'7 ауданымен көрсетіледі.
к
P
1
P
2
7
 2'
2
0   3  4   5  6   1
х =1
V
P
7
8
10
9
к
 2'
2
2q
1
6
5
4
3
S
T
l
а
)
б
)

15
1 нүктесінде қыздырғыштан шығудағы будың энтальпиясы i
1
тең жəне TS-
диаграммасында 92'34617109 ауданымен бейнеленеді.
2 нүктесінде  қыздырғышқа  кірудегі  будың  энтальпиясы i
2
  тең  жəне TS-
диаграммасында 92'27109 ауданымен  бейнеленеді. 2' нүктесінде  қыздырғыштан
шығудағы  будың  энтальпиясы
i
2'
тең  жəне
TS-диаграммасында 92'8109
ауданымен  бейнеленеді. Ренкин  циклындағы  будың  пайдалы  жұмысы РV-
диаграммасында 2'346122' ауданымен бейнеленеді.
1.3.3. Бу шығыры жұмысының принципі
Шығырлар  ішіндегі қарапайым құрылғыны қарастыруда олардың  жұмысы
принципі  туралы  жалпы  түсінік  алуға  болады  (1.7, а  сурет). Білікке 1 диск 2
орнатылған жəне оның шеттеріне бірдей ара қашықтықта жұмыс қалақшалары  3
бекітілген.
Жұмыс  қалақшаларының  сол  жағында  қаңқаға  5 саптама 4 (сопло)
енгізілген, ол  қысылған  өтімді  түрдегі  қисық  арна  ретінде  жасалған . Саптама
аумағында  арнаның  қысылу  себебінен  будың  үздіксіз  шығыны  болады  да  ағын
жылдамдығы өседі, ал қысым Р
1
 ден Р
2
дейін төмендейді.
Сондықтан  саптама  аумағында  ағынның  потенциальды  энергиясының
біршама  бөлігі  кинетикалық  энергияға  айналады . Саптамадан  шыққан  бу
ағынының  мөлшері  жұмыстық  қалақшаларға  еңіс  бұрышпен  беріледі , ол
ағынның  қалақша  аралық  арнада  өтімді  сырғуына  əкеледі . Ағынның  жұмыс
қалақшаларының иілген контуры бойымен қозғалуында қарапайым күштер пайда
болады, яғни  олардың  нəтижесі  қалақшаларды  айналдырушы  екпін  болып
табылады. Қалақшалардағы  ағынның  механикалық  жұмысы  екі  шамамен
анықталады: айналдыру екпінімен жəне айналу жиілігімен.
Жұмыстық  қалақшалардың  айналып  қозғалуында  шығудағы  жылдамдық
кірудегі  жылдамдықтан  кем, яғни  жұмыстық  қалақшаларда  энергияның  екінші
рет  өзгеруі  жүреді  - ағынның  кинетикалық  энергиясы  қалақшаларды
айналдыруға кететін механикалық энергияға біртіндеп өтеді.
Бу  ағынының  білікке  параллель  қозғалуы  жүретін  шығырлар аксиальды
деп аталады.
Бу  ағынының  білікке  перпендикуляр  қозғалуы  жүретін  шығырлар
радиальды деп аталады.
Бу  шығырларының  абсолютті  көбі  аксиальды  түрде  жасалады .
Саптамалардың  мен  тізбектелген  жұмыстық  шығырлардың  аралас  қатары
қысымның  бір  сатысын  құрайды, сондықтан  мұндай  шығырды  бір  сатылы  деп
атайды. Жұмыстық қалақшаның орташа биіктігімен d өлшенген диск диаметрі 2
қысым сатысының есептік диаметрі болып табылады. Радиальды жəне аксиальды
бағыттардағы  айналушы  жəне  қозғалмайтын  бөлшектер  арасында  1.7, а  суретте
көрсетілгендей, саңылаулар  бар, ол  шығыр  өлшемдеріне  жəне  температуралық
деформациялар шамаларына тəуелді жұмыс уақытында туатын шамаға тең . 1.7, а
суреттің  жоғарысында  будың  қысымы  мен  абсолютті  жылдамдығының  өзгеру
графигі  көрсетілген. Қысым  тек  қана  саптамаларда  төмендейді  де  ағынның
абсолютті  жылдамдығы  көбейеді, ал  жұмыстық  қалақшаларда  жəне  саптамалар
мен  қалақшалар  арасындағы  саңылауларда  қысым  барлық  уақытта  тұрақты
болады.
Жұмыстық  қалақшаларда  қысым  тұрақты  болатын  жеке  саптамалар
немесе қалақшалар жалпы, активті (белсенді) деп аталады.
Жұмыстық қалақшаларда жəне саптамаларда қысым тұрақсыз болатын
саптамалар немесе қалақшалар жалпы, реактивті деп аталады.

