Основи удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах універсальних наливних суден

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕБУДУВАННЯ

ІМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА

Щедролосєв Олександр Вікторович

УДК 629.54

ОСНОВИ УДОСКОНАЛЮВАННЯ ЕНЕРГОВИКОРИСТАННЯ

В СПЕЦІАЛЬНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ

УНІВЕРСАЛЬНИХ НАЛИВНИХ СУДЕН

спеціальність 05.08.05 - “Суднові енергетичні установки”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Миколаїв 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант - Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор

Романовський Георгій Федорович, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, ректор.

Офіційні опоненти:

Заслужений діяч науки УРСР, доктор технічних наук, професор

Захаров Юрій Васильович Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, завідуючий кафедрою;

доктор технічних наук, професор

Капустін Віктор Володимирович Севастопольський національний технічний університет Міністерства освіти і науки України завідуючий кафедрою;

доктор технічних наук, професор

Ханмамедов Сергій Альбертович Одеська національна морська академія Міністерства освіти і науки України, завідуючий кафедрою.

Провідна установа - Одеський національний морський університет Міністерства освіти і науки України, м. Одеса.

Захист відбудеться “15 ” листопада 2004 р. о 13.00 -й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 38.060.01 національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова за адресою: 54025, м. Миколаїв, проспект Героїв Сталінграда, 9.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова, м. Миколаїв, проспект Героїв Сталінграда, 9.

Автореферат розісланий “11” жовтня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор техн. наук, професор С.С. Рижков

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Наслідки енергетичної кризи 1970-х і наступних років торкнулися практично всіх галузей світової економіки. Різке збільшення вартості палива обумовило виняткову потребу в раціональному споживанні енергії як у промисловому виробництві, так і на усіх видах транспорту. Особливо гостро питання паливної залежності позначаються на експлуатації універсальних і спеціальних наливних суден. Зростаючі перевезення високов'язких нафтохімічних та інших продуктів у рідкому вигляді підвищили витрати палива на підігрівання і вивантаження більш ніж у 5 разів. Ефективність експлуатації наливних суден усе більш стає залежною від витрат енергії і палива. Паливна складова експлуатаційних витрат перевищила 80 %, що зменшує обсяги перевезень нафтохімічних продуктів морем.

Створення високоефективних малооборотних дизелів у 80-95 рр. привело до зниження питомої витрати палива на 15...18 % і підвищення їх ККД до 55 %. З іншого боку зниження температури і кількості випускних газів значно зменшили можливість утилізації відхідної теплоти дизелів. У зв'язку зі збільшенням потреб теплоти на підігрів високов'язких вантажів, загальносуднові потреби, підготовку застосовуваних важких палив і зниженням можливостей утилізації потужності допоміжних парогенераторів, а отже, й витрати палива на універсальних наливних суднах усе більш зростають. Результати експлуатації спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” в'язких вантажів свідчать про явну невідповідність існуючих технічних засобів, способів і технологічних процесів зрослим вимогам енергозбереження. Необхідність проведення досліджень спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” наливних суден обумовлюється відсутністю систематичних комплексних досліджень, нових системних підходів, наукових теорій і рекомендацій, які дозволили б розкрити істотні резерви економії енергії й палива і вирішити проблему підвищення енергоефективності цих систем у комплексному зв'язку із судновою енергетичною установкою (СЕУ), судном і зовнішнім середовищем.

Питання підвищення економічності експлуатації і будівництва суден в Україні довгий час не розв'язувались через змушену перерву в розвитку вітчизняного флоту і зниження можливостей проведення досліджень з проблем енергозбереження на морському і річковому транспорті й суднобудуванні в умовах нового господарського механізму.

Актуальність і складність вирішення проблеми підвищення енергоефективності СЕУ обумовлюється практично вичерпаними можливостями способів утилізації тепловтрат дизелів, що зменшилися, і відсутністю сучасних технічних засобів і технологій, які дозволи б знизити значні енерговитрати в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” під час перевезення в'язких вантажів на універсальних наливних суднах.

Таким чином, поліпшення енерговикористання в спеціальних енергетичних системах за таких умов є найбільш важливою і пріоритетною проблемою, що вимагає удосконалення і подальшого розвитку теорії, нових підходів до досліджень, розробки наукових методів проектування й експлуатації енергозберігаючих способів, технічних засобів і технологічних процесів підігріву-вивантаження в'язких нафтопродуктів та інших в'язких вантажів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Обраний напрямок дисертаційного дослідження відповідає:

- Закону України “Про пріоритетні напрямки інноваційної діяльності в Україні” № 433-IV від 16 січня 2003 року, ст. 8 “Середньострокові пріоритетні напрямки інноваційної діяльності” (п. 2 “Машинобудування і приладобудування як основа високотехнологічного відновлення всіх галузей виробництва”: виробництво сучасної ракетно-космічної й авіаційної техніки, суден і електровозів нового покоління);

- програмам і планам виконання фундаментальних науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України (наказ № 633 від 05.11.02 р.), відповідно до яких автором у Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова виконується комплексна держбюджетна тема № 1497 (№ держ. реєстр. 0103U001792) “Розробка теоретичних основ енергозбереження в допоміжних суднових енергетичних установках універсальних дизельних наливних суден”;

- Комплексній державній програмі енергозбереження України (КДПЕУ) до 2010 р. (“Додаткові заходи й уточнені показники виконання КДПЕУ” на виконання Указу Президента України від 10.03.2000 р. № 457/2000 “Про невідкладні заходи щодо подолання кризових явищ у паливно-енергетичному комплексі України” - п. 4.13. “Енергозбереження на об'єктах Мінтрансу”: будівництво танкерів підвищеної паливної економічності; зменшення витрат нафтового палива на одиницю роботи, а також зниження загальних обсягів його споживання за рахунок уведення в експлуатацію рухомого складу з більш високими характеристиками з паливної економічності);

- науково-дослідним роботам Регістра України з розробки “Правил класифікації та побудови морських суден” згідно з тематичним планом Міністерства транспорту України, затвердженим наказом Укрморрічфлота України № 34 від 19.02.02 р.;

- роботам Українського державного науково-дослідного інституту стандартизації і сертифікації в суднобудуванні (УкрДержНДІСС) з виконання постанови Кабінету Міністрів України від 03.01.2002 р. № 2 “Про порядок і терміни дії галузевих стандартів і прирівняних до них інших нормативних документів колишнього СРСР”. Автором, за договором творчої співдружності № 1491 від 03.09.02 р. з УкрДержНДІСС, виконана робота “Удосконалення правил, норм проектування і методики розрахунків вантажної системи і циркуляційної системи підігріву рідких вантажів, що перевозяться на морських і річкових нафтоналивних суднах, з метою підвищення ефективності і зниження енерговитрат”.

