автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Моделирование тепломассопереноса в судовых системах подогрева высоковязких топлив и жидких грузов



ГОЛОВЧУН Сергей Николаевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В СУДОВЫХ СИСТЕМАХ ПОДОГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ТОПЛИВ И ЖИДКИХ

ГРУЗОВ

Специальность 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы

(главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Астрахань-2010 -9 СЕН 2010

004607973

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «АГТУ») на кафедре «Физика»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Селиванов Н. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Фокин Владимир Михайлович доктор технических наук, профессор Овсянников Михаил Константинович

Ведущая организация: Нижне-Волжский филиал Российского Речного Регистра

Защита состоится «24» сентября 2010 г. в 11:30 часов на заседании диссертационного совета Д307.001.07 при ФГОУ ВПО «АГТУ» по адресу:

414025, г. Астрахань, ул. Татищева, 16а, 2 учебный корпус, читальный зал научной библиотеки.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «АГТУ».

Автореферат разослан » августа 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент ---Д В- Кораблин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Анализ опыта проектирования и эксплуатации судовых теплоэнергетических систем (дизельных установок, судовых котлов, газотурбинных установок и т.д.), показывает, что в настоящее время происходит их постепенное переориентирование на более высоковязкие виды топлива (ВВТ).

ВВТ, прежде чем попасть в камеру сгорания, проходят ряд подготавливающих процессов. Одним из этапов подготовки топлива к сгоранию является процесс отбора из топливных цистерн, где оно хранится. Его предварительно нагревают, чтобы понизить вязкость, тем самым, обеспечив нормальную и эффективную работу насосов и устройств подачи топлива. Для этого на судах, а также стационарных и плавучих нефтебазах, широкое распространены системы с трубчатыми подогревателями, которые обеспечивают поддержание повышенной температуры всего объема топлива или жидкого груза. На судах, которые производят отгрузку ВВТ порционно, также приходится осуществлять нагрев всего объема груза. Необходимо также учесть, что для хранения запасов топлива используют цистерны двойного дна, бортовые и поперечные (диптанки), а также вкладные цистерны. Это приводит к большим тепловым потерям через стенки топливных емкостей (до 60 % от всей теплоты на подогрев).

Возникает актуальная задача поиска и внедрения наиболее эффективных и экономичных способов и организации хранения, перевозки и отгрузки ВВТ. В качестве альтернативы традиционным системам подогрева в данной работе предложена идея использования системы локального подогрева. В ней подогревается не вся масса топлива, а только та её часть, которая требуется для предстоящих операций, что как показано в работе, дает определенный экономический эффект. Системы такого типа могут успешно применяться на судах различных типов, нефтебазах, предназначенных для заполнения и заправки танкеров, а также в нефтехимической промышленности.

Работа выполнялась на кафедре физики ФГОУ ВПО «АГТУ» в соответствии с координационными планами НИР и ОКР в рамках Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика» и Государственной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности» (на период 2010 - 2020 гг.), а также в соответствии с Приоритетным направлением фундаментальных исследований РАН (одобрено постановлением президиума РАН от 1.07.2003 г. № 233 - «Энергоресурсосбережение и энергоэффективные технологии. Повышение эффективности комплексного использования природных топлив»).

Цель диссертационной работы. Разработка энергоэффективных судовых систем подогрева высоковязких топлив и жидких грузов с трубчатыми подогревателями.

Для достижения поставленной цели необходимо решить комплекс следующих научных задач:

теоретически изучить особенности тепломассообменных процессов при нагреве высоковязких сред над линейным источником теплоты;

теоретически исследовать влияние переменных свойств жидкости на тепломассообмен над линейным источником теплоты;

исследовать влияние типа и параметров нагревательного элемента на тепломассообмен;

• теоретически и экспериментально исследовать теплообмен у горизонтального трубчатого подогревателя;

• обобщить полученные теоретические решения в виде критериальных уравнений для расчета процессов тепломассообмена над линейным источником теплоты;

• разработать методику инженерного расчета системы локального подогрева высоковязких топлив с учетом качки.

Объект исследования. Судовые трубчатые системы подогрева.

Методика исследований. Теоретические исследования базируются на фундаментальных положениях теории конвективного тепломассообмена с применением численных методов решения дифференциальных уравнений, а также с использованием результатов собственных экспериментальных исследований на модели.

Достоверность и обоснованность. Результаты работы получены на основе апробированных методов решений фундаментальных дифференциальных уравнений тепломассообмена при естественной конвекции. Используется общепринятая для рассматриваемого типа жидкостей модель, зависимость вязкости от температуры дается многократно подтвержденной экспоненциальной зависимостью. Результаты, полученные в работе, согласуются с известными теоретическими и экспериментальными обобщениями.

Научная новизна результатов работы:

1. Результаты решений дифференциальных уравнений тепломассообмена над линейным источником теплоты при постоянных теплофизических свойствах подогреваемой жидкости найдены в диапазоне Ргж=10-4-104.

2. Численно исследовано влияние переменной вязкости на тепломассообмен при свободной конвекции высоковязких жидкостей над линейным источником теплоты в диапазоне ^/(^=0,001 н-1 и Ргж=10-5-104.

3. Получены новые критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода, температуры динамического и теплового слоев в следе над нагревательным элементом с учетом влияния температурного фактора.

4. Теоретически исследовано влияние типа нагревательного элемента и его параметров на линейный массовый расход и среднеинтегральную температуру в следе.

5. Получены новые уравнения для расчета коэффициента теплообмена у горизонтального трубчатого подогревателя при спокойных условиях и качке в диапазоне Ргж=10*104.

6. Разработана методика расчета судовых систем локального подогрева в емкостях с учетом качки.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований могут служить научной основой новых технических и технологических решений в судовой теплоэнергетике и нефтехимической промышленности. Полученные результаты можно использовать для проектирования наиболее выгодных технологических схем хранения, перевозки и отгрузки высоковязких топлив на судах и нефтебазах, оптимального расчета энергетического оборудования, совершенствования существующих систем подогрева высоковязких жидкостей и жидких грузов. Внедрение результатов работы позволяет уменьшить удельный расход энергии на операции подогрева высоковязких топлив и жидких грузов, уточнить величины поверхностей систем подогрева, определить оптимальный шаг расположения нагревателей и, как следствие, сократить капитальные и эксплуатационные затраты.

Предметом зашиты являются следующие основные результаты работы, определяющие ее научную и практическую ценность:

1. Результаты решений основных дифференциальных уравнений пограничного слоя над линейным источником теплоты для двух типов нагревательного элемента в широком диапазоне Ргж=10+ Ю4.

2. Результаты влияния переменной вязкости на динамику тепломассопереноса при свободной конвекции высоковязких жидкостей при нагреве над линейным источником теплоты в диапазоне |1ж/цс=0,001 ч- 1 и Ргж= 10 -:- 104.

3. Критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода и стреднеинтегральной температуры в следе для двух типов нагревателей: с заданной температурой поверхности и с заданным тепловым потоком.

4. Методика расчета системы локального подогрева с учетом качки.