16
Бір  сатылы  шығырдың  саптамаларында  буды  бір  рет  ғана  ұлғайтудың
өзінде  жұмыстық  қалақшаларға  кіретін  оның  жылдамдығы  соншама  жоғары
болғандығы  сондай, қалақшалардың  бір  қатарында  оны  толығымен  қолдануға
болмайды.  Сондықтан  бір  сатылы  бу  шығырлары  тек  қана  əртүрлі  көмекші
қондырғылардың жетегі арналған аз қуаттарға арналып жасалады. 1.7, б суретте
ағу бөлігінің көлденең кесіндісінде жəне дөңгелек бойының ашып көрсетілуінде
жылдамдықтың екі сатысы бар активті шығыр сұлбасы беріілген . Бұл жерде 1-4
белгілері 1.7, а суреттегі белгілерге сəйкес келеді. Ағу бөлігінің ашып (төменде)
көрсетілуінде  берілгендей  бу  жұмыстық  қалақшалардың  бірінші  қатарынан
жұмыстық  қалақшаларға  ұқсас, бірақ  қарсы  бетке  қайырылған  қозғалмайтын
бағыттағыш қалақшаларға 7 беріледі.
Бағыттағыш  қалақшалар  саптамаларға  қарсы  шығыр  қаңқасына  5
бекітіледі. Одан  əрі  бу  жұмыстық  қалақшалардың  6 екінші  қатарына  түседі .
Жұмыстық  қалақшалар  бойымен  ағынды  мұндай  екі  реттік  өткізу  шығудағы
жылдамдықтың  кинетикалық  энергия  шығынын  азайтуға  жəне  сонымен  бірге
ПƏК жоғарлатуға мүмкіндік береді.
1.7, б  жоғарысында  ұқсас  шығырдың  сатылары  бойынша  қысымы  мен
жылдамдығының  өзгеруі  көрсетілген. Будың  ұлғайуы  тек  қана  саптамаларда
жүреді, яғни  бұл  шығыр  активиті  болып  атылатынын  график  көрсетеді .
Сондықтан  саптамадан  шығуда  абсолюттік  жылдамдық С
1
максималды  мəніне
жетеді. Одан  əрі  бу  ағыны  жылдамдықтың  бірінші  сатысының  жұмыстық
қалақшаларына  түседі  де  жұмыс  жасалады . Бірақ  шығудағы  абсолюттік
жылдамдық С
2
əлі  де  біршама  үлкен  болады . Сондықтан  ағын  одан  əрі
бағыттағыш  қалақшаларға  түседі , мұнда  оның  абсолюттік  жылдамдығы
шығындар  есебінен С'
1
ден С'
2
дейін  біршама  төмендейді, ал  одан  кейін  ағын
екінші  сатының  жұмыстық  қалақшаларына  беріледі . Бұл  жерде  абсолюттік
жылдамдықтың С'
1
ден С'
2
дейін төмендеуіне сəйкес қосымша  жұмыс жасалады .
Барлық саңылауларда қысым тұрақты деп қабылданады.
Абсолюттік  жылдамдық  түзуінің  еңістігі  бірінші  жəне  екінші  сатылардың
жұмыстық  қалақшаларында  жəне  бағыттағыш  қалақшаларда  əртүрлі , себебі
жұмыстық  қалақшаларда  шығындар  болуына  жəне  механикалық  жұмысқа
өзгертуге  байланысты  жылдамдық  төмендейді , ал  бағыттағыш  қалақшаларда
жылдамдықтың төмендеуі тек қана шығынға байланысты туады.
Жылдамдық  сатыларының жұмыстық қалақшалары құрылымды жеңілдету
жəне бағасын төмендету үшін барлық уақытта жалпы дискаға орналастырылады ,
оны Кертис дискасы деп атайды.
Ағу бөлігінің кесіндісінің  өлшемдері ағынның белгілі бөлінбеу теңдеуінен
анықталады
C
G
F
n
×
=
,                                                       (1.6)
мұнда: F - ағу бөлігінің көлденең кесіндісінің ауданы, м
2
;
С - ағынның абсолютті жылдамдығы, м/с;
G - бу массасы, кг/с;
         v - берілген кесіндідегі будың меншікті көлемі, м
3
/кг;

