Підвищення ефективності тепловідведення замкнутих систем охолодження суднових енергоустановок з занурюваними пластинчастими теплообмінними апаратами - Автореферат

Широко використовувані на суднах розімкнуті 2-х контурні системи охолодження передбачають прийом корозійно-активної і часто забрудненої забортної води, що у цілому ряді випадків (робота в забрудненій акваторії, грейферні роботи, плавання на мілководді, льодовій шузі тощо) не забезпечує необхідної надійності експлуатації. Крім того, розімкнуті системи охолодження завдають істотної екологічної шкоди біологічним запасам морів, оскільки, значна кількість рибної молоді та ікринок, потрапляючи в систему разом із забортною водою, гине. Відсутність науково-розробленого способу підвищення ефективності тепловідведення ЗСО СЕУ, в умовах нерухомості забортної води щодо судна, стримує широке впровадження в практику високоефективних, екологічно безпечних замкнутих систем охолодження СЕУ з заглибними пластинчастими теплообмінними апаратами. Досягнення поставленої мети визначило необхідність вирішення наступних завдань дослідження: аналіз умов роботи ЗСО СЕУ з заглибними пластинчастими теплообмінними апаратами, розробка способу підвищення ефективності тепловідведення ЗСО СЕУ в нерухому щодо судна забортну воду; Для досягнення поставленої в роботі мети використовувалися наступні методи: математичного моделювання процесів - при дослідженні кризи тепловіддачі газорідинному струменю та виведенні шуканого рівняння подоби в загальному вигляді; візуалізації стікання рідини - при дослідженнях газорідинного струменя і його взаємодії з тепловіддавальною поверхнею; експериментального теплотехнічного дослідження - при вивченні процесів тепловіддачі на моделі теплообмінного апарата; статистичної обробки даних - для аналізу експериментальних результатів і визначення рівняння подоби, що описує тепловіддачу; теорії подоби - при створенні експериментальної моделі і в цілому установки; моделювання на ЕОМ - при оцінці ефективності роботи заглибного теплообмінного апарата і визначенні впливу різних чинників.У першому розділі визначено, що перехід на замкнуті системи охолодження є перспективним напрямком в удосконалюванні систем охолодження енергетичних установок суден технічного флоту і морських бурових платформ, які значну частину часу проводять в умовах забрудненої акваторії. Крім підвищення надійності експлуатації та зниження експлуатаційних витрат, що досягається при впровадженні таких систем, забезпечується досягнення відчутного екологічного ефекту, повязаного зі збереженням рибних запасів морів України. Для організації замкнутої системи охолодження СЕУ в якості тепловіддавальних у забортну воду поверхонь використовуються різні елементи корпусу судна або бурової платформи, що стикаються із забортною водою (порожнистий кіль, насадки гвинта, перо керма, виносні трубчасті та пластинчасті теплообмінники, розміщені в кінгстонних ящиках або зовнішніх вигородках корпусу судна). Заглибні теплообмінні апарати використовуються в ЗСО головних і допоміжних двигунів широкого спектру суден: танкер типу “Fox Sunrise” (Норвегія); багатофункціональні вантажні судна типів “Claudia” і “Clarissa” (Голландія); морські плавкрани проекту 15201 (СРСР); автомобільні пороми “Madeline”, “Klondike”, “Landing Queen” (США); рятувальні судна типу “Coral Sea” (США) і “Grampian Commander” (Шотландія); “Eurovessel” (Велика Британія); криголами “Вінд”, “Оден” та багато інших. З метою отримання узагальненого рівняння подоби, яке б описувало процес інтенсифікації тепловіддачі, як вихідна була записана система диференціальних рівнянь (1), що описує рух і тепловіддачу двофазного газорідинного потоку: (1) де , - відповідні проекції швидкості рідкої фази на осі x і y; , - відповідні проекції швидкості газової фази на осі x і y; , - густина фаз; , , , - відповідні динамічні та кінематичні коефіцієнти вязкості фаз; x, y - декартові координати; - середній діаметр газового пухирця; д - характерний лінійний розмір; g - прискорення вільного падіння; - температура тепловіддавальної стінки; - коефіцієнт температуропровідності; - коефіцієнт тепловіддачі.Проведені візуальні дослідження підтвердили спіралеподібний характер руху одиночного газового пухирця в зазорі між плоскими паралельними тепловіддавальними поверхнями ЗТОА і чітко показали наявність зіткнень пухирців з тепловіддавальною поверхнею (рис. Визначено, що формування газорідинного струменя веде до підсмоктування рідини з навколишнього простору і її проштовхуванню в зазорі ЗТОА (рис.Виконані теоретичні та експериментальні дослідження вперше виявили наявність кризи тепловіддачі, обумовленої заміщенням рідини газом у зазорі ЗТОА. Ця аналітична залежність дозволяє розрахувати коефіцієнт тепловіддачі газорідинному струменю залежно від питомої витрати газу WГL і відстані між тепловіддавальними пластинами та визначити критичне значення питомої витрати газу WГL для будь-якого значення : . При збільшенні подачі газу в зазор між тепловіддавальними поверхнями, коефіцієнт тепловіддачі росте до певного значення, а потім починає зменшуватися (рис. Визначено, що для кожного значення д існує своє граничне значення питомої витрати газу WГL, пер

Основний зміст роботи