Личный вклад автора. В диссертацию включены результаты, полученные

лично автором, в том числе - с использованием консультаций научного руководителя.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись и докладывались на: V школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН Алемасова В.Е. (Казань, 2006); 6-м Минском международном форуме по тепломассообмену ГНУ «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ (Минск, 2008); Международной научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности АСТИНТЕХ-2009» (Астрахань, 2009); V Всероссийской научно-технической конференции «АНТЭ-09» (Казань 2009). Результаты проведенной работы представлялись на ежегодных научных конференциях ФГОУ ВПО «АГТУ» (2006 - 2010 гг.), на семинарах кафедры

физики и кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники ФГОУВПО «АГТУ».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в списке литературы, лично соискателю принадлежит: [2] - 30 %, [1], [12] , [13] - 40 %, [3], [4], [5], [6], [7], [8]. Р], [Ю], [11], [12] - 50%.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, общей характеристики работы, списка условных обозначений, 4 глав, заключения и списка литературы из 115 наименований, содержит 135 страниц текста, включая 47 иллюстраций и 3 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе рассмотрены судовые топливные системы и системы подогрева. Выполнен анализ проведенных исследований по тепломассообмену в следе над трубчатыми подогревателями. Процесс образования факела исследуется как тепломассоперенос у неизотермической вертикальной пластины. Предложена оригинальная идея использования на судах системы локального подогрева.

Во второй главе излагаются результаты исследования тепломассообмена при свободной конвекции для двух типов нагревательного элемента и теплообмен у трубчатого подогревателя.

При проектировании судовых систем подогрева высоковязких топлив необходимо определить параметры факела, образующегося над нагревателем.

Двумерный факел при заданной температуре поверхности описывается дифференциальными уравнениями следующего вида:

= 0 (1)

0' + уРг[Я? + /0']=О (2)

с граничными условиями:

л=о, е'(о) = /(о)=/"(о) = о, е(о)=i,

TJ-k», ö(oo) .= б'(со) = /'(») = /"(«) = о.

Дифференциальные уравнения для заданного теплового потока, выглядят следующим образом:

r+i#._V+e=0 (3)

e*+jPr|/e + ye']=o (4)

с граничными условиями:

ti=o, /(о)=/"(о)=е*(о)=о, е(о) = i,

П-оо, 0(со) = ö'(«) = /'(со) = /"(«>) = 0.

Решения систем дифференциальных уравнений (1)-(2) и (3)-(4), описывающих процессы, получены численно для чисел Прандтля от 10 до 10000.

По результатам решений уравнений (1)-(2) были получены профили

е /• 5)

о ................0.3 " " о.бл 0

1 - Рг=10,2 - Рг=100, 3 - Рг=300,4 - Рг=1000,5 - Рг=10000 Рис. 1 Безоазмеоные гшсиЬили темпеоатмэы (а} и скооости (б) пои 1=сопз. безразмерных температуры (рис.1.а) и скорости (рис. 1.6).

Анализируя полученные данные, можно сделать заключение, что с возрастанием числа Прандтля профиль безразмерной температуры становиться менее заполненным, толщина теплового слоя уменьшается. Факел, образующийся над источником, сужается, это обусловлено повышением вязкости подогреваемой жидкости, т.е. при Рг—>со факел «стягивается» в вертикальную линию. Из рисунка скоростных полей видно, что с ростом числа Прандтля уменьшается максимальная скорость на оси течения, а профиль скорости принимает все более пологий вид относительно безразмерной координаты. Толщина динамического слоя практически не зависит от числа Рг.

Для заданного теплового потока также были получены численные решения уравнений (3) и (4). Как и для нагревателя с заданной температурой поверхности при росте числа Прандтля характер изменения скоростных и температурных полей совпадает.

Используя численные решения дифференциальных уравнений (1)-(2) и (3)-(4), найдены критериальные уравнения для расчета безразмерных линейного

г

массового расхода т1 (рис. 2.), среднеинтегральной температуры теплового 9Т (рис. З.а), и динамического слоев 0Д (рис.3.б) в следе над нагревательным элементом.

Для источника теплоты с заданной температурой (1=сопз1) поверхности уравнения принимают следующий вид: т, = 1.3799-Рг~°1399 вТ = 0.126Рг0 0201 в,, = 0.5533 РГ04ИМ.

(5)

(6) (7)

ис.2. Безразмерный линейный массовый расход.

Для источника теплоты с заданной плотностью теплового потока ^=сопз1) уравнения принимают следующий вид:

т, =4.1729 .рг"0' 629 (8) вТ ~ 0.1214 Рг00282 (9) в„ = О^Рг41'3858. (10)

Из выражений (5)-(6) и (9)-(10), видно, что безразмерные температуры динамического (рис.Зб) и теплового (рис.За) слоев ведут себя диаметрально противоположно. С ростом числа Прандтля средняя безразмерная температура теплового слоя увеличивается, а средняя температура динамического слоя уменьшается. Из уравнений (5) и (8) видно, что линейный массовый расход (см. рис.2), при росте числа Прандтля уменьшается. При этом массовый расход от нагревателя с заданным тепловым потоком примерно в 3 раза больше, чем от нагревателя, для которого известна температура поверхности.

Рис.3. Безразмерные температуры теплового (а) и динамического (б) слоев.

Проведено сравнение температурных и скоростных характеристик для двух типов нагревателей (рис.4). При заданной температуре поверхности температура и максимальная скорость движения жидкости на оси факела ниже, чем для нагревателя с заданным тепловым потоком.

Рис.4. Безразмерные профили температуры (а) и скорости (б) для Рг=1000.

6

При исследовании тепломассопереноса необходимо учитывать переменные свойства подогреваемой жидкости. Как показывают многочисленные исследования, наибольшее влияние на динамику процесса оказывает вязкость.

С учетом переменной вязкости обыкновенные уравнения дифференциальные (1)-(2) принимают вид:

■Г

ж ;

12 4 7 +-#'--/' +0=0 5 5-1

где

5 =

(1 + Т,)

(1 + Тг9) С граничными условиями:

л = о, е'(о)=/(о)=/'(о) = о, е(о)=1,

Г)—>оо, (9(00) = 0'(оо) = /'(м)= /"(оо)= 0. Соответственно, дифференциальным уравнениям (3)-(4) переменной вязкости соответствуют следующие уравнения:

и

уж

■г

+ г'_1/'2+61 = 0

5 5

0' + |рг[/"0+/»']=<), и

(П)

(12)

с учетом

(13)

(14)

с граничными условиями:

п=0, /(о)=/"(о)=е"(о)=о, е(о) = 1,

Т]—>оо, (9(оо) = 0'(оо) = /'(оо)= /*(оо) = 0.

Решения систем дифференциальных уравнений (11)-(12) и (13)-(14), описывающих процесс, получены для ~Ц=0,001 1 и Ргж=10+104.

Анализируя полученные решения, можно сделать заключение, что при уменьшении коэффициента вязкости Д профиль безразмерной температуры (рис.5.а) становиться менее заполненным и стремиться к вертикальной прямой.