Виконане дослідження актуальне не тільки для танкерного флоту і суднобудування, але і для інших галузей народного господарства України, що займаються перевезеннями і збереженням, розливом і переливом в'язких рідин.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка основ удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” наливних суден шляхом подальшого розвитку теорії спільної роботи систем підігріву і вивантаження високов'язких вантажів, що перевозяться, оптимізації технічних засобів, технологічних процесів і режимів їхньої роботи, що підвищують економічність експлуатації і надійність науково обґрунтованих методів проектування.

Для досягнення поставленої мети були вирішені наступні основні задачі:

- узагальнення зведень з енерговикористання в спеціальних енергетичних системах дизельних наливних суден з визначенням шляхів підвищення їхньої паливної ефективності;

- уточнення результатів комплексної утилізації відхідної теплоти сучасних головних двигунів (ГД) і дизель-генераторів (ДГ) і оцінки ефективності її використання на повне і постійне забезпечення загальносуднових потреб і систему підігріву (СП) вантажу в ходовому режимі;

- теоретичний аналіз процесів взаємодії гарячих струменів теплоносія (самого вантажу) з вантажем у танку при циркуляційному способі підігріву і їхнього впливу на конвективний теплообмін у танку при підігріві і вивантаженні вантажу;

- дослідження ефективності застосування гвинтових насосів як вантажних і циркуляційних при перевезеннях високов'язких вантажів;

- теоретичне дослідження гвинтоканавкових насосів, призначених для перекачування високов'язких рідин;

- оптимізація параметрів циркуляційної системи підігріву (ЦСП) в'язких вантажів з урахуванням крайових умов і мінімуму витрат енергії і палива на циркуляцію;

- визначення енерговитрат на підігрів і вивантаження в'язких вантажів у залежності від температурних режимів підігріву і типів застосовуваних вантажних насосів;

- комплексне дослідження спільної роботи спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” методом математичного моделювання, визначення оптимальних параметрів елементів і технологічних режимів роботи систем;

- установлення співвідношень витрат енергії і палива на процеси підігріву-вивантаження і частки компенсації витрат за рахунок повного корисного використання перетворених у теплоту механічних і гідравлічних утрат насосів і систем трубопроводів;

- розробка методик теплових і гідравлічних розрахунків процесів підігріву-вивантаження, рекомендацій щодо ефективної експлуатації спеціальних енергетичних систем наливних суден, обґрунтування методів їхнього проектування з високими характеристиками з паливної економічності.

Об'єктом дослідження є спеціальні енергетичні системи “підігрів-вивантаження”, їх зв'язок із СЕУ, судном і зовнішнім середовищем, а предметом дослідження - технічні засоби і процеси в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” на універсальних наливних суднах.

Методи дослідження. Розв'язання проблеми поліпшення енерговикористання в спеціальних енергетичних системах універсальних наливних суден проведено на основі системного підходу. Це дозволило складну задачу тепломасопереносу між в'язким рідким вантажем, джерелами теплової енергії, перекачувальними пристроями, СЕУ, корпусом судна і зовнішнім середовищем подати у вигляді складної імітаційної математичної моделі функціонування технічних засобів і технологічних процесів, досліджуваної поступово, погоджуючи взаємовплив на кожнім кроці послідовних наближень.

Використано теорію теплової і гідродинамічної подібності як засіб розширення можливостей математичного експерименту при вивченні складних процесів, що доповнює обмежені можливості аналітичного розв'язання складних диференціальних рівнянь, і як основу для узагальнення результатів фізичних і математичних експериментів. Як корисний ефект прийняте виконання обсягів перевезень, а критерій його оцінки - відношення паливних витрат до корисного ефекту, тобто питомих витрат палива на одиницю виконаної транспортної роботи.

Методи розрахунку граничних умов за температурою, тиском і швидкістю плину рідини визначалися властивостями вантажу, вимогами Класифікаційного товариства - Російського Морського Регістра Судноплавства і діючих нормативних документів.

Використовувалися розрахунково-аналітичні методи дослідження, відомі методики теплових і гідравлічних розрахунків.

Наукова новизна отриманих результатів

1. Уперше при вирішенні проблеми підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” наливних суден розроблена імітаційна мате-матична модель їх функціонування у взаємодії із СЕУ, корпусом судна і зовнішнім середовищем і застосовано комплексний системний підхід й оптимізація параметрів технічних засобів і технологічних процесів, що дозволили розкрити можливі резерви економії енергії і палива.

2. У результаті раціоналізації параметрів циркуляційного підігріву (що відрізняється від застосовуваного раніше - з напірною циркуляцією) за рівнянням теплового балансу з урахуванням обмежень і мінімуму витрат потужності і палива теорія циркуляційного підігріву набула подальшого розвитку. Витрати палива на циркуляцію знижені з 18...23 до 1...3 % від витрат на підігрів вантажу.

3. Виконано теоретичний аналіз процесів теплообміну при циркуляційному підігріванні високов'язких продуктів, у результаті якого на основі теплової і гідродинамічної подоби встановлено визначальний тепловий вплив гарячих безнапірних струменів (Re << 2300) на процеси конвективного теплообміну в танку (у всьому можливому діапазоні подач і напорів циркуляційних насосів).

4. Уперше визначені залежності для оцінки гідродинамічного впливу струменя при циркуляційному способі підігріву на теплове поле придонного шару в'язкого вантажу, що вивантажується, і його впливу на температуру попереднього підігріву.

