1-ma’ruza. Energetikaning muhum o‘rni. Energetikaning strukturasi

Sinov savollari

1.Jamiyat taraqqiyotining energiyadan foydalanish darajasi bilan qanday bog‘langan? Misollar keltiring.
2.Energiyaning qanday turlari mavjud va ulardan foydalanish darajasi qanday darajada?
3.Nima sababdan elektr energiyadan boshqa turdagi energiyalarga nisbatan keng foydalaniladi?
4.Energetika sistemasi nima? U nima uchun xizmat qiladi?
5. Energetika sistemasi boshqa sistemalar bilan qanday bog‘liqlikda?
6.Energiya resursi nima?
7. Energiya resursi qanday turlarga bo‘linadi?
8.Qayta tiklanuvchi va qayta tiklanmaydigan energiya resurslariga nimalar kiradi?
9. Birlamchi va ikkilamchi energiya nima? Misollar keltiring.
10.Energetik ishlab chiqarish jarayoni nima? U qanday bosqichlardan iborat? Misol keltiring.
11.Jahon va O‘zbekiston miqyosida energiyadan foydalanish darajasi qanday?


2-MA’RUZA. Elektr energetika.Elektr energiya ishlab chiqarish usullari.

Reja

1.Energiyaning saqlanish qonuni va termodinamikaning birinchi qonuni. Ular o‘rtasidagi bog‘liqlik va ularning zamonaviy issiqlik elektr stansiyalarining (IES) ishlash prinsiplari bilan a’loqasi.
2.IESda energiyaning o‘zgartirilish sxemasi.
3.Elektr energiyani kondensatsion issiqlik elektr stansiyasida (KES) ishlab chiqarish.


Tayanch iboralar: Energiyaning saqlanish qonuni, termodinamikaning birinchi qonuni, issiqlik elektr stansiyasi, issiqlik motori, Renkin sikli, issiqlik balansi, kondensatsion issiqlik elektr stansiyasi (KES), KESning texnologik jarayoni.
(Adabiyotlar: 1, 2, 4, 5, 6, 11)


ELEKTR ENERGIYA ISHLAB CHIQARISHNING ZAMONAVIY USULLARI
Energiyani saqlanish qonunining elektr energiyani ishlab chiqarish usullarini tushunishdagi ahamiyati

Energiyaning saqlanish qonuni XIX asrning o‘rtalarida kashf etilgan. Unga asosan maujud energiya hech qachon yo‘qolmaydi, balki bir turdan boshqa bir turga o‘tishi mumkin.

Energiyaning saqlanish qonuni jismlarda issiqlik almashinuvini o‘rganishda termodinamikaning birinchi konuni nomini olgan. Uning ma’nosi bilan issiqlikni mexanik energiyaga aylantiruvchi S sistema misolida tanishamiz. Faraz qilaylik, S sistema harorati uning barcha nuqtalarida bir xil. Bu sistemaga issiqlik berilganda harorati ortadi. Agar sistemaga ta’sir faqat unga issiqlik berishdan iborat bo‘lsa, uning energiyasi ga ortadi. Sistema o‘z energiyasining kamayishi va haroratining pasayishi hisobiga ish bajarishi mumkin. Agar sistemaga issiqlik berish va u tomonidan ish bajarilishi bir vaqtda yuz bersa, u holda sistema energiyasi ga o‘zgaradi. Agar sistemaning energiyasi o‘zgarmasa, u holda bo‘ladi.
Bu tenglama miqdoriy jihatdan termodinamikaning birinchi qonunini ifodalaydi, ya’ni energiyani o‘zgartirmasdan turib ish bajarish uchun sistemaga issiqlik berish lozimligini ko‘rsatadi. SHu sababli issiqlik olmasdan turib ish bajaruvchi motorni, ya’ni birinchi tur doimiy motorni yaratish mumkin emas.