Из рисунка скоростных полей (рис.5.б) можно сделать вывод о том, что при уменьшении коэффициента вязкости /7 увеличивается максимальная скорость на оси течения, а профиль скорости принимает все более крутой. Профиль скорости становиться менее заполненным и стремиться к вертикальной прямой. Переменная вязкость оказывает большее влияние на скоростные безразмерные поля, чем на температурные.

б)

•"•»»£.•......................

т:

'ЖЧХ

СМ-

ОЛ о

V

ы

1-Д=1; 2-/7=0,5,; 3-/7= 0,1; 4-//=0,01; 5-/* =0,001. Рис.5. Влияние переменной вязкости /7 на безразмерные профили температуры (а) и скорости (б) для Рг=1000 при1=сопз1.

Получены критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода Ш1 (рис.6.) и среднеинтегральной температуры динамического слоя вд (рис.7.) над нагревательным элементом при заданной температуре поверхности, приведенные ниже:

Щ=А-/2В, (15)

где А-\.047Рг~°75,В = 0.0211пРг+1.178.

вд=-А\п/1+ В , (16)

где А = 0.004Рг01164, В = 0.0538- е^0004*.

Линейный массовый расход при заданной плотности теплового потока больше чем при заданной температуре поверхности нагревателя (рис.6.), как и безразмерная среднеинтегреальная температура динамического слоя (рис.7.).

По результатам решений уравнений (13)-(14) также были получены безразмерные профили температуры и скорости. Как и для нагревателя с заданной температурой поверхности общие выводы совпадают.

Критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода подогреваемой жидкости и среднеинтегральной температуры динамического слоя при я=сош1 следующие:

т,=А-м\ (17)

где А = 2.667 Рг~°053 , В = 0.02921п Рг+ 0.124.

9Д = -А 1п /7 + В, где А = -0.00171пРг+ 0.0286, В = -0.0172£,лРг+ 0.1561.

Ш;

0,18

0.16 , 0,14 0.12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

0,001

0,01

в;

0.1

1Ш1* 1

'д 0,18

0,16 , 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0.04 0,02 0

0,001

-^СОПЙ -*-Я=СОП31

0,01

0.1

М'я ,

Рис.6. Безразмерный линейный массовый Рис.7. Безразмерная среднеинтегральная расход для Рг=500. температура динамического слоя для Рг=1000

В работе рассмотрена свободная конвекция у горизонтального цилиндра. Для расчета теплообмена у горизонтального цилиндра при свободной конвекции система уравнений имеет вид:

(Ыи*)'Р"У + ЗРР"+2Р'2 + 0=0, (19)

в"+ 3 Рг О'Р = О,

-1/4

где 7]=у/Я Ог"4 g(<р); Г=у-СгмР{((р); г((р)=(1/4),ы*тт<р

|зт"3 (рй<р

№ = (1/4?■

V

^ш1'3 срйср

3/4

■ <р=х/Я; вг Я3(1с-{ж)/уж2.

Полученная система обыкновенных дифференциальных уравнений (19) полностью совпадает с уравнениями для пограничного слоя у вертикальной поверхности. Локальное число Нуссельта для Рг > 100 с учетом влияния зависимости вязкости от температуры определяется по формуле:

Рг

1 + 2(Рг°-5 + РГ)

0,0147

М5

(20)

Величину я(ф) для выполнения расчетов можно аппроксимировать полиномом:

£(<р) = 0,76-0,348(ф/л)2 - 0,155(9^)".

(21)

На рис.8. приведено сравнение расчетной зависимости (20)

с экспериментальными данными, в широком диапазоне изменения Рг. Уравнение (20) достаточно хорошо обобщает и опытные данные и его можно использовать для расчета локального теплообмена у горизонтального цилиндра

Автором, исходя из уравнения (20), рекомендуется следующая зависимость для расчета средней теплоотдачи при Яа > 10б в широком диапазоне изменения чисел Прандтля с учетом влияния зависимости вязкости от температуры:

и0'21)

А - 1 ♦ - - 3 4-4 -. 5 -•—-- -7......

1— ~~5—

~"»- - ~ '4 - "" "-Л. N

О 20 40 60 80 100 120 1 40 130 О 1

1 - Рг = 0,72 Мегкт 1Н.; 3 -Рг =1340 БрвданЕ. М.;

2 - Рг = 53 0; 4 - Рг = 2700. Расчет по формуле 22;

5 - Рг = 530; 6 - 1340; 7 - 2700; 8 - 0,72.

Рис.8. Сравнение расчетных и экспериментальнь данных по локальной теплоотдаче у горизонтальн цилиндра.

Ни,, =0,61

Рг

(22)

На рис.9, приведено сравнение зависимости (22) с численными решениями и

опытными данным других авторов, а также с результатами

экспериментального исследования автора по средней теплоотдаче у горизонтального цилиндра. Зависимость (22) обобщает

результаты численных решений с

погрешностью не более 0,5% и хорошо согласуются с

экспериментальными

0,5

Ж.

1 - Хесами М.А.; 2 - Agasi 8.; 3 - данные автора;

4 - Селиванов Н.В.; 5 - расчет по формуле 22;

б - численные решения Селиванов Н.В. Рис.9. Средняя теплоотдача у горизонтального цилиндра.

данными в диапазоне изменения Рг от 0,02 до 104.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования процесса подогрева. Экспериментальные исследования проводились на лабораторной установке (рис.Ю.). Измерения проводились, после того как факел стабилизируется, для этого применялось визуальное наблюдение (рис. 11.).

Рис.Ю. Схема экспериментальной установки. Рис.11. Образование факела над нагревателем

В качестве рабочей жидкости использовалось парфюмерное масло М22, которое находилось в стеклянном резервуаре I габаритами 300x600x250. Используемая жидкость по своим теплофизическим свойствам аналогичная высоковязким топливам. Над нагревателем 2 размещен колпак 3. Температура в следе над нагревателем измерялась с помощью подвижного термозонда 5 с горизонтально расположенной термопарой (тип ТХК 2482 ГОСТ Р8. 585 - 2001, диаметр спая 0,5 мм, относительная погрешность 0,01%). Перемещение зонда термопары осуществлялось с пошагово винта 4.

Тепловая нагрузка нагревателя определялась по показаниям цифрового вольтметра 6 и цифрового амперметра 7, с относительными погрешностями 0,05%. Мощность нагревателя регулировалась при помощи лабораторного трансформатора Э378 (JI) 8. ЭДС термопар измерялись потенциометром (П) КСП4-005И с относительной погрешностью 0,1%.

Исследования включали три серии экспериментов, по десять измерений в каждой серии. Эксперименты проводились при температуре объема жидкости 30, 40, 50 °С и Ргж= 550, 360, 250 соответственно. Перед каждой серией экспериментов температура по общему объему выравнивалась.

Распределение температур над нагревателем приведено на рис.12.

Для сопоставления экспериментальных данных с теорией был построен график безразмерной температуры от высоты над нагревателем в логарифмических координатах lg0=f(lgx). На рис.13 приведены результаты сравнения. Согласно

полученным данным, температура в следе над источником теплоты убывает по экспоненциальной зависимости вида Л1:=А-х~3/3.