5. Вирішено проблему підігріву в'язких вантажів на комбінованих суднах із загальною циркуляційною системою підігріву. Обґрунтовано початкову температуру підігріву першого танка. Максимально обмежене зростання теплового навантаження підігрівників вантажу і теплової потужності системи підігріву шляхом застосування циклового підігріву.

6. Виявлено переваги циркуляційної системи підігріву над трубчастою, які полягають у широких можливостях розігріву високов'язких продуктів шляхом збільшення кратності циркуляції, що сприяє інтенсифікації процесів конвективного теплообміну.

7. Розроблено теорію, розрахункові залежності і конструкцію “універсального” конічного гвинтового насоса, здатного ефективно перекачувати як високов'язкі, так і малов'язкі засмічені і незмащувальні рідини.

8. Уперше виконані комплексні дослідження підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” на сучасних універсальних наливних суднах шляхом обґрунтованого вибору типів і оптимізації параметрів пристроїв і технологічних процесів, що дозволяє значно знизити температурні режими наливу, підігрівання і вивантаження в'язких вантажів до рівня допустимої температури остигання при значному зменшенні витрат енергії і палива.

9. Уточнено результати комплексної утилізації відхідної теплоти сучасних малооборотних головних двигунів і потужних дизель-генераторів універсальних наливних суден, на підставі чого знайдено розв'язок з подальшого розвитку способів утилізації теплоти в системах підігріву вантажу з повним забезпеченням у ходовому режимі, на відміну від застосовуваних у даний час.

10. Розроблено нову принципову технологію і схеми циркуляційного підігріву запасів важкого палива й масла в системах СЕУ для всіх типів суден, що дозволяють скоротити час на підігрів у 4...6 разів і знизити витрати палива в 2...3 рази.

На основі отриманих наукових теоретичних результатів сформульовані такі нові наукові положення:

- комплексне використання системи циркуляційного підігріву і вивантаження в'язких вантажів із застосуванням заглибних гвинтових негерметичних насосів і утилізацією теплоти, що відходить від СЕУ, дозволяє значно підвищити енергоефективність спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” (у 2...3 рази) на універсальних наливних суднах;

- застосування заглибних гвинтових насосів у спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” при транспортуванні високов'язких вантажів на універсальних наливних суднах дозволяє значно знизити робочу температуру вантажу під час вивантаження (до рівня допустимого остигання), а отже, й витрати палива на підігрів і вивантаження;

- корисне використання перетворених у теплову енергію механічних і гідравлічних утрат заглибних вантажних насосів, застосовуваних як циркуляційні, а також їхніх приводів і контурів дозволяє підвищити енергоефективність спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” (на 7...9 %) під час перевезення високов'язких продуктів на універсальних наливних суднах.

Вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій забезпечується:

- ідентичністю прийнятих допущень і послідовних побудов математичних моделей і реальних процесів;

- коректним застосуванням в алгоритмах розрахункових залежностей, перевірених на практиці;

- застосуванням сучасних методів чисельного аналізу, теорії подоби конвективного теплообміну і гідродинаміки;

- можливими значеннями величин діапазонів керуючих характеристик в імітаційних моделях досліджень і варіантних методів оптимізації;

- задовільним якісним і кількісним збігом результатів оптимізації з реальними значеннями параметрів у межах встановлених інтервалів і обмежень.

Практичне значення отриманих результатів:

- вирішена науково-прикладна проблема підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” на універсальних і спеціальних наливних суднах, що має велике наукове і практичне значення в галузях суднобудування, морського і річкового флотів;

- на базі розроблених наукових основ створені методи підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден шляхом обґрунтованого вибору й оптимізації параметрів технічних засобів і технологічних процесів підігріву і вивантаження високов'язких вантажів, що дозволяє знизити витрати палива на підігрів і вивантаження в 2...3 рази;

- розроблені алгоритми розрахунку, інформаційне і програмне забезпечення, що дозволяють на стадіях проектування й експлуатації розв'язувати задачі визначення раціональної теплової потужності системи підігріву вантажу, продуктивності циркуляційних і вантажних насосів, режимів підігріву вантажу попереднього і під час вивантаження;

- комплексна утилізація відхідної теплоти від ГД і ДГ, спрямована на забезпечення загальносуднових потреб і циркуляційної системи підігріву вантажу в ходовому режимі, дозволяє знизити питомі витрати палива по СЕУ в цілому на 29...34 г/(кВт· год).

- знижені витрати енергії і палива на циркуляцію теплоносія через циркуляційний контур на 17...19 % (від загальних витрат на підігрів і вивантаження);

- враховані корисно використовувані втрати механічної і гідравлічної енергії в насосах і трубопроводах, перетворені в теплоту, що компенсують витрати палива на циркуляцію вантажу в розмірі до 7...12 %;

- визначені складові паливних витрат на процеси підігріву і вивантаження високов'язких вантажів: на підігрів - 85...92 %; на вивантаження - 12...7 % і на циркуляцію при підігріві - 3...1 % (раніше відповідно: 78...80; 5...7; 17...13 %).

- розроблені методики теплових і гідравлічних розрахунків автономних систем підігріву і вивантаження вантажів;

- корисний ефект, отриманий за результатами дисертаційної роботи, оцінюється зниженням питомих витрат палива на транспортування, підігрів і вивантаження перевезеної одиниці вантажу на 9...21 %.

Впровадження результатів досліджень

Наукові положення дисертації, що визначають умови підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден, стали основою для розробки ряду додаткових заходів щодо здійснення планів енергозбереження на водному транспорті відповідно до КДПЕУ.

Правові і наглядові положення, що стосуються пристроїв та експлуатації систем рідких вантажів нафтоналивних і нафтозбірних суден, впроваджені в розробку нової редакції “Правил класифікації і побудови морських суден” Регістра судноплавства України, підрозд. 9.1-9.6 розд. 9 “Спеціальні системи наливних і комбінованих суден” (частина VIII “Системи і трубопроводи”).

