Підвищення ефективності використання вторинних енергоресурсів суднових енергетичних установок у рибомучному виробництві

Методи дослідження. Використано фізичний та математичний методи дослідження характеристик тепловикористовуючих ежекторних контурів РМУ. Математичному моделюванню передувало фізичне, результатом якого була фізична модель теплогідродинамічних процесів у ежекторних паро- та холодовиробляючих контурах. Задача оптимізації теплогідродинамічних параметрів контурів вирішувалась у спряженій постановці з урахуванням теплообміну та гідродинаміки теплоносіїв. Верифікація математичної моделі тепловикористовуючих ежекторних контурів здійснювалась зіставленням розрахункових теплових коефіцієнтів і коефіцієнтів тепловіддачі при конденсації водяної пари з експериментальними. Ефективність схемно-конструктивних рішень тепловикористовуючих ежекторних контурів РМУ оцінювалась енергетичними показниками: тепловим коефіцієнтом і відповідними витратами пари та палива на РМУ.

Наукове положення, що виноситься на захист:

Використання теплоти пари вторинного скипання суднових РМУ в ежекторних паровиробляючих контурах забезпечує скорочення споживання установками пари і відповідно палива на 10…15 %, а її утилізація в ежекторних холодовиробляючих контурах – зменшення витрати палива на 10…20 % у порівнянні з традиційною роботою РМУ без тепловикористовуючих контурів.

Наукові результати, які автор захищає на додаток до наукового положення та їх новизна:

1.Вдосконалено теоретичну базу раціонального проектування та розроблено математичну модель тепловикористовуючих ежекторних паро- та холодовиробляючих контурів суднових РМУ.

2.Вперше встановлено, що використання теплоти пари вторинного скипання суднових РМУ в ежекторних холодовиробляючих контурах енергетично доцільніше, ніж в ежекторних паровиробляючих контурах, і забезпечує досягнення теплових коефіцієнтів 0,5…0,6.

3.Вперше виявлено резерви підвищення енергетичної ефективності ежекторних холодовиробляючих контурів РМУ, які пов’язані з інтенсифікацією теплообміну в конденсаторах та випарниках і відповідним скороченням втрат від зовнішньої незворотності в циклі, зумовлених кінцевими різницями температур, забезпечують приріст теплових коефіцієнтів і скорочення споживання пари та палива судновими РМУ на 20...40 % порівняно з традиційною роботою ежекторних холодовиробляючих контурів РМУ. Встановлено, що застосування двоступінчастого ежектування забезпечує скорочення споживання пари та палива судновими РМУ на 10…20 % порівняно з одноступінчастим.

4.Досліджено регенерацію теплоти в ежекторних холодовиробляючих контурах суднових РМУ і встановлено, що проста регенеративна схема забезпечує приріст теплового коефіцієнта на 20 %, а схема з подвійною регенерацією – 30 % порівняно з циклом без регенерації.

5.Виявлено закономірності впливу інтенсивності теплообміну у випарниках і конденсаторах ежекторних холодовиробляючих контурів суднових РМУ та двоступінчастого ежектування на енергетичну ефективність контурів і встановлено, що з погіршенням умов експлуатації РМУ (підвищенням температури забортної води) вплив інтенсифікації теплообміну в апаратах і двоступінчастого ежектування на теплові коефіцієнти посилюється: їх приріст становить 30...50 % порівняно з традиційним одноступінчастим ежекторним холодовиробляючим контуром.

6.Розроблено схемні рішення тепловикористовуючих ежекторних контурів суднових РМУ, які забезпечують раціональну організацію теплогідродинамічних процесів і комплексне використання вторинних енергоресурсів СЕУ, та встановлено оптимальні параметри цих процесів.

Новизна схемних рішень підтверджена 2 патентами України на винахід.

Достовірність результатів дослідження забезпечена коректною постановкою науково-прикладної задачі; задовільним узгодженням даних, які були отримані за допомогою математичної моделі та експериментальних; результатами порівняльного аналізу запропонованих та існуючих технічних рішень.

Наукове значення мають наступні результати дослідження:

 закономірності впливу інтенсивності теплообміну у випарниках і конденсаторах та двоступінчастого ежектування на енергетичну ефективність ежекторних холодовиробляючих контурів суднових РМУ;

 математична модель тепловикористовуючих ежекторних холодовиробляючих контурів РМУ, яка враховує граничні режими роботи ежектора та інтенсивність теплообміну у випарниках і конденсаторах та відповідні втрати від зовнішньої незворотності в циклі, зумовлені кінцевими різницями температур;

 схемні рішення тепловикористовуючих ежекторних контурів суднових РМУ, що реалізують принципи раціональної організації теплогідродинамічних процесів.

Окрім суднової енергетики, отримані результати можуть бути використані в стаціонарній енергетиці, зокрема при раціональному проектуванні тепловикористовуючих установок і розробці заходів із енергозбереження для випарних установок підприємств рибної, цукрової, хімічної, переробної та інших галузей промисловості.

Практичну цінність мають:

 методики та комп’ютерні програми розрахунку оптимальних теплогідродинамічних, геометричних і конструктивних параметрів ежекторних холодовиробляючих контурів;

 конструктивні рішення ежекторних паро- та холодовиробляючих контурів, що забезпечують ефективне використання вторинних енергоресурсів СЕУ.

Основні результати роботи використані організаціями, що проектують і виготовляють суднові парові та хладонові установки: Укррибфлотом, м. Севастополь, при переведенні на рециркуляцію пари вторинного скипання рибомучних установок А1-ИЖР на рибопереробних суднах типу "Антарктида"; заводом "Екватор", м. Миколаїв, при проектуванні та виготовленні суднових парових нагрівачів повітря ВНПМ, ВНПМС, ВНПК і хладонових повітроохолоджувачів (методика і програма визначення оптимальних витрат пари та хладону, а також схемні рішення з двоступінчастими конденсацією та випаровуванням). Методики теплового розрахунку парових нагрівачів повітря та води, хладонових охолоджувачів повітря та конденсаторів і комп’ютерні програмні комплекси "REFTOA" і "REFJET" використовуються в учбовому процесі НУК.

Конкретна особиста участь автора в одержанні наведених у дисертації наукових результатів полягає в розробці математичної моделі ежекторних холодовиробляючих контурів і програмних комплексів "REFTOA" та "REFJET" для розрахунку теплогідродинамічних характеристик ежекторних тепловикористовуючих контурів РМУ; розробці схемно-конструктивних рішень тепловикористовуючих контурів РМУ, які забезпечують високу енергетичну ефективність ежекторних паро- та холодовиробляючих контурів, а також раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів судновими РМУ; встановленні закономірностей впливу інтенсивності теплообміну у випарниках і конденсаторах та двоступеневого ежектування на енергетичну ефективність ежекторних холодовиробляючих контурів суднових РМУ.

Апробація роботи. Основні результати були апробовані на міжнародній науково-технічній конференції "Суднова енергетика: стан та проблеми" (Миколаїв, 2005), 4-й міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми енергозбереження в екології та суднобудуванні" (Миколаїв, 2005), Міжнародних конгресах двигунобудівників