ю 9

0,02 0.04 0.06 0,08 0,1 -•-30 град ->-40 град -*-50град

12. Экспериментальные значения температур факела над нагревателем.

К

NN

----теоретические

дачные

0.01

0,1

Рис. 13. Сравнительный анализ экспериментальных данных с теорией.

Сравнение теоретических и экспериментальных данных показывает, что степень влияния расстояния х на безразмерную температуру хорошо согласуется с теорией. Однако экспериментальные данные лежат выше теоретической зависимости на 10%, что можно объяснить несовершенством теории и погрешностями измерений.

Для сопоставления экспериментальных данных с теорией и экспериментальными данными других авторов был построен график зависимости ©=^/(Сгг) в логарифмическом масштабе, который представлен на рис.14. Из сравнительного анализа видно, что экспериментальные данные, полученные при исследовании парфюмерного масла, достаточно хорошо согласуются с теорией и данными других авторов. Расхождение составляет до 15%. Тем не менее, такое сопоставление можно принять удовлетворительным.

0.01

1СГ1 1С)5 <3т Ю10

-теоретические данные

* Рг= 1600. 570 данные Шишкина Н.Д

♦ экспериментальные даные Рг=550, 360, 250 Рис.14. Сравнительный анализ сопоставления экспериментальных и теоретических

данных.

В четвертой главе приведены методики расчета накопителя подогретой жидкости и трубчатого подогревателя. Проведен анализ влияния типа нагревательного элемента и его параметров на динамику процесса.

В работе приведен инженерный метод проектирования и расчета судовых систем локального подогрева, состоящий из четырех этапов.

При использовании в качестве нагревателя источника с заданной температурой поверхности методика выглядит следующим образом.

Первый этап. Определение общей тепловой нагрузки <3 на подогревательный элемент.

Далее определяется тепловая нагрузка подогревателя на единицу длины:

^ = Мт1у (23)

где Д1=[нагр-1„ач - температурный напор, создаваемый источником теплоты;

К„аГр - коэффициент теплопередачи от нагревателя с учетом качки.

При обтекании короткого цилиндра ламинарным горизонтальным потоком, для нахождения коэффициента теплопередачи Кнагр при смешанной конвекции, используется зависимость вида:

Ми ,, ск = (Ми4 4. + Ми4 д с)ш, (24)

где Ми,1„ и Ыи^- числа Нуссельта, рассчитанные по формулам для вынужденной и свободной конвекции, соответственно.

Для теплообмена при свободной конвекции у горизонтального цилиндра, используется выражение (22).

При расчете теплообмена у горизонтального трубчатого подогревателя системы подогрева жидкого груза в транспортных емкостях наливных морских судов при качке, а также при вибрации и колебаниях используется следующее выражение:

/ , N0,275

■ (25)

С учетом уравнений (22) и (24) уравнение (23) для средней теплоотдачи при колебаниях емкости от качки для Рг^ЮО преобразуется в следующее:

т.

Яе2'4 [ + 0,081—

(26)

Второй этап. Расчет параметров, образующегося факела (массовый расход на единицу длины и температура подогреваемой жидкости).

Массовый расход в факеле на единицу длины подогревателя определяется по формуле:

т=(64Ф^ИШ/^ (27)

Следовательно, для нахождения расхода необходимо найти коэффициенты У и /:

X 00

1 = \ГШШп = е/щ У = }гшп = 2/(») = т,.

Из выражений для коэффициентов J н I видно, что они зависят от безразмерного массового расхода на единицу длины (15) и от средне интегральной безразмерной температуры динамического слоя (16).

Из уравнения теплового баланса этого определяем среднюю температуру в следе над нагревательными элементом для заданного значения х:

-+ . (28)

с-т, 4 '

Этап третий. Нахождение оптимальной высоты расположения колпака.

Чтобы найти высоту расположения колпака над нагревателем, которая обеспечит оптимальную величину температуры над нагревателем необходимо воспользоваться уравнениями (27) и (28). Для этого задаем хотя бы три значения вертикальной координаты х. Рассчитываем, какими получаются массовый расход для заданной высоты на единицу длины нагревательного элемента и соответствующая данному расходу температура подогреваемого объема нефтепродукта. Далее необходимо построить зависимость температуры X от координаты х и, аппроксимировав, найти то значение высоты, которое соответствует требуемой температуре. Если же на полученном графике ф:) нет нужной температуры, то необходимо пересмотреть границы выбранных высот, и проделать расчет заново.

После нахождения требуемой координаты над нагревателем, необходим поверочный расчет.

Четвертый этап. Нахождение необходимой длины подогревателей с заданными параметрами и их количества.

После того, как согласно этапу три была найдена высота Ь, на которой будет производиться установка колпака, нужно рассчитать какое количество подогревателей потребуется для обеспечения эффективной работы системы крупнопорционного подогрева. Если в работе систем будут использоваться уже имеющиеся трубчатые секционные подогреватели длиной /, то нужно просчитать какую суммарную длину труб включает одна секция Ьс\

ЬС=Ш. (29)

Исходя из формулы С-т^Ь, находим, какая общая длина труб Ь необходима для всей системы и далее вычисляем количество секций трубчатых подогревателей

2 = 1ИС. (30)

Если число Ъ получилось не целым, то округление необходимо производить в

большую сторону, иначе система не будет обеспечивать эффективную работу системы локального подогрева.

В том случае, если нагревательный элемент представляет собой набор труб, определенной длины Ьтр, подключенных к коллектору подачи пара и коллектору отвода конденсата, т.е. количество труб можно регулировать в соответствии с потребностью теплоты, то, как и в случае для секционных подогревателей определяется Ь. Тогда количество труб п определяем из следующего выражения: п = иьт?. (31)

Число п как и в случае определения 2 округляется в большую сторону.

Таким образом, на определенной высоте разогретый нефтепродукт будет иметь температуру, пригодную для последующей перекачки, и при этом будет обеспечен заданный расход, который нужен для обеспечения технологического процесса.

Для случая, когда в качестве нагревателя используется источник с заданным тепловым потоком, методика аналогична.

Также как и для нагревателя с заданной поверхностью нагрева необходимо найти коэффициенты I и J , которые зависят от безразмерного линейного массового расхода (17) и от среднеинтегральной безразмерной температуры динамического слоя (18).

Разработанная методика позволяет определить основные технические параметры судовых систем подогрева топлив и жидких грузов: количество нагревателей; их температуру (плотность теплового потока); расположение; на какой высоте необходимо производить отбор уже подогретой жидкости и др. При этом процесс будет организован оптимально эффективно (обеспечение подогрева или поддержания температуры высоковязких топлив и жидких грузов с минимально возможными потерями).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований процессов тепломассообмена над линейным источником теплоты для высоковязких жидкостей с учетом температурной зависимости вязкости можно прийти к следующим выводам:

1. С ростом числа Прандтля средняя безразмерная температура теплового слоя увеличивается, а средняя температура динамического слоя наоборот уменьшается. Линейный массовый расход, при росте числа Прандтля уменьшается. При этом безразмерный линейный массовый расход от нагревателя с заданным тепловым потоком, примерно, в 3 раза больше, чем от нагревателя, для которого известна температура поверхности. При заданной температуре поверхности температура и максимальная скорость на оси факела выше.