Результати наукових досліджень впроваджені в доповнення і зміни до галузевих нормативних документів РД 5.5524-82 “Системы подогрева жидких грузов морских нефтеналивных судов. Правила и нормы проектирования” (зміна № 1), РД 5.5452-80 “Системы грузовая и зачистная нефтеналивных судов. Правила и нормы проектирования” (зміна № 2), які затверджені розпорядженням Міністерства промислової політики України № 112 від 24.09.2003 р.

На підставі результатів дисертаційних досліджень ЦКБ “Ізумруд” (м. Херсон) виконана модернізація технічних проектів 15965, 15966 танкерів-продуктовозів у частинах спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, підігріву важкого палива й масла СЕУ. Зміни в системах підігріву запасів важкого палива і масляній системі СЕУ впроваджені в ВАТ “Херсонський суднобудівний завод” на танкері-продуктовозі “ESTERE” (Latvia).

Наукові положення дисертації, що визначають умови підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем наливних суден, впроваджені в ВАТ “Херсонський суднобудівний завод”, проектно-конструкторському центрі ДАХК “Чорноморський суднобудівний завод”, ДАХК “Чорноморський суднобудівний завод”, ВАТ “Дамен Шип'ярдс Океан”.

Матеріали досліджень використовуються в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова у навчальному процесі і при виконанні дипломних робіт зі спеціальності 7.090509 “Суднові енергетичні установки”.

Результати виконаних комплексних розробок зі зниження енергоспоживання спеціальними енергетичними системами й у цілому СЕУ універсальних наливних суден мають реальні перспективи реалізації в інших енергетичних галузях промисловості. Такими трудомісткими і енерговитратними галузями є хімічна, нафтопереробна і харчова промисловість, будівництво, а також усі види транспортування високов'язких продуктів.

Особистий внесок здобувача полягає в одержанні всіх наукових результатів, викладених у дисертації:

- вперше автором запропонований і здійснений системний підхід у дослідженнях енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” наливних суден;

- розроблена методика наукового дослідження функціонування спеціальних енергетичних систем у взаємозв'язку із СЕУ, судном і зовнішнім середовищем;

- створена узагальнена математична модель спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, що дозволяє імітувати їх роботу і здійснювати комплексну оптимізацію технічних засобів і технологічних процесів;

- розроблені наукові положення і рекомендації зі зниження витрат палива на одиницю транспортної роботи, а також загальних обсягів його споживання на універсальних і спеціальних наливних суднах;

- результати дослідження впроваджені в галузеві нормативні документи, правові наглядові положення, а також на суднобудівних підприємствах і в конструкторських організаціях.

У дисертації використані тільки особисто розроблені автором ідеї і матеріали. Співавторів у виконаних розробках немає.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації доповідалися й обговорювалися на перерахованих нижче конференціях, науково-технічних семінарах, нарадах:

-міжнародній науково-технічній конференції “Енергоефективність-2002” 29-30 жовтня 2002 р., м. Київ, Європейська економічна комісія ООН. Виконавчий комітет СНД, Державний комітет України з енергозбереження, Національна Академія Наук України;

- міжнародній науково-практичній конференції “Интегрированные технологии и энергосбережение “ИТЭ-2003”” 11-16 травня 2003 р., Крим, Національний технічний університет “ХПІ”, Центр інтегрованих енергозберігаючих технологій - за підтримкою Європейської Комісії в області освіти і культури “Розвиток освіти в області екологічної безпеки й енергетики”. Tempus Project № CD-JEP 21242-00/UKR EC Project DEMACSYS INCO-COPERNICUS-2-ICA2-CT-2002-1005;

- III міжнародній конференції “Проблемы промышленной теплотехники”. Національна Академія Наук України, Інститут технічної теплофізики, м. Київ, Україна. Begell House Ince. Publishers, New York, USA. 29 вересня - 4 жовтня 2003 р., м. Київ;

- II і III міжнародних науково-технічних конференціях “Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении” у 1998 і 2002 рр., м. Миколаїв, Український державний морський технічний університет імені адмірала Макарова (УДМТУ);

- VII, VIII, IX і X міжнародних науково-технічних конференціях “Машиностроение и техносфера XXI века” у 2000-2003 рр., м. Севастополь, Донецький національний технічний університет;

- міжнародній науково-технічній конференції “Безопасность мореплавания и ее обеспечение при проектировании и постройке судов” 25-26 вересня 2001р., м. Миколаїв, УДМТУ;

- I міжнародній науково-практичній конференції “Морские технологии: проблемы и решения” 26-28 червня 2002 р., Крим, м. Керч, Керченський морський технологічний інститут;

- міжнародній конференції, присвяченій 100-річчю кораблебудівної освіти в Україні “Кораблебудування: освіта, наука, виробництво” 24-25 вересня 2002 р., м. Миколаїв, УДМТУ;

- науково-технічних конференціях УДМТУ в 2000-2004 р.;

- науково-технічних семінарах і нарадах: Українського державного науково-дослідного інституту стандартизації і сертифікації в суднобудуванні (м. Миколаїв); Регістра судноплавства України (м. Київ); проектно-конструкторського Центра ДАХК “Чорноморський суднобудівний завод” (м. Миколаїв); центрального конструкторського бюро “Ізумруд” (м. Херсон); науково-дослідного проектно-конструкторського інституту морського флоту (м. Одеса); державного підприємства ЦКБ “Чорноморець”(м. Миколаїв);суднобудівного підприємства ВАТ “Херсонський суднобудівний завод”; ДАХК “Чорноморський суднобудівний завод” (м. Миколаїв); АТ “Суднобудівний завод “Залів”” (м. Керч); Центра прикладних проблем енергетики (м. Миколаїв).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 30 наукових працях. З них 26 (без співавторів) - у наукових журналах і збірниках наукових праць, включених у переліки ВАК України, у яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт, 4 - у тезах міжнародних конференцій, 1 - у патенті (без співавторів).

