Введение к работе
Актуальность темы. Рациональное использование топливно-
энергетических ресурсов является одной из наиболее актуальных
задач для судов речного флота. Затраты на топливо составляют
в настоящеевремя: "долее"50"'от эксплуатационных расходов по
_суднуГПосїйяшщй''ростцеа,на\?оцляЕО'Вндзигае? на первый план проблему его экономии. Отдельные вопросы расчетливого топливоиспользования - поддержание дизелей в хорошем техническом состоянии, применение передовых методов подготовки топлива и водотопливных эмульсий, внедрение жестких систем нормирования, стимулирующих ориентации на режимы экономичных ходов - сегодня решается,"но ещё один резерв'экономии топлива -полезное использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) - на речных судах реализуется недостаточно»
Так, на теплоходах, необорудованных утилизационными кот
лами, примерно 40$ теплоты топлива, сгоревшего в цилиндрах
главных и вспомогательных двигателей,* выбрасывается в атмо
сферу 0 нанося ей ущерб," в" то время как нет оуднв существует
дефицит теплоты, компенсируемый работой вспомогательного котла. Но и при наличии утилизационных котлов утилизируеыые.яая-. _,. ,__ ловые потоки неравномерны по времени и чаще всего рассогласованы о нуждами потребителей. Например, на некоторых пассажир-. оких теплоходах утилизируемые тепловые потоки достигают «максимума в ночное время при движении судна, когда' потребление
.теплоты, одной иэ, самых мощных теплопотребляюйих систем - системой горячего водоснабженіїя минимально. В дневное время при стоянке теплохода положение диаметрально противоположное. Вследствие этого вызывает значительный интерес возможность
аккумулирования вторичной теплоты в аккумуляторах теплоты о последующей передачей ее потребителям в моменты пиковых тепловых нагрузок.
Из всех аккумуляторов теплоты наиболее перспективными признаются в настоящее время аккумуляторы теплоты фазовых переходов (АТФП)„i Однако возможности использования АТФП на флоте не изучены. Нет расчетного инструмента, позволяющего прогнозировать эффективность применения АТФП на .тех или иннх оу-дах речного флота.
В связи с изложенным тема проведенного исследования актуальна.
Цель диссертации - разработка конструкции, материалов, концепции и схем использования АТФП, а также теоретических методов, с помощью которых возможно обоснование целесообразности применения этих аккумуляторов на речных судах.
Поставленная цель предопределила следующие задачи диссертационной работы:
обобщение материалов, полученных из различных литера- . турных источников и анализ .факторов, позволяющих-оценить возможность применения АТФП тех или иных конструкций на судах речного флота;
обоснование требуемых температурных уровней и свойств теплоаккумулирующих материалов '(ТАМ), выбор или разработка новых ТАМ;
формулирование концепции использования АТФП в энергетических установках речных судов и требований к конструкции аппарата, работающего в судовых условиях;
разработка схем включения АТФП в состав судовых систем;
з.
.і... отработка конструкции судового АТФП в ходе лабораторных и полунатурных испытаний; экспериментальное исследование ха- # рамеристйк аккумуляторов.различной конструкции и свойств ТАМ;
создание детерминированных и регрессионных моделей АТФП, проверка их на адекватность;
компьютерное моделирование работы АТФП в составе судовых систем речных, теплоходов различных типов.
Исследование выполнено о помоцью экспериментальных я теоретических методов.
Экспериментальное исследование проведено на лабораторных стендах и в судовых условиях с учетом требований и рекомендаций нормативно-справочной литературы. Полученные результата обрабатывались о использованием основных положений теории погрешностей, В экспериментах использовались отечественные дат-
*
чики и анализирующе-регистрирующая аппаратура.
Теоретическое исследование выполнено с помощью методов
теории теплопроводности0 математической теории планирования
эксперимента и обработки экспериментальных данных, регресси
онного анализа. Часть, выводов сформулирована по результатам
компьютерного моделирования работы АТФП в составе судовых си
стем приготовления горячей воды и отопления,
Научная новизна. Создана математическая модель тепломао-
сообменных процессов зарядки и разрядки АТФП капсульного ти
па. -. :- - - -.
Разработана технология получения новых композиционных ТАМ на основе" кристаллогидратов нитратов и кислородосодержа-щих кислот для использования в судовых АТФП.
Сконструированы регрессионные модели, воспроизводящие процессы разрядки АТФП различной конструкции при разнообразных сочетаниях значений режимных параметров систем - потребителей аккумулированной теплоты.
Практическая ценность. Разработана конструкция АТФП капсульного типа и схемы его .включения в состав судовых систем.
Использование АТФП на речных теплоходах позволяет частично компенсировать дефицит теплоты в системах горячего водоснабжения в период пиковах нагрузок . или тепловые потоки, вырабатываемые утилизационными котлами и направляемые в систему отопления на ходу судна, во время стоянок, что приводит к сокращению времени работы вспомогательного котла и уменьшению расхода котельного топлива.
Создана компьютерная модель, воспроизводящая тепловое состояние рабочих элементов АТФП при его зарядке и разрядке, которая ориентирована на IBM-совместимые ПЭВМ и может быть, использована при проектирований перспективных АТФП для речного флота.
Реализация результатов работы. Результаты выполненного исследования внедрены в Волжском объединенном речном пароходстве с экономическим эффектом 397391 руб. в год на одно судно, а также используются в учебном процессе при подготовке специалистов на механическом и кораблестроительном факультетах Волжской государственной академии водного транспорта.
Апробация работы. Основные результаты исследований до-
кладіївались і' получили положительную оценку на научно-техни-
ческолі семинаре . 'Теплоаккукулнрувщие материалы, разработка.и
' ".ркм-энекие*' (краскочар, ЇЬЗО г.), научно-технической кон^е-
..... ".:.рол.7 ы экологии, о:н:ргет::кк, бсзо.-асноаги траиспор-
5 та..Результаты исследований, практика их применения" (Москва, 1932 г.) и научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состана института инженеров водного транспор-. та (Н.Новгород, 1890-1992 гг.).