2. Влияние переменной вязкости жидкости существенно влияет на динамику процесса подогрева. При уменьшении коэффициента вязкости /7 профиль безразмерной температуры становиться менее заполненным, увеличивается максимальная скорость на оси течения, а профиль скорости принимает все более крутой вид относительно безразмерной координаты. Средняя температура динамического слоя увеличивается. Линейный массовый расход уменьшается.

15

3. Параметры нагревательного элемента, такие как диаметр трубы и давление пара, существенно влияют на динамику процесса тепломассопереноса в следе. С ростом давления пара удельный массовый расход и среднемассовая температура жидкости увеличиваются, как и с увеличением диаметра паропровода. Влияние диаметра нагревательного элемента на удельный расход подогреваемого нефтепродукта не столь значительно, как изменение давления пара. При разных давлениях среднемассовые температуры нагреваемой жидкости на небольших высотах (менее 0,5 м) различаются на 20-30% по значениям, а при росте координаты над нагревателем это влияние ослабевает и температура убывает медленнее.

4.Полученные решения дифференциальных уравнений тепломассопереноса согласуются с данными экспериментальных и теоретических исследований других авторов (для Рг до 100), что подтверждает результаты настоящей работы.

5. Получены новые критериальные уравнения для расчета безразмерного линейного массового расхода и безразмерной среднеинтегральной температуры для динамического и теплового слоев, позволяющие определить оптимальные параметры системы подогрева.

6. Разработана методика расчета судовых систем локального подогрева высоковязких топлив и жидких грузов для двух типов нагревательного элемента: для источника с заданной температурой поверхности и с заданным тепловым потоком.

7. Получен акт внедрения в учебный процесс для студентов специальности 180103.65 «Судовые энергетические установки» ФГОУ ВПО «АГТУ».

8. Получены два патента на полезную модель №65622 «Устройство для нагревания нефтепродуктов» и №84951 «Устройство для горячеструйного подогрева высоковязких топлив (варианты)».

Основное содержание работы опубликовано:

По теме диссертации имеется 14 опубликованных работ (включая 2 патента). Ведущие рецензируемые журналы м научные издания:

1. Патент на полезную модель №65622. Устройство для нагревания нефтепродуктов. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Заявка на полезную модель №2006142292/22(046176) от 29.11.2006г. БИПМ №22 (III часть) от 10.08.2007 г. С. 671.

2. Патент на полезную модель №84951. Устройство для горячеструйного подогрева высоковязких топлив (варианты). Селиванов Н.В., Головчун С.Н., Востриков С. Заявка на полезную модель №2008120909/22 от 26.05.2008г. БИПМ №20 от 20.07.2009 г.

3. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Разработка системы крупнопорционного подогрева жидких грузов в наливных судах // Журнал Вестник АГТУ № 1 серия «Морская техника и технология». Астрахань, 2010. С. 42-48.

Материалы международных конференций

4. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Тепломассообмен и гидродинамика в следе над линейным источником тепла // Сборник материалов докладов «Проблем тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» V школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН Алемасова В.Е. 3-9 сентября 2006 г. Казань, 2006. С. 53-56.

5. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Исследование процесса подогрева нефтепродуктов при различных типах нагревательного элемента // 6-й Минский международный форум по тепломассообмену ГНУ «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ 1923 мая: тезисы докладов и сообщений. Минск 2008 С.160-162.

6. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Разработка системы локального подогрева высоковязких жидкостей // Материалы Международной научной конференции: «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009». 11-14 мая 2009г. Астрахань 2009. - 268 с. С.256-257

7. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Исследование процесса подогрева нефтепродуктов при различных типах нагревательного элемента // 6-й Минский международный форум по тепломассообмену ГНУ «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ 1923 мая: сборник докладов. Минск 2008. Раздел 6-35. 10 стр.

8. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Тепломассообмен и гидродинамика процесса подогрева нефтепродуктов с учетом переменной вязкости // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции: «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-09». 12-13 октября 2009 г. Казань, 2009. Т. 1.-652с. С.501-505.

Региональные издания

9. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Тепломассообмен и гидродинамика в следе над линейным источником тепла //50-я научная конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2006. С. 107-108.

10. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Анализ динамики процессов подогрева высоко вязких жидкостей над линейным источником тепла // 51-я научная конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2007. С 93

11. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Анализ динамики процессов подогрева нефтепродуктов при различных типах нагревательного элемента // преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2008.С. 208-206.

12. Селиванов Н. В., Головчун С.Н., Березина И.С. Исследование влияния параметров нагревательного элемента на тепломассообмен и гидродинамику процесса подогрева высоковязких жидкостей // Научный журнал Вестник АГТУ, 6 (47)/2008 ноябрь -декабрь, Астрахань: изд-во АГТУ.2008. С.67-71.

13. Селиванов Н. В., Селиванова О.Н., Головчун С.Н. Теплообмен у трубчатого подогревателя морских наливных судов // Научный журнал Вестник АГТУ, 6 (47)/2008 ноябрь - декабрь, Астрахань: изд-во АГТУ.2008. С.61-65.

14. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Изучение влияния переменной вязкости жидкости на динамику процесса подогрева для нагревателя с заданной температурой поверхности // 53-я научная конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2009. С.306-307.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

/- безразмерная функция тока;/- безразмерная скорость движения жидкости;

Э ~ -1Ж)/(1С -¡ж) - безразмерная температура; ^ - температура стенки, "С;

1Ж - температура окружающей среды, "С; I - текущая температура жидкости, "С ;

- температура нагревательного элемента, К; я - плотность теплового потока, Вт/м2; X - коэффициент теплопроводности, Вт/м2-К;

£>А - разность температур, "С; <р - азимутальная координата в цилиндрической системе, рад (град); р - температурный коэффициент объемного расширения, 1/К; х - координата над нагревателем^- ускорение свободного падения, м/с2;; I - характерный размер, длина трубы, м;

с - удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг-К); с! - диаметр цилиндра (трубы), м; и, V -проекции скорости на оси координат, м/с; р - плотаость, кг/м3;

IV кинематическая вязкость жидкости при температуре на стенке;

рж- кинематическая вязкость жидкости; Д^Цс/ц*- относительная вязкость;

V - кинематическая вязкость жидкости, м2/с; Рг = у/а - число Прандтля; Яа = йг-Рг -число Релея; Ие^ = = и^-ё. /у - число Рейнольдса ;«„ - скорость движения жидкости вне

пограничного слоя при колебаниях емкости; ТП[ - безразмерный линейный массовый расход подогреваемой жидкости;

0Т - безразмерная среднеинтегральная температура теплового слоя; вд - безразмерная среднеинтегральная температура динамического слоя;

Г] = (у/х)-1]Сгх = (}'/х)-^Ог . переменная подобия;

- число Грасгофа (при 1=сопз1); (?гх - g$T, — . число Грасгофа (при

(1 + Т,) т _

а=сопз1);15 - ~—~—тт - показатель степени; 1\~ . . - относительный коэффициент температуры.