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків. У додатках приведені таблиці, акти й інші матеріали, що підтверджують застосування результатів досліджень. Обсяг дисертації становить 413 сторінок, з яких 257 сторінок основного машинописного тексту, 85 сторінок додатків, 53 рисунки і 76 таблиць. Бібліографія містить 388 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність обраної тематики, сформульовані мета і задачі досліджень, відбиті наукова новизна і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі для постановки мети і головних задач дослідження проведено аналіз енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” на універсальних наливних суднах. Показана практично вичерпана можливість підвищення енергоефективності і різке зниження обсягів утилізації відхідної теплоти дизелів. Зростаючі обсяги перевезень високов'язких нафтохімічних та інших продуктів вимагають значних витрат енергії і палива на їхній підігрів і вивантаження. Розглянуто концепцію циркуляційного способу підігріву в'язких вантажів на наливних суднах, що бере свій початок від струминного способу розігріву застиглих нафтопродуктів у залізничних цистернах, запропонованого і перевіреного в реальних (виробничих) умовах проф. Л.К. Рамзіним у 1927 році. Надалі струминний підігрів в'язких нафтопродуктів досліджувався на річкових танкерах Г.Н. Сізовим, а на морських суднах І.М. Коробцовим.

Теоретичною основою концепції ЦСП є рівняння теплового балансу, за яким більшість авторів визначали час підігріву ф, с (год) кінцеву температуру підігріву tкін, К (°С) і кількість циркулюючого вантажу Vц, м3/с:

, (1)

де свн - густина вантажу, кг/м3; cвн - питома теплоємність вантажу, Дж/(кг·К); tвих - температура на виході з підігрівника вантажу, К (°С); tвн - розрахункова температура вантажу, К (°С);dф - перемінний час, с (год); Gвн - маса вантажу, кг; dt - температурний напір при підвищенні тепломісткості вантажу, К (°С); kср - осереднений коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2·К); F - поверхня охолодження, м2; tн.с - приведена температура навколишнього середовища, К (°С).

Найбільш серйозним недоліком методу визначення параметрів розігріву і циркуляції теплоносія за (1) є те, що кінцева температура розігріву вантажу визначалася не за умовами мінімальних витрат енергії і палива, а за граничною в'язкістю для нормальної роботи відцентрових вантажних насосів без істотного зниження подачі на вивантаженні.

У невеликій кількості відомих рішень з вибору оптимальної температури попереднього розігріву вантажу перед вивантаженням по рівнянню мінімальних вартісних витрат прийняті умови підігріву, що забезпечують задану продуктивність насосів. Крім відзначеного недоліку, на розв'язанні цієї складної задачі позначилася відсутність оптимізації параметрів насосів і прагнення спростити його шляхом застосування традиційного методу оптимізації.

Визначено, що в деякій мірі, механічне перенесення способу прискореного розігріву застиглих нафтопродуктів у залізничних цистернах на підігрів рідких вантажів у танках наливних суден привело до підвищеної уваги на процеси механічного впливу гарячих напірних струменів. Крім того, у зв'язку з дешевизною палива в початковий період застосування ЦСП на суднах належної уваги питанням економії енергії і палива не приділялося. Термодинамічний аналіз впливу напірних струменів на конвективний теплообмін раніше ніким не проводився. У зв'язку з відсутністю системного підходу в дослідженнях спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден оптимізація технічних засобів і технологічних процесів належним образом не виконана. Відомі теоретичні, експериментальні рішення і рекомендації відносяться до питань підігріву нафтовантажів при вивантаженні з барж і наливних суден старої конструкції з трубчастою (змійовиковою) системою підігріву. Незважаючи на відзначені в літературі переваги ЦСП, його теорія недопрацьована. Багато положень її спірні і суперечливі.

Аналіз показав, що дотепер основним типом вантажних насосів, використовуваних на танкерах, є відцентровий (ВН). Тільки останнім часом на танкерах-продуктовозах вантажопідйомністю 2...45 тис. т усе частіше стали застосовувати гвинтові насоси (ГН). Еволюція вантажної системи на танкерах-продуктовозах привела до застосування індивідуальних заглибних вантажних ВН на кожному танку. У деяких літературних джерелах згадується про застосування ГН як заглибних. Однак зведень про виконані експериментальні дослідження і техніко-економічні розрахунки не виявлено. Відзначаються позитивні якості ГН: здатність перекачувати високов'язкі рідини, самоусмоктування і самовідновлення подачі при прохватах повітря і багато інших. Гранична в'язкість для роботи ГН наближається до допустимої температури остигання вантажів. Незважаючи на те, що ГН більш стійкі в роботі при перекачуванні в'язких рідин, ніж ВН, багато авторів традиційно вважають, що економічність ВН на малов'язких рідинах і їхня висока продуктивність автоматично приводять до обґрунтованості використання їх для роботи з в'язкими продуктами. Перетворення вантажної системи з загальної в індивідуальну (автономну для кожного танка), а також розробка і виготовлення ГН продуктивністю до 1200 м3/год дозволяють зробити раціональні зміни в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” і підвищити їх енергоефективність.

Визначено, що питанням корисного використання втрат енергії в насосах і трубопроводах у системах “підігрів-вивантаження” раніше в літературі уваги не приділялося.

У сучасних умовах найбільші резерви у зниженні енерговитрат в СЕУ наливних суден мають системи “підігрів-вивантаження”. Виконаний аналіз проблеми підвищення енергоефективності СЕУ універсальних наливних суден визначив науковий напрямок докторської дисертації, мету і головні задачі дослідження.

Другий розділ дисертації присвячений обґрунтуванню вибору методології досліджень спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” універсальних і спеціальних наливних суден, а також методів вирішення проблеми, розробці загальної методики дисертаційного дослідження.

Відзначено, що СЕУ являє собою комплекс енергетичного устаткування, функціонально зв'язаних елементів, підсистем, теплових двигунів, котлів, насосів, теплообмінних апаратів, електродвигунів, арматури, трубопроводів, приладів керування і сигналізації. У свою чергу СЕУ, яка функціонально зв'язана із судном і зовнішнім середовищем, виступає як його підсистема, тому проблема підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” не може розглядатися у відриві від СЕУ, судна і зовнішнього середовища.

