2. Кафедра бөлімінде «Дипломдық проект тақырыбы бойынша жұмыс пен зерттеу» баяндамасы мен презентация.

Құрметті төраға, комиссия мүшелері және қатысушылар!

Слайд 1. Сіздердің назарларыңызға «Жер қойнауынан жылу алуға арналған жылуалмастырғыш ұңғыларын жасаудың электрогидроимпульстік технологиясы» атты дипломдық жұмысымды баяндауға рұқсат етіңіздер! Ғылыми жетекші: PhD Шуюшбаева Нургуль Найзабековна.

Қазіргі таңда заман ағымына сай көптеген елдерде энергияны өндірудің әртүрлі жолдары қарастырылуда. Жылу энергиясын өндіруде жылу сорғылары технологиясын қолдану ең тиімді энергетикалық әдістердің бірі болып табылады, яғни энергия үнемдеу мақсатында жер қойнауы жылуын, жер асты суларын, су қоймаларын, табиғи су ағындарын және т.б. пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл технологияның экологиялық эффективтілігі, отын жану кезінде пайда болатын парникті газдардың сыртқа толығымен таралып кетуін болдырмауға жағдай туғызатындығынан көрінеді. Сондықтан жүйеде газ және сұйық отындарды пайдалану кезінде ескі қазандықтарды алмастырудан гөрі жылу сорғыларын қолдану басты және өзекті мәселелердің бірі болып табылады.

Жердің төменгі потенциалды жылуын пайдалану үшін жылу сорғыларының жылуалмастырғыштарын орнатуға арналған горизонталь және вертикаль ұңғымаларды дайындау қажеттігі туындайды. Горизонталь жасалған ұңғылар үлкен көлемді алатындықтан, қазіргі уақытта вертикаль ұңғыларды жасау тиімді болып табылады. Жер қойнауының тасты қабаттарын механикалық тәсілдермен бұрғылау энергетикалық шығындарды көбейтіп, бұрғылау эффективтілігін төмендетеді. Сондықтан бұрғылаудың жаңа әдісін жасау көкейкесті болып отыр.

Слайд 2. Зерттеудің мақсаты: жылуалмастырғыштарды жер қойнауына орнатуға арналған ұңғыларды жасаудың электрогидроимпульстік технологиясын жобалау.

Жұмысты орындау барысында қойылатын негізгі міндеттер:

• электрогидроимпульстік технология көмегімен жер қойнауына жылуалмастырғышты орнату үшін электрогидравликалық бұрғының тәжірибелік қондырғысын жасау;

• әр түрлі тастарды тиімді ұсақтауда тас қалыңдығының электрогидравликалық импульстер санына тәуелділіктерін алу;

• тау жыныстарын электрогидравликалық әдіспен бұрғылау кезіндегі электродтар жүйесінің металдық бөлігінің желінуін зерттеу;

1. Шектелген кеңістікте жер асты жылуын қолдану мақсатында ұңғыларды электрогидравликалық бұрғымен дайындау тиімді;

2. Электрогидроимпульстік бұрғының ішкі жағының эллипсоидтық параболоид түрінде болуы бағытталған соққы толқындардың күшейтілген импульстік қысым тудыруына, оның әсерінен тау жыныстарының эффективті түрде бұзылып, ұсақталуына әкеліп соқтырады;

3. Электрогидроимпульстік қондырғының жұмыс тәртібінің анағұрлым тиімділігі келесі параметрлерге сәйкес келеді: разряд кернеуі 20÷35 кВ, конденсатор батареясының сыйымдылығы 1÷3 мкФ және электрод аралық қашықтық 8÷12 мм;

4. Электрогидроимпульстік технология көмегімен дайындалған ұңғыларда орналасқан жылуалмастырғыштардағы жылуалмасу үдерісі мен жылу алу жоғары болады.

Слайд 4. ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ

Жылуалмастырғыштарды орнатуға арналған ұңғымаларды механикалық және электрогидроимпульстік әдіспен бұрғылау параметрлерін тәжірибелік жолмен алу, электрогидроимпульстік бұрғыны жасау және оның физикалық параметрлерін тәжірибелік жолмен анықтау әдісі қолданылды.

Слайд 5. Электрогидроимпульстік технология негізінде жылу сорғыларының жылуалмастырғыштарын орнатуға арналған ұңғыларды дайындауды жүзеге асыру үшін академик Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университетінің профессор Ж.С.Ақылбаев атындағы инженерлік жылуфизикасы кафедрасының «гидродинамика және жылумассаалмасу» зертханасында тәжірибелік қондырғы жинақталды.

Слайд 6 -7. Электрогидравликалық қондырғы 1 -қорек көзінен, 2-жоғары вольтты генератордан, 3 - импульстік конденсатордан, 4 – разрядтаушы аралықтан, 5 - коаксальды кабель – электродтан және электрогидроимпульстік бұрғыдан тұрады. Электрогидроимпульстік бұрғы: 6 - орталық электродтан, 7 және 8 – сұйық жіберілетін арналардан, 9 – бұрғының сыртына газдарды сыртқа шығарып тұратын саңылаулардан, 10 – бұрғы тістерінен, 11 – бұрғының сыртқы бөлігінен тұрады.

