Основи удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах універсальних наливних суден

,

де к0 - початкова кратність циркуляції; Vв - продуктивність вивантаження, кг/год.

Зростання кратності циркуляції до кінця вивантаження і відносне збільшення темпу остигання залишків вантажу зрівнюються. Однак інтенсивність теплообміну характеризується переходом від “вільної” конвекції до змушеного руху маси розмивних залишків, що убуває і змиву їх до приймального патрубка вантажного насоса.

Результати розрахунків показали, що попередньо створювати запас теплоти недоцільно. У процесі вивантаження необхідний підігрів вантажу в режимі компенсації тепловтрат.

Шостий розділ дисертації присвячений математичному моделюванню, комплексному дослідженню й оптимізації параметрів технічних засобів і технологічних процесів спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” при транспортуванні високов'язких нафтопродуктів на універсальних наливних суднах

Поставлений послідовний ланцюг розв'язання наукових задач у напрямку удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден відбиває потребу в конкретному застосуванні системного підходу до розв'язання окремих задач з певними вимогами, зв'язками й обмеженнями. Практично мета і всі поставлені задачі спрямовані на дослідження взаємозалежної діяльності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” із СЕУ, судном і зовнішнім середовищем за найбільш характерним представником із серійно побудованих в Україні і Росії (близько 50 суден проектів 15965-15968) універсальних танкерів - танкера-продуктовоза Dw = 30 тис. т, проекту 15966, прийнятого у якості розрахункового.

Танкер призначений для перевезення 5-7 сортів нафтохімічних рідких вантажів. Кожен вантажний танк обладнаний індивідуальною ЦСП і прийнятими в дослідженні вантажними ГНН замість проектних ВН. Середній час нерегулярного (трампового) рейса танкера ф прийнято рівним 20 діб. Експлуатаційний час судна складає 84 % календарного, а ходовий - 75 % експлуатаційного. Характеристики високов'язких вантажів (мазутів), що перевозяться: свн, нвн, cвн, - представлені залежностями їхніх значень від температури вантажу. Підігріву вимагають 55...60 % нафтохімічних вантажів, що перевозяться. Гранична (допустима) температура остигання tдоп і температура граничної в'язкості tкін для роботи ГНН визначалися за РД 5.5524-82. Параметри навколишнього середовища прийняті для роботи в помірних кліматичних умовах за рекомендаціями “Shell” для танкерів-продуктовозів. Режим роботи системи підігріву такий: після наливу підігрітий вантаж остигає до tдоп; підігрів вантажу в режимі підтримки tпід = tпоч; попередній розігрів вантажу перед вивантаженням до tкін за розрахунковий час розігріву фр; підігрів під час вивантаження в режимі підтримки температури вантажу tкін. Циркуляція частини вантажу, що підігрівається, через підігрівник здійснюється вантажним насосом у режимі циркуляції, а в період вивантаження - за рахунок добору частини вантажу, що викачується.

Витрати енергії і палива по системах “підігрів-вивантаження” під час перевезення в'язких продуктів зв'язані з роботою допоміжного котлоагрегату, ЦСП, вантажних насосів, простоями і ремонтами.

Вперше у вирішенні проблеми такого рівня у витратах палива враховувалася компенсація механічних і гідравлічних утрат насосів і трубопроводів, перетворених у корисно використовувану теплоту.

При формулюванні математичної моделі дослідження спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, оптимізації параметрів їх пристроїв, технологічних процесів і режимів роботи як умовного образу взаємозалежних технічних, технологічних і економічних задач переслідувалася мета - досягнення сучасного науково-технічного рівня, високих техніко-енергетичних показників і енергозбереження на наливних суднах, що споруджуються і експлуатуються.

Критерієм оцінки досягнення поставленої мети в розглянутих задачах прийнята цільова функція оптимізації, що відповідає мінімуму паливних витрат на процеси підігріву і вивантаження з урахуванням часткової компенсації витрат корисним перетворенням у теплоту гідравлічних і механічних утрат насосів і трубопроводів.

