Таълим вазирлиги энергетика
 Скачать 3.97 Mb.
|
|
ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ ОЛИЙ ВА ЎРТА МАХСУС ТАЪЛИМ ВАЗИРЛИГИ  «ЭНЕРГЕТИКА» КАФЕДРАСИ «Иссиқлик техникаси» фанидан тажриба машғулотларини олиб бориш учун методик кўрсатма НАМАНГАН Иссиқлик техникаси фанидан тажриба ишлари тўплами ва уларни бажариш бўйича услубий кўрсатма. Ушбу услубий кўрсатма Энергетика таълим йўналиши кундузги таълим талабалари учун мўлжалланган. Тузувчилар: доц.С.Бойдедаев асс.Қ.Файзуллаев Такризчилар: доц. Ш. Набиев Ушбу услубий кўрсатма «Энергетика» кафедрасининг умумий йиғилишида мухокама қилинган ва институт илмий-услубий кенгашида кўриб чиқиш учун тавсия этилган. (____-йиғилиш баёни, ___, 2016 йил) Ушбу услубий кўрсатма институтнинг илмий-услубий кенгашида кўриб чиқилган ва фойдаланишга тавсия этилган. (__ йиғилиш баёни, ___________2016 йил) 1 - тажриба иши БОСИМ ВА ҲАРОРАТНИ ЎЛЧАШ АСБОБЛАРИ I. БОСИМНИ ЎЛЧАШ АСБОБЛАРИНИНГ ТУЗИЛИШИ ВА ИШЛАШ УСУЛИ 1. НАЗАРИЙ ҚИСМ Босим деб, бирлик юзага тик таъсир этувчи кучни юза бирлигига бўлган нисбати билан ўлчанадиган катталикка айтилади. СИ ўлчов бирликлар системасига асосан куч Ньютон (1 н), юза эса м2 бўлгани учун, босим бирлиги 1 Н/м2 – бу бирлик Паскаль (1 Па) дейилади. 1 Па унчалик катта бўлмагани учун техникада кПа ва МПа ишлатилади. 1 кПа (килопаскаль) = 103 Па 1 МПа (Мегапаскаль) = 106 Па. Бу бирликлардан ташқари 1 бар = 105 Па – бу босим атмосфера босимига яқин бўлган босимдир. Босим ўлчашда суюқлик (симоб ёки сув) билан тўлдирган суюқлик манометрларида босим бирлиги мм.см.уст. ва мм.сув.уст.дир. Босим ўлчов бирликларидан яна бири 1 кг.куч/см2 (кгс/см2) ёки бошқа кўринишда қуйидагича ёзилади: кГ/см2, бу 1 кГ/см2 = 1 ат бу техник атмосфера дейилади. Босим ўлчов бирликлари орасида қуйидагича боғланиш бор: 1 МПа = 10 бар =10,2 ат; 1 ат = 1 кгс/см2 = 104 мм.сув.уст.; 1атм = 101,325 кПа = 760 мм.см.уст. =10333 мм.сув.уст. Физик атмосфера (1 атм) 00С ҳароратда 760 мм.см.уст.-га тенг. Босим қуйидаги турларга бўлинади: А  тмосфера ёки барометрик босим Рбар – бу атмосфера хавосининг босимидир.Ортиқча босим Рорт. – атмосфера босимидан юқори бўлган босимдир. Вакуум (сийракланиш) Рвак – бу атмосфера босимидан кичик бўлган босимдир. Мутлоқ босим Рмут –жисмга таъсир этаётган тўлиқ босимдир. Булардан фақат мутлоқ босим ишчи жисмнинг ҳолат параметри бўла олади,ва у куйидагича аникланади: агар бирор идишдаги босим атмосфера босимидан юқори бўлса, унда Рмут = Рбар + Рорт. агар аксинча, идишдаги босим атмосфера босимидан кичик бўлса, унда: Рмут = Рбар - Рвак. Босим ўлчаш учун қуйидаги асбоблар ишлатилади: атмосфера босими – барометрларда, ортиқча босим – манометрларда, сийракланиш босими – вакуумметларда ўлчанади. Ишлаш