17
1.7 - сурет. Активті қарапайым шығыр сұлбасы
а) бір сатылы, б) жылдамдықтың екі сатысы
Қалыптасқан  ағында G  жəне v  уақыт  өтуімен  өзгермейді . Кертис
дискасының  ағу  бөлігінде  сатыдан  сатыға  дейінгі  қалақшалар  қимасы  (биіктігі)
ағынның абсолютті жылдамдығына С кері пропорцианал көбейеді.
Кертис  шығыры  құрылымдық  қарапайымдылығымен , жинақылығымен
жəне  төмен  бағасымен  ерекшеленеді. Бірақ  Кертис  шығырының  экономикалық
тиімділігі қысымдық сатылы шығырларға қарағанда төмен болғандықтан оларды
өздігінен  қолдану  аз  қуатты  көмекші  агрегаттармен  шектеледі . Кертис  дискасы
үлкен  қысым  айырмашылығын  пайдалануға  мүмкіндік  бергендіктен , оны  көп
сатылы  шығырларда  бірінші  саты  есебінде  жиі  қолданады , яғни  ол  қысым
сатыларының 
санының 
азайуымен 
шығырдың 
бүкіл 
құрылымын
қарапайымдылауға  мүмкіндіік  береді . Үш  қысым  сатысы  бар  активті  бу
шығырының (1.8 - сурет) білігінде 1 үш  диска 4, 7 жəне 10 орналастырылған,
олардың  əрқайсысының  шетінде  жұмыстық  қалақшалар 3,6  жəне  9 орналасқан.
Жұмыстық  қалақшаларға  қарсы 2, 5, 8 саптамалар  негізілген. Екінші  жəне
үшінші  сатылардың  саптамалары  сатыларды  бөлетін  жəне  диафрагма  деп
аталатын  қабырғаларда  жасалған. 1.8 - суреттің  төменінде  осы  шығырдың  ағу
бөлігінің  жазып  көрсетілуі  берілген , одан  үш  активті  сатылардың  тізбектеле

18
қосылуын байқауға болады. Жоғарыда қысым мен жылдамдықтың жеке сатылар
бойынша  өзгеруі  көрсетілген. Бірінші  сатының  саптамасында  қысым Р
0
  ден Р
1
дейін  төмендейді  жəне  соған  сəйкес  будың  абсолютті  жылдамдығы С
0
  ден С
2
дейін көбейеді.
1.8 - сурет. Үш қысым сатысына ие активті шығыр сұлбасы
Саптамадан  шыққан бу бірінші сатының  жұмыстық қалақшаларына түседі
де  онда ағынның кинетикалық энергиясы механикалық жұмысқа  өзгереді , соған
сəйкес  абсолютті  жылдамдық С
1
-ден С
2
дейн  төмендейді. Одан  əрі  қысымның
төмендеуі  мен  жылдамдықтың  жоғарлауы  келесі  сатылардың  5 жəне 8
саптамаларында  жалғасады  жəне 6 мен 9 жұмыстық  қалақшаларда  ағынның
кинетикалық энергиясы пайдаланылады.
Айналатын білік аумағында шығыр қаңқасының сол жағында атмосфераға
кететін  шығынды  азайту  үшін  тығыздағыш  жасалған . Қаңқаның  оң  жағында  да
конденсатормен  байланысқан  шығару  құбырына  атмофералық  ауаның  кіруінен
сақтандыратын тығыздағыш қойылған. Қаңқаның оң тығыздағышы ауа кіргізбеуі
үшін  оның  орташа  бөлігіне  барометрлік  қысымнан  жоғары  қысыммен  бу
кіргізіледі. Білік  үшін диагфрагмада тесік жасалған, ондада  тығыздағыш бар, ол
будың саптамаға түспей келесі сатыларға өтуіне кедергі жасайды.
Қысым  сатылары  бар  шығырлар  кез  келген  қуатқа  жəне  будың  барлық