Подписано в печать 11.08.10 г. Тираж 100 экз. Заказ 669 Типография ФГОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1.ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ В СУДОВЫХ СИСТЕМАХ ПОДОГРЕВА.

1.1 Топливная система судов и топливо, используемое в них.

1.2 Судовые системы подогрева высоковязких нефтепродуктов.

1.3 Обзор по решениям, путям снижение энергозатрат.

1.4 Естественная конвекция над линейным источником теплоты.

1.5 Дифференциальные уравнения, описывающие процесс тепломассообмена, их решения.

1.6 Анализ проведенных исследований по тепломассообмену в следе над источниками теплоты.

1.6.1 Тепломассообмен у неизотермической вертикальной пластины.

1.6.2 Тепломассообмен при заданной температуре поверхности.

1.6.3Тепломассообмен при заданном тепловом потоке.

1.7 Выводы по главе и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ.

2.1. Дифференциальные уравнения при естественной конвекции для струй от линейного нагревателя.

2.1.1. При заданной законе распределения температуры.

2.1.2. При заданном тепловом потоке.

2.2. Численные решения дифференциальных уравнений при естественной конвекции.

2.2.1. При постоянных теплофизических свойствах жидкостей.

2.2.2. При переменных теплофизических свойствах жидкостей.

2.2.3. Анализ полученных решений.

2.3. Теплообмен у горизонтального трубчатого подогревателя.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА НАД ЛИНЕЙНЫМ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛОТЫ.

3.1. Методика проведения эксперимента.

3.2. Оценка погрешностей полученных данных.

3.3. Описание экспериментальной установки.

3.4. Проведение экспериментальных исследований.

3.5. Анализ полученных результатов. Сравнение экспериментальных и теоретических данных.

3.6.Обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований.

3.7. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СУДОВЫХ СИСТЕМ ЛОКАЛЬНОГО ПОДОГРЕВА.

4.1. Методика расчета накопителя подогретой жидкости.

4.2. Разработка методики расчета трубчатого подогревателя.

4.3. Анализ эксплуатационных характеристик применяемых подогревателей.

4.4. Влияние колебаний емкости на теплообмен у трубчатого подогревателя.

4.5. Оценка влияния параметров нагревательного элемента на динамику процесса.

4.6. Практическая разработка системы локального разогрева.

4.7. Разработка инженерных методов расчета судовых систем локального подогрева в емкостях.

4.7.1. Методика расчета для нагревателя с заданной температурой поверхности.

4.7.2. Методика расчета для нагревателя с заданной плотностью теплового потока.

4.8. Выводы по главе.

Анализ современных тенденций проектирования и эксплуатации судовых теплоэнергетических систем (дизельных установок, судовых котлов, газотурбинных установок), показывает, что в настоящее время происходит их постепенное переориентирование на более тяжелые виды топлива. Таким образом, высоковязкое топливо получает все большее распространение в судовой энергетике.

Высоковязкие топлива, прежде чем попасть в камеру сгорания, проходят массу технологических процессов. Одним из таких этапов по подготовке топлива к сгоранию является процесс отбора из резервуара, где оно хранится. Но перед тем как начать перекачку, его предварительно нагревают. Это необходимо для того, чтобы понизить вязкость, тем самым, обеспечив нормальную и эффективную работу насосов.

В настоящее время традиционные системы подогрева высоковязких топлив обеспечивают поддержание температуры в зависимости от вида топлива в районе 50-60 °С всего объема жидкости находящегося в резервуаре. Необходимо отметить, что зачастую емкости для хранения топлива находятся в придонном пространстве судов, при этом температура окружающей воды для северных районов может опускаться до 0 "С. При таком способе нагрева мазута происходят большие тепловые потери через ограждающие поверхности, за счет перепада температур.

Плавучие и стационарные нефтебазы, производящие заправку и отгрузку топлива на танкера или суда, также используют традиционные системы подогрева. Хотя доля отгружаемой порции составляет лишь незначительную часть от общего объема резервуара.

Необходимость поддержания высокой температуры топлива всего резервуара остро стоит и для судов, которые производят отгрузку высоковязких нефтепродуктов порционно или частями. Таким образом, применение традиционных систем подогрева высоковязких топлив при хранении, перевозке и выгрузке приводит к тому, что тепловые потери через ограждающие поверхности могут достигать 20-40 % от всей расходуемой теплоты.

Поэтому задача поиска и внедрения наиболее эффективных и экономичных технологий хранения и перевозки высоковязких топлив является в настоящее время актуальной. В качестве альтернативы традиционным системам нагрева высоковязких жидкостей в данной работе предложена оригинальная идея использования системы локального подогрева. При этом способе подогревается не весь объем резервуара, а только тот объем топлива, который требуется для обеспечения технологических процессов. Таким образом тепловые затраты на подогрев идут лишь на необходимое количество топлива. Системы такого типа могут успешно применяться на судах различных типов, нефтебазах, предназначенных для заполнения и заправки танкеров, а также в нефтехимической промышленности. Использование системы локального подогрева позволяет снизить тепловые потери и исключает необходимость изолировать резервуар. В качестве нагревателя используется трубчатый подогреватель, которые с учетом размеров емкости, можно принять за линейный источник теплоты.

Работа выполнялась в Астраханском государственном техническом университете в соответствии с координационными планами НИР и ОКР в рамках Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика» и Государственной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности» (на период 2010 - 2020 гг.), а также в соответствии с Приоритетным направлением фундаментальных исследований РАН (одобрено постановлением президиума РАН от 1.07.2003 г. № 233 - «Энергоресурсосбережение и энергоэффективные технологии. Повышение эффективности комплексного использования природных топлив»).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Диссертационная работа посвящена решению важной и практической задачи — совершенствование и оптимизация параметров судовых систем подогрева высоковязких топлив при транспортировке, отгрузке и хранении.

В настоящее время в основном на судах, а также стационарных и плавучих нефтебазах, применяются традиционные системы подогрева. Это приводит к большим тепловым потерям через ограждающие поверхности резервуаров. Необходимо отметить и тот факт, в России и за рубежом фиксируется ужесточение экологических нормативов при эксплуатации речного и морского флота.

Цель диссертационной работы. Разработка энергоэффективных судовых систем подогрева высоковязких топлив и жидких грузов с трубчатыми подогревателями.

Для достижения поставленной цели необходимо решить комплекс следующих научных задач:

• теоретически изучить особенности тепломассообменных процессов при нагреве высоковязких сред над линейным источником теплоты;

•теоретически исследовать влияние переменных свойств жидкости на тепломассообмен над линейным источником теплоты;

• исследовать влияние типа и параметров нагревательного элемента на тепломассообмен;

• теоретически и экспериментально исследовать теплообмен у горизонтального трубчатого подогревателя;

• обобщить полученные теоретические решения в виде критериальных уравнений для расчета процессов тепломассообмена над линейным источником теплоты;

• разработать методику инженерного расчета системы локального подогрева высоковязких топлив с учетом качки.