усулига кўра асбоблар икки турга бўлинади: Суюқлик билан ишлайдиган манометрлар – бунда босим сатҳлари тенглаштирилган устундаги (найчадаги) суюқликларнинг сатҳлари ўзгариши билан аниқланади. Пружинали манометрлар – бунда босим пружинанинг механик ҳаракатга келиши билан аниқланади. Тажрибаларда юк-поршенли асбоблар ҳам ишлатилади, бунда босим поршень билан қўйилган юкнинг массасини тенглашиши билан аниқланади. 2.СУЮҚЛИК БИЛАН ИШЛАЙДИГАН АСБОБЛАР Босим ўлчаш асбобларидан энг соддаси суюқлик билан ишлайдиган манометрлардир, улар катта аниқликда ўлчайди. Бу манометрларни ўлчаш чегараси шиша трубкаларни узунлиги ва шишани қаттиқлигига боғлиқ, у кичик босимларни 200 кПа гача ўлчайди. 2.1. U – симон манометр. U – симон шишадан тузилган найча бўлиб, ичига суюқлик тўлдирилган, уни бир учи босим ўлчаши керак бўлган идишга, иккинчи учи эса очиқ ҳолда туради, у атмосфера босими остида бўлади (1.1-расм). Агар идишдаги босим атмосфера босимидан катта бўлса, шунинг учун томонда суюқлик сатҳи пастга тушади, очиқ томони эса кўтарилади, бу суюқлик сатҳларининг фарқи босим қийматини беради. Бу найчаларга суюқлик сифатида сув солинади, шунинг учун босим бирлиги мм сув.уст. бўлади.   1.1-расм. 1.1-расм 1.2-расм Рорт = h ёки Рорт = h(ρ – ρм) g , Па бу ерда: h – суюқлик сатҳларини фарқи, м; ρ – суюқлик зичлиги, кг/м3; ρм – ўлчанадиган муҳитнинг зичлиги, кг/м3; g - эркин тушиш тезланиши, м2/с. Агар ρ >> ρм бўлса, унда тенглама қуйидагича ёзилади: Рорт = h ρ g. Па U–симон манометрларда яна сийракланиш (вакуум) босимини ҳам аниқлаш мумкин. Бунда суюқлик сатҳи вакуум ўлчанадиган томонга кўтарилади. Агар U-симон манометрни иккала учи босимлари ҳар хил бўлган идишларга уланган бўлса, унда суюқлик сатҳларини фарқи босимлар фарқини кўрсатади. Бунда манометр дифференциал манометр ёки дифманометр дейилади. 2.2. Чашкали манометр. U–симон манометрини камчи-лиги суюқликни иккита сатҳи ўлчаниб, кейин фарқи олинишидир, бу камчилик чашкали (бир найчали) манометрларда йўқ (1.2-расм). Чашкали манометрларни U–симон манометрлардан фарқи шундаки, чашкали манометрни бир учи найчадан иккинчи учи эса чашкасимон идишдан иборат. Идишга суюқлик (сув) шундай тўлдириладики, бунда суюқлик сатҳи найчада 0 (ноль)да туриши керак. Ортиқча босим ўлчанганда чашкали манометрга найча орқали чашкага уланади, агар сийраклашиш босимини ўлчаш керак бўлса найча томонга уланади ва босимни суюқлик сатҳининг ўзгариши кўрсатади.  