автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Математические модели функционирования судового энергетического комплекса с глубокой утилизацией теплоты

На правах рукописи

Цезары БЕХРЕНДТ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ

Специальность 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их

элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Калининград - 2004

Работа выполнена в институте Технической эксплуатации судовых энергетических установок в Высшей морской школе, г. Щецин (Польша)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Безюков O.K. доктор технических наук, профессор Петухов В.А. доктор технических наук, профессор Ковальчук Л.И.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие

„Государственный ордена „Знак Почета" научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота" ГИПРОРЫБФЛОТ

Защита состоится 25 июня 2004 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 307.007.02 при Калининградском государственном техническом университете (236000, г. Калининград, Советский пр., 1)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Калининградского государственного технического университета

Автореферат разослан ль апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокие цены энергоносителей и все более ужесточающиеся требования Международных конвенций по предотвращению загрязнения морской среды, заставляют судовладельцев и конструкторов искать новые решения проблемы повышения эффективности использования энергетических ресурсов судовой энергетической установки (СЭУ) в целом и энергетического комплекса (ЭК) главный двигатель (ГД)-винт, в частности. Одним из них является оптимизация использования теплоты за счет оценки располагаемых энергетических потоков и назначения оптимальных, с точки зрения экономичности, режимов работы судового ма-шинно-движительного комплекса (МДК) с учетом реальных и изменяющихся условий плавания. Такой подход требует разработки математических моделей функционирования судового ЭК, которые в виде комплекса компьютерных программ, позволили бы в режиме реального времени получать величины, определяющие количество вторичных энергоресурсов на судне с возможностью их глубокой утилизации. Актуальность работы подтверждается ее соответствием основным направлениям научных исследований Департамента развития науки (1999г.) и Секции основ эксплуатации (1999г.) Польской Академии Наук, а также Комитетом Научных Исследований Европейского Союза, выделившего грант EFFORT №GRD2-2001-50117 „European Full-scale Flow Research and Technology", в котором автор диссертации являлся ответственным исполнителем по разделу "Полномасштабные исследования судовых энергетических установок". Об актуальности решаемых проблем говорят и запросы ряда организаций и предприятий, заинтересованных и уже использующих результаты исследований (Aalborg, Autocomp, CAT, EuroAfrica, Stocznia Gryfia, STNATLAS ELEKTRONIK, Volvo-Penta, Unity Line) проведенных автором, в своей проектной и эксплуатационной деятельности.

Цель и задачи исследования: повышение эффективности использования топливо-энергетических ресурсов с учетом реальных условий эксплуатации судна. Для достижения указанной цели были поставлены следующие научно-технические задачи:

1. Разработать математические модели функционирования судового ЭК с глубокой утилизацией вторичных энергоресурсов.

2. Разработать методику и получить корреляционные зависимости, отражающие взаимосвязь параметров работы ЭК с ГД различных типов в реальных условиях их функционирования с величинами располагаемых вторичных энергоресурсов.

3. Разработать математические модели, позволяющие на основе минимального числа данных построить действительные винтовые характеристики, изменяющиеся в связи с условиями эксплуатации и сроком службы судна.

4. Получить математические модели и построить на их основе алгоритмы определения значений составляющих теплового баланса располагаемой теплоты ЭК, учитывающие особенности функционирования СЭУ и параметры окружающей среды.

5. Разработать математические модели, алгоритмы и рабочие компьютерные программы, позволяющие на борту судна оперативно анализировать и на этой основе назначать наиболее эффективные режимы эксплуатации ЭК с целью глубокого использования располагаемой теплоты.

6. Получить методики, алгоритмы и прикладные компьютерные программы, позволяющие при проектировании, эксплуатации и модернизации СЭУ провести количественный сравнительный анализ энергетической эффективности их различных вариантов.

7. Разработать математическую модель, отражающую взаимосвязь степени использования потерь теплоты ЭК с особенностями функционирования и параметрами окружающей среды.

8. Провести экспериментальные исследования работоспособности, адекватности и надежности разработанного комплекса компьютерных программ.

Объект исследований СЭУ и ее элементы - энергетический комплекс в составе ГД-винт регулируемого шага, утилизационный котел (УК), охладитель наддувочного воздуха (НВ) и водоводяной охладитель, опреснитель, а также физические и математические модели судового ЭК.

Методики исследований основываются на использовании принципов системного и термодинамического анализа судового ЭК, математического и экспериментального моделирования функционирования его отдельных элементов и комплекса в целом.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами сопоставления с многочисленными экспериментальными

данными, полученными автором диссертации в течение более 20-лет эксплуатационной практики. Достоверность научных результатов обеспечивается корректным применением методов математической статистики, планирования эксперимента, термодинамического анализа и проведением проверок на адекватность результатов аналитических и экспериментальных исследований.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Математическая модель и алгоритм построения действительных винтовых характеристик, позволяющих при использовании минимального числа новых данных учитывать изменяющиеся условия эксплуатации и состояние корпуса судна.

2. Математические модели и построенные на их основе алгоритмы определения значений составляющих теплового баланса располагаемой теплоты ЭК (отходящие газы (ОГ), вода, охлаждающая ГД и НВ), учитывающие особенности его функционирования и параметры окружающей среды.

3. Разработанный пакет прикладных компьютерных программ, позволяющих для реальных условий функционирования судового ЭК:

- построить действительные пропульсивные характеристики судна;

- построить комплексные характеристики ГД различных типов;

- определить значения (величины) параметров ОГ, воды, охлаждающей ГД и НВ;

- провести расчет производительностей УК и испарителей, а также параметров подогрева питательной воды.

4. Математическая модель оперативной оценки эффективности использования располагаемой теплоты ЭК в реальных условиях эксплуатации, основанная на анализе эксергетических потерь.

Новые научные положения и результаты. Наиболее существенными новыми научными положениями и результатами, полученными лично соискателем, являются следующие:

- впервые разработано математическое описание функционирования судового ЭК, учитывающее действительные условия эксплуатации судна, изменение КПД винта в зависимости от угла поворота лопастей и влияние действительных значений коэффициента попутного потока. Это потребовало разработки также следующих новых математических моделей:

- построения действительных винтовых характеристик с учетом изменяющихся условий плавания судна и технического состояния корпуса;

- построения действительных комплексных характеристик ГД;

- определения количества вторичных энергоресурсов, находящихся в охлаждающей воде и НВ мало- и среднеоборотных двигателей при их работе с постоянной и переменной частотой вращения в диапазоне 50-100% нагрузки с учетом изменения параметров окружающей среды;

- определения параметров ОГ ГД с учетом изменяющихся условий эксплуатации и параметров окружающей среды;

- работы утилизационных водо- и огнетрубных котлов (УК) с целью определения их паропроизводительности при учете параметров ОГ и конструктивных особенностей котлов;

- определения температуры подогрева воды на входе в УК при совместной работе с охладителем НВ для учета вторичных энергоресурсов наддувочного воздуха в зависимости от особенностей конструкции охладителя (подогревателя);

- определения производительности вакуумного опреснителя с учетом изменения, количества теплоты воды, охлаждающей ГД, и изменения параметров окружающей среды;

- расчета эффективности использования располагаемых потоков вторичных энергоресурсов на основе применения энтропийного метода.

Для расширения возможностей предложенной модели судового ЭК была отдельно разработана математическая модель определения производительности опреснителя, работающего по принципу обратного осмоса, позволяющая учитывать изменение параметров окружающей среды и оценить возможную экономию энергоресурсов.

Практическая ценность работы состоит в следующем: разработанные модели, реализованные в виде комплекса компьютерных программ, позволяют оперативно оценивать и выбирать наиболее экономичные режимы работы судового ЭК (с точки зрения затрат топлива на производство энергоресурсов) с учетом возможных нагрузок и технического состояния судна в реальных условиях плавания. Полученные результаты могут быть использованы при эксплуатации судна, на стадиях проектирования и модернизации СЭУ, при создании тренажерных комплексов СЭУ, в учебном процессе

при подготовке инженеров-судомехаников и повышении их квалификации, а также при проектировании систем автоматического контроля и управления СЭУ.

Реализациярезультатов исследований. Работа выполнялась в соответствии с основными направлениями научных исследований Департамента развития науки (1999г.) и Секции основ эксплуатации (1999г.) Польской Академии Наук, а также была поддержана Комитетом Научных Исследований Европейского Союза выделившего грант EFFORT№GRD2-2001-50117„European Full-scale Flow Research and Technology". Разработанные методики оценки располагаемой энергии вторичных ресурсов с целью повышения эксплуатационный эффективности СЭУ внедрены в фирмах Aalborg, Autocomp, CAT, Euro Africa, Stocznia Gryfia, STN ATLAS ELEKTRONIK, Volvo-Penta, Unity Line, а также используются в учебном процессе в высших морских учебных заведениях при подготовке инженеров-судомехаников и на курсах по повышению квалификации кадров плавсостава, о чем свидетельствуют соответствующие документы.

Личный вклад автора. Автором поставлена проблема, сформулированы цели и задачи теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методики, алгоритмы и компьютерные программы, проведены расчетные и экспериментальные исследования работы судового ЭК, подтверждена адекватность разработанных математических моделей и пакета прикладных компьютерных программ.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на VIII, X, ХШ, XVIII, ХХШ международных симпозиумах „Судовые энергетические установки" (Гдыня, 1986, 1988, 1991, 1996, 2002), на юбилейной научной конференции МВИМУ (Мурманск, 1990), I и Ш конференциях „Охрана морской и прибрежной среды" (Свиноустье, 1992, 1994), на заседаниях научных секций „Основы эксплуатации" Комитета по машиностроению Польской Академии Наук (Щецин, 1996, 1997), XVI научной Сессии судостроителей (Дзивнувек, 1994), XVI-ом международном симпозиуме „Судовые энергетические установки" (Гданьск, 1994), I-st International Conference on Marine Technology ODRA 95 (Щецин, 1995), II-nd International Conference on Marine Technology ODRA 97 (Щецин, 1997), ХГХ международном симпозиуме „Судовые энергетические установки" (Щецин, 1997), XX международном симпозиуме „Судовые энергетические установки" (Гдыня-АВМФ, 1998), научной кронференции Air Pollution from Ship -

Ships'98 (Клайпеда, 1998), научно-технической конференции EXPLO-SHIP'99 (Копенгаген, 1999), международных научно-технических конференциях БАЛТТЕХМАШ (Калининград, 2000, 2002), X-th International Interdisciplinary Conference ofTeachers on Marine Science and Technology Щецин, 2000), XXI международном симпозиуме „Судовые энергетические установки" (Гданьск, 2000), международной научно-технической конференции КГТУ (Калининград, 2000), 23 rd CIMAC World Congress on Combustion Engine Technology (Гамбург, 2001), I-st Kongres Seas & Oceans (Щецин, 2001), XXIV международном симпозиуме „Судовые энергетические установки" (Щецин, 2003), российско-польской научной конференции „Анализ, прогнозирование и управление в сложных системах" APS-2003 (Санкт-Петербург, 2003), юбилейной научно-технической конференции КГТУ (Калининград, 2003), международной научно-практической конференции „Безопасность водного транспорта" (Санкт-Петербург, 2003).

Публикации: основное содержание работы изложено в двух монографиях и 58 публикациях, а также в 59 отчетах по научно-исследовательским работам, выполненных автором по заявкам различных организаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка использованной литературы из 245 наименований, содержит 374с. машинописного текста, включающего 5с. содержания и основных условных обозначений и сокращений, 18 с. списка литературы, 134 рисунка и 43 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, описывается постановка задач исследования и методика их решения, показана научная новизна, теоретическое и практическое значение, кратко изложены основные положения и результаты, работы.

В первой главе проведен анализ эффективности работы судовых ЭК, в

частности, рассмотрены составляющих теплового баланса мало - и среднеоборотных

двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с точки зрения возможности.утилизации

вторичных энергоресурсов. Анализ приведенных данных позволяет сделать вывод о

том, что величины теплоты по отдельным составляющим могут изменяться в

следующих пределах (в %):

составляющая среднеоборотные ДВС малооборотные ДВС

отходящие газы 24,8+33,9 26,0+31,5

наддувочный воздух 9,4+13,0 11,2+14,5

охлаждающая вода 7,0+8,4 6,3+7,9

смазочное масло

Теплоту этих составляющих можно использовать по-разному, в связи с чем автором, проанализированы возможные методы и схемы использования теплоты выхлопных газов, НВ, охлаждающей воды и смазочного масла, при этом показано, что целесообразность использования утилизационных турбогенераторов уменьшается в связи с уменьшением процентного количества теплоты, уходящей с ОГ ДВС по мере их модернизации.

Распространенным способом производства электроэнергии (кроме традиционных вспомогательных дизель-генераторов (ВДГ) является использование валогенера-торов (ВТ), однако при их применении на судне с винтами фиксированного шага (ВФШ) появляются проблемы, связанные с обеспечением постоянной частоты и напряжения вырабатываемой электроэнергии. И хотя установка оборудования, стабилизирующего частоту тока, увеличивает время эксплуатации валогенераторов за счет расширения границ частоты вращения ГД от 70 до 105% его экплуатационных значений, это не всегда приводит к снижению стоимости вырабатываемой электроэнергии из-за потерь, связанных с КПД оборудования и высокими инвестиционными расходами.

Этим обстоятельством объясняется тот факт, что примерно в 90% всех проанализированных автором СЭУ используются ЭК с ВГ и винтами регулируемого шага (ВРШ). На основании проведенного анализа автором предлагается оптимальная с точки зрения утилизации вторичных энергоресурсов схема СЭУ, представленная на рис. Л. Она обеспечивает использование этих ресурсов из наиболее важных его источников:

бросовая теплота охлаждающей ГД воды используется в вакуумном испарителе для производства пресной воды;

теплота НВ используется в двухсекционном охладителе для подогрева воды, питающей котел, что позволяет увеличить его паропроизводительность;

пароводяная система является объединенной, что приводит к тому, что вспомогательный котел является одновременно сепаратором пара (УК). Раздельные пароводяные системы, в которых УК имеет собственный сепаратор, использовались в 70-80 гг. Однако усложнение системы, дополнительные элементы (сепаратор пара УК, насосы, дополнительные трубопроводы и арматура, система автоматики), а также обязательное условие выравнивания давления пара при параллельной работе котлов, привели к тому, что такие системы достаточно редко используются на судах, построенных после 90-х годов;

электроэнергия может производится ВДГ, а также валогенератором или утилизационным турбогенератором; при этом для стабилизации частоты напряжения, вырабатываемого ВГ, в судовых ЭК используется ВРШ. По мнению автора, такая схема является наилучшим решением, когда обеспечено полное использование вторичных энергоресурсов, минимизированы инвестиционные расходы, упрощены системы и их обслуживание.

В настоящее время именно это является наиболее важным для судовладельцев, особенно с точки зрения наметившейся тенденции по уменьшению численности экипажа на судне.

Оценка возможности повышения эффективности эксплуатации СЭУ, то есть эксплуатация с минимизацией расходов топлива и максимальным использованием

Рис. 1 Схема рассматриваемого пропульсивного комплекса

вторичных энергоресурсов, требует определения реального, для конкретных данных условий эксплуатации судна с практически любым техническим состоянием, определения степени нагрузки ГД и величины имеющихся в этих условиях вторичных энергоресурсов. Анализ литературных источников и опыт работы автора на судах морского флота позволяют утверждать, что комплексный подход к проблеме повышения эксплуатационной эффективности СЭУ отсутствует. Исследования, проведенные разными авторами, касаются или только эффективности работы ГД или эффективности эксплуатации УК и теплообменников (охладитель НВ, опреснитель). Автором же предлагается комплексный подход к решению этих задач, при этом потребовалось решить и ряд частных задач, в том числе и связанных с построением действительных пропульсивных характеристик (использование теоретических характеристик приводит к значительным погрешностям, ибо действительные характеристики отличаются друг от друга даже на судах одной серии), учитывающих изменяющиеся условия и параметры окружающей среды. На основании анализа проектной и технической документации ведущих фирм-изготовителей судовых ДВС показано, что разные организации закладывают разные величины температуры окружающего воздуха влажности и давления в понятие нормальных условий окружающей среды. Так, например, анализируя данные фирм MAN-B&W, Wartsila (Sulzer), Caterpillar, автор делает следующие выводы:

- удельные расходы топлива, массовый расход ОГ, температура ОГ за турбокомпрессором приводятся для условий окружающей среды по нормам ISO;

- величины теплоты, содержащейся во вторичных энергоресурсах - охлаждающей воде двигатели, НВ и моторном масле, приводятся для тропической зоны, в которой эти величины имеют наибольшие значения. Необходимо обратить внимание, что это те значения теплоты, которые должны принять теплообменники;

- их расходы, а, следовательно, и величины теплоты, на 10% превышают действительное количество теплоты вторичных энергоресурсов;

- значения теплоты, находящейся в виде вторичных энергоресурсов в охлаждающих агентах и НВ, для арктических условий приводятся крайне редко. Такую информацию можно получить только от заводов-изготовителей ГД.

Для всех приведенных выше внешних условий принято, что температура воздуха на входе в турбокомпрессор tos равна температуре воздуха в машинном

отделении Однако в большинстве исследуемых СЭУ трубопроводы системы подачи воздуха в машинное отделение расположены вблизи турбокомпрессоров, поэтому температура 1„ будет несколько ниже Действительная температура воздуха на входе в турбокомпрессор будет приближена к температуре окружающего воздуха /й, и ее величина будет зависеть от длины нагнетающих коллекторов и их расположения в надстройке судна. Анализ проведенных автором суточных измерений температуры а также данные литературных источников позволили представить

связь температуры в машинном отделении в виде

зависимости: = 16 ,579 -е0,02'6 '' . На рис. 2 приведены зависимости, позволяющие определить величину действительной температуры воздуха на входе в турбокомпрессор а, следовательно, и точнее определить количество вторичных энергоресурсов.

Рис. 2 Зависимость температуры в МКО /0 от температуры окружающей среды

¡ь и от разности

В этой же главе проведен анализ изменения температуры забортной воды и показано ее количественное влияние (в различных документах задаются разные величины в качестве норм) на величину вторичных энергоресурсов. Приводятся данные (по большому числу современных мало - и среднеоборотных ГД) по количеству теплоты, отбираемой пресной водой охлаждающей эти двигатели и холодильники НВ. На основании этих данных получены математические зависимости, позволяющие определить величины вторичных энергоресурсов воды, охлаждающей ГД и НВ, при различных условиях плавания и параметрах окружающей среды, которые положены в основу математических моделей, описываемых в следующих главах.

Во второй главе проведен анализ существующих методов построения пропульсивных характеристик, их особенности и принятые допущения. Показана невозможность распространения результатов испытаний головных судов на суда последующих лет постройки и разных сроков эксплуатации, что заставило автора разработать новую методику, которая основывается на компьютерной обработке совместных результатов модельных испытаний винтов в свободной воде и экспериментальных натурных исследований пропульсивных комплексов ряда судов. Достоинством разработанной методики является то, что в результате применения предлагаемых операций для построения реальных пропульсивных характеристик судна достаточно использование минимального количества измерений во время его испытаний на одном характерном режиме.

По полученным таким образом характеристикам можно получить реальную информацию о требуемой мощности и соответствующем расходе топлива ГД (при работе с ВГ и без него), скорости движения судна, относительном шаге и оборотах винта для любых реальных изменяющихся условий плавания судна с учетом технического состояния ГД корпуса судна и гребного винта. Показана возможность выбора наиболее эффективного режима работы судового ЭК с целью снижения эксплуатационных расходов топлива и загрязнения окружающей среды в любых конкретных условиях эксплуатации.

Впервые результаты расчетов и исследований представлены в 3-х мерных координатах, упрощающих оперативный анализ изменений параметров, контроль и управление ЭК судна. На основе такого подхода оказалось возможным разработать комплекс универсальных аналитических зависимостей, положенных в основу математической модели функционирования судового ЭК.

Для оценки сравнительной точности полученных расчетных данных приведены результаты анализа влияния погрешности принятых исходных коэффициентов измеряемых величин на конечные результаты.

Выбор экономически обоснованных режимов работы ЭК связан в первую очередь с обработкой большого количества характеристик, представляющих функции мощности (К) и частоты вращения (л) ГД или винта (п,), скорости судна (у), относительного шага винта (НЮ), крутящего момента на вале ГД (М) или на винте (б)> удельного (¿) или часового (О) расхода топлива, сопротивления судна (Я), упора

(7) и коэффициента относительной поступи (J) винта и др. Эти характеристики могут быть получены на основании результатов:

- модельных испытаний корпуса и винтов в свободной воде;

-испытаний собственно судна;

- исследований, проведенных на судне с использованием результатов модельных испытаний винтов в свободной воде.