Цільова функція моделі подана в наступному вигляді:

,

деF - цільова функція суми витрат палива , що змінюються, за технологічними операціями, їх складовими і процесами, зв'язаним з ними, за умовно прийнятий 20-добовий рейс універсального наливного судна;

З1 - витрати палива що компенсують теплові утрати всіх танків судна в режимі підтримки температури вантажу на рівні tпоч, кг,

де з = 1,10...1,15 - коефіцієнт запасу на невраховані тепловтрати для аналітичного розрахунку за РД 5.5524-82; - тепловтрати на i-й ділянці, що розраховується, Вт; фп - час підтримки температури вантажу, с (год); iп, iк - ентальпії пари і конденсату при прийнятому тиску допоміжного котла, Дж/кг; зк - ККД допоміжного котла; bк - витрати палива по допоміжному котлу на виробництво одиниці пари, з урахуванням витрат, зв'язаних із простоями і ремонтом системи підігріву, кг/т;

З2 - витрати палива на циркуляцію вантажу, що підігрівається, через виносний підігрівник вантажу в режимі підтримки його температури, кг,

,

де Nц.с - потужність споживана циркуляційним насосом, кВт; z - кількість насосів, шт.; bпт.м - питома витрата палива на одиницю механічної роботи з урахуванням ККД електрогідравлічного приводу і втрат на простої і ремонти вантажної системи, кг/(кВт·год);

З3 - компенсація частини витрат палива на циркуляцію за рахунок перетворення втрат у циркуляційному насосі і контурі в теплоту, у режимі підтримки температури вантажу, кг,

,

дезно.п - КПД неоптимального режиму роботи насоса; Vц.п - об'ємна витрата циркуляції, м3/с; Hц.п - напір циркуляційного насоса, м; - густина вантажу при початковій температурі підігріву, кг/м3;

З4 - витрати палива на розігрів вантажу від tпоч до tкін за час фр перед вивантаженням, кг,

,

де Qпг - теплове навантаження підігрівників, визначена за РД 5.5524-82, Вт; фр - час розігріву вантажу, с(год);

З5 - витрати палива на циркуляцію вантажу, що розігрівається, кг,

,

де Nц.р - потужність споживана циркуляційним насосом на розігріві вантажу, кВт;

З6 - компенсація частини витрат палива за рахунок перетворення втрат у циркуляційному насосі і контурі у режимі розігріву, кг,

,

де зно.р - ККД неоптимального режиму роботи насоса; Vц.р - об'ємна витрата циркуляції в режимі розігріву, м3/с; Hц.р- напір циркуляційного насоса, м; - густина вантажу при розрахунковій температурі, кг/м3;

З7 - витрати палива на підігрів вантажу під час вивантаження, кг,

,

де фв - час вивантаження рідких вантажів, с (год);

З8 - витрати палива на циркуляцію вантажу, що підігрівається, через теплообмінник під час вивантаження, кг,

,

де Nц.в - потужність витрачувана циркуляційним насосом, кВт;

З9 - компенсація частини витрат палива за рахунок перетворення втрат у циркуляційному насосі і контурі в режимі підтримки температури вантажу під час вивантаження, кг,

,

де Vц.в - об'ємні витрати циркуляції, що відбираються від об'єму вивантаження вантажного насоса на підігрів у режимі вивантаження, м3/с; Hц.в - напір циркуляції, м; - густина вантажу при кінцевій температурі підігріву, кг/м3; звн - ККД вантажного насоса;

З10 - витрати палива на вивантаження вантажу, кг,

,

де Nв - потужність, кВт, споживана вантажним насосом на вивантаження;

З11 - витрати палива на компенсацію теплових втрат уздовж суднових вантажних трубопроводів, кг,

,

де k - коефіцієнт теплопередачі через поверхню трубопроводів, Вт/(м2 ·К); dтр - діаметр вантажних трубопроводів, м; lтр - довжина трубопроводів, м; tн.с - температура навколишнього середовища, °С;

З12 - компенсація частини витрат палива за рахунок перетворення втрат у вантажному насосі і контурі в режимі вивантаження, кг,

де Vв.в - об'ємна подача вивантаження визначена за п. 2.2.2.1 РД 5.5452-80, м3/с; Hв.в - напір вантажного насоса на вивантаженні, м.

Необхідна кількість кроків (випробувань) визначалося за граничною відносною похибкою < 10...15 %.

Результати комплексного дослідження з визначення оптимальної (раціональної) температури розігріву tр.о мазуту марки М100 і теплового навантаження підігрівників вантажу Qпг, за умовами завдання часу розігріву фр = 72 ч за РД 5.5524-82 у залежності від автономності плавання судна ф = 20 діб подані на рис. 7.

З рис. 7 випливає, що раціональна температура розігріву вантажу для здійснення вивантаження , а теплові навантаження підігрівників вантажу Qпг залежать не тільки від фр, але і від tр. Підігрів менш в'язких мазутів до граничної в'язкості для роботи ГН за РД 5.5524-82 показав залежність Qпг від виду (сорту) вантажу.

Результати дослідження залежності теплового навантаження підігрівників вантажу Qпг від часу рейса ф і рекомендованого за РД 5.5524-82 часу розігріву вантажу фр також показали значні зміни Qпг.