Объект исследования. Судовые трубчатые системы подогрева.

Методика исследований. Теоретические исследования базируются на фундаментальных положениях теории конвективного тепломассообмена с применением численных методов решения дифференциальных уравнений, а также использование экспериментальных исследований на модели.

Достоверность и обоснованность. Результаты работы получены на основе апробированных методов решений фундаментальных дифференциальных уравнений тепломассообмена при естественной конвекции. Используется общепринятая для рассматриваемого типа жидкостей модель, зависимость вязкости от температуры дается многократно подтвержденной экспоненциальной зависимостью. Результаты, полученные в работе, согласуются с известными теоретическими и экспериментальными обобщениями.

Научная новизна результатов работы:

1. Результаты решений дифференциальных уравнений тепломассообмена над линейным источником теплоты при постоянных теплофизических свойствах подогреваемой жидкости найдены в диапазоне Ргж=10-ь 104.

2. Численно исследовано влияние переменной вязкости на тепломассообмен при свободной конвекции высоковязких жидкостей над линейным источником теплоты в диапазоне 1^/^=0,001 vl и Ргж=10-г 104.

3. Получены новые критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода, температуры динамического и теплового слоев в следе над нагревательным элементом с учетом влияния температурного фактора.

4. Теоретически исследовано влияние типа нагревательного элемента и его параметров на линейный массовый расход и среднеинтегральную температуру в следе.

5. Получены новые уравнения для расчета коэффициента теплообмена у горизонтального трубчатого подогревателя при спокойных условиях и качке в диапазоне Ргж=10 -f-104.

6. Разработана методика расчета судовых систем локального подогрева в емкостях с учетом качки.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований могут служить научной основой новых технических и технологических решений в судовой теплоэнергетике и нефтехимической промышленности. Полученные результаты можно использовать для проектирования наиболее выгодных технологических схем хранения, перевозки и отгрузки высоковязких топлив на судах и нефтебазах, оптимального расчета энергетического оборудования, совершенствования существующих систем подогрева высоковязких жидкостей и жидких грузов. Полученные результаты работы позволяют уменьшить удельный расход энергии на операции подогрева высоковязких топлив и жидких грузов, уточнить величины поверхностей систем подогрева, определить оптимальный шаг расположения нагревателей и, как следствие, сократить капитальные и эксплуатационные затраты.

Предметом защиты являются следующие основные результаты работы, определяющие ее научную и практическую ценность:

1. Результаты решений основных дифференциальных уравнений пограничного слоя над линейным источником теплоты для двух типов нагревательного элемента в широком диапазоне Ргж=10ч-104.

2. Результаты влияния переменной вязкости на динамику тепломассопереноса при свободной конвекции высоковязких жидкостей при нагреве над линейным источником теплоты в диапазоне (i^./jj,c=0,00l4-l и Ргж=10-П04.

3. Критериальные уравнения для расчета линейного массового расхода и стреднеинтегральной температуры в следе для двух типов нагревателей: с заданной температурой поверхности и с заданным тепловым потоком.

4. Методика расчета системы локального подогрева с учетом качки.

Личный вклад автора. В диссертацию включены результаты, полученные лично автором, в том числе - с использованием консультаций научного руководителя.

Апробация работы. Основные положения работы также представлялись и докладывались: на V школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН Алемисова В.Е. (Казань, 2006); на 6-м Минском международном форуме по тепломассообмену ГНУ «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ (Минск, 2008); на Международной научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности АСТИНТЕХ-2009» (Астрахань, 2009); на V Всероссийской научно-технической конференции «АНТЭ-09» (Казань 2009). Результаты проведенной работы представлялись на ежегодных научных конференциях АГТУ (2006 - 2010 гг.), на семинарах кафедры физики и кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники ФГОУ ВПО «АГТУ».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в списке литературы, лично соискателю принадлежит: [2] - 30 %, [1], [12] , [13] - 40 %, [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12] - 50 %.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, общей характеристики работы, списка основных обозначений, 4 глав, заключения и списка литературы из 115 наименований, содержит 135 страниц текста, включая 47 иллюстраций и 3 таблиц.

4.9. Выводы по главе

Полученные данные позволяют определить основные технические параметры системы подогрева нефтепродуктов, а именно: количество нагревателей, расположение; объем колпака; высоту, на которой необходимо производить отбор уже подогретой жидкости и др. При этом процесс будет организован оптимально эффективно (обеспечение производственного цикла с минимально возможными потерями).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований процессов тепломассообмена над линейным источником теплоты для высоковязких жидкостей с учетом температурной зависимости вязкости можно прийти к следующим выводам:

1. С ростом числа Прандтля средняя безразмерная температура теплового слоя увеличивается, а средняя температура динамического слоя наоборот уменьшается. Линейный массовый расход, при росте числа Прандтля уменьшается. При этом безразмерный линейный массовый расход от нагревателя с заданным тепловым потоком, примерно, в 3 раза больше, чем от нагревателя, для которого известна температура поверхности. При заданной температуре поверхности температура и максимальная скорость на оси факела выше.

2. Влияние переменной вязкости жидкости существенно влияет на динамику процесса подогрева. При уменьшении коэффициента вязкости /7 профиль безразмерной температуры становиться менее заполненным, увеличивается максимальная скорость на оси течения, а профиль скорости принимает все более крутой вид относительно безразмерной координаты. Средняя температура динамического слоя увеличивается. Линейный массовый расход уменьшается.

3. Параметры нагревательного элемента, такие как диаметр трубы и давление пара, существенно влияют на динамику процесса тепломассопереноса в следе. С ростом давления пара удельный массовый расход и среднемассовая температура жидкости увеличиваются, как и с увеличением диаметра паропровода. Влияние диаметра нагревательного элемента на удельный расход подогреваемого нефтепродукта не столь значительно, как изменение давления пара. При разных давлениях среднемассовые температуры нагреваемой жидкости на небольших высотах (менее 0,5 м) различаются на 20-30% по значениям, а при росте координаты над нагревателем это влияние ослабевает и температура убывает медленнее.

4.Полученные решения дифференциальных уравнений тепломассопереноса согласуются с данными экспериментальных и теоретических исследований других авторов (для Рг до 100), что подтверждает результаты настоящей работы.

5. Получены новые критериальные уравнения для расчета безразмерного линейного массового расхода и безразмерной среднеинтегральной температуры для динамического и теплового слоев, позволяющие определить оптимальные параметры системы подогрева.

6. Разработана методика расчета судовых систем локального подогрева высоковязких топлив и жидких грузов для двух типов нагревательного элемента: для источника с заданной температурой поверхности и с заданным тепловым потоком.

7. Получен акт внедрения в учебный процесс для студентов специальности 180103.65 «Судовые энергетические установки» ФГОУ ВПО «АГТУ».

8. Получены два патента на полезную модель №65622 «Устройство для нагревания нефтепродуктов» и №84951 «Устройство для горячеструйного подогрева высоковязких топлив (варианты)».