Большой вклад в решение этих проблем внесли работы Папмеля, Тэйлора, Трооста, Данквардта, им посвящены методики, разработанные в институтах СЕТО (Польша), HSW (Германия), NASA (США), Wageningen (Голландия), Delft (Голландия), KaMeWa (Норвегия), САА (Швеция). Результаты их исследований чаще всего представлены в виде гидродинамических характеристик в системе безразмерных коэффициентов Наибольшее распространение получили характе-

ристики Данквардта, однако их использование вносит некоторую погрешность, связанную с тем, что зависимости Kq(J) и Kj(J) связаны между собой кривой КПД винта T!P(J)- Кроме того, построение этих зависимостей требует использования значительного количества расчетных операций.

На основании анализа методов модельных испытаний корпуса судна была, разработана математическая модель определения сопротивления воды движению корпуса реального судна. При этом была впервые получена зависимость по определению КПД попутного потока:

величина которого изменяется в значительном диапазоне, при этом решающим фактором является коэффициент полноты корпуса судна. Так, например, для двухвинтового привода находится в пределах для судна с одним винтом

и симметричной кормой 0,40+0,85 и 0,60+0,85 - для одновинтового судна с ассим-метричной кормой.

Анализ существующих методов построения пропульсивных характеристик на основании результатов экспериментальных исследований на судне показывает, что . расчетные характеристики часто не совпадают с реальными, причем в большей мере это относится к судам с ВРШ. Погрешности можно объяснить введением целого ряда упрощений, которые, например, в методиках Силовича-Фанцева линеаризируют

апроксимацию кривых в наиболее часто встречающемся диапазоне

изменения коэффициента J. Поэтому эти методы позволяют получить удовлетворительные результаты только для эксплуатационных параметров, близких к параметрам измерений и, кроме того, их использование может быть рекомендовано для судов водоизмещением выше 10000 тонн. Для судов с меньшим водоизмещением рекомендуется методика Силукова, которая требует использования дополнительных испытаний судна на швартовых.

Следует подчеркнуть, что практически все существующие методы определения пропульсивных характеристик имеют различные погрешности, которые проявляются только на построенном и введенном в эксплуатацию судне, что приводит к серьезным последствиям. При этом действительная нагрузка ГД, отличающаяся от теоретической, может повлиять на скорость судна, расход топлива, величины мощностей, идущих на винт и валогенератор, количество вторичных энергоресурсов, находящихся в отработавших газах, охлаждающей воде и наддувочном воздухе. Именно поэтому реальные пропульсивные характеристики, индивидуальные для каждого отдельно взятого судна даже одной серии, являются основой для оценки возможности повышения эффективности эксплуатации СЭУ.

В основу новой, предлагаемой автором методики построения (определения) действительных пропульсивных характеристик была положена методика использования совместных результатов экспериментальных исследований на судне и результатов модельных испытаний винта в свободной воде. При этом на основании анализа результатов испытаний 120 винтов в свободной воде была получена новая зависимость для коэффициентов крутящего момента и упора на винте в виде:

В методиках, предлагаемых ранее, принималось допущение, что результаты испытаний винтов в свободной воде могут быть использованы на стадии проектно-конструкторских работ при построении пропульсивных характеристик. При этом рассматривались стандартные винты, постоянное число Рейнольдса, не учитывались изменения КПД винта при изменении угла поворота лопастей и изменений величины

40

коэффициента попутного потока. В новой методике удалось исключить вышеперечисленные недостатки при помощи введения действительных значений величин, полученных на основании результатов экспериментальных исследований на судне в условиях работы винта в неравномерном потоке воды за корпусом. Было доказано, что в диапазоне эксплуатационных нагрузок ГД, т.е. в диапазоне переменных величин относительной поступи винта, действительную характеристику можно заменить мнимой, полученной при использовании результатов исследований винта в свободной воде. Мнимой была названа та характеристика из множества характеристик данной группы винтов, для которой угол наклона коэффициента момента в диапазоне изменений коэффициента J является таким же, как и для действительных характеристик. Такое решение позволяет использовать математический аппарат с использованием относительных величин, с последующим возвращением к действительным. Преимуществом данной методики является то, что с целью получения наиболее близких к реальным результатов, достаточно провести измерения в пяти точках работы. ЭК. При постоянной частоте вращения коленчатого вала ГД измеряется скорость судна, крутящий момент на валу и относительный шаг винта. Измерения необходимо провести при равномерном расположении точек в эксплуатационном диапазоне работы ЭК и при неизменных курсе судна и условиях окружающей среды. Кроме того, необходимо иметь данные о диаметре и номинальном значении относительного шага винта, его дисковое отношение, а также предварительно оценить значение коэффициента попутного потока.

Точность расчета и достоверность получаемых пропульсивных характеристик увеличивается при учете изменений КПД винта в зависимости от его шага H/D и коэффициента попутного потока w, который в свою очередь зависти от скорости судна v. Используя приведенные выше математические зависимости (2), была разработана процедура определения КПД винта при изменении угла поворота лопастей, последовательность котрой представлена на рис.3:

т)в = ^8 > без учета изменений КПД винта;

rjc = ^ ■ с учетом изменений КПД винта.

KqIO2 Кт

A

I lJi

J

к

Рис. 3 Характеристика винта с учетом снижения КПД при Н/ГУ^^НЛ)),»

При этом должно соблюдаться условие К(>в = Кцс- В связи с этим относительное снижение КПД равняется:

Решая систему уравнений (2) с учетом (3), получаем зависимость:

позволяющую определить действительные значения коэффициентов относительной поступи винта J и попутного потока w в очередных точках измерений:

а также получить для всех точек измерений в системе координат зависимости

между коэффициентом попутного потока и скоростью судна:

Построение математических моделей действительных пропульсивных характеристик производилось с использованием компьютерных программ Matlab и Curve Expert. На начальном этапе исследований, при использовании ранее представленных методик, были определены зависимости N=f(v, H/D), Q=f(v, НЮ), T=f(v, H/D), rj —f(v, H/D) в табличной форме, а также в функциональном виде в двух- и трехмерных координатах. Следует подчеркнуть, что объемное представление зависимостей значи-

(4)

У) =с„ +с, -v+c2 .V2.

(6)

тельно упрощает оперативный анализ изменений параметров, контроль и управление работой судового ЭК, в связи с одновременным представлением трех параметров.

Проблема представления пропульсивной характеристики, то есть функции

была решена путем определения точек пересечения кривых, описываемых апроксимированными полиномами и их интерполяции. Проблема получения полной пропульсивной характеристики, то есть зависимости све-

лась к поиску точек пересечения кривых, описываемых апроксимированными полиномами множества точек и их интерполяции. Такую возможность имеет программа Matlab, предлагающая «-мерную функцию при аппроксимации и интерполяцию при помощи склеенных сплайн-функций. Графическое представление последовательности построения характеристик показано на рис.4.

Полная характеристика требует дополнения линиями удельного расхода топлива и винтовыми характеристиками для различного сопротивления движению судна. Поскольку пропульсивные характеристики были построены в виде функции мощности ГД от ряда параметров, универсальные характеристики представлены в виде Дополняя аналитические зависимости результатами измерений, оптимальную универсальную характеристику современных ГД можно представить в виде полинома:

N = a,g2 + Ojng-v a^ng1 + arfg+a^g1 кВт (7)

Проверка модели на адекватность подтвердила высокую сходимость результатов расчета и эксперимента, причем полученные в результате непосредственного измерения величины удельного расхода топлива позволяют ввести коррекцию коэффициентов с целью увеличения степени сходимости.

Учет изменения сопротивления движению судна R, которое происходит в результате изменения осадки судна, изменения технического состояния корпуса и окружающих внешних условий в разработанной методике производится перемещением точек, определяющих работу пропульсивного комплекса, с одной винтовой характеристики на другую. Используя уравнение (6) и известные уравнения гидродинамики винтов, получена зависимость определения действительного значения упора винта:

кН (8)

V, V, V, VI V, V уз

Рис 4 Методика построения пропульсивной характеристики а) - т)=ф,НЮ). б) - М=М(чЯЮ), в) - Т=Т(у.НФ), г)-Н=Щч.НЮ)

где: К определяет заданные относительные изменения сопротивления корпуса судна, а коэффициент А расчитан для условий измерений, принимая, что для этих условий

Полученная таким образом действительная пропульсивная характеристика, а также текстовые подсказки на мониторе позволяют получить кривые управления ЭК с учетом совместной работы ГД и валогенератора для различных величин внешнего сопротивления К (рис. 5).

Н_

й

й й

А 11=2,2 г:0

_________ ^У' / Ук^п >^\Кр,=ОкВт 2 / / / 4-

1' у/уГ —-- -

______ь.

Уз У< V [уз]

Рис. 5 График управления работой пропульсивной установки с ВГ на реальном судне при £=2,2.%

(величина Ко определяет внешнее сопротивление для условий предварительных испытаний, соответствующих определению исходной информации для построения универсальной модели функционирования МДК).

Такое представление характеристики, показывающей работу ЭК при его работе с ВГ, является наиболее информативным для вахтенного механика, поскольку позволяет оценить количество имеющихся вторичных энергоресурсов на судне, т.е. знать величину мощности, которую можно получить от ВГ при заданной скорости судна (можно решить и обратную задачу: на какую величину следует уменьшить скорость судна для получения необходимой мощности ВГ). Кроме того, становится возможным назначение режима работы ВРШ в вариантах использования ВГ, что

позволяет определить скорость судна, нагрузку ГД и удельный расход топлива в различных вариантах работы ЭК.

Следует подчеркнуть, что для получения пропульсивных характеристик комплекса в соответствии с разработанной методикой достаточно ввести в модель в качестве исходных данных только небольшое количество данных, полученных в результате экспериментальных исследований на одном эксплуатационном режиме.

В последнем разделе главы представлены результаты исследования по определению точности проводимых расчетов, которые зависят от принятой или расчитанной величины коэффициента попутного потока, ошибки измерения крутящего момента, частоты вращения коленчатого вала двигателя, скорости судна, разницы между принятыми и действительными значениями диаметра винта и его дискового отношения. Анализ показал, что наибольшее влияние на точность расчетов имеет величина КПД винта, однако даже для случая максимального расхождения реальной и расчетной величины коэффициента попутного потока ошибка относительного прироста КПД винта не превышает 4%.

Представленные методики, математические модели и компьютерные программы позволяют определить действительные эксплуатационные параметры работы ЭК в реальных условиях плавания судна.

Третья глава посвящена анализу возможностей использования бросовой теплоты (вторичных энергоресурсов) ГД: теплоты ОГ (используемой для производства пара); теплоты пресной воды, охлаждающей двигатель и НВ (в т.ч. для производства пресной воды). В результате анализа данных испытаний и сведений, взятых у фирм-производителей двигателей, получены математические зависимости, позволяющие определить количество располагаемой теплоты этих составляющих теплового баланса в зависимости от нагрузок ГД особенностей их работы и условий плавания. Эти зависимости являются одними из основных составляющих математической модели работы судового ЭК.

На основании сравнительного анализа результатов испытаний и расчетов, проведенных с помощью известных методов определения массового расхода ОГ (стехио-метрический метод, методы фирм автором предложена уточ-

ненная методика и компьютерная программа расчета располагаемых величин вторичных энергоресурсов.

В главе приведена разработанная автором методика расчета массового количества т$ и температуры ОГ в реальных условиях эксплуатации ГД. Так например для двигателей типа МС (MAN-B&W) эти величины определяются по:

ts = tn+Ato+Ai^+Atoc+Atjcs "С (10)

где: Шц и (улараметры ОГ в номинальном пункте MCR (Lt) в условиях ISO; Лто% [%],At0 [°С] - поправки на выбор пункта MCR-0; Ати^ [%],Atifz[°C] - поправки на влияние внешних условий; Ат-ося [°С] " поправки, определяемые влиянием частичных нагрузок;

С]- поправки, определяемые наличием турбокомпаундной

системы.

Лто%=-14,93881п(по%) + 14,9388 ln(No%) + 100 % (П)

M0=3S,5195 ln(noy) + 14,941 ln(No%) - 232,3729 "С (12)

ДгПупуГ -0Al(tpo - 25) - 0,03(рро - 1000) + 0,19(twc -25) - 0,011(Лро -300) % (13) Alwz = l,6(tfo-25) + 0,0Kpro-l0Q0) + 0,l(twc-25) + 0,05(Apo-300) °С (14) при работе с ВФШ

= 0,0055(Noc%)2 - l,55No%c + 60 =0,005(N0c%)2 - 0,72Noc% + 22

при работе с ВРШ

^4>с%= 0,0055(Noc%>2- l,22Noc% + 67 &ос = 0,0043(Noc%>2 - 0,63Noc% + 20

% (15) °C (16)

Amr,

= -3,5%

"г*

N,,

-100%

% (17) 'С (18)

% (19)

&tcs~ +30

"С (20)

Диалоговое окно выбора ГД и параметры его ОГ представлены на рис. 6. Рабочая проверка разработанной методики на 125 распространенных на морском флоте двигателях различных модификаций и марок, показала возможность оперативного уточненного мониторинга режимов работы ЭК с целью определения возможностей

Рис 6 Конфигурация диалогового окна по выбору ГД из базы данных и результаты расчетов параметров ОГ

использования вторичных энергоресурсов, т е. дальнейшего управления эффективностью использования теплоты ГД

Полученные результаты являются основой для расчета паропроизводитель-ности УК. С этой целью были предложены методики, математические модели и компьютерные программы в которых наравне с известными термодинамическими зависимостями, учтены изменения чисел Рейнольдса Яв, Прандтля Рг и Нуссельта N4, а также компоновки пучков труб в и их влияние на коэффициент теплоотдачи

\0И

(21)

№ = а + Ке>Рг°* —Ь ' ' Рг.

Рг.

при этом величины коэффициентов в уравнении (21) имеют следующие значения:

Компоновка пучков труб в УК Величина числа Не а Ъ

коридорная АгСЮ' 0,56 0,50

Хе>10' 0,22 0,65

шахматная Ле<10' 0,56 0,50

Ле>10' 0,40 0,60

Компьютерная программа расчета паропроизводительности УК требует нахождения математических зависимостей для расчета энтальпии воды (/(), питающей УК, температуры и энтальпии насыщенного пара (¡р):

где:

руа И t^ffЪ

кДж/кг (22)

- давление [МПа] и температура [°С] питательной воды;

Величины коэффициентов в приведенных выше уравнениях имеют следующие значения:

е / г к

0 49,4 -9,25 -0,073 3,39-10"*

1 402,5 1,67 0,079

2 4/767 0,0074 0,00068

3 0,0333 0,008

/, = 2654,29 + 0,2929рр -0,00026• ргр +1,075• 10~7рр + 1,63-10-" р4р кДж/кг." (24)

Характерной особенностью этой методики является возможность учета влияния изменяющихся условий эксплуатации, нагрузок пропульсивного комплекса, конструктивных характеристик УК, параметров вырабатываемого им пара и подаваемой питательной воды (рис.7).

Полученные автором результаты позволили разработать дополнительные математические зависимости для построения модели функционирования ЭК, отражающие связь ожидаемой и максимально возможной паропроизводительности УК с нагрузкой ГД и рядом указанных ранее характерных параметров работы комплекса.

шаш1 1......... ■—-—к!

Рис 7 Диалоговое окно определения изменений паропроизводительности УК

Для решения задачи эффективного использования имеющихся на судне вторичных энергоресурсов необходимо знать количество теплоты уносимой водой, охлаждающей двигатель и НВ. Оценка этих величин на конкретном судне возможна лишь при условии использования специального нестандартного измерительного оборудования, в связи с этим автором были проведены исследования, целью которых являлось определение соответствующих математических зависимостей, позволяющих оценить количество располагаемой теплоты (вторичных энергоресурсов) при различных схемах систем охлаждения двигателей и условиях их эксплуатации

Предложенная в результате проведенных исследований методика расчета количества теплоты воды, охлаждающей ГД и НВ, применима для диапазона его нагрузок от 50 до 100% Ие„ при работе по винтовой или нагрузочной характеристикам и изменении температур воздуха. от -30 до +45 °С

На начальном этапе исследований были найдены математические зависимости для определения коэффициента относительного изменения количества отбросной теплоты воды, охлаждающей ГД в виде

В результате исследований установлено, что величины коэффициента к^^ носят устойчивый характер и зависят только от частоты вращения двигателей и

условий их нагружения. Соответствующие установленные значения коэффициентов имеют следующие значения:

Тип двигателя Частота вращения Величины коэффициентов к^

а Ь с с1 е

Малооборотные, индекс х=м» переменная, индекс у=1 0,81« 1,820 1,262 0,081 0,807

постояннная индексу^ 0,785 2,150 1,262 0,081 0,807

Среднеоборотные, индекс переменная, индекс у=г 0,795 2,050 1,423 0,081 0,772

постоянниая индекс 0,745 2,550 1,423 0,081 0,772

В частности, для среднеоборотных двигателей, работающих по нагрузочной характеристике, зависимость имеет вид:

К„ = (<>.955 +Г„ •10-3)-(0,745 +2,55 . ^.е^-'-О"^^") . (26)

Для упрощения полученных зависимостей и разработки корреляционных уравнений, исключающих одну из взаимосвязанных переменных (п и М), использовалась разработанная математическая модель и компьютерная программа ТаЫвС-ЗБ. Графическая интерпретация зависимости £„,„ от нагрузки ГД и температуры окружающей среды (для среднеоборотных двигателей) показана на рис. 8.

Рис. 8 Зависимости величины ктг от нагрузки ГД и температуры окружающей среды

Рассчитанное значение к^ позволяет определить действительное значение

теплоты, содержащейся в воде, охлаждающей ГД, при его работе по винтовой или нагрузочной характеристикам, и с учетом эксплуатационных условий плавания:

где к - стандартизированный коэффициент запаса к - 0,9;

1 - число цилиндров двигателя;

2 ж - паспортное количество теплоты, отбираемое пресной водой от

одного цилиндра ГД, кВт / цил.

В соответствии с изложенным, для среднеоборотного ГД, работающего с постоянной частотой вращения, уравнение (26) принимает вид:

е„, = 0,90^ ■ 7• (о,955 +/„ -10~3)(0,755 +2,55 • 10//У'4226"»• 10кВт. (28)

Таким образом, разработанная математическая модель позволяет определить количество располагаемой для утилизации в реальных условиях эксплуатации теплоты воды, охлаждающей ГД, наглядно оценить влияние на ее величину различных эксплуатационных параметров.

С использованием апробированного алгоритма были построены составляющие общей математической модели, необходимые для расчета вторичных энергоресурсов, содержащихся в воде, охлаждающей наддувочный воздух ГД. В результате проведенного анализа определена общая зависимость для расчета величины коэффициента

(аналогично коэффициенту ), который, в свою очередь, позволяет находить относительные изменения количества теплоты, отбираемого водой от НВ:

После подстановки найденных автором значений входящих в это уравнение коэффициентов зависимость, описывающая, например, количество теплоты, находящейся в НВ среднеоборотного ГД при переменной частоте его вращения, принимает вид:

ара = ¿2^(0,955+^ -10-3)(0,795 +2,05-10-3ЛгУ0-2644 -0-8542Ь"+1-796,ь")10-2 кВт(30)

В этой же главе рассмотрена возможность утилизации теплоты охлаждающей ГД воды для получения пресной воды. Анализ технической документации и прове-

денные экспериментальные исследования позволили впервые определить численные зависимости удельных энергетических затрат на производство пресной воды в вакуумных испарителях в функции мощности и частоты вращения двигателя, температуры забортной воды и температуры воздуха на входе в турбокомпрессор.

В последнее время на судах морского флота нашли применение установки, использующие для получения пресной воды обратные осмотические процессы. В таких установках ионы соли задерживаются на полупроводящих полимерных мембранах и тепловая энергия не используется. Однако для работы установки необходима затрата энергии для привода вспомогательных механизмов. В связи с этим автором были проведены исследования по определению величин энергозатрат этих установок в зависимости от температуры забортной воды и степени ее солености.

Результаты исследований показывают, что энергетические затраты при получении пресной воды на судах морского флота, оснащенных вакуумными испарителями и двухступенчатыми установками обратного осмоса, практически равны, а в случае использования одноступенчатых установок такие затраты почти на 30% ниже, чем в вакуумных испарителях, что видно из рис. 9.

О 20 40 во 80 too 120

Гм'/суткя

Рис. 9 Удельные затраты энергии в зависимости от количества производимой пресной воды в вакуумных испарителях и установках обратного осмоса

В заключительной части главы представлена методика расчета величины температуры подогрева питательной воды tm являющейся функцией нескольких переменных:

где: F—поверхность теплообмена м2;

tpi и Uk - температуры воздуха за ТК и воды в теплом ящике, С;

niwt и т, - массовые расходы питательной воды и НВ, кг/с.

