ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Рассмотрено одно из перспективных направлений совершенствования дизелей, используемых в качестве главных и вспомогательных в составе судовых энергетических установок, такое как повышение температурного уровня, обеспечивающее сокращение тепловых потерь - повышение термического КПД двигателей и их топливной экономичности. Для реализации данного направления многие современные дизели оснащены высокотемпературными системами охлаждения. Повышение температуры охлаждающей жидкости в таких системах сопровождается повышением давления в системах охлаждения. Возрастание давления в системах охлаждения приводит к увеличению затрат мощности, необходимой для привода циркуляционного насоса внутреннего контура системы охлаждения дизеля. Целью проведенных исследований являлась сравнительная оценка теплогидравлической эффективности высокотемпературного и низкотемпературного охлаждения. В качестве критерия оценки использовались отношение отводимой через систему охлаждения теплоты и затраты мощности на прокачивание охлаждающей жидкости, обеспечивающей данный отвод теплоты. Для определения указанного соотношения при проведении исследований использовались как известные аналитические зависимости, так и результаты проведенного численного моделирования процессов теплообмена в цилиндрическом канале. Использование обоих методов исследования позволило получить согласующиеся результаты. На основании результатов проведенных исследований можно сделать вывод о том, что несмотря на увеличение затрат мощности на привод циркуляционного насоса, переход на высокотемпературное охлаждение обеспечивает повышение теплогидравлической эффективности систем охлаждения судовых дизелей. Наиболее существенное повышение теплогидравлической эффективности систем высокотемпературного охлаждения возможно при условии использования водоводяных теплообменных аппаратов, обеспечивающих максимально допустимую разность температур охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и входе в него.

судовые дизели, высокотемпературные системы охлаждения, теплогидравлическая эффективность, отводимая теплота, затраты мощности, численное моделирование, удельная энтальпия потока, удельная кинетическая энергия потока

1. Кригер А. М. Жидкостное охлаждение автомобильных двигателей / А. М. Кригер, М. Е. Дискин, А. Л. Новенников, В. И. Пикус. - М.: Машиностроение, 1985. - 176 с.

2. Петриченко Р. М. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания / Р. М. Петриченко. - Л.: Машиностроение, 1975. - 224 с.

3. Иванов И. Е. Системы охлаждения поршневых ДВС: монография / И. Е. Иванов, М. Г. Шатров, Т.Ю. Кричевская. - М.: МАДИ, 2015. - 168

4. Григорьев М. А. Обеспечение надежности двигателей / М. А. Григорьев, В. А. Долецкий. - М.: Машиностроение, 1990. - 322 с.

5. Дорохов А. Ф. Моделирование теплопередачи через стенку рабочего цилиндра поршневого ДВС и управление его напряжённо-деформированным состоянием / А. Ф. Дорохов, Н. В. Пахомов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2015. - № 1 (45). - С. 68-74.

6. Гулиев Н. Р. Анализ условий работы деталей цилиндропоршневой группы современных двигателей внутреннего сгорания / Н. Р. Гулиев [и др.] // Аграрные конференции. - 2017. - № 5 (5). - С. 19-29.

7. Ципленкин Г.Е. Уровень форсировки поршневых ДВС нового поколения / Г. Е. Ципленкин, В. И. Иовлев // Двигателестроение. - 2016. - № 1 (263). - С. 25-30.

8. Koch F. W. Cooling system development and optimization for di engines / F. W. Koch, F. G. Haubner. - SAE Technical Paper, 2000. - № 2000-01-0283. - 16 p. DOI: 10.4271/2000-01-0283.

9. Безюков О. К. Охлаждение транспортных двигателей внутреннего сгорания / О. К. Безюков, В. А. Жуков, В. Н. Тимофеев. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. - 272 с.

10. Ливенцев Ф. Л. Высокотемпературное охлаждение поршневых двигателей внутреннего сгорания / Ф. Л. Ливенцев. - М.-Л.: Машиностроение, 1964. - 204 с.

11. Разуваев А. В. Повышение эффективности энергетических установок / А. В. Разуваев, Е. А. Соколова, Е.А. Разуваева // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - Т. 3. - № 1(46). - С. 150-159.

12. Churchill R. A. Low-Heat Rejection Engines - A Concept Review / R. A. Churchill, J. E. Smith, N. N. Clarc, R. A. Turton // SAE transactions. - 1988. - Pp. 68-79.

13. Денисенко И. П. О возможности применения высокотемпературного охлаждения в современных поршневых двигателях внутреннего сгорания / И. П. Денисенко, Н. А. Устинов, А. А. Вандышева, М. С. Губатенко // Интернет-журнал «Науковедение». - 2017. - Т. 9. - № 2. - С. 64.

14. Жуков В. А. Расчетная оценка эффективности высокотемпературного охлаждения комбинированных ДВС / В. А. Жуков // Авиационно-космическая техника и технология. - 2011. - № 10 (87). - С. 153-158.

15. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.

16. Якубович А.И. Системы охлаждения тракторных и автомобильных двигателей / А. И. Якубович, Г. М. Кухаренок, В. Е. Тарасенко. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2014. - 473 с.

17. Жуков В. А. Исследование процесса теплообмена в высокотемпературных системах охлаждения судовых дизелей / В. А. Жуков [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. - 2019. - № 1-1 (43). - С. 117-124.

18. Безюков О. К. Выбор параметров охлаждения судовых дизелей / О. К. Безюков, В. А. Жуков, А. А. Пуляев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 2. - С. 379-389. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-379-389.

19. Разуваев А. В. Поршневые двигатели внутреннего сгорания с высокотемпературным охлаждением / А. В. Разуваев. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. - 128 с.

20. Теплотехника. Практикум / под ред. В. Л. Ерофеева, А. С. Пряхина. - М.: Изд-во «Юрайт», 2017. - 395 с.