19
параметрлеріне  арналып  жасалатын  бу  шығырларының  ең  көп  тараған  типтері
болып табылады. ПƏК жоғарлату үшін жұмыстық қалақшалар жəне тізбектелген
саптамалар  арасындағы  саңылауларды  азайтады, бұл  тізбектелген  сатылардың
саптамаларынан шығатын будың жылдамдығын с
2
толығымен немесе бөлшектеп
пайдалануға мүмкіндік береді.
Қысым  сатысы  бар  шығырлар  мен саптамалар  биіктігі  бөлінбеу теңдеуіне
сəйкес тізбектеле ұлғаюда будың меншікті көлемінің көбеюімен жоғарлайды :
C
G
F
n
×
=
Бұл  жерде  жұмыстық  қалақшалар  немесе  саптамалардан  шығудағы  бу
ағынының  абсолютті  жылдамдығы  барлық  сатылар  үшін  бірдей , бірақ  меншікті
көлем бу ұлғайған сайын үлкейеді жəне соған сəйкес саптамалар жəне жұмыстық
қалақшалар биіктігін үлкейтуді талап етеді.
1.4. Реактивті жəне біріктірілген шығырлардың жұмыс істеу принципі
Реактивті  шығырлардың  жұмыстық  қалақшаларына  бу  ағыны  саптамадан
алынған (активті  əсер) жылдамдықтың  өзгеруінен  ғана  əсер  етпейді , сонымен
бірге  жұмыстық  қалақшаларда  қысымның  төмендеуінде  пайда  болатын  жəне
осының есебінен қатысты жылдамдықтың (реактивті əсер) өсуінен болатын ағын
реакциясына  да  байланысты. Реактивті  əсер  реактивті  ұшақтағы  қозғалыс  əсері
немесе  мылтық  атылудағы  серпін  секілді . 1.9 - суретте  салыстыру  шығырдың
активті  жəне  реактивті  сатыларының  сұлбасы  көрсетілген . Сол  жақта  активті
сатының  саптама 1 мен  жұмыстық  қалақшаларының  2 профилі  аксиальды
кесіндіде  жəне  ашық  түрде  бейнеленген . Жоғарыда  активті  сатының  жұмыс
процесінің  параметрлерінің  өзгеруі  берілген . Саптамаларда  қысым Р
0
  ден Р
1
төмендейді  жəне  ағынның  абсолютті  жылдамдығы С
0
  ден С
1
дейін  өседі.
Кинетикалық энергияның механикалық жұмысқа біртіндеп өзгеруімен жұмыстық
қалақшаларда  ағынның  абсолютті  жылдамдығы  с
1
  ден  с
2
  дейін  төмендейді, ал
ағынның  қалақшалар  қабырғаларына  үйкелуі , жеке  ағыншалардың  бір  бірімен
үйкелуі жəне құйын пайда болуы себепті оның қатысты жылдамдығы w
1
 ден w
2
дейін  төмендейді. Жұмыстық  дененің  қысымы  тұрақты  болып  қала  береді .
Саптамадан  шығатын  ағынның  диск  шеттеріне  жəне  бандажына  соғылусыз
қозғалуын  қамтамасыз  ету  үшін  жұмыстық  қалақшалар  биіктігі  саптаманың
шығудағы биіктігінен біршама үлкен етіп беріледі. Саптама мен қалақшалардың
аталған  биіктіктігінде  аксиальды  саңылаудан  будың  шығындалуының  мүмкін
болуы  энергия  жоғалтуға  себепті  екендігі  активті  сатының  кесіндісінде
бағыттағышпен  көрсетілген. Оң  жақта  реактивті  сатының  саптамасы  3 мен
жұмыстық  қалақшаларының 4 профиліде  аксиальды  кесіндіде  жəне  ашық
көрсетілген. Жұмыстық  қалақшалар  саптама  сияқты  мұнда  қысылатын  арналар
түзеді, онда  айналу  бағытына  бұрышпен  бағытталған  реактивті  əсердің  пайда
болуымен  байланысты  қатысты  жылдамдықтың  өсуі  мен  қысымның  төмендеуі
жүреді. Жоғарыда  сатының  жұмыс  процесінің  өзгеруі  көрсетілген . Реактивті
сатының  саптамасында  процесс  активті  саты  саптамасына  ұқсас  жүреді .
Жұмыстық  қалақшаларда  қысымның  төмендеуімен  ағынның  қатысты
жылдамдығы w
1
  дан w
2
дейін  жоғарлайды. Активті  сатыдағыдай  жұмыстық
қалақшалардан  шығудағы  ағынның  абсолютті  жылдамдығы С
2
кинетикалық
энергияның  механикалық  жұмысқа  өзгеруі  себепті  жүрістің С
1
абсолютті
жылдамдығынан аз.