Расчет величины tm производился по впервые полученным зависимостям tp\ и от,, от мощности ГД и температуры t0¡:

т^ = ni?,,(46,12046-ОД3529f„ + 0.00603JV2)-10"2 кг/с; (33)

где: индексы w и í соответственно относятся к мало- и среднеоборотным ГД, п определяет номинальные условия по ISO, а величины коэффициентов а, Ь и с имеют следующие значения:

для малооборотных ГД -134,938 0,889 28,506

для среднеоборотных ГД -168,855 0,793 35,131

Разработанные методики, алгоритмы и компьютерные программы позволяют в режиме реального времени получить информацию о располагаемой энергии вторичных ресурсов на судне.

Четвертая глава диссертации посвящена экспериментальной проверке возможности использования универсальной модели функционирования ЭК как с целью оптимизации работы СЭУ эксплуатируемого конкретного судна, так и использования этой модели при выполнении проекшо-конструкторских работ. Основной эксперимент проводился на судне для перевозки контейнерных грузов 1055 TEU водоизмещением 13700 тонн, оснащенным среднеоборотным ГД (7L58/64 - MAN-B&W) с номинальной мощностью 9730 кВт и номинальной частотой вращения коленчатого вала 425 мин"1, ВРШ (4С14 - LIPS), ВГ (1FC6-502-4 - SIEMENS), УК (LA715D-162 -Marine Metal), вакуумным испарителем (JWP-36-C100 - Alfa Laval Nirex). Комплект

измерительной аппаратуры соответствовал нормам Международных классификационных организаций и позволял на одном эксплуатационном режиме снимать 76 параметров работы элементов СЭУ, используемого топлива, ОГ и окружающей среды. Получаемые данные замеров скорости судна, частоты вращения ГД и винта, мощности, крутящего момента и указателя положения лопастей винта непосредственно вводились в модель, в результате чего строились комплексные зависимости связывающие: мощность ГД (N5), упор винта (Т), крутящий момент на винте и КПД винта (Т1) В функции скорости судна (у) и шага винта {НЮ). Для исследуемого конкретного судна эти зависимости представляются системой уравнений:

N5 = 2803,57690-114,99968-у + 8551,65805(НЮ) кВт (35)

Т] = (-0,0504-0,0!9561п(Н/В)+0,106631т-0.00427(1пН/0)2-0,02633(1т/+0,0220Яп(ШВ) х

х1п\/(1+0,431271п(Н/0-0,529421т+0,06572(1пН/0)1+0,07102(1т>/-0,114391п(НЮ1т>, (38)

на основании которых строится действительная пропульсивная характеристика судна, дополняемая кривыми удельного эффективного расхода топлива ГД и винтовой характеристикой (рис.10).

На основании полученной пропульсивной характеристики производился анализ работы ЭК с использованием характеристик резерва мощности ГД для привода ВГ. Методика такого анализа представлена на рис. 11.

Вместе с увеличением сопротивления движению судна снижается величина резерва мощности ГД. Для поддержания номинальной энергии, вырабатываемой ВГ, необходимо изменять шаг винта, что приводит к уменьшению мощности, передаваемой на винт, и скорости судна. Достигаемые скорости судна при его работе с ВГ или без него приведены на рис.12.

Полученные действительные пропульсивные характеристики используются в качестве основной информации не только для вахтенного механика при выборе режимов работы ЭК с ВГ, но и для определения располагаемой производительности вакуумного опреснителя и УК.

N ж

кВт

Рис. 10 Действительная пропульсивная характеристика судна

Анализ работы вакуумного опреснителя по предложенной математической модели показал, что наибольшее влияние на его производительность в реальных условиях эксплуатации судна и окружающей среды оказывает температура морской воды:

Ущ =-4,30853+3,9-10"' •//+4,5-10"4 м3/сутки, (39)

о « 1 ,0 1 .3 1 .4 1 .8 2,2 2.« я ,[.]

Рис. 11 Методика анализа использования резерва мощности ГД 22 _

1

гша N. вага к 6 ез Е Г

ч -ч N 11111 ^ у—3,2414х + 22,7 >

паве ШИ( с! 1Г / У

"Г у—-3,54 1 1111/ 99х + 23.05 / мм'

07 12 1 7 22 Я 2 '

Рис 12 Максимальная скорость судна при работе с ВГ или без него

при этом условия окружающей среды, в которых находится судно, могут существенно изменить производительность опреснителя Так для зоны умеренного климата, характеризующегося диапазоном изменений температуры морской воды для

исследуемой СЭУ возможно производство 27 м3 пресной воды в сутки, а для тропических условий (20-30°С) эта величина может возрасти до 34 м3/сутки

I «•< ОНА л ь НА*)

«НБЛИОГЕМ I I С. Петербург ( ' _ оэ т вжг ( 33

Определение конкретной точки на пропульсивной характеристике, соответствующей действительному эксплуатационному режиму ГД, позволяет найти паро-производительность УК с учетом температуры воды на входе в котел Методика такого расчета основывается на определении количества и температуры ОГ, производимых ГД введении конструктивных данных рассматриваемого УК, условий окружающей среды и температуры воды на входе в котел В результате этих операций получаем математическое и графическое (рис 13) представление практически всех зависимостей, определяющих основные параметры работы исследуемой системы ГД-

Универсальная модель функционирования ЭК позволяет произвести оптимизацию системы производства пара, заключающуюся в выборе конструкции нового котла и использовании энергии вторичных ресурсов, находящихся в ИВ, для подогрева питающей котел воды

Рис.13 Паропроизводительность исследуемого УК в функции мощности ГД (Ы)м температуры питающей котел воды

Так, например, для оптимизированного УК при его работе с рассматриваемым ГД с использованием высокотемпературной секции охладителя НВ для подогрева питательной воды УК, уравнение паропроизводительности имеет вид

а основные зависимости параметров можно представить в графическом виде (рис 14)

УК

О = 232,38583 + 0,00206 Л'1,3 + 0,00102 кг/час.

(40)

(41)

Рис.14 Паропроизводиггельность оптимизированного УК в функции нагрузки ГД и температуры питательной воды

Таким образом, разработанные методики, математические модели и компьютерные программы позволяют оперативно оценить эффективность использования теплоты ОГ и воды, охлаждающей ГД и ИВ в изменяющихся условиях эксплуатации СЭУ.

В первой части пятой главы показано, что достаточно широко применяющийся для практической оценки эффективности использования отборсной теплоты эффективный КПД ГД или установки в целом не может в полной мере решить поставленную задачу. Прежде всего это обстоятельство связано с тем, что этот показатель эффективности основан только на использовании общего уравнения сохранения энергии (первый принцип термодинамики) и не учитывает изменений качества потоков теплоты из-за различной степени их необратимости (второй принцип термодинамики). В особенности отмеченное относится к судовым ЭК с комбинированной выработкой различных видов энергии и глубокой утилизацией вторичной теплоты, работающим с изменяющейся нагрузкой в самых различных условиях плавания. Попытки установить достаточно чувствительный критерий для оценки глубины использования располагаемой теплоты, учитывающий изменение и влияние всех отмеченных выше параметров, привели к мнению, что для анализа эффективности ЭК с развитым использованием отбросной теплоты ГД целесообразно применение метода

эксергетических потерь, учитывающего оба начала термодинамики.

В связи с тем, что большинство МДК современных судов морского флота оснащены системами утилизации теплоты ОГ и охлаждающей воды, применение метода, основанного на анализе коэффициентов эксергетических потерь, является, вероятнее всего, единственно возможным для решения поставленных в исследовании задач определения влияния условий эксплуатации на показатели эффективности использования располагаемой теплоты.

В соответствии с этим, в качестве основного исходного уравнения для последующего построения математической модели функциональной эффективности использования теплоты, принято выражение для показателя термодинамического совершенства энергетического комплекса:

каждого из блоков ЭК - которые определяются отношением эксергетических потерь 1 -го элемента комплекса Де;и7 к теплоте, выделившейся при сгорании топлива. В общем случае эксергия 1 кг теплоносителя:

ех1 = Дг'/ - = М - Деи, кДж / кг (43)

Возможность использования коэффициентов эксергетических потерь для анализа условного перерасхода топлива ЭК с помощью полученного соотношения:

(44)

учитывающего степень использования располагаемой теплоты (коэффициент эксерге-тических потерь), совершенство ГД и его нагрузку (косвенный показатель - удельный расход топлива подтвердило целесообразность выбора этого критерия для оценки эффективности ЭК.

Таким образом, решение поставленной задачи оказалась возможным свести к нахождению математических зависимостей, связывающих эксергетические потери с основными параметрами теплоносителей (ОГ, воды, охлаждающей ГД и НВ) и условиями эксплуатации ЭК.

В процессе исследования показано, что при разработке указанных математических зависимостей, без каких-либо погрешностей возможно использование табулированных значений, отражающих зависимость энтальпии и энтропии теплоносителей от их температуры. При сопоставительных расчетах различных вариантов исполь-

зования составляющих теплового баланса ЭК влияние других (практически неизменных) параметров состояния воздуха и воды на изменение значений эксергии потоков отсутствует.

Для обеспечения универсальности разработанных зависимостей для анализа степени использования располагаемой теплоты ЭК с ГД различных типов и сохранения общности подхода к решению этой задачи, полученные основные математические выражения отражают удельные (на 1 кг теплоносителя) значения эксерге-тических потерь. Указанный подход дает возможность их применения для любых конкретных ГД за счет использования их относительных расходов теплоносителей, рассчитываемых при помощи разработанных и приведенных в главах 1 и 3 зависимостей или по паспортным данным и инструкциям по эксплуатации.

Для расширения возможности использования ЭК на судне для текущего оперативного контроля и управления эффективностью использования располагаемой теплоты, на основе табличных значений энтальпии и энтропии водяного пара, воздуха, ОГ и воды получены математические зависимости, отражающие их связь с температурой и давлением.

В частности, для расчета энтальпии и энтропии ОГ, воды и пара получен ряд уравнений (некоторые из них приведены ниже):

= 273,2 +1,0032+8-10"* -г* +2,0-10"' -1.0-10"" кДж/кг; ' (45)

■г' = 6,5916+0,00371-^ - 5,0117-Ю"* -г] +3,931-10"' кДж/(кгК); (46)

В свою очередь, с помощью комплекса подобных выражений получены корреляционные уравнения, позволяющие определить изменение энтальпии, энтропии и эксергетических потерь теплоносителей в процессе утилизации располагаемой теплоты. При этом особенностью предлагаемой системы математических зависимостей является возможность учета влияния параметров окружающей среды и нагрузок ГД.

В частности, алгоритм определения эксергетических потерь с ОГ в зависимости от указанных факторов построен с использованием следующего комплекса математических зависимостей.

Изменение энтальпии газов при утилизации их теплоты в УК рассчитывается при помощи полученного корреляционного уравнения:

Дг, = 39,63б + 0Д557-/,11-1пг<1 -1,0036-^ кДж/кг г., (49)

а количество теплоты, необходимой для получения 1 кг насыщенного пара заданного давления при помощи уравнения:

ДУ = 2779,5 - 4,2133 • fw + 42,1516 • lap

кДж/кг пара. 50)

Суммарные эксергетические потери газов и пара при использовании теплоты ОГ в УК определяются с учетом удельной выработки пара тр УК, зависящей от температур газов на входе и выходе из УК ¡е2, температуры питательной воды t„ и давления вырабатываемого парарр:

Полученное корреляционное уравнение для удельного расхода пара имеет вид: тр = (39,636 + 0,156-/^ -to/,, -1,0036 /,2)/(2779,5 - 4,213 t, + 42,152-Inрр) кг пар/кг г.(52) Изменение энтропии газов в УК не зависит от температуры воздуха и может быть определено с помощью полученной зависимости:

Asf = 0,00046 + 0,0024• tfi -9,714-10-' -0,00214-/,, кДж/(кгК). (53) На рис. 15 представлена найденная корреляционная зависимость для расчета изменения энтропии воды в процессе парообразования в УК:

As = 6,7716 - 0,3358 • In p. - 0,06794 • /„ / In /„

кДж/(кгК). (54)

Следует отметить, что полученные с помощью представленных уравнений значения отнесены к 1 кг газов. Для анализа эксергетических потерь конкретного ЭК необходим дополнительный учет удельного выхода ОГ ГД, соответствующих одному кг сгоревшего топлива, т.е. введение в качестве сомножителя тр представляющего собой соотношение количества уходящих ОГ и расхода топлива, взятых для одного интервала времени.

С учетом указанного выше выражение для эксергетических потерь:

Дж /кг топлива. (55)

Рис. 15 3^ зависимость изменения энтропии воды в УК в процессе парообразования от ее температуры и давления пара

Удельный расход газов - тр соответствующий рассматриваемым условиям работы ЭК определяется с помощью зависимостей, приведенных в главе 3 или по паспортным данным ГД. Соотнеся полученное значение эксергетических потерь с соответствующим расходом топлива ГД получим коэффициент эксергетических потерь и, в случае необходимости, при использовании уравнения (43), - значение условного перерасхода топлива.

Таким образом, пренебрегая на этом этапе потерями теплоты в процессе теплопередачи в УК, можно при помощи предложенного комплекса математических зависимостей (43- 45, 50 - 55) для любого ГД определить значение коэффициента эксерге-тических потерь для данных условий окружающей среды.

С помощью предложенного алгоритма построения комплекса математических зависимостей, проиллюстрированного на примере анализа эффективности использования располагаемой теплоты ОГ, проведена разработка математических зависимостей для рассмотрения утилизации теплоты воды, охлаждающей ГД и НВ.

При отсутствии утилизации теплоты охлаждающей воды ГД эксергетические потери 1 кг воды можно рассчитать в зависимости от температур воды на входе и выходе из ГД и температуры воздуха при помощи уравнения

Дехт», = 5,591.7^ .^е"0 00265-е"40026'"^ кДж/кгпр. в (56)

Для перехода от общего уравнения к эксергетическим потерям конкретного двигателя, работающего с нагрузкой ТУ, и производительностью насоса пресной воды и отнесенным к расходу топлива, предлагается использовать уравнение

АЕхшр=Аехя,„-кГд - Аехд„/ ^ кДж/кг т., (57)

и для ГД типа КТЛ 68 выражение для определения условного перерасхода топлива при отсутствии утилизации тепла охлаждающей воды принимает вид (рис. 16)

3,75 ----1---

-30 -20 -10 О 10 20 30 АО

Температура воздуха,

Рис. 16 Зависимость условного перерасхода топлива ГД ЯТЛ 68 от температуры воздуха

Условность представленных величин перерасхода связана с тем, что соответствующая экономия топлива может быть получена при полном использовании теплоты охлаждающей воды. Это возможно не только за счет технической организации утилизации потерь теплоты, но и при наличии соответствующих потребностей в низкотемпературной теплоте на судне, а так же совпадении вероятности производства теплоты с вероятностью его потребления, т.е. при коэффициенте спроса этого вида тепловой энергии равном 1,0. Оценка реальной экономии топлива может быть проведена на основе данных о распределении нагрузок ГД и потреблении пара в рейсе с использованием известных методик, в частности проф. В.В. Щагина.

Следует отметить, что при анализе эффективности утилизации теплоты охлаждающей воды оказалось необходимым увязать ее расход (греющей среды по отношению к морской воде в испарительной камере) с относительными расходами питательной -т„т1 и рабочей (проходящей через эжектор) морской воды т„тги изменениями энтропии пресной воды - забортной питательной - и

рабочей морской воды -

Для этого варианта выражение для суммарных эксергетических потерь имеет

вид:

^ -(л*„-т„х -ттг -Д*.,,.,,*,) кЦж/ЕХ пр.^ (59У

для упрощения анализа, представив уравнение в виде суммы потерь эксергии потоков указанных теплоносителей, баа^.^ =Аех.-Дехз„,.„„„ -Аех1мра, был разработан ряд уравнений для расчета каждого из слагаемых:

цЦж/кгпр. в; (60) Дж/кгпр.в.; (61) кДж/кгп.в. (62)

Представленные уравнения учитывают характерные особенности работы ГД и испарителя: температуру кипения - кратность циркуляции - Мт/, коэффициент подачи питательной воды - то, перепад температур пресной воды - кы, температуру морской воды и т.д. Подогрев воды НВ учитывается изменением температур и к^.

При помощи предложенной методики получено и общее уравнение для определения зависимости удельных эксергетических потерь НВ от параметров теплоносителей - и температуры окружающей среды:

1,00046 + 0,0024■ („, -9,714-Ю"7 -0,00214-

52,92 + 0,208-1,336-/,

V1

, ^.«вв^а _ ^ кДж / кг возд. (63)

В предлагаемом алгоритме анализа эффективности утилизации теплоты НВ учет влияний изменений нагрузки и особенностей работы ГД производится при помощи коэффициентом к„, представленных в 3 главе, в которой представлено также

и определение значений температур НВ на входе и выходе из охладителя в зависимости от температуры окружающей среды и нагрузки ГД -Щ%):

Переход к коэффициенту эксергетических потерь и условному перерасходу топлива конкретного двигателя осуществляется с помощью уравнений вида (57) и (58).

Таким образом, в результате проведенного исследования разработана методика оценки эффективности использования располагаемой теплоты ОГ и воды, охлаждающей ГД и НВ. Характерными особенностями предложенного метода являются:

- использование метода эксергетических потерь (энтропийного метода);

- разработка и применение комплекса математических моделей функционирования систем утилизации теплоты;

- использование при его разработке зависимостей, полученных и представленных в предыдущих разделах исследования;

- возможность определения удельных расходов тепловой энергии и топлива ГД.

ВЫВОДЫ

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты и сделаны следующие выводы:

1. Разработаны математические модели функционирования судового энергетического комплекса с глубокой утилизацией вторичных энергоресурсов, в основу которых положены новые информационные базы данных, полученные автором на основании результатов эксплуатационных испытаний на транспортных судах и системного анализа литературных источников и технических характеристик современных СЭУ и их элементов.

2. Разработана методика определения корреляционных зависимостей, новизна которой обусловлена установленными взаимосвязями между параметрами работы энергетического комплекса с ГД различных типов в реальных условиях их нагружения (по винтовой или нагрузочной характеристике) с учетом изменения параметров окружающей среды и величин располагаемых вторичных энергоресурсов.

3. Разработаны методика и математическая модель построения комплекса действительных винтовых характеристик по минимальному количеству данных, полу-

ченных во время испытаний реального судна и использования результатов модельных испытаний винта.

4. Получены математические зависимости, описывающие особенности работы ВРШ в неравномерном потоке воды, и уравнения для определения действительных значений коэффициента попутного потока, оказывающего большое влияние на точность определения параметров работы энергетического комплекса.

5. Получено уравнение действительной характеристики ГД, впервые учитывающее свойства топлива, условия эксплуатации и параметры окружающей среды.

6. Получены математические модели, позволяющие определить значения удельной энергии вторичных ресурсов воды, охлаждающей двигатели и наддувочный воздух мало- и среднеоборотных ГД, при этом введение конкретных данных по условиям эксплуатации и окружающей среды позволяет впервые численно определить величины располагаемой энергии этих вторичных источников энергии на судне.

7. Разработаны методики, алгоритмы и компьютерные программы, позволяющие эксплуатационникам назначать наиболее эффективные режимы работы энергетического комплекса в реальных и изменяющихся условиях плавания и с учетом технического состояния корпуса судна и элементов СЭУ, а также оперативно контролировать работу этого комплекса.

8. Полученные методики, алгоритмы и прикладные компьютерные программы позволяют при проектировании, модернизации и эксплуатации СЭУ проводить количественный сравнительный анализ энергетической эффективности их различных вариантов.

9. Разработана математическая модель эффективности использования располагаемой теплоты энергетического комплекса на основании эксергетического метода, учитывающая особенности эксплуатации ГД различного типа и параметры окружающей среды.

10. Экспериментальными исследованиями установлена работоспособность, адекватность, надежность, высокая точность и удобство использования разработанного комплекса компьютерных программ, что подтверждается результатами их использования и соответствующими отзывами фирм: STN ATLAS ELEKTRONIK, CAT, Aalborg, Autocomp, Volvo-Penta, EuroAfrica, Unity Line, Stocznia Gry fia.

Основное содержание диссертации опубликовало в следующих работах автора:

1. Studium moíliwoáci wykorzystania ciepia odpadowego w silowniach statków motorowych// Изд. Optimus. -Гданьск,- 1990. - 67c. (монография, в соавт. с ПРаевским) (Изучение возможности использования отбросной теплоты на судах).

2. Turbiny parowe. Podstawowe wiadomoáci teoretyczne z przykladami zadaú// Изд. WSM. -Щецин:, 1985. - 171 с. (монография, в соавт. с С. Кушмвдером) (Паровые турбины, теория и практика).