Нерівномірність теплового навантаження підігрівників вантажу Qпг від фр, tр і виду (сорту) вантажу свідчить про неефективність режимів розігріву за часом , що рекомендується РД 5.5524-82 і затрудняє визначення необхідної теплової потужності системи підігріву вантажів QСП.

Результати з визначення оптимальної температури розігріву вантажу для найбільш в'язких і парафінистих вантажів (tдоп = 48...50 °С) при найбільш низьких температурах навколишнього середовища в районі плавання судна дозволили визначити теплову потужність системи підігріву, тобто Qсп = На цій підставі визначена залежність для розрахунку оптимального часу на розігрів вантажу:

(7)

Розрахунок фр.о за (7) визначає його залежність від QСП, ф, tр, Dw, виду вантажу, теплових характеристик судна і впливу умов навколишнього середовища.

Результати дослідження з визначення оптимальних режимів підігріву вантажів за умови фіксованого теплового навантаження підігрівників вантажу QСП = Qвтр зображені на рис. 8.

З аналізу залежностей, поданих на рис. 8 випливає, що найбільш ефективним режимом розігріву є розігрів вантажу з максимально можливим уведенням теплоти QСП = наприкінці рейса за більш короткий час фр.о > min, обумовленому по (7) при .

Для наочного представлення екстремумів по температурах розігріву tр.о для мазутів різних марок (див. рис. 9) умовно зняті обмеження щодо гранично допустимої температури остигання tдоп.

З рис. 8 і 9 випливає, що оптимальні температури tр.о відповідають допустимим температурам tдоп остигання мазутів зазначених марок.

У порядку підтвердження й узагальнення результатів з визначення оптимальної температури підігріву і вивантаження в'язких вантажів та теплового навантаження підігрівників проведене дослідження по 9 сучасних танкерах-продуктовозах-хімовозах Dw = 5...45 тис. т.

Результати досліджень показали, що раціональна температура підігріву до вивантаження вантажу, за умови застосування ГН як вантажних, по всіх дев'яти випробуваних танкерах відповідає гранично допустимій температурі остигання в'язких і парафінистих вантажів.

Визначено залежність теплового навантаження підігрівників вантажу Qпг, кВт, від дедвейту танкерів в інтервалі 5...45 тис. т при перевезеннях мазуту М100:

Qпг = 19·Dw + 240.

Перетворення цієї залежності через сумарну потужність дизелів Ne ГД+ДГ даних танкерів дозволили привести її до вигляду

Qпг = 0,1·Ne ГД+ДГ.

З огляду на те, що перевезення високов'язких вантажів складає 55...65 % від усього вантажообігу нафтопродуктів і наявний резерву пари УК (40 %) на систему підігріву вантажу, можна затверджувати, що підігрів в'язких вантажів у режимі підтримки температури на рівні допустимого остигання цілком забезпечується парою УК у ходовому режимі.

Результати досліджень з визначення оптимальної продуктивності вантажних насосів Vв за часом вивантаження фв, завантаженням суднової електростанції і сумарними витратами палива ?Bп за 20-добовий рейс на підігрів і вивантаження мазуту марки М100, що перевозиться при температурі підігріву в режимі підтримки зображені на рис. 10 і 11.

Таким чином, установлено, що теплова потужність системи підігріву вантажу QСП, що визначається за умовами підтримки температури найбільш в'язких і парафінистих вантажів при низьких температурах навколишнього середовища має значний тепловий резерв для забезпечення більш високих підігрівів в особливих умовах.

У результаті проведених досліджень вирішені основні проектні й експлуатаційні питання найменш енерговитратного транспортування високов'язких рідких вантажів на наливних суднах. Показано достатність забезпечення підігріву в'язких вантажів у ходовому режимі шляхом заміщення пари допоміжного котла парою утилізаційного котла.

Розглянуті варіанти узгодження оптимальної продуктивності вантажних насосів Vв.о за часом вивантаження вантажу фв, завантаженням СЕС і режимами вивантаження для танкерів-продуктовозів дозволяють визначити найбільш доцільну продуктивність вантажних насосів.

Дослідження оптимальних параметрів ЦСП у режимі підтримки температури вантажу на рівні tдоп показало можливості і доцільність зниження обсягів циркуляції Vц, напорів Hц, витрат енергії і палива.

Виконано оцінку гідравлічних і механічних утрат енергії в насосах і трубопроводах спеціальних енергетичних систем по технологічних процесах підігріву і вивантаження високов'язких вантажів. Основна частина втрат, перетворених у корисно використовувану теплоту для підігріву рідких вантажів, компенсує до 60 % витрат палива на циркуляцію. У загальних витратах палива по технологічних операціях корисно використовувана перетворена теплота становить близько 7...12 %.

