STUDYING THE THERMAL-HYDRAULIC EFFICIENCY OF HIGH-TEMPERATURE COOLING SYSTEMS FOR MARINE DIESEL ENGINES

One of the perspective directions of improving diesels used as the main and auxiliary engines in the ship power plants composition is increasing the temperature level providing heat losses reduction, increase of engines thermal efficiency and their fuel economy. To implement this direction, many modern diesels are equipped with high-temperature cooling systems. Increasing the coolant temperature in such systems is accompanied by increasing the pressure in the cooling systems. Increasing pressure in the cooling systems leads to increasing the power consumption required to drive the circulation pump of the internal circuit of the diesel cooling system. The research purpose is a comparative assessment of the thermal-hydraulic efficiency of high-temperature and low-temperature cooling. As an evaluation criterion, the ratio of heat withdrawn through the cooling system and the power consumption for pumping the coolant, which provides this heat removal, is used. To determine this ratio, both known analytical dependencies and the results of numerical simulation of heat transfer processes in a cylindrical channel are used during the research. The use of both research methods allows us to obtain consistent results. Based on the conducted research results, it can be concluded that despite increasing the power costs for the circulation pump drive, the transition to high-temperature cooling provides an increase of the thermal-hydraulic efficiency of the ship diesel cooling systems. The most significant increasing the thermal-hydraulic efficiency of high-temperature cooling systems is possible when using water-water heat exchangers that provide the maximum permissible temperature difference of the coolant at the engine outlet and inlet.

marine diesels, high-temperature cooling systems, heat-hydraulic efficiency, heat dissipation, power consumption, numerical simulation, specific enthalpy of the flow, specific kinetic energy of the flow

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.