3. Wpíywprçdnicy zawieszonej na sterowanie silnikiem i írub^nastawnq/ZTechnika i Gospodarka Morska.- 1984. - № 1. - С. 20 - 23. (Влияние валогенератора на управление ГД и ВРШ)

4. Sposoby poprawy bilansu energetycznego w systemach szerokiej utyIizacji//Technika i Gospodarka Morska.-1984. -№ 3. - C.141-144. (Способы улучшения энергетического баланса в системах глубокой утилизации)

5. Optymalne nastawy ukladu napçdowego z pr^dnic^. zawieszonq//Technika i Gospodarka Morska.- 1986. -№5. - C. 37-40. (Оптимальные режимы работы пропульсивной установки с ВГ)

6. Sterowanie optymalne ukladu napçdowego z prçdnicq. zawieszonq// Silownie Okrçtowe: Материалы VID междунардного симпозиума. — Гдыня.: WSM, 1986. -С. 43-59. (Управление режи-мами работы пропульсивной установки с ВГ)

7. Prototyp mikroprocesowego urzqdzenia optymalizujqcego zuiycie paliwa przez uklad napçdowy

statku z pr^dnicq. zawieszon^// Отчет по НИР/ Instytut Morski w Gdyni.- Щецин. 1988. - 56c. (в соавт. с К.Хахульским) (Прототип микропроцессорного прибора для оптимализации расхода топлива в пропульсивной установке с ВГ)

8. Optimalne Betriebsstufen von Vortriebssystemen mit Wallengeneralor. Wissenschaftliche Beitrage//Hochschule für Seefahrt Heft 3/89. -Росток. -1989. - C.17- 25.

9. Analiza porównawcza systemu wydechowego silników pomocniczych MAN 2866 ТЕ// Отчет по НИР/firma P¿M.- Щецин. - 1989. - 26с. (в соавт. с Е.Марчинковским) (Сравнительный анализ системы выпуска дизель-генератора MAN 2866 ТЕ)

10. Optimum Settings of Propulsion Systems with a Take-off Generator. // Материалы юбилейной НТК МВИМУ. - Мурманск, 1990. - С. 32-38.

11. Wpiyw warunków eksploatacjjnych na pracç okrçtowych ukladów napçdowych z pr^dnic^ za-wieszon^, // Siiownie Okrçtowe: Материалы ХП международного симпозиума. - 1991. Гдыня. -С. 46-54. (Влияние условий эксплуатации на работу пропульсивной установки с ВГ).

12. Analiza porównawcza silników napçdu gíównego stosowanych na malych i árednich jednostkach rybackich w Polsce, a silnikami finny Volvo-Penta// Отчет no НИР/fïnna MARCO. - Щецин, 1991. - 48c. (в соавт. с Ю.Кшшптошкем) (Сравнительный анализ ГД малых и средних рыболовецких траулеров с двигателями фирмы Volvo-Penta).

13. Blok obrôbki i spalania odpadôw ropopochodnych//1 Promocja Ochrony ¿rodowiska Morza i Przymorza: Материалы НТК. - Свиноустье, 1992. - C.80-86. (в соавт. с П.Раевским) (Блок обработки и сжигания нефтесодержащих отходов).

14. Metodyka spoiz^dzenia charakteiystyk napçdowych statkôw z uwzglçdnieniem nadwyiek mocy silnika giâwnego// Отчет по НИР/TTESO. Щецин, 1992. 36c. (Методика построения про-пульсивных характеристик с учетом резерва мощности ГД).

15. Wpjyw materiaiôw па rozwôj erozji kawitacyjnej i spadki sprawnoici irub okrçtowych// Siiownie Okrçtowe: Материалы XV международного симпозиума. - Гдыня, 1993. - С. 173178. (Влияние материала на развитие кавитации и КПД судовых винтов).

16. MoiliwoSé wykorzystania sprzçgia о kontrolowanym poslizgu do napçdu pr^dnic zawieszon-ych//Sesja Naukowa Okrçtowcôw: Материалы XVI НТК. - Дзивнувек, 1994. -С. 55-61. (Возможность использования сцепления с контролированным скольжением для привода ВГ)

17. Wybrane problemy monitoringu emisji spalin odlotowych pomocniczych kotiôw okrçtowych// Promocja Ochrony ¿rodowiska Morza i Przymorza: Материалы Ш НТК. - Свиноустье, 1994. -С. 75-82. (Проблемы мониторинга эмисйи ОГ судовых котлов).

18. Badania eksploatacyjne kotla AQ 10/12// Silownie Okrçtowe: Материалы XVI международного симпозиума. - Гданьск, 1994. - С. 32-39 (в соавт. с В.Рыбаком) (Эксплуатационные исследования котла AQ 10/12).

19. Ocena moiliwoici wspôlpracy z prqdnic^ zawieszon^. wybranych typôw okrçtowych silnikôw napçdu glôwnego// Zebranie Naukowe Sekcji Podstaw Eksploatacji Komitetu Budowy Maszyn PAN: Материалы научного совета польской Академии Наук. - Щецин, 1996. - С. 5-13. (Оценка возможности взаимной работы ГД и ВГ)-

20. Badania eksploatacyjne wybranego ukladu napçdowego wspôtpracuj ^cego z pr^dnic^ zawie-szoni(// Silownie Okrçtowe: Материалы XVHI международного симпозиума. - Гдыня, 1996. - С. 59-65. (Эксплуатационные исследования пропульсивной установки с ВГ).

21. Service investigations of a ship propulsion system co-operating with suspended electric generator// Polish Maritime Research. -1997. - №2(12). -C. 29-31

22. Comparison of Model Test with Ship Sea Trial Results for a Given Vessel Sériés// Marine Technology ODRA 97: Материалы ïï международного симпозиума. - Щецин, 1997. - С. 279-295. (в соавт. с Е.Кухарским).

23. Ocena wspélpracy ukladu napçdowego z prçdnic^ zawieszon^ w rôinych warunkach pjywania statku// Zebranie Naukowe Sekcji Podstaw Eksploatacji Komitetu Budowy Maszyn PAN: Материалы научного совета польской Академии Наук. - Щецин, 1997. - С. 48-55. (Оценка взаимной работы ГД и валогенераторов в различных условиях плавания).

24: Wpfyw zawartoici powietrza w wodzie zasilaj^cej kotly pomocnicze na parametry produkowa-nej paiy// Silownie Okr?towe: Материалы XIX международного симпозиума. - Щецин, 1997. -С. 29-37. (в соавт. с Т Тульским) (Влияние содержания воздуха в питающей вспомогательные котлы воде на параметры производимого пара).

25. Emisja spalin odlotowych z pomocniczych kotlöw opalaaych wyposa±onych w palnik rotacyj-ny// Silownie Okr?towe: Материалы XX симпозиума. - Гдыня, 1998. -С. 17-21. (в соавт. с Я.Мышьковым) (Эмиссия отработавших газов вспомогательных котлов с ротационным распылителем).

26. Wpiyw stanu obci^ienia silnika gtöwnego na opory pizepfywu spalin w wodnorurkowym kotle utylizacyjnym// Silownie Okr?towe: Матер. XX симпозиума. - Гдыня, 1998. -С. 21-25. (в соавт. с Т.Туньским) (Влияние степени нагрузки ГД на сопротивление ОГ в водотрубном УК).

27. Gas emission of auxiliary oilfired boilers eqiupped with rotaiy cup burners// Ships'98: Материалы НТК - Клайпеда, 1998. -С. 17-24. (в соавт. сЯ-Мышьковым).

28. Badania eksploatacyjne ukladu nap?dowego silnik - sruba - prqdnica zawieszona na wybranym statku/У EXPLO SHIP '99: Материалы НТК. - Щецин-Копенгаген, 1999. -С. 35-41. (Эксплуатационные исследования пропульсивной установки ГД-винт-ВГ).

29. Service investigations of a ship's energetic system// Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении: Тез. докл. международной НТК „Балттехмаш-00". - Калининград, 2000. -С. 53.

30. Wpfyw warunköw pogodowych na wspöiprac? ukladu naptjdowego z pr^dnic^ zawieszon^ na wybranym statku// Silownie Okr?towe: Материалы XXI симпозиума. - Гданьск, 2000. -С. 29-35. (Влияние погодных условий ва взаимную работу пропульсивной установки с ВГ).

31. Анализ возможностей повышения утилизации тепла выхлопных газов главных двигателей судов транспортного флота// Тез. докл. международной НТК. - Калининград, 2000, Т.З, -С. 54-56. (в соавт. с А. Моторным).

32. Service investigations of a chosen ship energetic system// Повышение эффективности эксплуатации технических систем.: Сб. науч. тр. / КГТУ. -Калининград, 2001. -С.14-21.

33. Metodyka sporz^dzania charakteiyslyk nap?dowych wybranego ukladu nap?dowego statköw morskich// Сб. науч. тр. Балтийской ассоциации машиностроителей. - Калининград, 2001. -С.187-191. (Методика построения пропульсивных характеристик морского судна).

34. Badania eksploatacyjne wybranego kotla utylizacyjnego// Повышение эффективности эксплуатации технических систем.: Сб. науч. тр. / КГТУ. -Калининград, 2001. -С. 70-77. (Эксплуатационные исследования УК).

35. An attempt to verification of the theory about homogenization effects of residnal fuels to the diesel engine onboard a merchant ship// Combustion Engine Technology: Материалы ХХШ междунар. конгресса CIMAC. - Гамбург, 2001. -С.639-648.(в соавторстве с МПекарой).

36. Exhaust gas emissions from marine auxiliary oil - fired boiler// Seas & Oceans: Материалы I международного хонгресса. - Щецин, 2001. -С. 49-53. (в соавторстве с А.Моторным).

37. Wybrane problemy wyznaczania wspólczynnika strumienia nad^iajqcego// Сб. науч. rp/VVSM, Щецин, 2002. №66 -С. 61-73. (Проблемы определения коэффициента попутного потока).

38. Analiza porównawczabilansu cieplnego wybranych wolnoobrotowych silników fumy Wartsila-Sulzer// Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении: Тез. докл. междун. НТК „Балттехмаш-02". - Калининград, 2002. -С. 257-259. (Сравнительный анализ теплового баланса малооборотных дизелей Wartsila-Sulzer).

39. Analiza porównawcza bilansu cieplnego wybranych írednioobrotowych silników napçdu glów-nego firmy MAN-B&W i Wartsila//nporpeccHBHbie технологии, машины и механизмы в машиностроении: Тез. докл. международной НТК „Балттехмаш-02". - Калининград, 2002. -С. 275-276. (Анализ теплового баланса среднеоборотных дизелей MAN-B&W и Wartsila).

40. Oleje diatermiczne stosowane w okrçtowych systemach grzewczychII Сб. науч. тр. Балтийской ассоциации машиностроителей. - Калининград, 2002. вып.2-С.77-79. (Диатермические масла в судовых тепловых сетях).

41. Analiza porównawcza olejowych i parowych systemów grzewczych statków morskich// Сб. • науч. тр. Балтийской ассоциации машиностроителей. - Калининград, 2002. -С.52-53.

(Сравнительный анализ масляных и паровых тепловых систем морских судов).

42. Systemy wykorzystuj^ce zjawisko odwrotnej osmozy do produkcji wody slodkiej na statkach// Повышение эффективности 'эксплуатации технических систем.: Сб. науч. тр. / КГТУ. -Калининград, 2002. -С. 62-78. (Системы производства пресной воды работающих по принципу обратного осмоса).

43. Analiza parametrów techniczno-eksploatacyjnych jednostopniowych okrçtowych wyparowni-ków podcisnieniowych// Повышение эффективности эксплуатации технических систем.: ■ Сб. науч. тр. / КГТУ. -Калининград, 2002. -С. 79-93. (Анализ технико-эксплуатационных параметров одноступенчатых вакуумных опреснителей).

44. Ocena metod wyznaczania wydatku parowego kotlów и1уНгасипусЬ//Повышение эффективности эксплуатации технических систем.: Сб. науч. трТКГТУ. -Калининград, 2002. -С.54-61. (в соавт. с Я.Мьгшьковым) (Оценка определения паропроизводительности УК).

45. Термодинамический анализ использования тепла в комбинированных энергетических установках// Повышение эффективности эксплуатации технических систем.: Сб. науч. тр. / КГТУ. -Калининград, 2002. -С. 38-47. (в соавторстве с А. Моторным).

46. Wielkoéci charakterystyczne ukîadôw napçdowych wspôfpracuj%cych z pr%dnic% zawieszon^ na przykladzie statkôw kontenerowcôw// SiJownie Okrçtowe: Материалы ХХШ симпозиума. -Гдыня, 2002. -С. 17-25. (Характеристические величины пропульсивных установок с ВГ ва примере судов для перевозки контейнерных грузов).

47. Increase in the effectiveness of use energy reserves of ships installations// Problems of Applied Mechanics. - 2003. № 1 (10). -C. 112-117.

48. Analiza uszkodzen okrçtowych pomocniczych kotlôw opalanych// // Сб. науч. тр. / WSM. — Щецин, 2003. №68 -С. 29-39. (Анализ отказов судовых вспомогательных котлов).

49. Nowe metody wyznaczania cicpia odpadowego zawartego w wodzie chlodz^cej silniki// Эффективность работы энергетических установок и технических средств: Межд. сб. науч. тр. КГТУ. - Калининград , 2003. -С.16-23. (Новые методы определения отбросной теплоты в воде охлаждающей ГД ).

50. Nawa metoda wyznaczania ciepîa odpadowego zawartego w powietrzu doîadowuj^cym silniki// Эффективность работы энергетических установок и технических средств: Межд. сб. науч. тр. КГТУ. - Калининград , 2003. -С. 32-40. (Новый метод определения отбросной теплоты в наддувочном воздухе).

51. Wplyw warunkôw eksploatacyjnych na parametiy powietrza dofadowuj^cego okrçtowe silniki wysokoprçine// Эффективность работы энергетических установок и технических средств: Межд. сб. науч. тр. КГТУ. - Калининград, 2003. -С. 24-31. (Влияние условий эксплуатации на параметры наддувочного воздуха).

52. Оценка влияния условий эксплуатации на энергетический КПД комбинированной энергетической установки// Инновации в науке и образовании - 2003: Тез докл. междунарожной НТК. - Калининград, 2003. -С.209. (в соавторстве с А.Моторным)

53. Zmiany parametrôw otoczenia w rzeczywistych warunkach eksploataçji statkôw morskich// Анализ, пргнозирование и управление в сложных системах: Материалы международной НТК АПС-2003. - Санкт-Петербург, 2003. —С.12-18. (Изменения параметров окружающей среды в реальных условиях эксплуатации судов морского флота)

54. Napçd awaryjny statkôw handlowych - rozwi^zania techniczne i analiza pracy wybranego ukladu na podstawie badan ekspeiymentalnych// Безопастность водного транспорта: Материалы междун. научно-практической конференции/С-ПбГУВК. - Санкт-Петербург. 2003. - ч.З. - С.164-169. (Аварийный привод на судах торгового флота - технические решения и анализ работы выбранной системы на основании экспериментальных данных).

55. Анализ методов производства пресной воды на судах морского флота// Известия КГТУ. -Калининград, 2004. -С.97-101.

Цезары БЕХРЕНДТ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ

Автореферат диссертации

Подписано в печать7.04.04. Формат 69/84/16. Бумага для множительных аппаратов. Ризограф. Усл. печ. л. 2.79. Уч-изд. л. 2.0. Тираж 100 экз. Издательство КГТУ. 236000, г.Калининград, Советский пр-т, 1.

HS 11 6 9 8

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

I глава. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ.

1.1. Изменение внешних условий во время эксплуатации судна.

1.2 Выводы.

II глава. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕТОДИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ

МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ ПРОПУЛЬСИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДНА.

2.1. Анализ существующих методов построения пропульсивных характеристик.

2.1.1. Использование модельных испытаний винтов в свободной воде.

2.1.2. Использование модельных испытаний корпуса.

2.1.3. Использование модельных испытаний корпуса с собственным приводом.

2.1.4. Использование измерений проводимых на судне.

2.1.5. Оценка существующих методов построения пропульсивных характеристик.

2.2. Математические модели построения пропульсивных характеристик систем с ВРШ.

2.2.1. Численное представление модельных испытаний винта.

2.2.2. Использование результатов модельных испытаний винтов в свободной воде при построении действительных пропульсивных характеристик.

2.2.3. Аналитическое представление работы пропульсивного комплекса.

2.2.4. Методика построения пропульсивных характеристик.

2.2.5. Резерв мощности ГД.

2.2.6. Оценка погрешностей новой методики построения пропульсивных характеристик.

2.3. Выводы.

III глава. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕТОДИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ИХ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАНИЯ.

3.1. Математические модели определения параметров ОГ.

3.1.1. Методика определения параметров ОГ по стехиометрическим зависимостям.

3.1.2. Методика определения параметров ОГ двигателей типа МС.

3.1.3. Методика определения параметров ОГ двигателей типа RTA.

3.1.4. Компьютерные модели определения параметров ОГ.

3.1.5. Математические модели использования отбросной теплоты в УК.

3.2. Предлагаемая методика определения количества теплоты теряемой с водой охлаждающей ГД.

3.2.1. Оценка относительных показателей теплоты, уходящей с охлаждающей водой от ГД.

3.2.2. Определение количества изменеий теплоты, уходящей с охлаждающей водой.

3.2.3. Сопоставления разработанной методики расчета удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую воду с результатами испытаний системы охлаждения двигателя.

3.2.4. Использование тепловой энергии воды, охлаждающей двигатели для производства пресной воды в вакуумных опреснителях.

3.2.5. Производство пресной воды с использованием способа обратного осмоса.

3.2.6. Сравнительный анализ метода производства пресной воды в вакуумных испарителях и установках обратного осмоса.

3.3. Предлагаемая методика определения количества теплоты, отбираемой охлаждающей водой от наддувочного воздуха ГД.

3.3.1. Относительные изменения количества теплоты, отбираемой от наддувочного воздуха в воздухоохладителе.

3.3.2. Оценка количественных изменений теплоты, отбираемой водой от наддувочного воздуха в воздухоохладителе.

3.3.3. Использование теплоты наддувочного воздуха ГД для подогрева питательной воды вспомогательных котлов.

3.4. Анализ удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую воду и наддувочный воздух современных ГД.

3.4.1. Изменение удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую воду.

3.4.2. Изменение удельных показателей количества теплоты отбираемой от наддувочного воздуха.

3.5. Выводы.

IV глава. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СУДНА НА ОСНОВАНИИ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Описание объекта исследований и методики проведения испытаний. Полученные результаты экспериментальных исследований.

4.2. Действительная винтовая характеристика судна.

4.2.1. Управление машинно-движительным комплексом в реальных условиях эксплуатации судна.

4.3. Определение количества теплоты воды охлаждающей ГД, используемой в вакуумном испарителе судна.

4.3.1. Возвожности использования теплоты содержащейся в воде охлаждающей ГД для производства пресной воды.

4.4. Оценка использования отбросной теплоты ОГ в УК.

4.4.1. Возможность увеличения использования отбросной теплоты ОГ и наддувочного воздуха для производства пара в УК.

4.5. Выводы.

V глава. МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПОЛАГАЕМОЙ ТЕПЛОТЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ.

5.1. Оценка эксэргетических потерь от передачи теплоты ОГ ГД окружающей среде.

5.1.1. Анализ изменения теплосодержания продуктов сгорания.

5.1.2. Анализ изменения энтропии продуктов сгорания.

5.1.3. Анализ изменения эксэргии от передачи теплоты ОГ ГД окружающей среде.

5.2. Анализ изменения эксэргетических потерь при утилизации теплоты ОГГД.

5.2.1. Принятые допущения и основные расчетные уравнения.

5.2.2. Анализ изменения энтропии ОГ.

5.2.3. Анализ изменения удельной выработки пара в УК.

5.2.4. Анализ изменений энтропии воды и пара в процессе парообразования.ЗЗО

5.3. Анализ изменения эксэргетических потерь при утилизации теплоты воды охлаждающей ГД.

5.3.1. Анализ потерь эксэргии при передачи теплоты пресной охлаждающей воды окружающей среде.

5.3.2. Эксэргетические потери при утилизации теплоты охлаждающей воды в испарителе.

5.4. Анализ изменений эксэргетических потерь при утилизации теплоты воды, охлаждающей наддувочный воздух ГД.

5.5. Выводы.

Проблемы экономии топлива и все более жесткие требования Международных конвенций по предотвращению загрязнения морской среды заставляют организации, занятые проектированием и эксплуатацией судов морского флота, искать новые технические решения и организационные мероприятия, направленные на повышение эффективности использования энергетических ресурсов судовой энергетической установки (СЭУ) в целом и энергетического комплекса (ЭК) главный двигатель (ГД)-винт, в частности. Следует подчеркнуть, что термодинамические возможности повышения экономичности ГД в настоящее время практически исчерпаны, поскольку их эффективный КПД достиг величин 50%. Кроме того наблюдается и тенденция по систематическому снижению качества используемого топлива. Все это приводит к выводу, что глубокая утилизация теплоты отработавших газов (ОГ), охлаждающей воды двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и наддувочного воздуха (НВ) является практически единственным источником повышения экономичности СЭУ. Уместно отметить, что вызванный объективными причинами рост энерговооруженности судов морского флота при всем своем негативном влиянии на экономические показатели их работы одновременно увеличивает абсолютные размеры вторичных энергоресурсов на флоте и было бы нецелесообразно игнорировать возможность полезного их использования в производстве.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является оптимизация использования располагаемой теплоты при помощи предлагаемых математических моделей функционирования судового ЭК, которые положены в основу разработанных и реализованных, в виде комплекса, компьютерных программ, позволяющих в режиме реального времени получать величины, определяющие располагаемые энергетические потоки и назначать оптимальные, с точки зрения экономичности, режимы работы судового машинно-движительного комплекса (МДК) с учетом реальных и изменяющихся условий плавания.

