Вибір матеріалу для теплоакумулюючих систем енергетичних установок суден на основі інтегральних критеріїв

Abstract

Метою роботи є підвищення енергетичної та екологічної ефективності суднових енергетичних установок відповідно до правил Міжнародної морської організації шляхом раціонального використання паливних ресурсів із застосуванням матеріалів із сукупністю раціональних теплофізичних та експлуатаційних властивостей у теплоакумулюючих системах. Обґрунтовано вибір теплоакумулюючого матеріалу на основі мультиплікативних інтегральних критеріїв, що відповідають ієрархічним рівням: матеріал, теплоакумулятор і теплоакумулююча система у складі енергетичної установки судна. Оцінка раціональності вибору матеріалу теплоакумулюючої системи підтверджена відносною економією палива та індексом енергоефективності проєкту судна. Визначення теплоакумулюючих матеріалів із фазовим переходом для різних температурних рівнів дає змогу ефективно використовувати в суднових енергетичних установках скидну теплоту низького потенціалу з різною інтенсивністю від відпрацьованих газів, охолоджувальної рідини та мастила, що дає змогу розширити функціональні можливості забезпечення потреб головних двигунів, дизель-генераторів, екіпажу та пасажирів. Використання визначених матеріалів з урахуванням сукупності їх характеристик: теплофізичних – температури плавлення, питомої масової теплоємності, питомої теплоти фазового переходу, густини та коефіцієнта теплопровідності; конструктивних – товщини шару й експлуатаційних – часів стоянки та ходу відповідно до експлуатаційного циклу – дає змогу забезпечити ефективні показники теплоакумулюючої системи у складі суднової енергетичної установки. За раціональними схемними рішеннями теплоакумулюючої системи та способами акумуляції теплоти з фазовим переходом від різних джерел теплоти – відпрацьованих газів, мастила й охолоджувальної рідини, а також з урахуванням умов роботи двигунів за експлуатаційними циклами визначено, що забезпечення споживачів судна акумульованою теплотою дає змогу зменшити витрату палива допоміжних котлів від 5 до 64 % залежно від складу суднової енергетичної установки та призначення судна, а також забезпечити зниження значень індексу енергоефективності проєкту судна в середньому до 2 %.