Слайд 12. Қондырғының жұмыс істеу принципі мынадай ретпен жүреді. Импульстік конденсатор реттеліп отыратын ток көзінен қоректенетін жоғары вольтты генератордан зарядталады. Белгілі бір кернеуге жеткенде разрядтаушыда ұшқын пайда болады да, конденсаторда жинақталған энергия кабель-электрод арқылы электрогидроимпульстік бұрғының жұмыстық аралығына беріледі. Осының салдарынан сұйықта импульстік электр разрядтары қуатты механикалық соққы толқындарын тудырып, алынған табиғи тастарды бірнеше ұсақ бөлшектерге бөледі.

Слайд 13-14. Слайдта электрогидроимпульстік өңдеу нысандарына жер қойнауында кездесетін табиғи тастар түріндегі қатты тау жыныстары келтірілген. Эксперимент кезінде қондырғының электрофизикалық параметрлері мынадай аралықтарда өзгеріп отырды: U_жоғары =20-35 кВ; С_кон =1 мкФ және 3 мкФ, l_разряд=8-12 мм; L_жұмыс=25-35 мм.

Қондырғы қосылғаннан кейін тасты ұсақтауға дейінгі электрогидравликалық импульстер саны анықталды. Слайдта әр түрлі энергия мәнінде тас қалыңдығының разрядтар санына тәуелділіктері келтірілген. Тәжірибелік зерттеулер негізінде табиғи тастар мен тау жыныстарының интенсивті ұсақтау басталатын электрофизикалық параметрлерінің шекаралары анықталды. Разряд энергиясы 288 Дж және импульстердің саны 230 болғанда, қалыңдығы 55 – 60 мм тастарды ұсақтауға болады, ал 612 Дж разрядтық энергия кезінде қалыңдығы 80 мм тасты 170 электрогидроимпульстер санымен ұсақтауға болатындығы анықталды.

Слайд 15. Тәжірибелер жүргізу барысында импульстің энергиясы мен кернеуіне сәйкес әрбір разряд сайын электродта электрод материалына сәйкес эрозиялық желіну үрдісі жүретіндігі анықталды. Бұл жұмыс кезінде электрогидроимпульстік бұрғының орталық кабель электроды біршама бұзылып, балқыған және күйген жерлері байқалды. Диаметрі 2 мм болатын мыстан жасалған оң зарядталған электрод стерженінің бастапқы ұзындығы импульс разрядтарынан кейін Δl=1 мм, ал 178 импульстен кейін Δl=3 мм қысқарады. Жүргізілген тәжірибелерден разряд аралықтағы энергияның шамасы W=600 Дж және кернеу 20 кВ болса, оң электродтың эрозиясы электрод көлемінің (3,14 – 9,42)мм³ қысқаратындығы анықталды.

Слайд 16-17. Академик Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университетінің физика-техникалық факультетіндегі Tescan Mira 3 LMU сканерлі электрондық микроскобында электрогидроимпульстік бұрғының электродтық жүйелерінің өңдеуге дейінгі және кейінгі микроқұрылымдары анықталды. Электродтар электрогидравликалық қондырғылардың басқа бөліктерімен салыстырғанда, өте қиын шарттарда жұмыс істеу салдарынан, ең үлкен механикалық және жылулық жүктемелерді көп алады. Электродтар мен олардың изоляторлары разрядтық арна тарапынан және бугазды қуыстардың салдарынан температуралық әсерлерге ұшырайды, сонымен қатар разрядтық ток өткізетін өткізгіштегі жылудың бөлінуінен қызып кетеді. Электродтық құрылғылардың сумен байланысқан бөліктері соққы толқындарының, гидроағындар мен квазистационарлық қысымдардың гидродинамикалық әсерлеріне ұшырайды. Ток берілетін бөліктер мен олардың изоляторларына электр өрістері де әсерін тигізеді.

(Электрогидравликалық импульстер кейін болат құбырдың бетінде диаметрі болатын нүктелік күйдірілген дақтар байқалды, сонымен бірге сызықтарының ені ал ұзындығы диаметральды түрде орналасқан сопақша күйдірілген жерлер бар. Күйдірілген нүктелер концентрациясының мәні -ге 1 мен 10 аралығында болады және ол жұмыстық кабель электродтың орналасқан жеріне де байланысты болады. Металл бетіндегі күйдірілген жерлерде мыстың балқып, диаметрі аралыққа жиналғандығын көруге болады)

Слайд 25. Дипломдық жұмыстың нәтижелері бойынша мынадай қорытынды жасауға болады.

1. Жер асты жылуын қолдану мақсатында шектелген кеңістікте ұңғыларды электрогидроимпульстік бұрғымен дайындау тиімді болатындығы анықталды;

2. Электрогидроимпульстік бұрғының ішкі жағының эллипстік параболоид түрінде болуы, бағытталған соққы толқындардың ерекше импульстік қысым тудыруына, оның әсерінен тау жыныстарының тиімді түрде бұзылып ұсақталуына әкеліп соқтыратындығы есептеулер негізінде көрсетілді;

3. Электрогидроимпульстік қондырғының жұмыс тәртібінің анағұрлым тиімділігі разряд кернеуінің 20÷35 кВ, конденсатор батареясының сыйымдылығы 1÷3 мкФ және электрод арақашықтығының 8÷12 мм мәндеріне сәйкес келетіндігі анықталды;