Актуальность работы подтверждается основными направлениями научных исследований Департамента развития науки (1999г.) и Секции основ эксплуатации (1999г.) Польской Академии Наук. Тематика диссертационных исследований к.т.н.

Цезары Бехрендта была поддержана Комитетом Научных Исследований Европейского Союза в виде гранта EFFORT №GRD2-2001-50117 „European Full-scale Flow Research and Technology", в котором Ц.Бехрендт являлся ответственным исполнителем по разделу „Полномасштабные исследования судовых энереге-тических установок". Разработанные методики оценки располагаемой энергии вторичных ресурсов с целью повышения эксплуатационной эффективности СЭУ внедрены в фирмах Aalborg, Autocomp, CAT, EuroAfrica, Stocznia Gtyfia, STNATLAS ELEKTRONIK, Volvo-Penta, Unity Line.

Об актуальности решаемых проблем говорят и запросы ряда организаций и предприятий, заинтересованных и уже использующих результаты исследований, проведенных автором, в своей проектной и эксплуатационной деятельности.

Целью проведенных исследований является повышение эффективности использования топливо-энергетических ресурсов с учетом реальных условий эксплуатации судна. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать математические модели функционирования судового ЭК с глубокой утилизацией вторичных энергоресурсов.

2. Разработать методику и получить корреляционные зависимости, отража-ющие взаимосвязь параметров работы ЭК с ГД различных типов в реальных условиях их функционирования с величинами располагаемых вторичных энергоресурсов.

3. Разработать математические модели, позволяющие на основе минимального числа данных построить действительные винтовые характеристики, изменяющиеся в связи с условиями эксплуатации и сроком службы судна.

4. Получить математические модели и построить на их основе алгоритмы определения значений составляющих теплового баланса располагаемой теплоты ЭК, учитывающие особенности функционирования СЭУ и параметры окружающей среды.

5. Разработать математические модели, алгоритмы и рабочие компьютерные программы, позволяющие на борту судна оперативно анализировать и на этой основе назначать наиболее эффективные режимы эксплуатации ЭК с целью глубокого использования располагаемой теплоты.

6. Получить методики, алгоритмы и прикладные компьютерные программы, позволяющие при проектировании, эксплуатации и модернизации СЭУ провести количественный сравнительный анализ энергетической эффективности их различных вариантов.

7. Разработать математическую модель, отражающую взаимосвязь степени использования потерь теплоты ЭК с особенностями функционирования и параметрами окружающей среды.

8. Провести экспериментальные исследования работоспособности, адекват-ности и надежности разработанного комплекса компьютерных программ.

Объектом исследований являлась СЭУ и ее элементы - энергетический комплекс в составе главный двигатель-винт регулируемого шага, утилизационный котел, охладитель наддувочного воздуха и водоводяной охладитель, опреснитель, а также физические и математические модели судового ЭК.

Методики исследований основывались на использовании принципов системного анализа, термодинамического анализа судового ЭК, математического и экс-периментального моделирования функционирования его отдельных элементов и комплекса в целом.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами сопоставления с многочисленными экспериментальными данными, полученными автором диссертации в течение более 20-лет эксплуатационной практики. Достоверность научных результатов обеспечивается корректным применением методов математической статистики, планирования эксперимента, термодинамическим анализом и проведением проверок на адекватность результатов аналитических и экспериментальных исследований.

Основные положения и результаты диссертационной работы:

1. Математическая модель и алгоритм построения действительных винтовых характеристик, позволяющих при использовании минимального числа новых данных, учитывать изменяющиеся условия эксплуатации и состояние корпуса судна.

2. Математические модели и построенные на их основе алгоритмы определения значений составляющих теплового баланса располагаемой теплоты ЭК выхлопные газы, вода, охлаждающая ГД и НВ), учитывающие особенности его функционирования и параметры окружающей среды.

3. Разработанный пакет прикладных компьютерных программ, позволяющих для реальных условий функционирования судового ЭК: построение действительных пропульсивных характеристик судна; комплексных характеристик ГД различных типов; определение количественных и качественных параметров ОГ, воды, охлаждающей ГД и НВ, НВ; расчет паропроизводи-тельностей УК и испарителей, а также параметров подогрева питательной воды.

4. Математическая модель для оперативной оценки эффективности использования располагаемой теплоты ЭК в реальных условиях эксплуатации, основанная на эксергетическом методе.

Наиболее существенными новыми научными положениями и результатами, полученными лично соискателем, являются следующие:

- впервые разработано математическое описание работы судового ЭК, учитывающее действительные условия эксплуатации судна, изменение КПД винта в зависимости от угла поворота лопастей и влияние действительных значений коэффициента попутного потока. Это потребовало разработки также следующих новых математических моделей:

- построения действительных винтовых характеристик с учетом изменяющихся условий плавания судна и технического состояния корпуса;

- построения действительных комплексных характеристик ГД;

- определения количества вторичных энергоресурсов, находящихся в охлаждающей воде и наддувочном воздухе мало- и среднеоборотных двигателей при их работе с постоянной и переменной частотой вращения в диапазоне 50-100% нагрузки с учетом изменения условий окружающей среды;

- определения параметров отработавших газов ГД с учетом изменяющихся условий эксплуатации и параметров окружающей среды;

- работы утилизационных водо- и огнетрубных котлов (УК) с целью определения их паропроизводительности при учете параметров ОГ и конструктивных особенностей котлов;

- определения температуры подогрева воды на входе в УК при совместной работе с охладителем наддувочного воздуха для учета вторичных энергоресурсов наддувочного воздуха в зависимости от особенностей конструкции охладителя (подогревателя);

- определения производительности вакуумного опреснителя с учетом изменения количества теплоты воды охлаждающей ГД и при изменении параметров окружающей среды;

- расчета эффективности использования располагаемых потоков вторичных энергоресурсов на основе применения эксергетического метода.

Для расширения возможностей разработанной модели судового ЭК была отдельно разработана математическая модель определения производительности опреснителя, работающего по принципу обратного осмоса, позволяющая учитывать изменение условий окружающей среды и возможную экономию энергоресурсов.

Практическая ценность работы состоит в следующем: разработанные модели, реализованные в виде комплекса компьютерных программ, позволяют оперативно оценивать и выбирать наиболее экономичные режимы работы судового ЭК (с точки зрения затрат топлива на производство энергоресурсов) с учетом возможных нагрузок и технического состояния судна в реальных условиях плавания. Полученные результаты могут быть использованы при эксплуатации судна, на стадиях проектирования и модернизации СЭУ, при создании тренажерных комплексов СЭУ, в учебном процессе при подготовке инженеров-судомехаников и повышении их квалификации, а также при проектировании систем автоматического контроля и управления СЭУ.

12

I глава

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ

Судовая энергетическая установка представляет собой сложную систему, основной задачей которой является производство механической, электрической и тепловой энергии, необходимой для выполнения возложенных на судно функций. Производство энергии на судне во время рейса происходит исключительно за счет преобразования химической энергии топлива, однако во время нахождения судна в порту потребности в энергии являются значительно меньшими и они удовлетворяются частично или полностью береговыми сетями. Поскольку проблемы повышения эффективности эксплуатации СЭУ и машинно-движительного комплекса (МДК) связаны в первую очередь с условиями плавания, в дальнейшем рассматриваемые системы будут представлены как полностью автономными.

Наиболее простым способом получения энергии в СЭУ является ее производство в независимом друг от друга оборудовании: механическая энергия - в главном двигателе внутреннего сгорания (ГД), электрическая - во вспомогательных дизель-генераторах (ВДГ) и тепловая - во вспомогательных котлах. Каждое такое оборудование работает с определенным коэффициентом полезного действия, требует подачи соответствующего количества энергии в виде топлива, что, естественно, связано с его общим расходом во всем рассматриваемом комплексе.

Естественным является тот факт, что энергетические потребности судна необходимо реализовывать с минимальными затратами на постройку и ремонт судна (при сохранении максимальной надежности) и минимальным расходом топлива.

Принимая во внимание то, что наибольшие потребности в энергии (расход топлива) связаны с ГД, контрукторы стараются повысить экономичность судовых ДВС. Однако, несмотря на то, что современные ДВС уже достигли величины эффективного КПД порядка 50% на оптимальных нагрузках, существует ряд возможностей повышения эффективности их работы за счет использования теплоты ОГ.

Основой для оценки использования утилизации теплоты ОГ является тепловой баланс двигателя. В таблицах 1.1-1.3 показаны составляющие теплового баланса некоторых мало - и среднеоборотных ГД при работе на номинальной мощности в условиях, определяемых нормами ISO [124, 165, 166, 170, 171, 195204]. Представление технических данных именно этих двигателей объясняется статистическими данными по их производству в последнее время (таб. 1.4) [2, 3, 20, 23,27,43,137, 195-204].

Анализ приведенных данных позволяет сделать вывод о том, что величины теплоты по отдельным составляющим могут изменяться в следующих пределах: среднеоборотные ДВС малооборотные ДВС в выхлопных газах 24,8+33,9 26,0+31,5 в наддувочном воздухе 9,4-5-13,0 11,2+14,5 в охлаждающей воде 7,0+8,4 6,3+7,9 в смазочном масле 3,5+4,8 2,4+4,9

На рис. 1.1 приведены возможные способы утилизации этой теплоты. Отметим, что стремление к максимальному использованию бросовой теплоты приводит к увеличению количества и сложности в эксплуатации предлагаемого оборудования. Поэтому, несмотря на увеличение КПД, а тем самым и экономии топливных ресурсов, не все способы утилизации получили широкое применение на практике. Решающую роль в этом играют факторы надежности, стоимость, безопастность и трудоемкость обслуживания, масс и габариты, степень сложности агрегатов, требующих высокой квалификации обслуживающего персонала.

Так например не нашли широкого распространения схемы утилизации теплоты ОГ с использованием в качестве рабочего тела органических жидкостей. К ним в первую очередь относятся низкокипящие жидкости фреонного ряда (R11, R113, R114, R21), углеводороды (толуен, бензол) и специально разработанные смеси, например флуоринол -15(15% трифлуороэтанол + 15% воды).

Рис. 1.1 Возможные способы утилизации отбросной теплоты судовых ГД

Составляющие теплового баланса малооборотных двигателей WARTSILA-SULZER

Тип ГД RD 76 RND 76 RTA 38 RTA 48 RTA 48Т RTA 52U RTA 58 RTA 58Т RTA 60С RTA 62 RTA 62U RTA 68 RTA 72U RTA 76 RTA 84 RTA 84С RTA 84Т RTA 96С

Эффективная мех. энергия Чп % 40,5 40,8 46,5 47,3 49,3 48,4 48,1 49,6 49,6 48,7 48,7 48,4 49,3 48,7 49,3 49,3 50,2 49,3

Потери в сист.водяного охлаждения qw % 19,4 15,2 6,4 6,1 7,2 7,9 7,1 7,1 7,8 7,9 7,6 7,4 6,7 6,8 6,9 6,7 6,7 6,7

Потери в сист. масл. охлаждения q0 % 0,9 0,8 3,1 3,3 3,3 3,2 2,9 3,0 3,1 3,0 3,1 2,4 2,8 2,8 3,1 3,2 3,3 3,6

Потери в охладит. НВ ЧР % 5,6 9,5 п,з 11,3 11,2 13,8 12,6 11,9 12,6 12,7 13,9 12,5 13,9 12,1 12,2 12,8 13,1 13,0

Потери с ОГ Я» % 32,5 32,7 31,5 30,9 30,5 28,7 27,7 27,5 26,4 27,1 27,5 28,5 26,5 28,8 27,9 27,5 26,2 26,8

Потери теплоизлуч. Чг % 1,1 1,0 1,2 1,1 1,0 0,5 0,8 0,9 0,5 0,6 0,5 0,8 0,5 0,8 0,6 0,5 0,5 0,6

Количество цилиндров п - 5-8 5-8 4-9 4-9 5-8 5-8 4-9 5-8 5-8 4-8 5-8 4-8 5-8 4-10 12 4-10 12 4-12 5-8 6-12 14

Цилиндровая мощность Nc кВт 1175 1350 680 1090 1455 1600 1590 2125 2360 2220 2285 2170 3080 2870 3500 4050 4100 5720

Диапаз.номин мощности Nn кВт 5875 9400 6750 10800 2720 6120 4360 9810 7275 11640 8000 12800 6360 14310 10625 17000 11800 18880 11800 18880 11425 18280 8680 17360 15400 26640 11480 34440 14000 42000 16200 48600 20500 36900 34320 80080

Уд. массовый расход ОГ кг/ кВтч 9,11 9,50 7,81 7,87 8,10 8,53 7,82 8,49 8,36 8,20 8,61 7,85 8,15 7,88 7,81 7,98 8,26 8,03

Уд. расход топлива gn г/ кВтч 209 208 181 178 171 174 175 170 170 173 173 174 171 173 171 171 168 171

Температура газов за ТК. 1 °С 310 310 285 285 257 255 285 255 255 275 255 285 255 285 285 273 250 255

Составляющие теплового баланса малооборотных двигателей MAN-B&W

Тип ГД VTZ BF 140 L GFCA L-35 МС S-35 МС L-42 МС S-42 МС S-46 МС-С L-50 МС S-50 МС S-50 МС-С L-60 МС S-60 МС S-60 МС-С L-70 МС S-70 МС S-70 МС-С К 80 МС-С L-80 МС

Эффективная мех. энергия qn %• 39,2 41,3 47,6 48,1 47,6 48,4 48,4 48,7 49,3 49,9 49,3 48,7 49,6 49,6 48,7 49,3 48,4 49,6

Потери в сист.водяног о охлаждения % 11,3 12,5 7,0 6,9 6,9 7,0 6,7 6,6 6,5 6,2 6,7 6,7 6,3 6,6 6,6 6,5 6,9 6,7

Потери в сист. масл. охлаждения Чо % 4,9 3,8 4,1 3,8 3,5 3,7 3,8 3,5 з,з 3,1 3,2 3,2 3,0 3,2 3,4 3,1 3,6 3,1

Потери в охладит. НВ ЧР % 7,9 8,5 12,2 12,9 13,5 13,3 13,1 13,1 13,0 14,1 13,1 13,6 14,4 14,0 13,5 14,2 14,5 14,1

Потери с ОГ qs % 35,7 32,9 27,9 27,2 27,3 26,5 27,0 27,1 26,8 26,1 27,0 27,1 26,0 25,8 27,1 26,2 26,0 25,9

Потери теплоизлуч. qr % 1,0 1,0 1,2 1,1 1,1 1,1 1,0 1,0 0,9 0,9 0,7 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6

Количество цилиндров n - 5-8 5-8 4-12 4-12 4-12 4-12 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 6-12 4-12

Цилиндровая мощность Nc кВт 1020 1250 650 700 995 1025 1310 1330 1430 1580 1920 2040 2255 2620 2810 3105 3610 3430

Диапаз.номи н мощности N„ кВт 5100 8160 6250 10000 2600 7800 2800 8400 3980 11940 4100 12300 5240 10480 5320 10640 5720 11440 6320 12640 7680 15360 8160 16320 9020 18040 10480 20960 11240 22480 12420 24840 21660 43320 13720 41660

Уд. массовый расход ОГ msp кг/ кВтч 9,96 9,35 8,30 8,00 8,49 8,04 8,32 8,49 8,33 8,98 8,43 8,33 9,00 9,1 8,32 9,01 9,14 9,15

Уд. расход топлива gn г/ кВтч 215 208 177 175 177 174 174 173 171 170 171 173 170 170 173 171 174 170

Температура газов за TK. tspl °С 330 315 265 265 255 255 255 255 255 235 255 255 235 235 255 235 235 235

Таблица 1.3

Тепловой баланс среднеооборотных двигателей WARTSILA-SULZER MAN-B&W, CATERPILLAR

Тип ГД SULZER - WARTSILA MAN CAT

ВАН 22 Z 40 ZA 40 ZA40S ZA50S 20 25 32 46 58 64 32/4 0 40/54 48/60 58/64 3500 3600

Эффективная мех. энергия Чп % 37,2 42,6 44,3 45,5 46,5 43,4 43,0 46,3 48,1 48,4 49,3 45,8 46,3 46,5 47,6 42,8 43,2

Потери в сист.водяного охлаждения 4w % 22,6 9,8 8,6 8,2 7,9 6,8 7,0 8,0 8,4 8,1 7,9 8,7 8,1 7,2 7,0 7,0 7,1

Потери в сист. масляного охлаждения Чо % 1.9 4,9 4,8 4,5 4,1 4,4 4,8 4,2 3,5 4,0 4,1 4,1 4,0 4,3 3,7 5,0 4,9

Потери в охладит. HB Чр % 4,4 11,9 12,6 12,6 12,8 12,3 12,9 11,6 11,3 11,7 12,8 12,8 12,7 13,0 11,8 9,5 9,4

Потери с ОГ qs % 32,9 29,5 28,2 27,8 27,5 31,1 30,8 28,3 27,5 26,6 24,8 27,2 27,5 27,9 28,7 33,9 33,7

Потери теплоизлуч. Чг % 1,0 1,8 1,5 1,4 1,2 2,0 2,0 1,6 1,2 1,2 1,1 1,4 1,4 1,1 1,2 1,8 1,7

Количество цилиндров п L4.6 ,8 L6,8,9 L6,8,9 V 12, 14,16 L6,8,9 V12,14 16,18 L6,8,9 L 4,6, 8,9 R 6,8 V 12, 16 L6,8,9 V 12, 16,18 R4,6,8,9 V 12, 16,18 L 5+9 L5-9 L 6-9 L 6-5-9 L6-9 V12.14 16,18 L6-9 V 8,12, 16 L 6,8 V 12, 16,18

Цилиндровая мощность Nc кВт 75 600 650 720 1200 165 260 450 905 1400 2010 460 720 1050 1390 140 280

Диапаз.номин мощности N. кВт 300 600 3600 5400 3900 10400 4320 12960 7200 10800 660 1485 1560 4160 2700 8100 3600 16290 9000 12600 10050 18090 2760 4140 4320 6480 6300 18900 8340 12510 1120 2240 1680 5040

Уд. массовый расход ОГ msp Кг/ кВтч 7,85 7,43 7,32 7,00 7,00 7,69 7,42 7,33 6,36 6,25 5,80 7,45 7,32 7,20 7,20 7,25 7,19

Уд. расход топлива gn г/ кВтч 226 198 190 . 185 181 194 196 182 175 174 171 184 182 181 177 197 195

Температура газов за TK. tspl °С 380 360 350 350 350 320 385 320 330 360 360 360 350 350 380 415 415

Наибольшие мировые производители судовых ГД количество Общая Процентная доля

Производитель мощность мощности количества штук] [кВт] [%] [%]

1 2 3 4 5

1991 год малооборотные

MAN-B&W 265 2 639 ООО 60,4 60,5

Sulzer 99 1 250 900 28,6 22,6 среднеоборотные

Wartsila 82 314415 18,3 16,0

Pielstick 48 308 900 18,0 9,4

Sulzer 45 235 200 13,7 8,8

MAN-B&W 58 214 420 12,5 11,3

MaK 55 169 870 9,9 10,7

Caterpillar 11 18 745 1Д 2,2

1993 год малооборотные

MAN-B&W 260 2 911 150 57,7 61,5

Sulzer 97 1 496 500 29,6 22,9 среднеоборотные

Sulzer • 60 313 380 19,8 14,1

MAN-B&W 53 234 580 14,8 12,5

Pielstick 21 209 620 13,3 4,9

MaK 51 207 650 13,1 П,9

Wartsila 46 169 890 10,7 10,8

Caterpillar 11 29450 1,9 2,6

1995 год малооборотные

MAN-B&W 405 4 785 570 65,4 67,5

Sulzer 102 1 841 500 25,2 17,0 среднеоборотные

Sulzer 43 357 540 21,9 12,0

Wartsila 64 316 730 19,4 17,9

MaK 64 244 980 15,0 17,9

MAN-B&W 47 236 400 14,5 13,1

Pielstick 11 129 950 8,0 3,1

Caterpillar 15 30 610 1,9 4,2

Продолжение таб. 1.4

1 2 3 4 5

1997 год малооборотные

MAN-B&W 447 5 418 470 60,3 63,7

Sulzer 156 2 762 300 30,7 22,2 среднеоборотные

Wartsila 102 553 680 26,9 26,6

MAN-B&W 38 312 500 15,2 9,9

МаК 69 258 640 12,8 17,9

Sulzer 26 198 850 9,7 6,8

Pielstick 11 195 740 9,5 2,8

Caterpillar 14 55 700 2,7 3,6

1999 год малооборотные

MAN-B&W 515 6 116 600 64,5 67,3

Sulzer 150 2 616 530 27,6 19,6 среднеоборотные

Wartsila 135 770 860 29,9 28,2

MAN-B&W 92 578 100 22,4 18,5

МаК 75 288 560 11,8 15,1

Sulzer 24 263 300 10,2 4,8

Caterpillar 32 106 750 4,1 6,4

2002 год малооборотные

MAN-B&W 530 7 032 400 65,9 67,1

Sulzer 168 2 739 800 25,7 21,3 среднеоборотные

Wartsila 148 810 350 31.1 29,4

MAN-B&W 102 631 800 24,3 20,3

Caterpillar 95 418 200 16,1 18,9

Эти жидкости обеспечивают более высокий КПД цикла Клаузиуса - Ренкина по сравнению с использованием водяного пара. Особенно интересным было бы использование надкритического цикла Клаузиуса - Ренкина, однако в этом случае требуется значительно повысить давление в системе (например до 50 бар), а также термическую стабильность жидкости. К сожалению, большинство органических агентов имеет температуру начала термического разложения в границах 150 - 200 °С, за исключением бензена и толуена (до 400 °С). К недостаткам органических агентов необходимо также отнести их высокую стоимость и очень низкую величину удельной теплоемкости, что требует использования значительных поверхностей теплообмена, а, следовательно, и больших по размерам УК. Кроме того, при разложении фреона в высоких температурах выделяется сильно токсичный газ -фосген. Приведенные выше недостатки органических агентов не позволяют использовать их в настоящее время в судовых схемах глубокой утилизации [53, 140].