2.3. Микроманометр. Кичик босимларни (100 дан 200 кПа гача) ўлчаш учун найчаси эгилган α бурчак остида бўлган чашкали манометр ишлатилади (1.3-расм). Бунда босим Р = h sinα ρ g , Па бўлади, бу ерда: h – эгилган найчадаги суюқлик сатҳи,мм.  1.3-расм 1.4-расм Найча бурчак остида бўлган ҳолатда суюқликни сатҳи вертикаль ҳолатда турганга нисбатан бир мунча ўзгаради, бу эгилган найчали микроманометрлар босимни катта аниқликда ўлчаши мумкин. Кичик босимларни катта аниқликда ўлчаш учун лабораторияларда намуна асбоб сифатида – ММН маркали найчасини эгилиш бурчаги ўзгариб туриши мумкин бўлган махсус микроманометрлар ишлатилади. Найчасини ўзгариш бурчаклари белгилаб қўйилган, улар қуйидаги тузатиш коэффициентларига эга: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4. Босим ўлчанганда суюқлик сатҳи баландлиги h шу тузатиш коэффициентига кўпайтириб олинади (найча қайси бурчакда бўлса). ММН маркали микроманометрларда ортиқча босимни ҳам, сийраклашиш босимини ҳам ўлчаш мумкин. Бунинг учун микроманометрга ўрнатилган кичкина кран ҳолатини ўзгартириш керак бўлади (Асбобни тузилиши билан лаборатория қурилмасида танишиш керак). 3. ДЕФОРМАЦИЯ ҲИСОБИГА ИШЛАЙДИГАН (ПРУЖИНАЛИ) АСБОБЛАР Деформация ҳисобига ишлайдиган (пружинали) асбоблар- ишлаш услуби пружина элементининг деформацияланишига асосланган. Босим ўлчаш учун битта найчали (Бурдон найчаси ёки пружинали) манометрлар куп ишлатилади. Бу манометрларда 0,05 дан то 1000 МПа га тенг бўлган босимларни ўлчаш мумкин. Пружинали манометрлар. Пружинали манометрларда асосий элемент пружина - кўндаланг кесими юзаси эллипс шаклида бўлган металлдан тайёрланган найчадан иборат бўлиб, у ёй шаклида эгилган бўлади, бу Бурдон найчаси дейилади (1.4-расм). Унинг бир учи узатувчи тишли механизмга уланган, механизмга эса стрелка ўрнатилган. Найчанинг иккинчи учи манометр корпусига маҳкамланган бўлиб, у босим ўлчайдиган идишга ўрнатиш учун резбадан иборат. Бу найчага босим таъсир этганда, тузилиши эллипс шаклида бўлгани учун у тўғриланишга ҳаракат қилади, бунда найчанинг стрелкага уланган учи ҳаракатга келади ва стрелка маълум бир қийматга ўзгаради. Бу босимнинг қиймати бўлади. Манометрик пружина латундан ёки мис қотишмаларидан ва катта босимлар учун пўлатдан тайёрланади. Бундай асбоблар ҳам манометр, вакуумметр ва моновакуумметр бўлиб ишлаши мумкин. Ортиқча босимни ўлчайдиган манометрларда найчанинг учи соат стрелка йўналиши бўйича ўрнатилган бўлади, вакуум босимни ўлчовчи вакуумметрларда найчани учи соат стрелкаси йўналишига тескари ўрнатилган бўлади, шунинг учун вакуумметрларда шкаланинг қийматлари ўнгдан чапга қараб ёзилади. Моновакуумметрларда ноль қиймат шкалани энг юқори қисмида бўлади, уни ўнг томони манометрик қиймат, чап томони эса вакуумметрик қийматдир. ҲАРОРАТНИ ЎЛЧАШ АСБОБЛАРИНИНГ ТУЗИЛИШИ ВА ИШЛАШ УСУЛИ НАЗАРИЙ ҚИСМ Ишчи жисмнинг ҳарорати унинг қизиганлик даражасини ифодалайди. Ҳароратнинг қиймат сони ҳарорат шкалалари кўрсатиб беради. Ҳарорат шкалалари Цельсий, Кельвин, Фарангейт ва Реомор шкалаларига