Сьомий розділ дисертації присвячений питанням реалізації концепції удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” у практиці проектування й експлуатації універсальних і спеціальних наливних суден.

Найбільш ефективною галуззю застосування отриманих науково-прикладних результатів, створеної універсальної імітаційної математичної моделі спеціальних енергетичних систем СЕУ може бути сфера передескізних і проектних робіт, здійснюваних у проектних організаціях і конструкторських бюро суднобудівних заводів при виборі, обґрунтуванні і комплектації технологічної схеми транспортування високов'язких вантажів, розрахунків парового й електричного навантажень, варіантних пророблень і комплексної оптимізації принципових технічних рішень.

Результати роботи дозволяють уперше на строгій науковій основі вирішувати основні питання проектування спеціальних енергетичних систем і визначають необхідність їх здійснення для забезпечення високої енергоефективності при транспортуванні високов'язких продуктів на універсальних наливних суднах.

Виконані дослідження показали напрямок і можливості ефективного використання утилізованої енергії в системі підігріву високов'язких вантажів. У багатьох випадках транспортування в'язких вантажів обґрунтована можливість повного заміщення енергії ВК на підігрів вантажу утилізованою теплотою від ГД і ДГ у ходовому режимі судна.

Основний принцип, що рекомендується в проектній реалізації комплексної системи утилізації відхідної теплоти ГД, полягає в напрямку максимально можливої кількості пари, що генерується УК на СП, теплопостачання загальносуднових споживачів при цьому здійснюється шляхом використання гарячої води високотемпературного контуру охолоджувача наддування повітря і циліндрів ГД. Наявність на універсальних суднах потужних СЕС робить доцільним пристрій утилізації відхідних газів і охолодної води ДГ разом із ГД.

Результати виконаних досліджень дозволяють уперше на строгій науковій основі здійснювати ефективну експлуатацію спеціальних енергетичних систем універсальних наливних суден. Застосування розробленого математичного моделювання процесів функціонування систем “підігрів-вивантаження” дозволяє визначати всі необхідні дані для організації, контролю й автоматичного керування технологічним процесом наливу, підігріву під час транспортування і вивантаження високов'язких вантажів.

Проведена на основі теоретичних і експериментальних досліджень оптимізація технічних засобів і технологічних процесів дає можливість значно підвищити паливну економічність не тільки спеціальних енергетичних систем, але і СЕУ в цілому.

Розрахункові методики, реалізовані на основі математичного моделювання роботи пристроїв і технологічних процесів, дозволяють визначати:

- параметри підігріву і вивантаження в'язких вантажів при одночасному перевезенні різних їх видів;

- технологічні режими підігріву в'язких вантажів на комбінованих суднах із загальною ЦСП.

У результаті впровадження теоретичних розробок у практику проектування й експлуатацію витрати палива на підігрів і вивантаження в'язких продуктів знижуються у 2,5...3,0 рази і значно підвищується енергоефективність СЕУ універсальних наливних суден. Отриманий корисний ефект за результатами роботи оцінюється зниженням питомих витрат палива по спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” на одиницю перевезеного вантажу на 9...21 %.

Крім спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, виконані розробки реалізовані в проектуванні і модернізації паливних і масляних систем СЕУ. Застосування циркуляційного розігріву важкого палива в цистернах запасу і розігріву масла в стічно-циркуляційних цистернах перед запуском дизеля значно знижують витрати палива (у 2...3 рази) і час розігріву (у 4...6 разів). Поліпшуються умови експлуатації цих систем. Зазначені розробки можуть бути реалізовані на дизельних суднах різного призначення.

Результати дисертаційних досліджень зі зниження енергоспоживання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден мають реальні перспективи реалізації в інших енергетичних галузях промисловості.

Технологічні процеси переробки, розливу, вивантаження, перевантаження, наливу, заправлення, транспортування і збереження високов'язких продуктів існують в багатьох галузях промисловості і вимагають певних температурних режимів, способів підігріву і перекачування. Потенційним об'єктом упровадження результатів дослідження є хімічна промисловість із усією розмаїтістю своїх виробництв.

Енергоємні і трудомісткі, сполучені з підігрівом в'язких середовищ процеси і механізми виконання робіт використовуються в промисловості нафтопереробки, будівництві, харчовій промисловості, на споруджуваних терміналах прийому, збереження і вивантаження в'язких продуктів.

Крім суднобудування, процесами підігріву, перекачування і вивантаження займаються в залізничному, автомобільному, авіаційному транспорті і космічній техніці. Зазначені процеси також мають широке застосування в обслуговуванні і догляді, заправленні, запуску й ін.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення проблеми удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” універсальних наливних суден на основі подальшого розвитку теорії способів підігріву і вивантаження високов'язких рідких вантажів, що перевозяться, оптимізації технічних засобів і технологічних процесів, що підвищують економічність експлуатації і надійність науково-обґрунтованих методів комплексного проектування. Таким чином, створені науково-прикладні основи вирішення зазначеної проблеми. Більш того, у результаті проведених досліджень в дисертації вирішена науково-прикладна проблема підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” і в цілому суднової енергетичної установки універсальних і спеціальних наливних суден, що має велике наукове і практичне значення в галузях суднобудування, морського і річкового флотів. Методи і результати її рішення також важливі для інших галузей промисловості, транспорту і господарства України, пов'язаних з перевезеннями, збереженням і вивантаженням високов'язких продуктів.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Уперше при вирішенні проблеми підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, на противагу традиційній практиці роздільної методології проектування, застосовані системний підхід, комплексні дослідження й оптимізація параметрів технічних засобів і технологічних процесів транспортування в'язких вантажів, що дозволили розкрити можливі резерви економії енергії і палива.

2. Вперше в дослідженнях спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” наливних суден використана розроблена імітаційна математична модель їхнього функціонування у взаємодії із СЕУ, корпусом судна і зовнішнім середовищем. Ця модель була застосована при розробках проектних і експлуатаційних рішень, обґрунтованих за мінімумом витрат енергії і палива. Оцінка отриманого корисного ефекту розробок виконана за зниженням питомих витрат палива на одиницю перевезеного вантажу.

3. Вперше в проблемі підвищення енергоефективності спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” методом імітаційного математичного моделювання досліджений і обґрунтований як найбільш сучасний і доцільний спосіб циркуляційного підігріву і вивантаження високов'язких вантажів заглибними гвинтовими негерметичними насосами. Розроблена концепція доповнює досвід використання апарата імітаційної моделі в практиці проектування суден і суднової енергетичної установки і розвиває його в питаннях проектування спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження”, їх експлуатації, виборі критеріїв оцінок, методів оптимізації й обґрунтування прийнятих рішень.

4. Уперше виконаний теоретичний і експериментальний (імітаційний) аналіз процесів циркуляційного підігріву вантажу, узагальнений на основі критеріїв подібності, показав необґрунтованість положень, що існували раніше, про визначальний вплив гарячих напірних струменів на конвективний теплообмін при змушеному введенні теплоносія в масу вантажу. У наслідку розбіжності умов за часом розігріву, розмиву і вивантаження остиглих нафтопродуктів у залізничних цистернах і тривалому підігріві, що не допускає остигання нафтопродуктів у танках наливних суден, в останньому випадку не вимагаються настільки значні витрати енергії і палива. На основі виконаних розробок визначені оптимальні (раціональні) параметри елементів пристроїв і циркуляції теплоносія, теорія циркуляційного способу підігріву вантажів одержала подальший розвиток.

5. У результаті розробки нових розрахункових залежностей одержала подальший розвиток теорія гвинтових насосів. Обґрунтовано економічність застосування гвинтових насосів як вантажних і циркуляційних під час перевезення в'язких, високов'язких та інших рідких продуктів, що підігріваються для запобігання остигання.

6. Визначено оптимальну температуру наливу і підігріву високов'язких вантажів під час транспортування і вивантаження на рівні допустимого остигання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” із застосуванням циркуляційного способу підігріву і заглибних гвинтових негерметичних насосів.

7. Установлено тепловий режим перевезення високов'язких вантажів на рівні допустимої температури остигання, що дозволяє визначити проектну теплову потужність системи підігріву з умови підтримки температури 48...50 °С для самих в'язких і парафінистих мазутів і нафти при найбільш низьких температурах навколишнього середовища.

8. Визначено найбільш раціональний час ефективного розігріву в'язких вантажів перед вивантаженням у залежності від тривалості рейса, вантажопідйомності судна, теплових утрат, виду вантажу, температур підігріву і вивантаження, корисної теплоти для підтримання тепломісткості вантажу, теплової потужності системи підігріву і температури навколишнього середовища.

9. Вирішено проблему підігріву рідких вантажів на комбінованих суднах. Розроблена теорія чергового підігріву танків дозволяє значно обмежити теплову потужність системи підігріву і визначити початкові умови і режими підігріву.

10. Розроблені рекомендації, методики й імітаційна математична модель спеціальних енергетичних систем дозволяють уперше на строгій науковій основі, а не на досвіді обслуговуючого персоналу здійснювати енергоефективну експлуатацію систем “підігрів-вивантаження” вантажу безпосередньо на кожному наливному судні.

11. Розроблені і науково обґрунтовані способи, технічні засоби і найменш витратні технології наливу, транспортування і вивантаження високов'язких вантажів на рівні температури допустимого остигання вантажу з можливістю повного заміщення пари допоміжних котлів утилізованою теплотою від ГД і ДГ у ходовому режимі наливного судна.

12. Вперше в дослідженнях і оптимізації спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” у балансі енергетичних витрат ураховані гідравлічні і механічні втрати насосів і трубопроводів систем, перетворені в корисну теплоту для підігріву в'язких вантажів, що перевозяться.

13. Розроблено теорію, розрахункові залежності і конструкція конічного гвинтового насоса (втілена в патенті), здатного ефективно перекачувати як в'язкі, так і малов'язкі забруднені і незмащувані рідини.

14. Результати впровадження теоретичних розробок у практику проектування й експлуатації спеціальних енергетичних систем “підігрів-вивантаження” універсальних і спеціальних суден створюють можливість значного підвищення (у 2...3 рази) їх енергоефективності і паливної економічності СЕУ в цілому. Отриманий корисний ефект за результатами дисертаційної роботи оцінюється зниженням питомих витрат палива на транспортування, підігрів і вивантаження одиниці вантажу, що перевозиться на 9...21 %.

15. Вірогідність теоретичних і прикладних результатів і висновків дисертаційної роботи забезпечується коректною постановкою задач, використанням для їх рішень широко перевірених практикою розрахункових залежностей, математичного апарата імітаційного моделювання, науково-обґрунтованим збігом результатів, отриманих в дисертації за основним температурним параметром з реальними значеннями у границях встановлених інтервалів і обмежень.

16. Результати дисертаційної роботи можуть служити теоретичною базою для подальшого розвитку наукових досліджень енергетичного комплексу СЕУ в напрямку його удосконалювання, впровадження в експлуатацію результатів розробок, підвищення енергоефективності конкурентоспроможних пристроїв.

система підігрів вивантаження енерговикористання

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ В НАУКОВИХ СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ ВИДАННЯХ:

1. Щедролосев А.В. Пути совершенствования специальных систем вспомогательной судовой энергетической установки дизельных наливных судов // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 2. - С. 132-142.

2. Щедролосев А.В. Снижение энергозатрат в специальных комплексах универсальных наливных судов // Промышленная теплотехника: Междунар. науч.-приклад. журнал. - К.: НАН Украины, ИТТФ, 2003. - № 6. - С. 71-75.

3. Щедролосев А.В. Зависимость тепловой мощности циркуляционного подогрева жидких грузов на наливных судах от выбора технологической схемы и режимов работы системы // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 4. - С. 94-101.

4. Щедролосев А.В. Методика определения тепловой нагрузки и режимов циркуляционного подогрева жидких грузов на наливных судах // Вестник СевНТУ. Сер. Механика, энергетика, экология. - Севастополь: СевНТУ, 2003. - Вып. 48. - С. 60-64.

5. Щедролосев А.В. Определение оптимального режима работы и тепловой мощности системы подогрева вязких грузов на наливных судах // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2003. - № 4. - С. 60-70.

6. Щедролосев А.В. Оптимизация параметров и методика расчета винтоканавочных насосов-нагревателей // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 4. - С. 105-114.

7. Щедролосев А.В. Оценка экономической эффективности работы циркуляционного насоса системы подогрева жидких грузов на наливных судах // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 5. - С. 77-87.

8. Щедролосев А.В. Влияние геометрических форм и соотношений размеров канавок на эффекты боковых стенок в винтоканавочных насосах и уплотнениях // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 6. - С. 87-95.

9. Щедролосев А.В. Зависимость расходных характеристик винтоканавочного насоса-нагревателя от отношения ширины канавки к ее глубине // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 1. - С. 82-90.

10. Щедролосев А.В. Влияние концевых эффектов на давление, развиваемое винтоканавочными насосами и уплотнениями // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар. сб. науч. трудов. - Донецк: ДонГТУ, 2001. - Вып. 15. - С. 272-277.

11. Щедролосев А.В. Влияние числа Рейнольдса на параметры винтоканавочного насоса-нагревателя // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 2. - С. 81-91.

12. Щедролосев А.В. Исследование влияния поперечной составляющей окружной скорости на расходные характеристики винтоканавочного насоса-нагревателя // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2000. - № 3. - С. 71-78.

13. Щедролосев А.В. Исследование по определению затрат мощности в винтокана-вочном насосе-нагревателе // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2000.- № 5.- С.83-92.

14. Щедролосев А.В. Определение коэффициента полезного действия винтоканавочного насоса-нагревателя // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2001. - № 3. - С. 90-97.

15. Щедролосев А.В. Определение КПД грузовых насосов, используемых в качестве циркуляционных в системах подогрева жидких грузов при регулировании подачи способом изменения частоты вращения // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 7. - С. 95-99.

16. Щедролосев А.В. Оптимизация параметров циркуляции в системах циркуляционного подогрева грузов на наливных судах // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 6. - С. 58-66.

17. Щедролосев А.В. Выбор типа грузовых насосов для универсальных наливных судов // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2003. - № 6. - С. 94-99.

18. Щедролосев А.В. Снижение энергозатрат по вспомогательной СЭУ универсальных дизельных наливных судов путем изменения температурного режима подогрева перевозимых грузов // Інтегровані технології та енергозбереження: Щоквартальний наук.-практ. журнал. - Х.: НТУ “ХПІ”, 2002. - № 4. - С. 12-16.

19. Щедролосев А.В. Энергоэффективность индивидуальной циркуляционной системы подогрева жидких грузов на наливных судах // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2003. - № 1. - С. 79-85.

20. Щедролосев А.В. Тепловой режим высоковязких нефтепродуктов во время выгрузки // Інтегровані технології та енергозбереження: Щоквартальний наук.-практ. журнал. - Х.: НТУ “ХПІ”, 2003. - № 2. - С.75-79.

21. Щедролосев А.В. Полезное использование потерь механической энергии в винтоканавочном насосе-нагревателе, оптимизация его параметров и методика расчета по условиям нагрева и циркуляции // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 3. - С. 85-95.

22. Щедролосев А.В. Экспериментальное исследование эффективности применения насосов в качестве источников тепловой энергии в устройствах разогрева вязких жидкостей // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар. сб. науч. трудов. - Донецк: ДонГТУ, 2000. - Вып. 14. - С. 116-121.

23. Щедролосев А.В. Анализ эффективности утилизации теплоты современных МОД универсальных танкеров на подогрев вязких грузов // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 8 . - С. 87-97.

24. Щедролосев А.В. Повышение энергоэффективности систем подогрева и выгрузки вязких продуктов на наливных судах методом комплексной оптимизации параметров устройств и режимов технологических процессов // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2003. - № 2. - С. 41-51.

25. Щедролосев А.В. Энергосберегающие технологии транспортировки высоковязких нефтепродуктов на морских наливных судах // Промышленная теплотехника: Междунар. науч.-приклад. журнал. - К.: НАН Украины, ИТТФ, 2003. - № 5. - С. 60-62.

26. Патент на винахід № 59441 Україна. Енергоперетворювач Щедролосєва / О.В. Щедролосєв // Бюл. № 9. -15.09.2003.

Основні публікації, в яких додатково викладено зміст дисертації:

1. Щедролосев А.В. К вопросу о возможностях снижения энергозатрат по вспомогательной СЭУ универсальных наливных судов // Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении: Материалы 3-й междунар. науч.-техн. конф. - Николаев: УГМТУ, 2002. - С. 106-107.

2. Щедролосев А.В. Снижение энергозатрат при перевозках высоковязких нефтепродуктов водным транспортом // Міжнар. наук.-техн. конф. “Енергоефективність-2002”: Тези доповідей. - К.: Навчальна книга, 2002. - С. 62-63.

3. Щедролосев А.В. Теоретическое исследование параметров винтоканавочных насосов, предлагаемых в качестве источников тепловой энергии в устройствах подогрева вязких жидкостей // Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века: Сб. трудов VIII междунар. науч.-техн. конф., г. Севастополь, 10-16 сент. 2001 г.: - В 3 т. - Донецк: ДонГТУ, 2001. - Т. 2. - С. 262--264.

4. Щедролосев А.В., Щедролосев И.В. Устройство эффективного горячеструйного подогрева вязких жидкостей // Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении: Тез. докл. 2-й междунар. науч.-техн. конф. - Николаев: УГМТУ, 1998. - С. 28-29.

АНОТАЦІЯ

ЩЕДРОЛОСЄВ О.В. Основи удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах універсальних наливних суден. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.08.05 “Суднові енергетичні установки”. - Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2004.

Дисертація присвячена розробці 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.

Уперше для проведення дослідження й оптимізації енергетичних систем “підігрів-вивантаження” застосовані системний підхід та імітаційне математичне моделювання функціонування технічних засобів і технологічних процесів у загальній взаємозалежній системі із судновою енергетичною установкою, корпусом судна, вантажем і зовнішнім середовищем.

У результаті проведених досліджень в дисертації вирішена науково-прикладна проблема підвищення енергоефективності систем “підігрів-вивантаження” і в цілому суднової енергетичної установки універсальних і спеціальних наливних суден, що має велике наукове і практичне значення в галузях суднобудування, морського і річкового флотів. Отримано важливі результати для інших галузей промисловості, транспорту й інших видів господарства України, пов'язаних з перевезенням, збереженням і вивантаженням високов'язких рідких продуктів.

Ключові слова: танкер, дизель, система, підігрів, насос, вивантаження, енерговитрати, паливо, утилізація, оптимізація.

АННОТАЦИЯ

ЩЕДРОЛОСЕВ А.В. Основы совершенствования энергоиспользования в специальных энергетических системах универсальных наливных судов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.08.05 “Судовые энергетические установки”. - Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова, Николаев, 2004.

Цель диссертационной работы - разработка основ совершенствования энергоиспользования в специальных энергетических системах “подогрев-выгрузка” наливных судов путем дальнейшего развития теории совместной работы систем подогрева и выгрузки перевозимых высоковязких грузов, оптимизации технических средств, технологических процессов и режимов их работы, повышающих экономичность эксплуатации и надежность научно-обоснованных методов проектирования.

Впервые для проведения исследования и оптимизации энергетических систем “подогрев-выгрузка” применены системный подход и имитационное математическое моделирование функционирования технических средств и технологических процессов в общей взаимосвязанной системе с судовой энергетической установкой, корпусом судна, грузом и внешней средой.

Научно обоснованный тип системы и температурный режим циркуляционного подогрева высоковязких грузов погружными винтовыми негерметичными насосами на уровне допустимой температуры остывания груза позволяют значительно улучшить энергоиспользование в системах “подогрев-выгрузка”, снизить затраты энергии и топлива, а также удельные затраты топлива на единицу перевозимого груза. Рационализация технических средств, оптимизация технологических процессов, утилизация механических и гидравлических потерь насосов и трубопроводов значительно уменьшают затраты теплоты на подогрев высоковязких грузов, перевозимых на универсальных наливных судах. Снижение объемов затрат пара на подогрев груза позволяет полностью перейти на пар, генерируемый утилизационным котлом в ходовом режиме, исключая работу вспомогательного котлоагрегата.

В результате проведенных исследований в диссертации решена научно-прикладная проблема повышения энергоэффективности систем “подогрев-выгрузка” и в целом судовой энергетической установки универсальных и специальных наливных судов, имеющая большое научное и практическое значения в отраслях судостроения, морского и речного флотов. Кроме того, полученные результаты важны для иных отраслей промышленности, транспорта и другого хозяйства Украины, связанных с перевозками, хранением и выгрузкой высоковязких продуктов.

Ключевые слова: танкер, дизель, система, подогрев, насос, выгрузка, энергозатраты, топливо, утилизация, оптимизация.

SUMMARY

Shchedrolosev A.V. Fundamentals of perfecting the power usage in special power systems of general purpose liquid cargo vessels. -Manuscript.

The thesis for the scientific degree of the doctor of engineering science in speciality 05.08.05. "Ship propulsive plants". - National university of shipbuilding industry named after the admiral Makarov, Nikolaev, 2004.

The problem under research is dedicated to the working out the fundamentals of perfecting the power usage in special power systems of general purpose liquid cargo vessels on the basis of the further development the theory of preheating and discharging systems of transported high-viscosity cargoes joint working, optimizing the elements of the systems and their working conditions which boost profitability of operation and reliability of the scientific and substantiated design techniques.

For the first time the systematized approach and imitative mathematical modelling of the means' operating and technological processes in a common system with a ship propulsive plant, vessel, cargo and external effects are applieds for holding probing and optimizing the "preheating-discharging" power complex.

As a result of the investigation it is solved the scientific-applying problem of increasing the power efficiency of "preheating-discharging" complex and in the whole ship propulsive plant of general purpose and special liquid cargo vessels having the large scientific and practical values in branches of shipbuilding, marine and river fleer. The received results are also of great importance for another industries, transport and other facilities (economy) of Ukraine linked with carriages, storage and discharging of high-viscosity fluid products.

Key words: the tank vessel, diesel, system, preheating, pump, discharging, power expenditures, combustible, re-use of wastes, optimization.

Размещено на Allbest.ru

...