Точно также, за исключением опытно-конструкторских и исследовательских работ, обстоит дело с эжекторным и абсорбционным оборудованием в системах охлаждения, использующих тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости. Такого типа оборудование можно было бы использовать во время рейса судна, однако во время его нахождения в порту или на рейде, необходима вторая система охлаждения.

Постоянное повышение потребности в электроэнергии на современных грузоперевозочных судах, а также постоянно растущие цены на топливо требуют более детального технико-экономического анализа при выборе судовой электростанции (СЭС). Для современных грузовых и рыбодобывающих судов доля электроэнергии по отношению к энергии, необходимой для его плавания, в зависимости от типа судна, доходит до 40% для рефрежераторов, 25% - для контейнеровозов с охлаждением контейнеров, до 15% для большинства мелкогрузных судов, для рыболовецких судов в зависимости от условий эксплуатации находится в пределах 20-40% [3,11, 95, 150, 162, 183].

Следует отметить, что возможности производства электроэнергии в утилизационных турбогенераторах и использование энергии ОГ для производства пара в УК являются весьма ограниченными. Связано это в первую очередь с тем, что в современных ГД на судах наметилась тенденция снижения количества бросовой теплоты.

Как видно из табл.1.1, количество такой теплоты для двигателей типа RTA снижается по мере их модернизации, что подтверждается следующими данными: RTA 84 - 27,9%, RTA 84С - 27,5%, RTA 84Т - 26,2%. Это может привести к тому, что количество произведенной электроэнергии в турбогенераторе будет меньшим, чем необходимо на судне, особенно в тех случаях, когда возрастают потребности в паре.

Одним из возможных способов производства электроэнергии на судне является использование валогенераторов (ВГ), однако такое решение не представлено на рис.1.1, поскольку не связано с утилизацией бросовой энергии. В этом случае повышение эффективности эксплуатации СЭУ возможно за счет: снижения расходов на горюче-смазочные материалы при производстве электроэнергии, что связано с более низкими ценами на тяжелое топливо, используемое в ГД, по сравнению с легким топливом для ВДГ, а также более высокими КПД ГД; меньших расходов, связанных с обслуживанием и текущим ремонтом; увеличения срока эксплуатации ВГ.

Однако основной проблемой, связанной с использованием и эксплуатацией ВГ, является обеспечение постоянной частоты производимого тока. В соответствии с требованиями Классификационных Обществ, с учетом особенностей судового электооборудования, допустимые колебания частоты должны находиться в границах ±5% номинальных значений при длительных сроках работы и +10% - для кроткосрочных, не превышающих величины 5 секунд. Использование в пропуль-сивной установке судна винта фиксируемого шага (ВФШ) приводит к тому, что каждое изменение скорости плавания судна связано с изменением частоты вращения ГД. Это, естественно, ограничивает возможность использования ВГ (его можно применять только для тех условий, в которых частота вращения ГД соответствует эксплуатационной (контрактной) с допустимыми отклонениями в пределах п„= ±5%). При плавании судна в условиях волнения происходят колебания частоты вращения, связанные с оголением винта и качкой корпуса судна, что в конечном итоге приводит к отказу в использовании в электрической сети ВГ и переходу на независимый источник тока. В зависимости от системы регулирования частоты вращения ГД и типа стабилизаторов, используемых на судне, валогенераторы, в соответствии с литературными источниками и лично проведенными автором исследованиями, могут эксплуатироваться при волнении до 4-^6 баллов [11,29, 51, 54].

Автору известны также случаи, когда при постройке нового судна, вследствие ошибочного выбора элементов пропульсивного комплекса (легкий или тяжелый винт), технологических отклонений и плохого качества изгото-вления корпуса судна ГД был недогружен по мощности или перегружен.

В МДК с ВФШ расширение возможности использования ВГ связано с использованием оборудования, стабилизирующего частоту производимого тока. Наиболее часто с этой целью применяются машинные статические преобразователи, асинхронные генераторы с тиристорным регулятором частоты (система FRECON фирмы Siemens) или коробки передач, а также муфты контролируемого скольжения (фирмы Niigata) [56, 187]. Установка стабилизирующего частоту тока оборудования увеличивает время эксплуатации ВГ за счет расширения границ частоты вращения ГД от 70% до 105% его пе, однако это не всегда приводит к снижению стоимости вырабатываемой электроэнергии из-за потерь, связанных с их КПД и из-за высоких инвестиционных расходов. Величина КПД такого оборудования находится в пределах около 85%, в случае использования машинных преобразователей, и до 96% при использовании редукторов. По имеющимся данным, стоимость оборудования по стабилизиции частоты тока составляет 120+130% стоимости генератора с редуктором и тиристорного регулятора частоты [21, 53, 67, 89].

В МДК с ВРШ постоянную величину частоты тока на клеммах генератора можно обеспечить за счет постоянной частоты вращения ГД. Необходимые изменения скорости судна в различных условиях эксплуатации получают изменением шага винта H/D, при этом всегда имеется возможность перераспределить потоки мощности на два потребителя - на винт и ВГ. Такое решение позволяет получить необходимую для данных условий мощность ВГ для полного обеспечения потребностей электрической энергии на судне, что является большим преимуществом, в особенности для судов, у которых потребности в электроэнергии являются переменными, например для контейнеровозов с холодильными камерами, пасажирских судов, рыболовецких траулеров и рефрижераторов. Кроме того, в этом случае ГД нагружен полной эксплуатационной мощностью, независимо от условий плавания судна и его технического состояния. Недостатком МДК с ВРШ при работе с «=const является несколько меньшие значения КПД по сравнению с использованием ВФШ (при крайних положениях лопастей разница достигает 6%), а также тем, что современные высокофорсированные судовые ГД при работе на постоянной частоте вращения, особенно при низких нагрузках, имеют увеличенный расход топлива (расход топлива может быть на 3-4% выше по сравнению с работой с переменной частотой вращения в диапазоне нагрузок 50-70% от эксплуатационной мощности Ne). Следует отметить, что такие низкие нагрузки ГД при работе с ВГ встречается крайне редко [18, 67, 118. 122].

Анализ, проведенный автором показал, что МДК, работающие при n=const с ВРШ, чаще всего используются в комплексе с ВГ. Это касается практически 90% всех рассмотренных систем, что объясняется не только схемой привода, значительно меньшими инвестиционными расходами, простотой в обслуживании, меньшей мощностью отбираемой от ГД, для получения такой же мощности на клеммах генератора вследствие отсутствия оборудования для стабилизации частоты тока, но и тем, что взаимная работа пропульсивного комплекса с ВГ ограничивается только погодными условиями [21, 50, 70, 111].

Принимая во внимание возможные способы утилизации вторичных энергоресурсов, представленных на рис. 1.1, учитывая ограничения использования отдельных рабочих сред, а также преимущества использования ВГ, на рис. 1.2 представлена схема оптимальной с точки зрения утилизации вторичных энергоресурсов СЭУ, которая обеспечивает возврат этих ресурсов из наиболее важных его источников:

- бросовая теплота охлаждающей ГД воды используется в вакуумном испарителе для производства пресной воды;

Рис. 1.2 Схема оптимальной системы СЭУ.

SG - ГД, СНР - охладитель наддувочного воздуха, W - испаритель, PZ -ВГ, SZP - дизель-генераторы, TPU - утилизационный турбогенератор, KU - УК, КО - вспомогательный котел, SK - теплый ящик

- теплота наддувочного воздуха (НВ), используется в двухсекционном охладителе для подогрева воды, питающей котел, что позволяет увеличить его паро-производительность;

- пароводяная система является объединенной, что приводит к тому, что вспомогательный котел является одновременно сепаратором пара УК. Раздельные пароводяные системы, в которых УК имеет собственный сепаратор, использовались в 70-80 гг. Однако усложнение системы, дополнительные элементы (сепаратор пара УК, насосы, дополнительные трубопроводы и арматура, система автоматики), а также обязательное условие выравнивания давления пара при параллельной работе котлов, привели к тому, что такие системы достаточно редко используются на судах, простроенных после 90-х годов;

- электроэнергия может производится в ВДГ, а также ВГ или утилизационным турбогенератором, при этом для стабилизации частоты вырабатываемого ВГ тока в МДК используется ВРШ. Представленная на рис. 1.2 схема СЭУ является наилучшим решением, когда обеспечено полное использование вторичных энергоресурсов, минимализированы инвестиционные расходы, упрощены системы и их обслуживание. В настоящее время именно это является наиболее важным для судовладельцев и не только с точки зрения эксплуатационных и инвестиционных затрат, но и вследствие наметившейся тенденции по уменьшению численности экипажа на судне [23, 121, 134, 141].

В отношении целесообразности использования турбогенератора можно сказать, что его установка должна быть подтверждена более детальным анализом, поскольку основной целью утилизации теплоты отработавших газов ГД в УК является производство пара: избыток пара направляется в подогреватель, а затем на турбогенератор.

Эксплуатация СЭУ имеющей в своем составе ГД-валогенератор-винт-УК-дополнительное оборудование с отбором энергии вторичных энергоресурсов (испаритель, подогреватели питающей котел воды), создает множество проблем обслуживающему персоналу и зачастую не приносит ожидаемых судовладельцем результатов по экономии топлива и повышению эксплуатационной эффективности данной СЭУ. Причины такого результата необходимо искать уже на стадии проектирования. ГД - его частота вращения и тип винта выбираются на основании результатов модельных испытаний корпуса судна. На основании измеренного в этих иследованиях сопротивления испытывается модель корпуса буксируемая с различной скоростью, при различной осадке и переменных погодных условиях (искусственное волнение в бассейне), определяется мощность, которую должен развивать ГД для получения требуемой скорости судна. При выборе винта и мощности ГД должен быть учтен искусственный резерв мощности, которую ГД должен иметь для привода валогенератора.

Результаты модельных испытаний позволяют построить теоретические про-пульсивные характеристики, представляющие собой зависимости мощности ГД от частоты его вращения, а также расход топлива, скорость судна и мощность, передаваемую на ВГ.

Определение типа ГД, его мощности, температуры и количества ОГ, позволяют, после теоретического анализа энергетического баланса судна, рассмотреть возможность использования турбогенератора при реализации основной задачи утилизации энергии ОГ - производства соответствующего количества пара. Такие данные позволяют производителю котлов спроектировать, изготовить и поставить соответствующий УК нужных параметров.

Данные теплового баланса выбранного ГД позволят заводу-изготовителю спроектировать и изготовить охладитель НВ и определить максимально возможную температуру подогрева воды, питающей котел. Эти же данные необходимы также и для изготовителя опреснителей для выбора и поставки испарителя с максимальной производительностью пресной воды.

О правильности выбора составляющих элементов СЭУ и условий их совместной работы можно убедиться только на построенном судне, так как только при проведении ходовых испытаний можно получить действительные пропульсивные характеристики. Положение действительной винтовой характеристики часто не совпадает с теоретической, построенной на основании модельных испытаний. Разница эта может иметь место даже для судов одной серии, что подтверждают данные, представленные на рис. 1.3, которые были получены автором для трех судов одной серии с ВФШ при одинаковых погодных условиях [58, 59, 61, 71].

Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что протекание действительных винтовых характеристик отличается от теоретических, построенных по результатам модельных испытаний корпуса. В рассмотренных случаях, наибольшая разница между теоретической мощностью и действительной, необходимой для достижения скорости судна в диапазоне 17,0 - 19,3 узла, достигала 8%, а в диапазоне 19,3 - 20,5 узлов - эта разница снижалась до 4%. Следует отметить, что эта разница имеет достаточно большое влияние на совместную работу системы с ВГ, поскольку речь идет о резерве мощности, которую можно на него передать.

12000 N[kBt] 11000

10000

9000

8000

7000

6000

5000

17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 у[узлы]

Рис.1.3 Положение винтовых характеристик для трех судов одной серии

Так, например, при использовании ВФШ, когда проведенные испытания покажут, что винт является „тяжелым", получаем, что на вновь построенном судне резерв мощности является недостаточным для получения требуемой электроэнергии. В случае же ВРШ (который выбирается точно так же, как и ВФШ, то есть в процессе проектирования винт принимается с постоянным оптимальным соответствующим максимальному КПД шагом), получим на новом судне с „тяжелым" винтом тоже недостаточный резерв мощности. Естественно его можно увеличить за счет уменьшения шага, но это повлечет за собой снижение скорости судна.

Разница в положении винтовых характеристик - теоретических и реальных, можно объяснить целым рядом причин. Это и принятая методика исследований (исследования корпуса с собственным приводом или совместные исследования корпуса и винта), и точность измерительной аппаратуры, принятые допущения и расчетные коэффициенты, точность изготовления модели, степень симметрии и центровки корпуса реального судна, разница в длине действительного корпуса, сварочные деформации листов и наличие сварочных швов, качество покраски.

Проблемы несоответствия теоретических и действительных характеристик были проанализированы в работах [18, 19, 25, 26, 33, 35, 38, 50, 85, 112, 122, 136, 137, 141, 156, 182, 214, 219]. Во время эксплуатации судна положение винтовой характеристики постоянно изменяется вследствие изменений осадки, погодных условий, износа элементов пропульсивного комплекса, увеличения шероховатости корпуса и винта, обрастания корпуса судна и его деформации.

В процессе эксплуатации при постоянном ухудшении технического состояния корпуса, винт становится „тяжелее", то есть снижается резерв мощности, которая может быть передана на валогенератор.

При использовании пропульсивного комплекса с ВФШ ГД будет развивать эксплуатационную мощность при уменьшенной частоте вращения, и если в такой схеме не используются стабилизаторы производимого тока, то автоматика может вывести валогенератор из эксплуатации. Такие случаи достаточно часто имели место при эксплуатации польских судов, на которых используется МДК с ВФШ без систем стабилизации частоты тока [54, 55, 67, 68]. Анализ судовых журналов позволяет утверждать, что на новом судне время эксплуатации ВГ составляет 4868% от времени эксплуатации ГД и зависит от погодных условий и времени маневров. После трех лет эксплуатации среднее время работы ВГ снижается до 2530% времени работы ГД, при этом генератор выключается уже при волнении 2-3 баллов. После четырех лет эксплуатации судна при полной его загрузке при работе в тропиках работа ВГ была невозможна. Валогенератор мог использоваться только при плавании судна в балласте или с частичной загрузкой трюмов [11, 118, 122, 212].

В случае ВРШ единственным ограничением, определяющим выключение валогенератора, являются погодные условия. Анализ литературных источников [21, 26, 43, 111, 113, 121, 125, 137, 141, 154, 225, 233, 242], а также исследования автора [61-66, 78, 79, 82-84] позволяют утверждать, что нормальная работа ВГ возможна до 6 баллов и зависит от размеров судна. Превышение указанной величины волнения приводит к изменению частоты производимого тока вследствие колебаний частоты вращения ГД.

Степень нагрузки ГД в действительных условиях эксплуатации влияет на величину вторичных энергоресурсов, находящихся в ОГ, охлаждающей двигатель воде, НВ и смазочном масле. На рис 1.4 и 1.5 представлены относительные величины изменения бросовой теплоты, находящейся в перечисленных выше источниках, для ГД фирм B&W типа L-MC и Wartsila (Sulzer) типа RTA для нормальных по ISO внешних условий [128, 129].

Как видно наибольшее влияние изменения степени нагрузки ГД (в диапазоне от 40% до 100% номинальной мощности) имеется у наддувочного воздуха, а наименьшее - у отработавших газов.

Относительное снижение количества бросовой теплоты в НВ составляет примерно 14% на каждые 10% снижения мощности двигателя, в то время как снижение мощности ГД на те же 10% приводит к уменьшению теплоты ОГ на 8%.

Это означает, что действительная степень нагрузки ГД, являющаяся суммой мощностей, идущих на привод винта (определяется точкой на действительной винтовой характеристике) и на привод ВГ, оказывает решающее значение на величину вторичных энергоресурсов.

Если отказаться от использования валогенератора, то это приведет к снижению уровня нагрузки ГД, а в итоге - к снижению уровня использования вторичных энергоресурсов. В этом случае уменьшится производство пара в УК вследствие снижения температуры, уменьшится подогрев воды (в охладителе наддувочного воздуха), питающей котел, а также снизится производство пресной воды в опреснителе из-за уменьшения количества теплоты в охлаждающей ГД воде.

0s D я ID

V м к о ч с D Н

80

60

40

20

40

60 80 100 Мощность ГД [%]

Рис. 1.4 Величины теплоизлучения при работе двигателя RTA в точке CMCR

Cj

К Л н о о X в о S

К и, О, о m

JT vO

R д о я О к д D Н и

50 40 30

20 10 О

КПД

ОГ

НВ вода масло

50 60 70 80 90 100 степень нагрузки ГД[%]

Рис. 1.5 Тепловой баланс ГД

Мониторинг и оценка возможности повышения эффективности эксплуатации СЭУ, то есть эксплуатация с минимализацией расходов топлива и максимальным использованием вторичных энергоресурсов, требует определения реального, для конкретных данных условий эксплуатации судна с практически любым техническим состоянием, определения степени нагрузки ГД и величины имеющихся в этих условиях вторичных энергоресурсов.

Анализ литературных источников и опыт работы автора на судах морского флота позволяют утверждать, что комплексный подход к проблеме повышения эксплуатационной эффективности СЭУ отсутствует. Исследования, проведенные разными авторами, касаются или только эффективности взаимной работы МДК, или эффективности эксплуатации УК и теплообменников (охладитель НВ, опреснитель) [3, 7, 16,30, 97, 98, 140, 173, 183,205, 233, 240 ].

В работе представлен комплексный подход к решению проблемы повышения эксплуатационной эффективности СЭУ, в состав которой входит ГД работающий при постоянной частоте вращения, ВРШ, валогенератор, утилизационный котел, опреснитель и теплообменник в виде охладителя наддувочного воздуха (рис. 1.6).

Основой проведения анализа эффективности работы предложенной схемы СЭУ, является мониторинг отдельных энергетических ресурсов рассматриваемых источников энергии в различных условиях эксплуатации судна (состояние моря, скорость, осадка и техническое состояние судна), что может быть учтено переменным сопротивлением корпуса R воды движению судна. Необходимо также учесть и влияние условий окружающей среды - температуры tos, давления р0 и влажности (р воздуха и температуры морской воды twm. Оценка степени нагрузки ГД и валогенератора в комплексе с ВРШ возможна только после получения достоверных, действительных пропульсивных характеристик судна, учитывающих условия его эксплуатации и окружающей среды. Знание такой нагрузки двигателя и определение для этой мощности величин вторичных энергоресурсов с учетом условий эксплуатации и окружающей среды позволяет определить количество возможной для утилизации теплоты, то есть позволяет определить паропроизводи

D=f(N,R,mSD,t

N N1 к уЦ

V

N=f(Ns,Np,R,v,t0S,gl и

Q о i—f ■(N ,R, tSp, twm, t os, pb)

Рис. 1.6 Схема рассматриваемого пропульсивного комплекса. тельность УК, производительность опреснителя и температуры подогрева питающей котел воды. Как было показано ранее, положение действительных винтовых характеристик судна достаточно часто отличается от теоретических даже для судов одной серии. Поэтому оценку и возможности повышения эффективности эксплуатации энергетической системы необходимо рассматривать индивидуально для каждого судна.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании выполненных исследований получены следующие результаты и сделаны следующие выводы:

1. Разработаны математические модели функционирования судового энергетического комплекса с глубокой утилизацией вторичных энергоресурсов. В их основу положены новые информационные базы данных, полученные автором на основании результатов эксплуатационных испытаний на транспортных судах и системного анализа литературных источников и технических характеристик современных СЭУ и их элементов.