бўлинади. Цельсий шкаласида асосий репер нуқталари қилиб музнинг эриш нуқтаси 00С ва сувнинг қайнаш нуқтаси 1000С деб қабул қилинган. Бу нуқталардаги термометр кўрсатгичининг фарқини 100 га бўлсак Цельсий градиуси (0С) келиб чиқади. Фарангейт шкалада музнинг эриш ҳарорати 320F ва сувнинг қайнаш ҳарорати 2120F деб қабул қилинган. Фаренгейт шкаласида ҳароратларнинг фарқи 212-32=1800F тенг. Шунинг учун 10F  0С га тенг бўлади ва бунда t0C=5/9 (t0F-32) t0C=9/5t0С+32.СИ системасида мутлоқ ҳарорат Кельвин шкаласида ўлчанади. Амалда эса ҳар бир асбоб Цельций градусида ўлчаб беради. Шунинг учун уларнинг орасидаги боғланишни қуйидагича ёзамиз. Т К = t 0С + 273,15. Ҳарорат ўлчайдиган асбоблар ишлашига асосланиб қуйидаги гуруҳларга бўлинади: а) кенгайиш термометрлари; б) манометрик термометрлар; в) қаршилик термометрлари; г) термоэлектрик пирометрлар; д) оптик пирометрлар. 1.1. Кенгайиш термометрлар. Суюқлик термометрларнинг ишлаши термометрдаги суюқликнинг иссиқдан кенгайишига асосланган. Бу термометрларда ҳароратни ўлчаш Цельций шкаласи бўйича олиб борилади. Шишали суюқлик термометрларни тўлдириш учун симоб, толуол, этил спирти ва бошқалар ишлатилади. Конструктив жиҳатидан термометрлар иккига бўлинади: найчали ва тахтачага шкала ўрнатилган термометрлар (1.5-расм). Бу термометрлар 320С дан 6000С гача ҳароратни ўлчаш учун ишлатилади. 1.2. Манометрик термометрлар. Манометрик термометрларнинг ишлаши шу асбоб ичига солинган суюқликнинг босимини ўзгартиришига асосланган (1.6-расм).   1.5-расм 1.6-расм 1.3. Қаршилик термометрлари. Қаршилик термо-метрларини ишлаши эса ҳарорат ўзгаришида қаршиликни ўзгаришига асосланган. Амалда мисли ва платинали қаршилик термометрлари кенг кўламда ишлатилади (1.7-расм). Мисдан ишланган қаршилик термометрлари учун ҳароратга боғлиқлик қуйидагича ифодаланди: Rt = R0 ( 1+0,00428 t ) , бу ерда : Rt – t 0С ҳароратидаги қаршилик, Ом ; R0 - 0 0С даги қаршилик, Ом ; 0,00428 – Ҳарорат коэффициенти, град-1. Платинадан ишланган қаршилик термометрлари учун ҳароратга боғлиқлик қуйидаги ифодаланади: Rt = R0 ( 1 + А t + В t2 ) , бу ерда: А ва В - ўзгармас катталиклар ( А = 3,94∙ 10-3 ; В = - 5,8 ∙ 10-7 ) .   1.7-расм 1.8-расм 1.4. Термопара (терможуфт). Термопара 2 хил металл котишмасидан ишланган А ва В электродларнинг кавшарланган занжиридан иборат, Ҳароратни ўлчаш учун унинг бир учи (иссиқ учи) ўлчаниши керак бўлган жисмга уланади, иккинчи (совук) учи эса муз солинган Дьюар идишига солинади (яъни 0 0С да бўлади). Иссик ва совуқ учларининг орасида ЭЮК (электр юритувчи кучи) ҳосил бўлади. (1.8-расм). Термопарада электр юритувчи кучни потенциометр ёки милливольтметр билан ўлчанади ва ЭЮК қийматини жадвал ёки график ёрдамида 0С га айлантирилади. Агар термопаранинг совук учи 00 С га эга бўлмай, хона ҳароратига эга бўлса ЭЮК ни 0С га айлантиришда хонани ҳароратини қўшиш керак. Термопаралар хром (никел билан хром қотишмаси)-копел (никел билан мис қотишмаси) хром-алюмель (никел билан алюминий қотишмаси) ва бошқалар бўлиши мумкин. Термопара 35000С гача бўлган ҳароратни ўлчайди. 