1.1-rasm. Renkin sikli bo‘yicha 1.2-rasm. Ideal Renkin sikli

IESning texnologik sxemasi sxemasi
Zamonaviy issiqlik elektr stansiyalarida (IES) issiqlikni ishga aylantirish ishchi massa sifatida suvdan foydalanuvchi sikllarda amalga oshiriladi.
Suv bug‘i yordamida issiqlikni ishga aylantiruvchi sikl XIX asr o‘rtalarida SHotlandiyalik muhandis U.Renkin tomonidan kashf etilgan.
Renkin sikli bo‘yicha ishlovchi IESning prinsipial texnologik sxemasi (1.1-rasm) bug‘ generatori 1, turbina 2, elektr generatori 3, kondensator 4 va nasos 5 dan tashkil topgan. Bug‘ generatorida yoqilg‘i yoqilib, paydo bo‘luvchi issiqlik yordamida suv qizdiriladi va bug‘ga aylantiriladi. Bu jarayonga Renkin sikli diagrammasidagi (1.2-rasm) o‘zgarmas bosimda hajm ortuvchi AV oraliq mos keladi. Bug‘ generatorida paydo bo‘luvchi bug‘ turbinagi yo‘naltiriladi. Bu erda bug‘ kengayib, uning ichki energiyasi mexanik energiyaga aylanadi, ya’ni turbinada foydali ish bajariladi. Turbinada bug‘ning ideal Renkin sikliga muvofiq kengayish jarayoni VS adiabata bo‘yicha yuz beradi. Turbinadan chiqqan bug‘ kondensatorda kondensatsiyalanadi va sovituvchi suv bilan chiqarib yuboriladi. Bug‘ning kondensatsiyalanishiga SD oraliq mos keladi. Kondensat ta’minlovchi nasos yordamida bug‘ generatoriga uzatiladi. Bu jarayonga DA oralik mos kelib, u suv bosimining hajm o‘zgarmagan holda ortishi bilan bir vaqtda amalga oshadi (nasos ta’sirida). CHunki, suv siqilmasdir.
Ideal Renkin siklining foydali ish koeffitsienti (FIK), har qanday issiqlik mashinasidagi kabi, ish bajarish uchun sarf bo‘lgan issiqlikning isitkichda olingan butun issiqlik miqdoriga nisbati bilan belgilanadi:
,
bu erda - bug‘ generatorida ishchi massaga uzatilgan issiqlik miqdori; - kondensatordagi sovituvchi suv orqali chiqarib yuborilgan issiqlik miqdori.

Kondensatsion issiqlik elektr stansiyalari

Kondensatsion issiqlik elektr stansiyalari organik yoqilg‘ining energiyasini avvalo mexanik, so‘ngra elektr energiyasiga aylantiradi. Valning aylanishdagi mexanik energiyasi bug‘ yoki gaz molekulalari harakatini o‘zgartirish (aylantirish) orqali hosil qilinadi.

Barcha issiqlik motorlari foydalanuvchi ishchi massaning turi bo‘yicha bug‘ va gaz, issiqlik energiyani mexanik energiyaga aylantirish usuli bo‘yicha porshenli va rotorli turlarga bo‘linadi. Porshenli usulda energiyani o‘zgartirishda ishchi massani qizdirish natijasida paydo bo‘luvchi potensial energiyadan foydalaniladi. Rotorli usulda o‘zgartirishda esa, katta tezlikda harakatlanuvchi ishchi massa zarrachalarining kinetik energiyasidan foydalaniladi.
XVIII va XIX asrlarda bug‘ mashinasi sanoat va transportda foydalaniluvchi yagona motor turi xisoblangan. Hozirgi davrda u amalda uchramaydi, o‘tmishda keng qo‘llanilgan paravoz va paraxodlar ishlab chiqarishdan deyarli to‘liq olib tashlangan.
Hozirgi davrda, asosan avtomobil transportida qo‘llaniluvchi, ichki yonuv motorlari keng tarqalgan. Statsionar energetikada ichki yonuv motorlari cheklangan miqdorda qo‘llaniladi.
Zamonaviy IESlarda bug‘ turbinalaridan foydalaniladi. Uch fazali elektr generatorlarini aylantirish uchun xizmat qiluvchi birinchi bug‘ turbina 1899 yilda Elberfeld elektr stansiyasida o‘rnatilgan. SHu davrdan katta quvvatdagi bug‘ turbinali elektr stansiyalari taraqqiyoti boshlandi.
Elektr stansiyalarida issiqlik motorlari sifatida gaz turbinalaridan ham foydalaniladi.
Issiqlik motorlari effektivligini oshirish uchun ishchi massaning harorati va bosimini, konstruktiv materiallarning mexanik mastahkamligini ta’minlash shartlaridan kelib chiqqan holda, maksimal darajagacha oshirishga harakat qilinadi.
Energetikaning asosini tashkil etuvchi zamonaviy bug‘ qurilmalarida harorati 600⁰S gacha va bosimi 30 MPa gacha bo‘lgan bug‘ foydalaniladi. Ishchi massaning haroratini pasaytirish uchun sovuq suv foydalaniladi va bunda harorat 30-40⁰S gacha pasayadi. Natijada bug‘ bosimi juda tez kamayadi. 1.3-rasmda organik yoqilg‘ining birlamchi energiyasini elektr energiyasiga aylantirish bosqichlari sxematik tarzda ifodalangan.

