Жуков Владимир Анатольевич — доктор технических наук, доцент
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Zhukov, Vladimir A. — Dr. of Technical Sciences, associate professor5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Степанов Евгений Андреевич — аспирант
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Stepanov, Evgenij A. — Postgraduate
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Ерофеев Валентин Леонидович — доктор технических наук, профессор
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Erofeev, Valentin L. — Dr. of Technical Sciences, professor
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Темой исследования являются противообледенительные устройства, обеспечивающие повышение ледопроходимости, широко применяемые на современных ледоколах. Отмечается, что наиболее распространенными являются устройства, в основе которых лежит пневмообдув корпуса ледокола воздухом, нагнетаемым специальным компрессором. При работе в условиях низких температур возникает опасность выхода компрессора из строя вследствие обледенения его приемного тракта, для защиты которого необходимо повышать температуру воздуха, поступающего в компрессор, до безопасных значений. Возможными способами подогрева являются рециркуляция сжатого в компрессоре воздуха и его подогрев в специальном теплообменном аппарате. В статье представлена схема противообледенительной системы, позволяющей реализовать оба способа подогрева воздуха с описанием принципа ее действия. Статья посвящена актуальной проблеме, а именно выбору наиболее предпочтительного способа подогрева воздуха. В качестве критерия оценки предлагается использовать энергетические затраты, необходимые для обеспечения подогрева воздуха, параметров охлаждения современных двигателей внутреннего сгорания с высоким уровнем форсированности и перспективных двигателей. Для решения поставленной задачи предложен алгоритм, учитывающий особенности работы компрессора противообледенительного устройства, требования, предъявляемые к температуре приемного воздуха, а также свойства теплоносителей. Расчетная методика базируется на классических уравнениях термодинамики и теплопередачи. Результаты выполненных расчетов позволяют сравнить энергетические затраты на обеспечение повышения температуры воздуха до требуемых значений при использовании различных способов подвода теплоты. На основании проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что наиболее рациональным способом подогрева приемного воздуха компрессора противообледенительного устройства является совместное использование рециркуляции и теплообменного аппарата. Перспективным направлением совершенствованием противообледенительных устройств является оптимизация температурных режимов работы компрессора, рационализация распределения подводимой теплоты, автоматизация управления температурным режимом пневмообдува.
Anti-icing devices that provide increased ice penetration are widely used on modern icebreakers. The devices based on the pneumatic pressurization of the icebreaker hull with air pumped by a special compressor are most common. When operating at low temperatures, there is a danger of compressor failure due to icing of the compressor intake tract. To protect the receiving path, it is necessary to increase the temperature of the air entering the compressor to safe values. Possible heating methods are recirculation of compressed air in the compressor and its heating in a special heat exchanger. A diagram of an anti-icing system that allows you to implement both methods of air heating is presented in the paper; the principle of its operation is described. An urgent problem of selecting the most preferred method of air heating is considered in the paper. As an evaluation criterion, it is proposed to use the energy costs necessary to ensure air heating, cooling parameters of modern internal combustion engines with a high level of boost and advanced engines. To solve this problem, an algorithm that takes into account the features of the operation of the anti-icing device compressor, the requirements for the temperature of the receiving air, the properties of heat carriers is proposed. The calculation method is based on the classical equations of thermodynamics and heat transfer. The results of the calculations performed allow us to compare the energy costs for ensuring an increase in air temperature to the required values when using various methods of heat supply. The conclusions drawn on the basis of the calculations carried out allow us to conclude that the most rational way to warm up the intake air of the compressor of the anti-icing device is the joint use of recirculation and a heat exchanger. A promising direction for improving anti-icing devices is the optimization of the temperature modes of the compressor operation, rationalization of the supplied heat distribution, automation of the control for the temperature regime of the pneumatic boost.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.