1.5. “Йўқолувчан толали” оптик пирометр. Пирометр деб аталишига асосий сабаб, бу турдаги асбоблар асосан ёнаётган жисмнинг ёруғлиги ва волфрам толанинг нури боғлиқлигига асосланиб ишлашидир (1.9-расм). “Йўқолувчан толали” оптик пирометрнинг ишлаш усули ёнаётган жисмнинг ёруглиги билан шу асбоб ичида жойлаштирилган лампанинг вольфрам толасини тарқатаётган нурининг ёруғлиги тенглашишига асосланган. Оптик пирометр қуйидаги элементлардан ташкил топган: 1 – объектив; 2-окуляр; 3- қизил светофильтр; 4-вольфрам тола; 5-телескоп; 6- реостат; 7-нур ютувчи ойна; 8-ўлчагич асбоб; 9-ёқиш блоки.  1.9-расм Қизиётган жисмнинг ҳароратини ўлчаш учун асбобнинг телескопини шу муҳитга қаратилади. Реостат билан вольфрам толанинг чўғланиши мослаб турилади. Шунда мослаш давомида худди вольфрам тола йўқолгандек бўлади, бу эса вольфрам толанинг тарқатаётган нурини ёруғлиги ёнаётган жисмнинг тарқатаётган нурини ёруғлиги билан тенглашиб қолади. Бу эса ўлчанаётган муҳит ҳароратига мос келади. Шунда реостат орқали мослашни тўхтатиб, шкаладан ўлчанаётган муҳитдаги жисмни ҳарорати неча градусга тенглиги ёзиб олинади. Оптик пирометр икки шкалали қилиб ишланган. Агар 1400 оС дан юқори ҳароратларни ўлчаш керак бўлса, у ҳолда пирометрик лампа олдига нур ютувчи ойна қўйилади ва ҳароратни юқори шкаладан ўлчанади. Оптик пирометр билан муҳит оралиғи 0,7 – 6 м гача бўлиши шарт. Ўлчаш оралиғи 800 оС – 6000 оС. III. ТАЖРИБА ИШИНИ БАЖАРИШ ТАРТИБИ Кўриб чиқилган асбоблар лаборатория қурилмасига ўрнатилган. Лаборатория ишини бажариш тартиби қуйидагилардан иборат: 1. Суюқлик билан ишлайдиган ва механик манометрларни тузилиши ва ишлаш усулини ўрганиш. 2. Компрессордан келадиган ҳаво қувурларидаги кран (вентиль)ларни текшириш зарур. 3. Компрессорни ишлатиб, компрессор рессиверида (ҳаво йиғадиган идиш) 1-1,5 ат.гача ҳавони сиқиб, кейин компрессор тўхтатилади. 4. Ҳаво юрувчи қувурга кран (вентиль)ни очиб, лаборатория қурилмасига сиқилган ҳаво юборилади. Дифференциал манометр ёрдамида босимлар фарқи ўлчанади. Микроманометр ва чашкали манометрлар уланган кранларни очиб қувурдаги босим ўлчанади. Вакуум насосни ишлатиб, вакумметрда вакуум босим ўлчанади ва вакуум насосни ўчириб, кранлар ёпиб қўйилади. Ҳароратни ўлчайдиган асбоблар билан танишиб, уларни чизиб олиб, ишлашини тушунтириб бериш. Хонанинг ҳароратини ҳар хил термометрлар билан ўлчаб олиш ва уни Кельвин шкаласида ифодалаш. IY. ИШНИНГ ҲИСОБОТИ Ишни ҳисоботида қуйидагилар бўлиши шарт: Манометрларни қисқача тавсифи. Манометрларнинг чизма тасвири. Ҳароратни ўлчаш учун қандай усуллар бор? СИ системаси ва техник системасидаги ҳарорат шкаласини айтиб беринг. 