Розв'язання задач зниження температурного режиму і витрат енергії на циркуляцію і напірний струминний підігрів, а також урахування значних утрат насосів і трубопроводів, перетворених у теплоту для підігріву вантажу, неможливо здійснити без системного підходу в дослідженнях спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”.

На підставі аналізу існуючих методів дослідження СЕУ, її підсистем і елементів установлено, що засобом реалізації системного підходу повинна бути складна математична модель. Застосований у дослідженнях метод математичного моделювання має практично необмежені можливості щодо виявлення всіляких якостей складної технічної системи, підсистем і їхніх елементів. Він є найбільш потужним засобом визначення оптимального шляху розвитку даної складної системи. З відомих математичних методів обраний найбільш доцільний - імітаційне моделювання (ІМ), який дозволив сформувати процес реальної системи, проведення на ній експериментів з метою виявлення шляхів створення, удосконалювання й ефективного використання енергосистем “підігрів-вивантаження”.

Публікацій про використання ІМ при дослідженні, проектуванні й експлуатації систем “підігрів-вивантаження” наливних суден, підсистем і їхніх елементів у літературі не виявлено. У зв'язку зі складною функціональною залежністю параметрів, порівняно великою кількістю контрольованих змінних, наявністю обмежувальних умов у вигляді нерівностей і для швидкого наочного представлення досліджуваних параметрів чисельне розв'язання задачі нелінійного програмування виконувалось методом дихотомії. Визначення оптимумів обмежилося невеликою кількістю розрахунків у досліджуваних інтервалах змін параметрів і представленням їх у графічному виді.

Прийнята цільова функція, що визначає ефективність розв'язки, є числовою характеристикою (критерієм оцінки) і виражається через співвідношення між очікуваним корисним ефектом (результатом) і зв'язаними з ним витратами. Зображення витрат у вигляді паливних у сучасних умовах енергетичної кризи є найбільш простим і наочним критерієм.

Третій розділ дисертації присвячений аналізу причин зростання енерговитрат і визначенню можливостей їх зниження по спеціальних енергетичних системах “підігрів- вивантаження” і СЕУ в цілому на універсальних наливних судах. Потреба в економній витраті палива на суднах, коли можливості удосконалювання паливної економічності сучасних дизельних двигунів практично вичерпані, а можливості одержання утилізованої енергії значно скорочуються, загострює розв'язання питання як і куди найбільш раціонально використовувати резерви утилізації відхідної теплоти ГД і ДГ у ходовому режимі. За виконаними оцінками визначено, що з усіх відомих напрямків застосування пари утилізаційного котла (УК) на універсальних наливних суднах за обсягами, тривалістю й необхідності є використання його на підігрів високов'язких вантажів у ходовому режимі. У зв'язку з відсутністю проектних і експлуатаційних рекомендацій з енерговикористання в умовах зниження можливостей утилізації і зростанням витрат палива на підігрів усе більш в'язких вантажів, що перевозяться, проведене дослідження доцільності заміни пари, використовуваної від допоміжного котла, парою від УК для СП у ходовому режимі.

У дослідженні використані вантажні, теплові й енергетичні характеристики сучасного базового танкера-продуктовоза Dw = 30 тис. т серії проектів 15965-15968 побудови Херсонського суднобудівного заводу. На судні встановлений малооборотний дизель марки 6ДКРН 60/195-10 (ліцензія фірми “MAN-B&W”) NСМТП = 7940 кВт, три дизель-генератори 6М10 фірми “КРУП-МАК” потужністю по 880 кВт, три допоміжні котли КАВ 6,3/7 і утилізаційний котел КУП-600.

Основний принцип, реалізований у комплексній схемі утилізації, складається у максимально можливому теплопостачанні загальносуднових споживачів гарячою водою від охолоджуваних елементів ГД і ДГ для спрямування більшої кількості пари від УК на СП.

Виконаний аналіз теплового балансу енергетичної установки (ЕУ) танкера підтвердив можливості прийнятої комплексної утилізації (спрямування до 40 % пари на СП). Зниження парового навантаження ВК дозволяє зменшити річні паливні витрати на 260 т і питому витрату палива по ЕУ на 20 г/(кВт·год).

У порядку узагальнення отриманих результатів комплексної утилізації відхідної теплоти ГД і ДГ проведені дослідження теплових балансів по дев'яти сучасних проектах танкерів-продуктовозів-хімовозів, найбільш масово побудованих останнім десятиліттям, дедвейтом від 5 до 45 тис. т. Результати визначення теплової потужності основної складової утилізації по парі УК (у ходовому режимі, за результатами комплексної утилізації) подані на рис. 1, на якому також показані загальносуднові потреби в парі по проектах суден і даним інших авторів.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Залежність еквівалентної теплової потужності пари УК Qе.п від сумарної потужності ГД і ДГ Nе ГД+ДГ танкерів-продуктовозів (а) і витрати теплової потужності пари на загальносуднові потреби (б)

Апроксимація залежності Qе.п від Nе ГД+ДГ, показаної на рис. 1, дозволила одержати наближену формулу для визначення еквівалентної теплової потужності насиченої пари УК у залежності від сумарної потужності ГД і ДГ :

Дослідження показало, що однієї з основних причин зростання більш ніж у 5 разів витрат палива на підігрів і вивантаження усе більш в'язких продуктів, що перевозяться, була децентралізація загальної вантажної системи, яка включає в себе 3-4 великі ВН. Застосування на танкерах-продуктовозах менш потужних індивідуальних заглибних ВН привело до більшої залежності їх параметрів від в'язкості. Для забезпечення роботи ВН початкова і кінцева температури підігріву вантажу були підвищені приблизно на 10 °С, що відбилося на витратах палива на підігрів. Орієнтована оцінка можливостей зниження енергоспоживання системами “підігрів-вивантаження” показала, що єдиним можливим шляхом є оптимізація технічних засобів і технологічних процесів підігріву і вивантаження в'язких вантажів.

