РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОБГРУНТУВАННЯ НАПРЯМУ ПІДВИЩЕННЯ
ефективності СПОЖИВАННЯ ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ СУДНОВИМИ РМУ
2.1. Обґрунтування напряму та методу дослідження ефективності споживання
паливно-енергетичних ресурсів судновими РМУ
Аналіз практики проектування та експлуатації суднових РМУ свідчить про те, що
їх розвиток іде в напрямку якомога повного використання паливно-енергетичних
ресурсів. Це підтверджується застосуванням ступінчастих випарних апаратів та
використанням пари вторинного скипання від перших ступенів для обігріву
наступних. Але через низький тиск ПВС останніх ступенів не використовується, а
скидається за борт, що призводить до невиправданих додаткових витрат пари.
Цілком логічним видається підвищення тиску ПВС із метою подачі її на обігрів
або ж виробництва холоду. Споживачами останнього є як сама РМУ, яка звичайно
споживає холод на охолодження рибної муки від загальносуднової системи
кондиціонування повітря, так і споживачі, що обслуговуються системою
кондиціонування. В обох випадках скорочується навантаження на суднову
електростанцію з відповідним зменшенням загальних витрат палива на судні. Таким
чином, науково-прикладна задача повинна вирішуватись у комплексній постановці -
із розглядом обох можливих варіантів використання теплоти ПВС: для виробництва
як тепла, так і холоду.
Така постановка значно розширює коло можливих принципових технічних рішень,
оскільки їх реалізація пов’язана із застосуванням як прямого, так і зворотного
термодинамічних циклів. Як показав виконаний у розділі 1 аналіз шляхів
підвищення ефективності споживання пари судновими РМУ, вельми перспективним
напрямком використання ПВС останніх ступенів може бути застосування
тепловикористовуючих ежекторних контурів для виробництва пари (ЕПК) та холоду
(ЕХК).
Вибір установок струминного - ежекторного типу обґрунтовується тим, що на
відміну від традиційних механічних компресорів у ежекторах відсутні рухомі
елементи, що різко підвищує надійність їх експлуатації, яка є основною з вимог
до суднового обладнання, особливо під час промислу за тисячі миль від
вітчизняних портів. Таким чином коло пошуку обмежується ежекторними
тепловикористовуючими контурами (ЕТК).
Аналіз теоретичних і конструктивних наробок у області ЕТК свідчить про те, що
їх більшість зводиться до конструктивного вдосконалення самих ежекторів, а
теплообмінне обладнання контурів лишається поза межами дослідження [69, 71, 72]
і вважається, що методики та принципи конструювання можуть бути застосовані ті
ж, що й для традиційних одноступінчастих теплообмінників із перегрівом пари
(випарники) або переохолодженням конденсату (конденсатори). Але циклом робіт
О.А.Сироти [81], М.І. Радченка [70–77] й А.М. Радченка [78–83] переконливо
показано, що енергетична ефективність парокомпресорних холодильних установок
значною мірою залежить від інтенсивності теплообміну в теплообмінних апаратах
із фазовим переходом. Якщо в згаданих установках інтенсифікація теплообміну
призводить до скорочення питомої роботи й відповідно споживаної компресором
електроенергії, то в термокомпресорних-ежекторних установках ефект зводиться до
зростання коефіцієнта ежекції й теплового коефіцієнта і в кінцевому підсумку
більш повному використанню ВЕР. Зазначимо при цьому, що у разі високої
інтенсивності теплообміну і застосування двоступінчастого ежектування можна
очікувати досягнення теплової ефективності, властивої абсорбційним ХМ, які за
масогабаритними характеристиками значно поступаються ежекторним.
Оскільки коефіцієнт ежекції та тепловий коефіцієнт ЕХК значною мірою залежать
від температури конденсації, яка в свою чергу - від інтенсивності теплообміну в
конденсаторі, то при тепловому розрахунку апарату необхідно враховувати
зниження інтенсивності тепловіддачі при наближенні конденсації до свого
завершення й охолодженні конденсату, тобто розрахунок проводити із
використанням залежностей для локальної тепловіддачі. Крім того, методики
теплового розрахунку мають бути оптимізаційними, тобто забезпечити проектування
апаратів із максимальною густиною теплового потоку (мінімальною поверхнею або
мінімальною різницею температур конденсації й охолоджуючого середовища при
незмінній поверхні). А це означає, що задача теплового розрахунку апаратів
повинна розв’язуватись у спряженій постановці - з урахуванням теплообміну й
падіння тиску. Такі залежності виходять із аналогії Рейнольдса - аналогії між
переносом теплоти й імпульсу. Таким чином, розрахунок тепловіддачі при
конденсації має здійснюватись із застосуванням локальної форми аналогії
Рейнольда - у диференційній формі Кармана. Класичним методом, побудованим на
таких рівняннях, є метод, розроблений Розеновим і Тревісом [84]. Але у разі
конденсації водяної пари він потребує уточнення, оскільки був апробований лише
для холодоагенту R12. Отже необхідна його апробація експериментальними даними
по тепловіддачі при конденсації саме водяної пари. Найбільш повна база
відповідних експериментальних даних була одержана Бойко та Кружиліним. Саме
вона й була використана для верифікації методики теплового розрахунку і
математичної моделі конденсаторів.
Ідентифікація ж математичної моделі всієї ежекторної холодильної машини
проводилася із залученням експериментальних даних, одержаних в МКІ (НУК) Ю.В.
Захаровим та співробітниками [33, 34], а також в ОТІХП (ОДАХ) В.О. Петренком
[49, 54].
З урахуванням локальної тепловіддачі проводилися також теплові розрахунки
випарників (генераторів робочої пари для ежектору і повітроохолоджувачів). При
цьому враховувалось зниження
- Київ+380960830922