Эффективность интенсификации теплоотвода замкнутой системы охлаждения судовой энергоустановки

В работе рассмотрен метод повышения эффективности замкнутых систем охлаждения судовых энергетических установок, исключающих потребление забортной воды. Отмечается, что широко распространенные в настоящее время разомкнутые системы охлаждения, предусматривающие потребление забортной воды, подвержены засорению, особенно в загрязненной акватории, что может привести к прекращению работы энергоустановки. Обращается внимание на то, что особенно при эксплуатации судна в районах интенсивного рыболовства наносится существенный ущерб рыбным ресурсам, происходит интенсивное уничтожение планктона как основы пищевой цепочки. Предложена интенсификация процессов теплоотвода, позволяющая снизить массогабаритные показатели замкнутых систем, обеспечив тем самым их более широкое внедрение в судостроении. Задачей исследование является определение наиболее эффективных методов такой интенсификации. На примере судового обшивочного теплообменного аппарата исследована возможность использования с этой целью газожидкостных струй. Были проведены визуальные и теплотехнические исследования на моделях обшивочных аппаратов. Выполнено моделирование наихудших условий их работы (теплоотдача при свободной конвекции), когда забортная вода неподвижна относительно корпуса судна. Визуальные исследования показали, что всплывающие пузырьки воздуха имеют поперечные пульсации, разрушающие пристенный пограничный слой, формирующийся вдоль теплоотдающей поверхности, который препятствует процессу теплоотвода. Теплотехнические исследования подтвердили существенное (в десять и более раз) увеличение теплоотдачи. Причем этот эффект усиливается по мере уменьшения температурного напора между теплоотдающей поверхностью и забортной водой, что очень важно при нахождении судна в экваториальных водах. Данный метод интенсификации процесса сопоставлен со случаем создания (например, посредством насоса) локального течения заборной воды вдоль поверхности такого теплообменника. Определено, что последний уступает по эффективности газожидкостным струям. Сделан вывод о том, что использование этого достаточно простого метода интенсификации теплоотвода замкнутых систем охлаждения обеспечит их более широкое внедрение в практику судостроения.

1. Тихонов Н. Ф. Анализ существующих систем охлаждения судовых дизелей / Н. Ф. Тихонов // Тенденции развития науки и образования. — 2023. — № 102–5. — С. 151‒154. — DOI: 10.18411/trnio10-2023-284. — EDN MUYXCM.

2. Харламова А. Э. Анализ аварийности судов, вызванной ненадежной работой системы охлаждения судовых энергетических установок / А. Э. Харламова, М. Н. Покусаев, А. В. Трифонов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2023. — № 2. — С. 30‒40. DOI: 10.24143/2073-1574-2023-2-30-40. — EDN QCWWRO.

3. Федоровский К. Ю. Механизм отрицательного антропогенного воздействия систем охлаждения СЭУ / К. Ю. Федоровский, Н. К. Федоровская, В. В. Ениватов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12, № 6. — С. 1068‒1077. DOI: 10.21821/2309–5180–2020–12–6–1068–1077 — EDN UZNMHI.

4. How power plants kill fish&damage our water ways. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://blogs.sierraclub.org/compass/2011/08/how-power-plants-kill-fish-damage-our-waterways-.html (дата обращения 11.11.2021).

5. Федоровский К. Ю. Замкнутые системы охлаждения судовых энергетических установок. / К. Ю. Федоровский, Н. К. Федоровская — М.: ИНФРА-М, 2017. — 163 с.

6. Федоровский К. Ю. Замкнутые системы охлаждения судовых энергоустановок с теплоотводом через судовую обшивку / К. Ю. Федоровский, Н. К. Гриненко // Научные проблемы водного транспорта. — 2022. — № 70. — С. 87‒97. DOI10.37890/jwt.vi70.238. — EDN SDURGK.

7. Specialty Gridcooler Keel Coolers [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.fernstrum.com/products/gridcooler-keel-cooler/specialty-coolers/ (дата обращения 21.12.2021).

8. Шаповалов А. В. Способы интенсификации теплообмена в теплопередающих устройствах / А. В. Шаповалов, Н. М. Кидун, Т. Н. Никулина // Вестник гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого. — 2021. — № 4(87). — С. 67‒76. — EDN OVNHCG.

9. Кузеванов В. С. Тепломассообмен. / В. С. Кузеванов, Г. С. Закожурникова, С. С. Закожурников. — М.: Юрайт, 2024. — 193с.

10. Барышева О. Б. Тепломассообмен в теории и на практике / О. Б. Барышева, Е. В. Варсегова. — Казань: Бук, 2021. — 234 с. — EDN AOQWST.

11. Калашников А. М. Классификация и сравнительная оценка методов повышения эффективности теплообменников для системы рекуперации тепловых потерь технологического оборудования / А. М. Калашников // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2021. — № 6. — С. 237‒244. DOI 10.24412/2071-6168-2021-6-237-244. — EDN NRSUGO.