20
1.9 - сурет. Қысымның активті жəне реактивті сатылар сұлбасы
Реактивті  қалақшаларда  кірудегі  будың  қысымы  шығудағы  қысымнан
үлкен  болғандықтан  шығыр  қаңқасы  мен  жұмыстық  қалақшалар  арасындағы
радиальды саңылау  арқылы ПƏК төмендететін шығындар пайда болады. 1.10, а
суретте АВ  қайтымды  адиабатамен  қысымның  активті  сатысының  теориялық
процесі  көрсетілген. Энтальпиялар  мəндерінің
0
0
0
h
i
i
T
=
-
  айырмашылығы
теориялық  жылу  өзгерісі  деп  аталады. Саптама  алдындағы  энтальпия i
0
  жəне
қысым Р
о
  саптамадан  шығуда
T
T
i
i
2
1
=
  жəне
2
1
P
P
=
тең. 1.10, б суретте АС
қайтымды  адиабатамен  қысым  сатысының  теориялық  процесі  біршама
реактивтілікпен  көрсетілген. Сатыдағы  жалпы  жылулық  өзгеріс  h
0
  =  АВ  +  ВС,
мұнда саптамадағы теориялық процесс АВ = h
01
 жəне жұмыстық қалақшалардағы
теориялық процесс ВС = h
02
 тең. Жұмыстық қалақшалардағы жылулық өзгерістің
сатыдағы  жалпы  жылулық  өзгеріске  қатысын  реактивтілік  дəрежесі  деп  атау
h
1
h
2
  А - А айқара ашылуы
 А - А айқара ашылуы
1
1
2
3
4
3
4
2
δ
δ
P
1
ί
1
ί
0
P
o
c
2
c
0
w
2
c
1
w
1
P
1
= P
2
ί
2
ί
0
P
o
c
0
c
1
ί
1
P
1
w
1
w
2
P
1
‹ P
2
c
2
ί
2
a)
б)

21
қабылданған
0
02
h
h
AC
BC =
=
r
                                                        (1.7)
 бұдан
h
02
 = ρh
0
     жəне h
02
 = (I - ρ) h
0
.
ρ=0-0,2 мəндерінде қысым сатысын аз ғана реактивтілікке ие активті деп
атау қабылданған.
ρ =0,4-0,6 мəніне тең реактивтілік дəрежесінде қысым сатысын реактивті
деп атайды. Аксиальды шығырларда ρ > 0,6 реактивтілік қолданылмайды. Үлкен
жəне  орташа  бу  күштік  қондырғыларда  бірнеше  типті  сатылардан  тұратын
құрама  шығырлар  қолданылады . Бірінші  қысым  сатысы  есебінде  біршама
жылулық өзгерісті бірден пайдалануға мүмкіндік беретін екі жылдамдық сатылы
Кертис  дискасын  қолданады . Азғана  реактивтілікке  ие  қысымның  активті
сатылары  сатылардың  ең  көп  тараған  түрі  болып  табылады , оларды  бүкіл
шығырдағы  жалпы  жылулық  өзгерістің  алғашқы  жəне  орташа  бөліктерінде
қолданады.
Аз  ғана 
реактивтілікті  қысым  сатыларын  конденсациялық  бу
шығырларында  қысымның  соңғы  сатылары  есебінде  қолдану  тиімдірек , мұнда
қалақшалар  биіктігі  ерекше  үлкен, сондықтан  радиальды  саңылаулар  арқылы
кететін шығындарға энергия жоғалту əсері азғантай.
Заманауи  жылу  энергетикада  кеңінен  пайдаланылатын  теплофикациялық
бу шығырлары:
- аралық қысым сатыларынан жылумен қамтамасыз ету үшін бу алу;
- қарсы қысымды, бұл бу шығырлы қондырғыда конденсатор болмайды, ал
шығырдан  шығатын  барлық  өңделген  бу  жылумен  қамтамасыз  етуге
пайдаланылады.
1.10 - сурет. i - s-диаграммадағы активті жəне реактивті сатылардың
теориялық процесі
S
i,
кг
кДж
i,
кг
кДж
Р
о
А
Р
1
= Р
2
В
 i
o
h
o
i
1T
=
i
2T
S
h
o
ВВ
А
Р
о
C
i
1T
i
2T
Р
1
Р
2
i
1T
h
01
= (1-ρ) h
0
h
o2
=
 ρ·h
o
а)
б)

22

жүктеу/скачать 7,18 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: