Основи удосконалювання енерговикористання в спеціальних енергетичних системах універсальних наливних суден - Автореферат

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 звязку із судновою енергетичною установкою (СЕУ), судном і зовнішнім середовищем. 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 вязких 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 вязких нафтопродуктів та інших вязких вантажів. 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 високовязких вантажів, що перевозяться, оптимізації технічних засобів, технологічних процесів і режимів їхньої роботи, що підвищують економічність експлуатації і надійність науково обґрунтованих методів проектування. 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 вязких вантажів до рівня допустимої температури остигання при значному зменшенні витрат енергії і палива.У першому розділі для постановки мети і головних задач дослідження проведено аналіз енерговикористання в спеціальних енергетичних системах “підігрів-вивантаження” на універсальних наливних суднах. Зростаючі обсяги перевезень високовязких нафтохімічних та інших продуктів вимагають значних витрат енергії і палива на їхній підігрів і вивантаження. Розглянуто концепцію циркуляційного способу підігріву вязких 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. Теоретичною основою концепції ЦСП є рівняння теплового балансу, за яким більшість авторів визначали час підігріву ?, с (год) кінцеву температуру підігріву ткін, К (°С) і кількість циркулюючого вантажу Vц, м3/с: , (1) де ?вн - густина вантажу, кг/м3; свн - питома теплоємність вантажу, Дж/(кг·К); твих - температура на виході з підігрівника вантажу, К (°С); твн - розрахункова температура вантажу, К (°С);d? - перемінний час, с (год); Gвн - маса вантажу, кг; dt - температурний напір при підвищенні тепломісткості вантажу, К (°С); кср - осереднений коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2·К); F - поверхня охолодження, м2; тн.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 вязкістю для нормальної роботи відцентрових вантажних насосів без істотного зниження подачі на вивантаженні.Відзначено, що СЕУ являє собою комплекс енергетичного устаткування, функціонально звязаних елементів, підсистем, теплових двигунів, котлів, насосів, теплообмінних апаратів, електродвигунів, арматури, трубопроводів, приладів керування і сигналізації. У свою чергу СЕУ, яка функціонально звязана 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. Розвязання 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”. У звязку з відсутністю проектних і експлуатаційних рекомендацій з енерговикористання в умовах зниження можливостей утилізації і зростанням витрат палива на підігрів усе більш вязких вантажів, що перевозяться, проведене дослідження доцільності заміни пари, використовуваної від допоміжного котла, парою від УК для СП у ходовому режим

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