2. Разработана методика определения корреляционных зависимостей, отражающих взаимосвязи между параметрами работы энергетического комплекса с ГД различных типов в реальных условиях их нагружения (по винтовой или нагрузочной характеристике) с учетом изменения параметров окружающей среды и величин располагаемых вторичных энергоресурсов.

3. Разработаны методика и математическая модель построения комплекса действительных винтовых характеристик по минимальному количеству данных, полученных во время испытаний реального судна и использования результатов модельных испытаний винта.

4. Получены математические зависимости, описывающие особенности работы ВРШ в неравномерном потоке воды, и уравнения для определения действительных значений коэффициента попутного потока, оказывающего большое влияние на точность определения параметров работы энергетического комплекса.

5. Получено уравнение действительной характеристики ГД, учитывающее свойства топлива, условия эксплуатации и параметры окружающей среды.

6. Получены математические модели, позволяющие определить значения удельной энергии вторичных ресурсов воды, охлаждающей двигатели и наддувочный воздух мало- и среднеоборотных ГД, при этом введение конкретных данных по условиям эксплуатации и окружающей среды позволяет численно определить величины располагаемой энергии этих вторичных источников энергии на судне.

7. Разработаны методики, алгоритмы и компьютерные программы, позволяющие эксплуатационникам назначать наиболее эффективные режимы работы энергетического комплекса в реальных и изменяющихся условиях плавания и с учетом технического состояния корпуса судна и элементов СЭУ, а также оперативно контролировать работу этого комплекса.

8. Полученные методики, алгоритмы и прикладные компьютерные программы позволяют при проектировании, модернизации и эксплуатации СЭУ проводить количественный сравнительный анализ энергетической эффективности их различных вариантов.

9. Разработана математическая модель эффективности использования располагаемой теплоты энергетического комплекса на основании эксергетического метода, учитывающая особенности эксплуатации ГД различного типа и параметры окружающей среды.

10. Экспериментальными исследованиями установлена работоспособность, адекватность, надежность, высокая точность и удобство использования разработанного комплекса компьютерных программ, что подтверждается соответствующими отзывами.

1. Аверин В. Опыт создания судовых утилизационных котлов и перспективы их развития / В. Аверин, А. Колесниченко// Судосторение. 1980. - № 5. - С. 12-19.

2. Аксельбанд A.M. Судовые энергетические установки / A.M. Аксельбанд. Судостроение. Л., 1970. - 208 с.

3. Артемов Г.А. Судовые энерегетические установки / Г.А. Артемов, В.П. Волошин, Ю.В. Захаров. Судостроение. - Л., 1987.-217 с.

4. Астафьев С. Системы глубокой утилизации тепла/ С. Астафьев, В. Худин// Морской флот. 1979. - № 10.- С. 3-7.

5. Безюков O.K. Эксплуатация судовых ДВС до предельного состояния / O.K. Безюков, Н.Н. Фомин // Безопастность водного транспорта: Тез. докл. международной НТК. Санкт-Петербург, 2003. - ч.З. - С.18-24.

6. Бехрендт Ц. Анализ методов производства пресной воды на судах морского флота // Известия КГТУ. Калининград, 2004. - №5. - С. 97-101.

7. Бехрендт Ц. Повышение эффективности использования энергетических запасов судовых установок // Problems of Applied Mechanics.- Тбилиси, 2003. № 1 (10). -С. 112-117.

8. Бехрендт Ц. Оценка влияния условий эксплуатации на эксергетический КПД комбинированной энергетической установки / Ц. Бехрендт, А.Вю. Моторный // Инновации в науке и образовании 2003. Тез. докл. международной НТК. -Калининград, 2003. - С. 209.

9. Бехрендт Ц. Термодинамический анализ использования тепла в комбинированных энергетических установках / Ц. Бехрендт, А.В. Моторный // Сб. науч. тр. КГТУ. -Калиниград, 2002. С. 38-47.

10. П.Богомолов B.C. Повышение эффективности эксплуатации валогенераторов промысловых судов // Калининградское книжное издательство. Калининград, 1989.-144 с.

11. Бузник В.М. Судовые парогенераторы // Судостроение. Л., 1970. - 167 с.

12. Верете А.Г. Судовые пароэнергетические установки и газовые турбины / А.Г. Берете, А.К. Дельвиг // Транспорт. М., 1982. - 212 с.

13. М.Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического агализа энергетических установок // Энергия. М., 1969. 180 с.

14. Енин В.И. Судовые котельные установки / В.И. Енин. Н.И. Денисенко, И.И. Костылев // Транспорт. М., 1993. - 216 с.

15. Камкин С.В. Анализ КПД судовых дизельных установок // Транспорт. М., 1965.- 154 с.

16. Карпович В.А. Дизельные установки с ВРШ // Судпромгиз. Л., 1964. - 113 с.

17. Кецлах В.П. Объединенное управление дизелем и ВРШ с программированием по скоростям хода // Судостроение. 1965. - №6. - С. 18-23.

18. Кацман Ф.М. Пропульсивные качества морских судов / Ф.М. Кацман, А.Ф. Пустотный // Судостроение Л., 1972. - 202 с.

19. Козлов В.И. Судовые энергетические установки // Судостроение. Л., 1975. -342 с.

20. Конаков Г.А. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота / Г.А. Конаков, Б.В. Васильев // Транспорт. М., 1980. - 198 с.

21. Контроль эффективности использования и нормирование расхода топлива на судах и предприятиях промыслового флота / под ред. В.В. Щагина. Калининград, 1979. 144 с.

22. Коршунов Л.П. Структурные схемы энергетических установок промысловых судов //Калининградское книжное издательство. Калининград, 1995. 199 с.

23. Коршунов Л.П. Энергетические установки промысловых судов // Судостроение. -Л., 1991.-360 с.

24. Липис В.Б. Гидродинамика гребного винта при качке судна // Судостроение. -Л., 1975.- 132 с.

25. Небеснов В.И. Вопросы совместной работы двигателей, винтов и корпуса судна // Судостроение. Л., 1965. - 247 с.

26. Овсянников М.К. Дизели в пропульсивном комплексе морских судов / М.К. Овсянников, В.А. Петухов // Судостроение. Л., 1987. - 187 с.

27. Пащенко Ю.И. Опыт эксплуатации утилизационного котла // Морской флот. -1981.-№6.-С. 23-28.

28. Подсушный A.M. Восстановление эффективности судовых энергетических установок // Судостроение. JL, 1975. - 177 с.

29. Равич М.Б. Эффективность использования топлива // Наука. М., 1977. - 212 с.

30. Ривкин СЛ. Термодинамические свойства газов // Энергия. М., 1998. - 337 с.

31. Сен Л.И. Парогенераторные установки на морской воде / Л.И. Сен, Ю.В. Якубовский // Судостроение. Л., 1979. - 181 с.

32. Силуков Т.Д. Построение паспортных диаграмм для судов с ВРШ // Судостроение. 1960. - № 12. - С. 17-25.

33. Силуков Т.Д. Построение пропульсивных характеристик для судов с винтом регулируемого шага // Судостроение. 1962. - №9. - С. 9-14.

34. Силуков Т.Д. Построение универсальных обобщенных пропульсивных характеристик с винтом регулируемого шага // Судостроение. 1964. - №3. - С. 17-22.

35. Ходовые и тяговые характеристики промысловых судов / Сб. науч. тр. -Судостроение. Л., 1977. - 249 с.

36. Храпченко А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные парогенераторы // Судостроение. Л., 1979. - 198 с.

37. П1ифрин Л.С. Приближенный расчет дополнительного сопротивления судна на регулярном волнении // Судостроение. 1973. - № 12. - С. 32-38.

38. Щагин В.В. Характеристики технического использования и проблемы проектирования судовых энергетических установок / В.В. Щагин, А.В. Щагин // Тез. докл. межд. НТК. КГТУ. - Калининград, 2000. - ч.З. - С. 5-12.

39. Щагин В.В. Вариантность показателей эксплуатационной эффективности СЭУ / В.В. Щаги, А.В. Щагин // Сб. науч. тр. КГТУ. Калининград, 2002. - С. 3-10.

40. Эйтвид Л.В. Парогенераторы промысловых судов // Легкая и пищевая промышленность. М., 1981. - 232 с.

41. Энергия и эксергия // Сб. науч. тр. Мир. - М., 1968. - 248 с.

42. Alpha CP Propellers. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Frederikshavn 1996. 156 c.

43. Annex VI for MARPOL 73/78. Wydawnictwo IMO, Londyn 2000. 32c.

44. Baston S., Grobman S.: Delphi 2. Wydawnictwo Politechniki Sl^skiej, Gliwice 1997. -125 c.

45. Behrendt C.: Wplyw pr^dnicy zawieszonej na sterowanie silnikiem i srub^ nastawn^. Technika i Gospodarka Morska R.34 nr 1. 1984. C.20-23.

46. Behrendt C.: Sposoby poprawy bilansu energetycznego w systemach szerokiej utylizacji. Technika i Gospodarka Morska R.34 nr 3, 1984. C.141 -144.

47. Behrendt C.: Optymalne nastawy ukladu nap^dowego z pr^dnic^ zawieszon^. Technika i Gospodarka Morska R.36 nr 5,1986. C. 237 - 240.

48. Behrendt C.: Sterowanie optymalne ukladu nap^dowego z pr^dnic^ zawieszon^. Materialy VIII Sympozjum Silowni Okr^towych, Gdynia 1986. C. 43 - 59.

49. Behrendt C.: Metodyka wyznaczania optymalnych nastaw silnika okr^towego i sruby nastawnej w ukladzie z prqdnic^ zawieszon^ w roznych warunkach plywania statku. Rozprawa doktorska. Politechnika Slqska, Gliwice 1987. 148c.

50. Behrendt C.: Optimale Betriebsstufen von Vortriebssystemen mit Wallengenerator. Wissenschaftliche Beitrage, Hochschule fur Seefahrt, Heft 3/89, Rostock 1989. C. 17-21.

51. Behrendt C.: Optimum settings of Propulsion Systems with a Take-off Generator. Materialy Jubilejnoj Naucznoj Konferencji w Murmanskoj Wysszeje Morskoje Ucziliszcze, Murmansk 1990. С 32 - 38.

52. Behrendt C., Rajewski P.: Studium mozliwosci wykorzystania ciepla odpadowego w silowniach statkow motorowych. Opracowanie na zlecenie firmy Optimus Gdansk, Szczecin 1990.-68c.

53. Behrendt C.: Wplyw warunkow eksploatacyjnych na prac? okr^towych ukladow nap^dowych z pr^dnic^ zawieszonq. Materialy XII Mi?dzynarodowego Sympozjum Silowni Okr?towych, Gdynia 1991. C. 46 - 54.

54. Behrendt C.: Metodyka sporz^dzania charakterystyk nap^dowych statkow z uwzgl^dnieniem nadwyzek mocy silnika glownego. Sprawozdanie z badan statutowych nr 7/SflTESO/92, Szczecin 1992. 18c.

55. Behrendt C.: Mozliwosc wykorzystania sprz^gla о kontrolowanym poslizgu do nap?du pr^dnic zawieszonych. Materialy XVI Naukowej Sesji Okr?towcow, Dziwnowek 1994, t.l. C. 55 - 61.

56. Behrendt С.: Badania eksploatacyjne kotla AQ 10/12. Materialy XVI Mi^dzynarodowego Sympozjum Silowni Okr^towych, Gdansk 1994. C. 32 - 39.

57. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil-Fired Boiler AQ 10/12 fitted on the Vessel В 186/2. Sprawozdanie z badan, Szczecin 1994. 17c.

58. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil-Fired Boiler AQ 10/12 and Exhaust Gas Boiler AQ 7 Fitted on the Vessel В 186/3. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1994. -18c.

59. Behrendt C., Rybak W.: Badania prawidlowosci dzialania systemu wody sfodkiej chlodz^cej cylindry silnika 6 RTA 62 zamontowanego na statku B186/III/4. Sprawozdanie z badan. Szczecin 1994. 5c.

60. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil-Fired Boiler AQ 10/12 and Exhaust Gas Boiler AQ7 Fitted on the Vessel В 186/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin 1994. -17c.

61. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil Fired Boiler SPANNER V20 and SPANNER Exhaust Gas Boiler Fitted on the Vessel B170/II/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin 1995.- 16c.

62. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil Fired Boiler SPANNER V20 Fitted on Vessel B170/II/1 After Regulation Carred Out by Senior Thermal Service. Sprawozdanie z badan. Szczecin 1995.- 12c.

63. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil-Fired Boiler SPANNER V25 and Spanner Exhaust Gas Boiler Fitted on the Vessel В170/2 Sprawozdanie z badan. Szczecin1995.-16c.

64. Behrendt C., Rybak W.: Testing of Oil-Fired Boiler VTS 716-160 and Exhaust Gas Boiler LA 721D-162 Fitted on the Vessel В 188/1/1. Sprawozdanie z badan, 1995. -18c.

65. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Oil-Fired Boiler VX 825-163 and Exhaust Gas Boiler LA 715D-162 Fitted on the Vessel В 190/1. Sprawozdanie z badan. Szczecin1996.- 14c.

66. Behrendt C.: Ocena mozliwosci wspolpracy z pr^dnicq. zawieszon^ wybranych typow okr^towych silnikow nap^du gfownego. Materialy Srodowiskowego Zebrania Naukowego Sekcji Podstaw Eksploatacji Komitetu Budowy Maszyn PAN, Szczecin 1996. -C. 5-13.

67. Behrendt С.: Badania eksploatacyjne wybranego ukladu nap^dowego wspolpracuj^cego z pr^dnic^ zawieszon^. Materiaiy XVII Mi?dzynarodowego Sympozjum Silowni Okr^towych, Gdynia 1996. C. 59 - 65.

68. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Exhaust Gas Boiler 721E-161 Fitted on the Vessel В 190/2. Sprawozdanie z badan, Szczecin 1996. 16c.

69. Behrendt C.: Service investigations of a ship propulsion system cooperating with suspended electric generator. Polish Maritime Research No 2(12), 1997, Vol.4. C. 29-31.

70. Behrendt C., Kucharski Т.: Comparison of Model Test with Ship Sea Trial Results for a Given Vessel Series. Materiaiy II International Conference on Marine Technology ODRA 97, Southampton Szczecin, 1997. - C. 279 - 295.

71. Behrendt C., Okopny J.: Testing of Exhaust Gas Boiler AQ 7 Fitted on the Vessel В 186/VI/ll. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1997.- 17c.

72. Behrendt C., Tunski Т.: Wplyw stanu obciqzenia silnika glownego na opory przeplywu spalin w wodnorurkowym kotle utylizacyjnym. Materiaiy XX Sympozjum Silowni Okr?towych, Gdynia, 1998. C. 21-25.

73. Behrendt C., Borkowski Т.: Badanie emisji spalin silnikow glownych, silnikow pomocniczych i kotla opalanego na promie m/f "Polonia". Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998.-18c.

74. Behrendt C., Borkowski Т.: Badanie emisji spalin silnikow glownych, silnikow pomocniczych i kotla opalanego na promie m/f "Mikolaj Kopernik". Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998. 23c.

75. Behrendt C., Borkowski Т.: Badanie emisji spalin silnikow glownych, silnikow pomocniczych i kotla opalanego na promie m/f "Jan Sniadecki". Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998.-24c.

76. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Oil Fired Boiler AQ 12 and Exhaust Gas Boiler AV9 Fitted on the Vessel В 577/1/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998 16c.

77. Behrendt С., Myskow J.: Testing of Oil Fired Boiler AQ 12 and Exhaust Gas Boiler AV9 Fitted on the Vessel В 577Я/3. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998 18c.

78. Behrendt C., Borkowski Т.: Badanie emisji spalin silnikow glownych i silnikow pomocniczych HSC "Boomerang". Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998.-27c.

79. Behrendt C., Borkowski Т.: Badanie emisji spalin silnikow glownych, silnikow pomocniczych i kotla opalanego na statku m/s "Wejherowo". Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1998.-20c.

80. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Oil Fired Boiler AQ 18 and Combined Boiler AQ 16 Fitted on the Vessel В 579Я1/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin. 1998. 14c.

81. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Exhaust Gas Boiler AV9 Fitted on the Vessel В 577/II/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1999.- 12c.

82. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Oil Fired Boiler MISSION'M OS 2300 and Waste Heat Boiler AQ 2 Fitted on the Vessel В 584Я/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 1999.- 18c.

83. Behrendt C.: Badania eksploatacyjne ukladu nap^dowego silnik-sruba-pr^dnica zawieszona na wybranym statku. Materiaty Konferencji EXPLO-SHIP'99, Mi?dzyzdroje Kopenhaga, 1999. - C. 35-41.

84. Behrendt C., Myskow J.: Testing of Exhaust Gas Boiler AQ7 Fitted on the Vessel В 188Я11/1. Sprawozdanie z badan, Szczecin, 2000. 16c.

85. Behrendt C.: Service Investigations of a Ship's Energetic System. Materiaty Konferencji BALTTECHMASZ, Kaliningrad, 2000. C. 35 - 41.

86. Behrendt C.: Wplyw warunkow pogodowych na wspolprac? ukladu nap^dowego z pr^dnic^ zawieszon^ na wybranym statku. Materiaty XXI Sympozjum Sitowni Okr?towych, Gdansk, 2000. C. 29 - 35.

87. Behrendt C., Borkowski Т.: Optymalizacja eksploatacji silowni okr^towej. Materiaty X-th International Interdisciplinaiy Conference of Teachers on Marine Science and Technology, Szczecin, 2000. C. 8 - 16.

88. Behrendt С. Motornyj A.: Exhaustgas emissions from marine auxiliary oil fired boiler. I Kongres Seas & Oceans. Materialy Kongresu, Szczecin, 2001. - C. 49-53.

89. Behrendt C.: Service investigations of a chosen ship energetic system. Zeszyty Naukowe KGTU, Kaliningrad, 2001. C. 14-21.

90. Behrendt C.: Badania eksploatacyjne wybranego kotla utylizacyjnego. Zeszyty Naukowe KGTU, Kaliningrad, 2001. C. 70-77.

91. Behrendt C.: Metodyka sporz^dzania charakterystyk nap^dowych wybranego ukladu napedowego statkow morskich. Zeszyty Naukowe Baltic Association of Mechanical Enginering Experts No.l, Kaliningrad, 2001 .- C. 187-191.

92. Behrendt C.: Wielkosci charakterystyczne ukladow nap§dowych wspolpracuj^cych z prqdnic^ zawieszon^ na przykladzie statkow kontenerowcow. Materialy XXIII Sympozjum Silowni Okr?towych A.M. Gdynia, 2002. C. 17-25.

93. Behrendt C.: Wybrane problemy wyznaczania wartosci wspolczynnika strumienia nadqzaj^cego". Zeszyty Naukowe nr 66, Wyzsza Szkola Morska w Szczecinie, Szczecin. 2002. C. 61-73 .

94. Behrendt C.: Analiza porownawcza bilansu cieplnego wybranych wolnoobrotowych silnikow firmy Wartsila-Sulzer. Mi^dzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Bahtechmasz-Kaliningrad, 2002. C. 257-259.

95. Behrendt C.: Analiza porownawcza bilansu cieplnego wybranych srednioobrotowych silnikow nap?du glownego firmy MAN-B&W i Wartsila. Mi?dzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Balttechmasz Kaliningrad, 2002. - C. 275-276.

96. Behrendt C.: Oleje diatermiczne stosowane w okr^towych systemach grzewczych. Zeszyt Naukowy nr 2. Baltic Association of Mechanical Engineering Experts, Kaliningrad, 2002, C. 77-79.

97. Behrendt C.: Analiza porownawcza olejowych i parowych systemow grzewczych statkow morskich. Zeszyt Naukowy nr 2 Baltic Association of Mechanical Engineering Experts, Kaliningrad, 2002. C. 52-53.

98. Behrendt C.: Systemy wykorzystuj^ce zjawisko odwrotnej osmozy do produkcji wody slodkiej na statkach. Zeszyty Naukowy KGTU Kaliningrad, 2002. - C. 62-78.

99. Behrendt C.: Analiza parametrow techniczno-eksploatacyjnych jednostopniowych okr^towych wyparownikow podcisnieniowych. Zeszyty Naukowe KGTU, Kaliningrad, 2002 C. 79-93.

100. Behrendt С., Myskow J.: Ocena metod wyznaczania wydatku parowego kotlow utylizacyjnych. Zeszyty Naukowe KGTU, Kalinigrad, 2002. C. 54-61.