Проведені розрахунки і зіставлення витрат енергії і палива по варіантах застосовуваних типів гвинтових насосів і ВН у спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” показали можливість зниження температури підігріву вантажу аж до допустимої температури остигання. Визначено, що ефект зниження витрат енергії і палива в 2,5...3,0 рази може бути ще більш вагомим, тому що витрати теплоти на систему підігріву від ВК у режимі підтримки температури вантажу з запасом заміщаються утилізованою тепловою потужністю від ГД і ДГ у ходовому режимі.

Четвертий розділ дисертації присвячений питанням обґрунтування вибору доцільного типу вантажних насосів, розробці їхньої теорії з метою визначення розрахункових параметрів для проведення наступних модельних іспитів і комплексної оптимізації. У результаті аналізу встановлено, що вибір типу насоса визначається головним чином його економічністю - ККД (з) в інтервалі в'язкості перекачуваної рідини. Запропоновано розрахункову формулу для перерахування з ГН при зміні в'язкості, засновану на тім факті, що вплив змінної в'язкості нi на споживану потужність N позначається безпосередньо на потужності тертя Nтр:

, (2)

де зо - об'ємний ККД насоса; н - специфікаційна в'язкість, м2/с.

Зіставлення економічності (ККД) відцентрових насосів, що визначається за існуючими номограмами, і ККД ГН по (2), а також поправочних коефіцієнтів kV подачі від в'язкості рідини нi (рис. 2) показало, що економічність гвинтових негерметичних насосів (ГНН) і величини поправочних коефіцієнтів kV для них починаючи з в'язкості н = 2,5·10-4 м2/с, вище ніж у ВН. Гвинтові негерметичні насоси мають значно більший діапазон застосування в межах в'язкостей н = 2,5...68·10-4 м2/с.

Рис. 2. Залежність коефіцієнтів подачі kV і з від в'язкості мазуту для насосів продуктивністю V = 425 м3/год і напором H = 83 м:

відцентрові насоси;

гвинтові негерметичні насоси .

Застосування індивідуальних вантажних насосів як циркуляційних у ЦСП на танкерах-продуктовозах поставило задачу визначення їх економічності при роботі в неоптимальному режимі, у зв'язку з розбіжністю умов роботи.

Подача циркуляційного насоса Vц, м3/год, визначається з рівняння теплового балансу

,

де Qпг - теплове навантаження підігрівника вантажу, Вт.

Потужність споживана циркуляційним насосом Nц , Вт, розраховується за формулою

,

де Hц, зц - напір і ККД циркуляційного насоса.

Найбільш ефективним способом зміни характеристик вантажного насоса Vв, Hв для забезпечення циркуляційних Vц і Hц є метод зміни частоти обертання. Нова частота обертання насоса ni і оптимальне значення подачі Vо визначалися за рівняннями подібності.

Ґрунтуючись на принципі саморегулювання роботи насоса на циркуляційному контурі і виходячи з параболічної залежності з від оптимальної подачі насоса Vо, що відповідає оптимальному ККД зо запропоновано визначати зi циркуляційного насоса в неоптимальному режимі за залежністю

.

Зростаючі перевезення усе більш в'язких продуктів (із включенням дрібних абразивних часток), таких як бітум, сірка, смоли, асфальт, клеї, фарби, відстої та ін., вимагають застосування спеціальних вантажних насосів типу шнеків.

Дослідження гвинтоканавкового насоса, схема якого показана на рис. 3, виконано на основі розв'язанні найпростіших рівнянь Рейнольдса для мастильного шару.

Після дворазового інтегрування системи рівнянь, визначення сталих і нескладних спрощень отримане рівняння подачі насоса:

, (3)

де щ - кутова швидкість гвинта, рад/с; е - відносна ширина канавки: е = bк/(bк + bв); P - тиск насоса, МПа; м - коефіцієнт динамічної в'язкості, Н·с/м2.

З рівняння подачі насоса (3) отримані максимальні значення параметрів Vmax і Pmax. На підставі лінійної залежності тиску насоса від подачі визначено, що режиму максимального ККД насоса відповідають середні значення подачі і тиску:

де - відносний зазор, .

Споживана насосом потужність визначена на основі рівняння академіка Н.П. Петрова про момент сил тертя між ненавантаженим валом і опорою:

, (5)

де х - колова швидкість поверхні вала.

Максимальний ККД насоса розраховано за залежністю

. (6)

Отримані в роботі розрахункові залежності (4)-(6) відповідають експериментальним даним інших авторів, запозиченим з літератури. Ступінь точності розрахункових значень параметрів насосів визначається похибкою в більшості випадків не вище 15 %.

Аналіз економічності, областей застосування і конструктивних форм робочих органів вантажних ВН і ГНН показав, що характеристики “універсального” насоса, здатного ефективно перекачувати мало- і високов'язкі рідини повинні мати середні значення.

Послідовне конструктивне перетворення гвинтоканавкового насоса у відцентровий наведено на рис. 4, а-г. Чим більше конусність 2б робочих органів насоса, тим ближче характеристики конічного гвинтового насоса (рис. 4, б) до ВН (рис. 4, г). У цьому випадку, крім сил в'язкого тертя на перекачувальну рідину будуть діяти відцентрові сили.

Визначено розрахункові залежності подачі і тиску конічного гвинтового насоса з урахуванням інерційних сил:

;

.

Результати теоретичного дослідження з перетворення гвинтоканавкового насоса, втілені в конструкцію конічного гвинтового насоса (захищену патентом №59441. -15.09.2003. -Бюл. № 9), що поєднує переваги ГН і ВН.

Під час розгляду проблеми енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” звернено увагу не тільки на раціональні витрати енергії, але і на більш повне корисне використання значних її втрат у пристроях цих систем.

Визначено, що при роботі насосів велика частина втрат Nвтр у результаті дисипації гідравлічної і механічної енергії перетворюється в теплоту, передану рідині, що перекачується. При цьому величина підігріву вантажу , К (°С), визначається залежністю

.