2 - тажриба иши БОСИМ ЎЗГАРМАС БЎЛГАНДА ҲАВОНИНГ ИССИҚЛИК СИҒИМИНИ АНИҚЛАШ Ишнинг мақсади: Тўғри оқимли калориметр усулида доимий босимда газларнинг ҳажмий иссиқлик сиғими С’Р тажриба орқали аниқлашда билимни ошириш. Ишнинг давомийлиги – 4 соат. I. НАЗАРИЙ ҚИСМ Газларнинг иссиқлик сиғимини аниқлаш усулларидан бири – тўғри оқимли калориметр усулидир. Бу тажриба ишида тўғри оқимли калориметр қўлланилади. Текширилаётган модда (ҳаво) калориметр орқали узлуксиз оқиб туради. Калориметрга киришда модданинг ҳарорати t1 ўлчанади. Калориметр ичига иситгич ўрнатилган бўлиб, унинг ёрдамида иссиқлик Q берилади ва чиқишда модданинг t2 ҳарорати ўлчанади. Калориметрдан чиқишда калориметр орқали оқиб ўтган модданинг миқдорини ўлчаш учун ротаметр ўрнатилади. Қурилма ишлатилганда ўрнатилган ҳолатда вақт бирлиги ичида модданинг сарфи, кириш ва чиқишдаги ҳароратлари ва иситгич қуввати ўзгармайди. Бу ҳолатда ўзгармас босимда олинган ўлчамлар ҳавонинг ўртача иссиқлик сиғимини аниқлаш имконини беради. Калориметрдан чиқишда ўрнатилган асбоб – ротаметр – вақт бирлиги ичида оқиб ўтган ҳавонинг ҳажмини ўлчайди. Шунинг учун бевосита ўзгармас босимда ҳавонинг ўртача ҳажмий иссиқлик сиғими ҳисобланади:  , (1)бу ерда:  - ўзгармас босимда t1 дан t2 гача ҳарорат оралиғидаги ҳавонинг ўртача ҳажмий иссиқлик сиғими, [кЖ/нм3 0С];Q - калориметрдаги электр иситгичдан вақт бир-лигида ҳавога берилган иссиқлик миқдори, кВт; (t2-t1) - ҳавонинг ҳароратлар фарқи, 0С; V0 - нормал шароитга келтирилган (1 секундда калориметрдан ўтган ҳавонинг ҳажми) ҳавонинг сарфи, м3/сек. Калориметр иситгичидан ажралган иссиқликнинг бир қисми атроф муҳитга йўқолади. Кўп тажрибаларнинг натижалари шуни кўрсатадики, бу ишда иситгичнинг 70% қуввати ҳавони қиздириш учун сарфланади, бунда: Q=0,7 IU10-3, кВт, (2) бу ерда: U ва I – иситгичнинг кучланиши (В) ва ток кучи (А). Ҳажмни нормал шароитга келтириш учун идеал газ нисбатларидан фойдаланамиз (бунда текширилаётган ҳавонинг босими атмосфера босимига яқин ва ҳарорати хона ҳароратидан юқори ва уни идеал газ деб ҳисоблаш мумкин):  (3)Бу ерда тенгламанинг чап қисми тажрибада олинган ҳавонинг параметрлари, ўнг қисми эса нормал шароитдаги параметрлардир (P0=1 атм, T0=2730К). Олинган ҳажмий иссиқлик сиғимини массавий иссиқлик сиғимига маълум нисбат бўйича қайта ҳисоблаш керак:  , (4)бу ерда:  - ўзгармас босимда ўртача массавий иссиқлик сиғими кЖ/кг 0С; – ҳавонинг молекуляр оғирлиги, =29; кг/кмоль; 22,4 – нормал шароитдаги ҳажм, нм3/кмоль. |