101. Behrendt C., Klyus 0. Myskow J.: Badania kotla opalanego 25-HO-lO i utylizacyjnego EXV 740/28/57/600 zainstalowanych na statku В591Я/1. Zlec. Stocznia Szczecinska S.A. Szczecin, 2002. 20c.

102. Behrendt C., Klyus O., Matuszak Z: Badanie przyczyn wysokiej temperatury lozyska rufowego pochwy walu na jednostce В178-1. Zlec. Stocznia Szczecinska. S.A. Szczecin, 2002.-11c.

103. Behrendt C.: Zmiany parametrow otoczenia w rzeczywistych warunkach eksploatacji statkow morskich. Polsko-rosyjska konferencja n.t. Analiz prognorizowanije i uprawlenije w zloznych sistimach. Petersburg, 2003. C. 12-18

104. Behrendt C.: Nap?d awaryjny statkow handlowych rozwi^zania techniczne i analiza pracy wybranego ukladu na podstawie badan eksploatacyjnych. Mat. Mi?dzynarodowej Konferencji „Bezopostnost' Wodnowo Tranporta" St. Petersburg, 2003, torn III.-C. 164-169.

105. Behrendt C.: Analiza uszkodzen okr?towych pomocniczych kotlow opalanych. Zeszyty Naukowe Nr 68, Wyzsza Szkola Morska w Szczecinie, 2003. C. 29-39.

106. Behrendt: Dobor skorygowanej sruby do wspolpracy z silnikiem nap?dowym rozwijaj^cym zredukowan^ moc. Zlecenie firmy Poltrampservice, Szczecin, 2003. -10c.

107. Behrendt C., Myskow J.: Badanie kotlow opalanych AQ18 i utylizacyjnego AV-6N zainstalowanych na statku B-588/1. Zlec. Stocznia Szczecinska Nowa, Szczecin, 2003. 12c.

108. Bille Т.: Experiences with Controllable Pitch Propellers. Inst. Of Marine Engineers, Feb. 1967.-C. 10-20.

109. Boylston J.W., de Koff DJ.: Some Aspects of Hydrodynamic Design of Merchant Ships. Transactions SNAME, New York, 1968. C. 24 - 32.

110. Breendoip W.: Service Experience with PTO type BW/RCF. Wydawnictwo firmy MAN B&W Diesel A/S, Hvidovre, 1988. 26c.

111. Cavitation Test Behind the Model 1350 TEU Container Vessel. Raport z badan, HSVA Hamburg, 1992. 84c.

112. Chachulski К., Sroka К.: Zbior zadan z podstaw nap^du okr^towego. Wydawnictwo WSM Gdynia, 1984. 155c.

113. Chachulski K.: Podstawy eksploatacji nap^du okr^towego. Wydawnictwo WSM Szczecin, Szczecin, 1985.-398c.

114. Chachulski K., Behrendt C.: Optymalizacja sterowania ukladami nap^dowymi. Wydawnictwo WSM w Szczecinie, Szczecin, 1985. 402c.

115. Chachulski K.: Podstawy nap^du okr^towego. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1988.-398c.

116. Chachulski K., Behrendt C.: Prototyp mikroprocesorowego urz^dzenia optymalizuj^cego zuzycie paliwa przez uklad nap?dowy statku z pr^dnic^ zawieszonq. Opracowanie na zlecenie Instytutu Morskiego w Gdyni. Umowa 1076/13.2, Szczecin, 1988. 156c.

117. Chachulski K.: Numeryczna metoda doboru optymalnych nastaw silnika spalinowego w okr§towym ukladzie nap^dowym. Wydawnictwo WSM, Szczecin. 1987.-248c.

118. Chachulski K.: Energetyczne problemy eksploatacji nap^dow okr^towych. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1991. 285c.

119. Chachulski K.: Metody i algorytmy rozwiqzywania problemow eksploatacyjno -ruchowych okr^towych ukladow nap?dowych. Wydawnictwo WSM, Szczecin, 1992. 123c.

120. Construction and Operation of Modern Marine Boilers, Babcock Report No. 38, 1992.-61c.

121. Dokumentacja techniczno-ruchowa silnika L 58/64. Wydawnictwo MAN B&W, HPC, Poznan, 1998.- 120c.

122. Dreuth B.W.: Reliability of Controllable Pitch Propellers. Int. Shipbuilding Progress, August 1972. C. 43 - 61.

123. Dudziak J.: Okr^t na fali. Wydawnictwo Morskie, Gdansk . 1980. 84c.

124. Eckhardt M.K., Morgan W.B.: A Propeller Design Method SNAME Transactions, 1955, Vol. 63.-C. 32-44.

125. Engine Selection Guide, Two Stroke MC/C Engines 5th Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 2000. - 160c.

126. Engine Selection and Project Manual for RTA 52U, 62U Engines. Wydawnictwo firmy Sulzer. Winterthur. 1996. 146c.

127. Faltin H.: Messverfahren und Messgerate der Kraft und Warmewirtschafit. VEB Verlag, Halle. 1985.- 115c.

128. Gajek J.: Zespol silnik wysokopr^zny sruba nastawna - kadtub statku - jako obiekt sterowania. Budownictwo Okr^towe nr 2, 1972. - C. 10-20.

129. Gajek J.: Zadania i algorytmy ukladow sterowania zespolem silnik sruba nastawna. Budownictwo Okr^towe nr 3, 1972. - C. 12 - 21.

130. Gajek J.: Metody programowe i ekstremalne w sterowaniu zespolem silnik sruba nastawna. Budownictwo Okr^towe nr 5, 1972. - C. 10-18.

131. Gajek J.: Uklady sterowania programowego silnik sruba nastawna. Budownictwo Okr?towe nr 6, 1972. - C. 14 - 23.

132. Gajek J.: Uklady sterowania okr^towych srub nastawnych produkcji krajowej. Zeszyty Naukowe P.G., Gdansk, 1991. C. 18 - 32.

133. Gallin E.: Alternatives for Economical Diesel Propulsion Motor Ship No.5, 1991. -C. 35-40.

134. Gallin C., Hiersig H., Heiderich O.: Ships and Their Propulsion Systems. Lohmann & Stolterfoht GmbH, 1981, ISBN 3-9800624-0-6. 64c.

135. Gallois J.: Medium speed diesel engines for sea transport cost reduction. Zosen, Nov. 1980.-C. 26-38.

136. G^siorowski J.: Laboratorium podstaw miernictwa cieplnego i teorii maszyn cieplnych. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 1987. 86c.

137. Gietzalt M.: Optimierung der Energieausnutzung von Abwarme und Abgas. Schiffbauforschung Wissenshaft Technische Mitteilungen T.U. Rostock No 23, Rostock. 1984. -C. 36 -52.

138. Grobe H.: Beitrag zur Automatisierung des Umsteuervorganges bei Schiffspropellem mit Dieselmotoraantrieb. Schiffbauforschung No 9, Marz April 1970.-C. 54-66.

139. Hansen J.P.: Diesel Engines Waste Heat Recovery. Svensk Sjofarts Tidning 4. Stockholm, 1991.- 176c.

140. Harvald S.A., Нее J.M.: Propulsion of Single-Screw Ships. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1981. 151c.

141. Harvald S.A.: Resistance and Propulsion of Ships. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga. 1983. 61c.

142. Harvald S.A.: Prediction of Power of Ships. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga. 1986.-73c.

143. Hodgkin A.F.: The Role of Boilers in Energy Conservation at Sea. Marine Engineering Revue, March 1979. C. 38 - 48.

144. Hodgkin A.F.: Marine Boilers for Very Advanced Purposes. The Institute of Marine Engineers, 1988. 173c.

145. Holtrop J.: A Statistical Re-Analysis's of Resistance and Propulsion Data, Shipbuilding (Marine Technology Monthly), September 1984. C. 46 - 56.

146. Holtrop J.: An Approximate Power Prediction Method, ISP, July 1982. C. 36-44.150. lilies K.: Handbuch der Schiffsbetriebstechnik. Vieweg, Braunschweig. 1972. -240c.

147. Jaworowski J.: Badania wyparownikow typu AFGU firmy Atlas, sprawozdanie z badan, WSM. Szczecin. 1976. 43c.

148. Jaworowski J.: Badanie wyparownikow typu WY firmy FUO Rumia,, sprawozdanie z badan, WSM, Szczecin, 1977. 51c.

149. Jaworowski J.: Badanie wyparownikow typu JWP firmy Alfa-Laval, sprawozdanie z badan, WSM Szczecin, 1978. 39c.

150. Johansson A.: Shaft generator systems. The Motor Ship, August 1983. C. 35-43.

151. Kays W., Crowford M.: Convective Heat and Mass Transfer Mc Graw Hill, New York, 1990.-346c.

152. Keller W.H.: Extended Diagrams for Determining the Resistance and Required Power for Single Screw Ships. Int. Shipbuilding Progress, No 24, 1974. C. 58 - 67.

153. Kerlen H., Esveld J.: Propulsion, Cavitation and Vibration Characteristics of Overlapping Propellers for a Container Ship. International Shipbuilding Progress, June 1972,-C. 46-59.

154. Klaasen H.: Automation and Controllable pitch propellers. Int. Shipbuilding Progress No 11, 1964. C. 39 - 48.

155. Krepa J.: Okr^towe uklady energetyczno-nap^dowe. Wydawnictwo WSM, Gdynia 1989.-266c.

156. Kummrow R.: CON-SPEED. The Versatile Controlled Speed Gear for Power -Take Off Systems. Wydawnictwo firmy Sulzer SLM, Winterthur. 1984. - 96c.

157. Kummrow R.: General Technical Data for Con-Speed Controlled Speed Gear. Wydawnictwo firmy Sulzer SLM, Winterthur. 1984. 44c.

158. Kuropatwinski S., Lipski Т.: Energoelektryczne uklady okr^towe. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1972. 282c.

159. Lammeren W.P., Marrnen J.D., Oesterveld M.C.: The Wageningen B-Screw Series. The Society of Naval Architects and Marine Engineers Transactions, 1969, vol. 77.-C. 69-76.

160. Lerbs H.W.: On the Effect of Scale and Roughness on Free Running Propellers. Journal ASME, 1951.-C. 74-87.

161. Marine Installation Manual RTA 58T Engines. Wydawnictwo firmy Sulzer, Winterthur. 1996. 138c.

162. Marine Project Guide Wartsila Nohab. Wydawnictwo firmy Wartsila Diesel AB, Trollhattan, 1997. - 124c.

163. Marciniak A.: Borland Pascal 7.0 z elementami programowania. Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej, Poznan, 1993. 180c.

164. Marciniak A., Gregulec D.: Podstawowe procedury numeryczne w j?zyku Turbo Pascal. Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej, Poznan. 1997 167c.

165. Master P.: Konstruktion von Abgaskesseln. TUHH Therma, Bremen, 1991. 94c.

166. MC Programme Engine Selection Guide - 2nd Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga. 1992. - 186c.

167. MC Programme Engine Selection Guide - 3rd Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga. 1996. - 148c.

168. Mikkelsen G., Brandorp W.: Main Engine Driven Generators. Wydawnictwo B&W Diesel A/S, Kopenhaga. 1982. 46c.

169. Michalski R.: Silownie okr?towe. Wydawnictwo Politechniki Szczecinskiej, Szczecin. 1987.- 108c.

170. Michalowski S., Wankowicz K.: Termodynamika procesowa. WNT, Warszawa, 1993.-420c.

171. Mieszkowski M.: Pomiary cieplne i energetyczne. WNT, Warszawa. 1993. 252c.

172. Miller Т., Powel D.: Delphi 4 ksi?ga eksperta. Eydawnictwo Politechniki Sl^skiej, Gliwice. 1998.-292c.

173. Miller W.: Metodyka okreslania optymalnych rezimow pracy sruby о skoku nastawnym. Wydawnictwo Osrodka Hydrotechniki Okr^tu, Gdansk. 1991. 84c.

174. Model Test for a 1350 TEU Container Vessel. Raport z badan, HSVA Hamburg, 1992. 86c.

175. Modern Marine Boiler Plants. Babcock Report No. 37, 1992. 74c.

176. Moor J., Mardey D.; Nations and Propulsion of Single Screw Models in Head Seans. Trans Riina, 1970, vol. 110 i 112. C. 68 - 74.

177. Moor D.J.: Standards of Ship Performance. Transaction IESS. 1974, Vol. 117, No 2. C. 63 - 76.

178. Muntjewerf J.J.: Resistance and Propulsion of a High Speed Single Screw Cargo Liner Design. Netherlands Ship Research Centre TNO, Raport No 141, Deft. 1979. -17c.

179. Nielsen U.: The Best Power Combination for Shipboard Services. Marine Engineer Revue, Dec. 1983. C. 64 - 86.

180. Norgaard A.: Betrieb von Abgaskesseln. TUHH Thema H, Aalborg. 1991. 74c.

181. Normy dotycz^ce pomiarow cieplnych kotlow i silnikow spalinowych DIN 57116/VDE 0116, DIN 4787T.Z, DIN 4788 T. 46c.

182. Oesterveld M.C., Oossanen P.: Futher Computer Analyzed Date of Wageningen B-Screw Series. International Shipbuilding Progress. 1975, nr 3. 86 - 98c.

183. Omega Clutch for Ship Shaft Generators. Wydawnictwo firmy Niigata, Tokio. 1988.-34c.

184. Orlowski P.: Kotly parowe, konstrukcja i obliczenia. WNT, Warszawa, 1979. -34c.

185. Ozaki Y.: An introduction to the ABS Guide for Propulsion Redundancy, Materialy 20-th Amnual Marine Propulsion Conference, London, 25-26 March 1998. -C. 186- 198.

186. Peters J.: Guide for propulsion redundancy, Materialy American Bureau of Shiping, June 1997.-24c.

187. Phillips Birt D.: Ship Model Testing. International Textbook Company Ltd, London, 1970.- 136c.

188. Piotrowski W.: Okr^towe kotly parowe. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1985.- 184c.

189. Piotrowski W.: Wytwornice pary, podstawy teoretyczne. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1988. 160c.

190. Piotrowski I., Witkowski K.: Okr^towe silniki spalinowe. Wydawnictwo Morskie, Gdynia, 1996.-440c.

191. Product Features Three Medium Speed Engines One Design Concept L 40/54, L/V 48/60, L 58/64. Wydawnictwo firmy MAN-B&W Diesel AG, Augsburg, 1999. -120c.

192. Project Guide Wartsila 32. Wydawnictwo firmy Wartsila Diesel Oy, Vaasa, 1996.-86c.

193. Project Guide Really Reliable Propulsion Power Wartsila Vasa 46. Wydawnictwo firmy Wartsila Diesel Oy, Vaasa, 1996. - 104c.

194. Project Guide for Marine Applications Wartsila 46. Wydawnictwo firmy Wartsila Diesel Oy, Vaasa, 1998. - 90c.

195. Project Planning Manual. Four stroke Diesel Engines L 58/64. Wydawnictwo firmy MAN-B&W Diesel AG, 1997. - 120c.

196. Project Guide S 60 MCC 2nd Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1999. - 146c.

197. Project Guide S 50 MCC 3rd Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 2000.- 150c.

198. Project Guide S 46 MCC 1st Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga 1997, str. 140. ;

199. Project Guide S 42 MC 2nd Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1997.- 138c.

200. Project Guide L 42 MC 5th Edition. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1999.- 124c.

201. Pronk C.: Selection and Symulation of Marine Propulsion Control Systems. International Shipbuilding Progress, May 1972. C. 86 - 98.

202. Pudlik W.: Termodynamika. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1995. -245c.

203. Rokicki H.: Badania cieplne kotla wodnego. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1990. 64c.

204. Rokicki H.: Urz^dzenia kotlowe. Przyklady obliczeniowe. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1996. 124c.

205. Rychter Т., Teodorczyk A.: Modelowania matematyczne roboczego cyklu silnika tlokowego. WNT, Warszawa, 1988.-262c.

206. Schanz F.: Die Entwicklung im Antrieb von Fischereifahrzeugen durch Verstellpropeller. Schiff und Hafen nr 9,1961. C. 49 - 63.

207. Schneiders C.C.: C.P. Propeller Systems of the Euroliner Class Vessels. Marine Engineers Revue, April 1972. C. 75 - 86.

208. Shaf generators benefit. Marine Engineers Revue, August 1996. C. 52 - 60.

209. Ship Shaft Generators. Materialy firmy AEG Telefunken, 1992. - 62c.

210. Silovic S., Fencev M.: Ship Screw as an Instrument for Determining the Ship Propulsion Data, Schiffstechnik nr 3, 1956. C. 69 - 87.

211. Soot Deposits and Fires in Exhaust Gas Boilers. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga. 1996. 46c.

212. Stoltenburg Т.: Einfaches Kesseltrommelmodell. Univ. SST, Rostock, 1984. -146c.

213. Sugai K.: Hydrodynamics of Screw Propellers Based on a New Lifting Surface Theory. J.S.N.A. Japan, Nov. 1968, Vol. 123. C. 69 - 84.

214. Sugai K.: Comparison of Propeller Performance Between Propeller Open Test and Calculation Based on a Lifting Surface Theory. Experimental Tank Report No 10, University of Glasgow, 1968. 92c.

215. Sugai K.: A Method for Calculating the Hydrodynamic Characteristics of Marine Propellers. J.S.N.A. Japan, Vol. 128, Dec. 1970. C. 96 - 112.

216. Szargut J., Petela R.: Egzergia, WNT, Warszawa, 1965. 126c.

217. Szargut J.: Termodynamika. WNT, Warszawa. 1995. 242c.

218. Szargut J.: Termodynamika techniczna. Wydawnictwo Politechniki Slqskiej, Gliwice. 1998.- 215c.

219. Szargut J.: Analiza termodynamiczna i ekonomiczna w energetyce przemyslowej, WNT, Warszawa, 1991. 126c.

220. Szczesniak J., St^pniak A.: Sterowanie i eksploatacja ukiadu nap^dowego statku ze srub^nastawn^. Wydawnictwo WSM, Szczecin, 1999. 186c.

221. Taiyo Shaft Generating System. Wydawnictwo firmy Taiyo, Tokio, 1990. 48c.

222. Teodorczyk A.: Zbior zadan z termodynamiki technicznej. WNT, Warszawa, 1995.-136c.227. 3-D-Wake Survey HSVA Model No 3545-1001 1350TEU Container Vessel. Raport z badan, HSVA Hamburg, 1992. 75c.

223. Tornblad J.: CP Propeller Equipment. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1993.- 138c.

224. Tornblad J.: Basic Principles of Ship Propulsion. Wydawnictwo firmy MAN-B&W, Kopenhaga, 1996. 135c.

225. Trim Optimization Test for a 1350TEU Container Vessel. Raport z badan, HSVA Hamburg, 1992.-82c.

226. Tsutsumi Т., Ogiwara S.: On the Principal Particulars of Ship Hull From and Wave Resistance. The Journal of SNAJ, Tokyo 1976, str. Vol. 14. C. 92 - 115.

227. Ulrich W., Danckwardt E.: Konstruktiongrundlagen fur Schiffsschrauben. Darstellung von Systematischen Propellerversuchen. Fachbuchverlag, Liepzig, 1956. -206c.

228. Urbanski P.: Gospodarka energetyczna na statkach. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1978.- 187c.

229. Urbanski P.: Instalacje silowni spalinowych. Wydawnictwo Politechniki Gdanskiej, Gdansk, 1982. 164c.

230. Wajand J.A., Wajand J.T.: Tlokowe silniki spalinowe srednio i szybkoobrotowe. WNT, Warszawa 1993, str. 354.

231. Watson D.G., Gilfillan A.W.: Some Ship Design Metod. The Naval Architect, July 1977.-C. 105-117.

232. W^sowicz J.: Silownie okr^towe. Wydawnictwo WSMW, Gdynia. 1972. 240c.

233. Wiedmer H.: Pomiary, sterowanie, regulacja. WNT, Warszawa, 1978. 164c.

234. Wiener M.: Latest Developments in Natural Circulation Boiler Design. Babcoc & Wilcox. Technical Paper, 1987. 42c.

235. Wind J.: The Development of Contrable Pitch Propeller Systems. Diesel & Gas Turbine Progress, Nov. Dec. 1971. - C. 89 - 102.241. .Wisniewski S.: Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa. 1987. 425c.

236. Wojnowski W.: Okr^towe silownie spalinowe. Wydawnictwo WSMW, Gdynia, 1975.-216c.

237. Zablocki J.: Wtrysk i spalanie paliwa w silnikach wysokopr^znych. WNT, Warszawa, 1976. 124c.

238. Zalewski A., Cegla R.: MATLAB obliczenia numeryczne i ich zastosowanie. Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej, Poznan, 1999. - 206c.

239. Zborowski A.: Opor statkow wypornosciowych. Wydawnictwo Morskie, Gdansk, 1980.-84c.