1.3-
rasm. Issiqlik stansiyalarida energiyaning o‘zgartirilish sxemasi

YUqorida qayd etilganidek, bug‘ qurilmalarida issiqlik siklining asosiy jarayonlari quyidagi elementlarda yuz beradi: bug‘ generatorida – issiqlik uzatish, turbinada – bug‘ning kengayishi, kondensatorda – issiqlikni olish (sovitish). YUqori bosim nasoslari yordamida kondensat bug‘ generatoriga haydaladi.

IESning mukammal sxemasi 1.4 va 1.5-rasmlarda tasvirlangan. Stansiyaning ishlashi quyidagi prinsipda amalga oshadi. 1 bunkerdan ko‘mir 2 maydalovchi qurilmaga kelib, u erda chang ko‘rinishiga aylantiriladi. Bu ko‘mir changi 3’ havo haydovchidan kelayotgan havo bilan aralashib, 3 yonish kamerasiga uzatiladi. Ko‘mirning yonishida paydo bo‘lgan issiqlik 4 quvurlardagi suvni bug‘ga aylantirish uchun foydalaniladi. Suv 5 ilonizsimon quvurlar orqali 14 nasos yordamida qozonning 5’ barabaniga haydaladi. 6 quvurga tomon ketuvchi issiq gazlar oqimi ta’sirida qizdirilgan bug‘ yuqori harorat va bosimda avvalo turbinaning 7 birinchi bosqichiga, so‘ngra 8 ikkinchi bosqichiga kirib boradi. Turbinada bug‘ energiyasi 9 generator rotori aylanishining mexanik energiyasiga o‘zgartiriladi. Turbinadan chiquvchi bug‘ 13 kondensatorga kirib keladi va u erda sovitilib, suvga aylanadi. Paydo bo‘lgan suv 14 nasos yordamida qozonga haydaladi va so‘ngra sikl takrorlanadi. Bug‘ni kondensatorda sovitish 11 suv havzvsidan (hovuz, daryo, kanal) olinib, u 12 nasos bilan haydaladi.

1.4-rasm. Kondensatsion elektr stansiyasining sxemasi

Ko‘mirning yonishida paydo bo‘luvchi chiqindilar tozalovchi inshootlar orqali o‘tadi. Bu erda kul va ko‘mirning yonmay qolgan qattiq zarrachalari ajratib olinadi, gazlar esa 6 quvur orqali atmosferaga chiqarib yuboriladi. Elektr generatori statoridan olinuvchi elektr energiyasi 10 chiquqlar orqali elektr sistemasiga beriladi.
1.5-rasmda issiqlikni olish va uni elektr energiyasiga aylantirishning umumiy sxemasi keltirilgan.

Буғ

Генераторр

Турбина



Кўмир



Ќаво



қозон
агрегати

Тегирмон

Кœмир

склади





Зола
туткич

Тутун
сўргич

Тутун
қувури

Чиқиндилар

1.5-rasm. Kondensatsion elektr stansiyasi texnologik jarayonining sxemasi

Kondensatsion issiqlik elektr stansiyasining (KES) issiqlik balansi. IESda energiyaning ko‘p sonli o‘zgartirilishi amalga oshiriladi va bunda isroflar yuz beradi. YOqilg‘ining ximiyaviy energiyasini elektr energiyasiga aylantirishning iqtisodiyligi va har bir bosqichdagi isrofni elektr stansiyasining issiqlik balansidan aniqlash mumkin. Agar ko‘mirning yonish kamerasida yonishi natijasida hosil bo‘luvchi ximiyaviy energiyani 100% deb olsak, uning o‘rta hisobda 30% elektr energiyaga aylantiriladi, 50% - kondensatorda, 12% - qozonda, 2% - quvurlarda va 6% - turbogeneratorda isrof bo‘ladi.