Оцінка перетворених на теплоту втрат показала, що вони компенсують більше половини витрат палива на циркуляцію. Втрати енергії насосів, що працюють у циркуляційному і вантажному режимі, а також контурів трубопроводів, перетворені на теплоту, складають 2,4...4,3 % від усіх витрат палива на підігрів і вивантаження вантажу, тому їх необхідно враховувати в оцінці енерговикористання систем “підігрів-вивантаження”.

П'ятий розділ дисертації присвячений дослідженням циркуляційного способу підігріву, розвитку його теорії, визначенню початкових даних і залежностей для наступного проведення модельних випробувань і комплексній оптимізації параметрів технічних засобів і технологічних процесів систем “підігрів-вивантаження” на універсальних наливних суднах.

Проведено розрахунково-аналітичне дослідження залежності параметрів циркуляції від температури теплоносія (вантажу) на виході з підігрівника tвих. У виконаних розрахунках використані теплові і вантажні характеристики базового танкера-продуктовоза серії проектів 15965-15968. Як індивідуальні вантажні насоси прийняті заглибні ГНН. Вантаж, що перевозиться, - мазут марки М100. Підігрів вантажу здійснювався ЦСП в інтервалі від 35 до 42 °С. Розглянуто кілька варіантів з температурою на виході з підігрівача вантажу від 42 до 95 °С. Розрахунок об'ємів циркуляції виконаний за (3), тиск циркуляційного насоса - за гідравлічним розрахунком контуру. Витрати енергії і палива Bц визначалися за рівнянням потужності і питомими витратами. Результати розрахунків залежностей Vц, Pц, Nц і Bц від tвих представлені на рис. 5 і 6.

З аналізу рис. 5 і 6 випливає, що найбільш енергоефективний шлях для зниження подач, напорів, витрат потужності і палива лежить у напрямку застосування можливо більш високого підігріву теплоносія, тобто tвих > max.

Уперше проведена оцінка характеру конвективного теплообміну між підігрітим напірним струменем теплоносія і масою вантажу в танку. Розв'язання задачі виконане розрахунково-аналітичним методом за допомогою критеріїв подібності досліджуваних процесів. Розглянуто умову конвективного руху і теплообміну в широкому інтервалі обсягів циркуляції, гідравлічних і температурних напорів при рівній загальній тепломісткості варіантів. Об'єм циркуляції Vц визначався за (3), температура на виході з підігрівника вантажу tвих змінювалася від 42 до 95 °С. Напірні сопла створювали тиск до 2,2 МПа. За аналізом отриманих критеріїв конвективного теплообміну встановлене наступне:

- критерій Рейнольдса (Re = vd/н) як по напірних соплах, так і безнапірним на виході з них менше граничного для ламінарного режиму плину (Re << 2300);

- число Re, що характеризує гідромеханічний вплив струменя на середовище (масу вантажу) у танку, дуже мале, що свідчить про обмежений вплив Re на процеси руху і перемішування в танку;

- критерій Прандтля (Pr = мcвн/л), де л - коефіцієнт теплопровідності рідини, Вт/(м·К), має досить високу величину, тому процеси конвективного теплообміну в більшій мірі носять характер вільного руху (природної конвекції) під впливом теплових процесів;

- критерій Грасгофа (Gr = gвДtd3/н3), де в - температурний коефіцієнт об'ємного розширення середовища, 1/°С, значно перевершує за своєю величиною критерій Рейнольдса, що свідчить про визначальний характері впливу теплових піднімальних сил на процес конвективного теплообміну в масі вантажу;

- у всьому інтервалі можливих об'ємів і напорів циркуляції існує так називаний квазістаціонарний відносно вільний конвективный теплообмін у необмеженому просторі.

На підставі виконаного розрахунково-аналітичного дослідження й оцінки характеру конвективного теплообміну визначені найбільш раціональні параметри циркуляції теплоносія в ЦСП, що полягають у максимально допустимому нагріванні теплоносія в підігрівнику і відповідно мінімальних подачі і напорі циркуляції. Отримані результати з оптимізації параметрів ЦСП підтверджуються непрямими фактами за результатами експериментальних досліджень інших авторів.

Запропоновано розрахункове визначення початкової температури підігріву першого і наступного танків, а також сумарних витрат теплоти на черговий підігрів вантажу в танках комбінованих суден при застосуванні загальної ЦСП. Час остигання рідкого вантажу фост , с (год), від температури наливу tнал до допустимої температури остигання tдоп визначалося за формулою академіка В.Г. Шухова, а темп остигання mо за залежністю

.

Зниження температури вантажу в останньому танку за час підігріву попереднього становить

,

де фпід - час підігріву вантажу, с (год); n - кількість танків, шт.

Початкова і кінцева температури, К (°С), підігріву першого танка визначаються за виразами:

,

.

Початкова температура кожного наступного танка відрізняється від попереднього на

.

За умовами підігріву вантажу, що змінилися, визначені тепловтрати Qвтр і корисна теплота для підвищення тепломісткості вантажу Qкор. Якщо початкова температура підігріву першого танка вище температури наливу tнал для зниження теплового навантаження рекомендується здійснювати черговий підігрів танків декількома циклами, з підігрівом вантажу в кожнім танку за цикл протягом 3...5 годин. Застосування розрахункової температури початку підігріву танків і підігріву циклами дозволяє значно знизити зростання теплового навантаження загальної ЦСП (до 15...20 %) відносно індивідуальної і розв'язати проблему підігріву вантажів на комбінованих суднах.

Дослідження режиму підігріву вантажу в процесі вивантаження показало, що у зв'язку з остиганням вантажу у ході вивантаження, його умови погіршуються й утворюються значні залишки. Тому необхідно або заздалегідь створити запас теплоти у вантажі, або гріти його до самого кінця вивантаження.

Рівняння теплового балансу і розрахунково-аналітичний аналіз дозволили визначити параметри ЦСП у режимі підтримки необхідної температури вантажу при вивантаженні шляхом компенсації теплових утрат. Умови підігріву вантажу практично не змінюються до кінця вивантаження за час фв, с (год), у зв'язку з пропорційно зростаючою кратністю циркуляції вантажу, що підігрівається, при його рівні, що відносно знижується:

...