1. Сизых В.А.Судовые энергетические установки: учебник/ Сизых В.А. — Изд. Соловьев Е.М. Энергетическое оборудование, механизмы и системы судна/ Соловьев Е.М. — М.: Мир, 2003 — 278 с.4 -е, переработанное и дополненное. — М.: Транслит, 2006 352 с

2. ОСТ 5.4187-76. Система топливная судовых энергетических установок. / Правила и нормы проектирования.- Изд. офиц. М, 1972— 82с.

3. Лебедев О.Н. Судовые энергетические установки и их эксплуатация. Лебедев О.Н. М.: Транспорт, 1987 - 335 с.

4. Артемов Г.А. Системы судовых энергетических установок. / Учебное пособие для вузов по специальности «Судовые силовые установки». — Л.: Судостроение, 1980. — 319 с.

5. Системы судовых энергетических установок. / Учебное пособие для вузов Л.: Судостроение, 1990. — 376 с.

6. Голубев Н.В. Проектирование энергетических установок морских судов/ Голубев Н.В. — Л.: Судостроение, 1980 312 с.

7. Верете А.Г., Дельвиг А.К. Судовые пароэнергетические установки и газовые турбины/ Учебник для морских училищ. — М.: Транспорт, 1982-358 с.

8. Артемов Г.А. Системы судовых энергетических установок. / Учебное пособие для вузов по специальности «Судовые силовые установки». Л.: Судостроение, 1980. - 319 с.

9. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов / В.А. Адамов. — Л.: Недра, 1989.

10. РТМ 108.030.115-77. Вспомогательное оборудование паросиловых установок. — Л.: НПО ЦКТИ, 1979.

11. Геллер З.И. Мазут как топливо / З.И. Геллер. — М.: Недра, 1965.

12. Геллер З.И. Об эффективности циркуляционного подогрева мазута в резервуарах / З.И. Геллер, В.И. Ашихмин // Электрические станции. — 1966. — №4.

13. Назмеев Ю.Г. Методика теплового расчета систем мазутопроводов с паровыми спутниками / Ю.Г. Назмеев, В.М. Маргулис, В.В. Лопухов, В.В.

14. Дульцев В.И. Циркуляционный разогрев мазута / В.И. Дульцев, А.В. Жуйков // Энергетик. — 1973. — № 7.

15. Иванов Н.В. Постановка задачи о циркуляционном подогреве мазута в системе трех связанных резервуаров / Н.В. Иванов // Материалы докладов VI аспирантско-магистерского научного семинара КГЭУ. — Казань: Казанский гос. энерг. университет, 2002. — С. 89.

16. Иванов Н.В. Теплогидравлическая модель циркуляционного совмещенного подогрева мазута в системе 2-х связанных резервуаров /- Н.В. Иванов, Ю.Г. Назмеев // Известия вузов. Проблемы энергетики.— 2002. — № 11—1. —С. 122—123.

17. Бажан П.И. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селивестров. — М.: Машиностроение, 1989.

18. ОСТ 108.030.126-78. Подогреватели мазута типа ПМР. — Л.: НПО ЦКТИ, 1979.

19. ОСТ 5.6123 78. Электронагреватели трубчатые судовые. Изд. офиц. -М, 1978-44с.

20. Фонарев З.И. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности / З.И. Фонарев. — Л.: Недра, 1984.

21. Щербаков A3. Устройство для крупнопорционного подогрева вязких нефтепродуктов / А.З. Щербаков и др. // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 1980. — № 9. — С. 16—18.

22. Назмеев Ю.Г. Тепловой и термодинамический анализ эффективности типового мазутного хозяйства / Ю.Г. Назмеев, А.З. Даминов, В.В. Будилкин // Известия вузов. Проблемы энергетики. — 2000. — № 7—8. — С. 96—105.

23. Иванов Г.И. Тепловая изоляция — важный фактор эффективной работы электроподогрева / Г.И. Иванов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 1981. —№ 2.— С. 15—18.

24. Геллер З.И. Исследование возможности длительного хранения мазута без подогрева в резервуарах большой мощности / З.И. Геллер, З.Г. Филановский, А.К. Пименов и др. // Электрические станции. — 1972. — № 5.

25. Товажнянский Л.П., Ведь В.Е., Ульев Л.М. Энергоэффективное решение проблемы добычи и транспорта высоковязкой нефти организацией направленных тепловых потоков. ITE: Интегрированные технологии энергосбережения.2007, №2, с. 13-18.

26. Намзеев Ю.Г. Теплоперенос и гидродинамика в системах хранения жидкого органического топлива и нефтепродуктов. М.: Изд. дом МЭИ. 2005. 367 с.

27. Лопухов В.В. Методика расчета затрат энергии при периодическом подогреве мазута в резервуарах / В.В. Лопухов // РНСЭ, 10—14 сентября 2001: Материалы стендовых докладов. — Казань: Казанский гос. энерг. университет, 2001. — TV. — С. 40—43.

28. Зиннатуллин Д.А. Исследование и разработка трубчатого индукционного нагревателя жидкости : диссертация . кандидата технических наук : 05.09.10 Самара, 2007 128 е., Библиогр.: с. 115-125 РГБ ОД, 61:07-5/4537

29. Фокин В.М., Бойков Г.П., Видин Ю.В. Основы энергосбережения в вопросах теплообмена. М.: Машиностроение -1. 2005, 192 с.

30. Мадера А.Г. Моделирование теплообмена в технических системах / М.:Изд-во Науч. фонда «Первая Исслед. Лаб. им. акад. В.А. Мельникова». 2005, 208 е.,

31. Воронова Н.П. Решение одной задачи оптимального управления процессом тепломассопереноса. / Изв. вузов и энерг об-ний СНГ. Энерг. 2004, № 5, с. 76-78, 92, 95-96, 1 табл. Библ. 5. Рус.; рез.с

32. Джалурия И. Естественная конвекция: тепломассообмен,- М:Мир,1983. Стр. 130-139.

33. Теория тепломассообмена / под ред. А.И. Леонтьева. — М.: Высшая школа, 1979.

34. Казайкин К.Ф. Моделирование теплогидравлических режимов работы гладкотрубных подогревателей / К.Ф. Казайкин // Материалы докладов V аспирантско-магистерского научного 1 семинара КГЭУ. — Казань: Казанский гос. энерг. университет, 2001. — С. 18.

35. Стрекалова Е.А. Температурное поле от источника в виде окружности. БЕН РАН. М., 2005 4 с.

36. Снигерев Б.А., Тазюков Ф.Х., Кутузов А.Г. Течение упруговязкой жидкости со свободной поверхностью, аль раваш Амер. Вестн. Казан, технол. ун-та. 2007, № I.e. 85-92.

37. Бай Ши-и. Теория струй: пер. с англ. / Ши-и Бай. -— М.: Госуд. изд-во физико-математ. литературы, 1960.

38. Биркгоф Г. Струи, следы и каверны: пер. с. англ. / Г. Биркгоф, Э. Сарантонелло. —М.: Мир, 1964.

39. Kumar Khan Sujit. Течение вязкоупругой жидкости в пограничном слое и перенос тепла над распространенной плоской поверхностью.Sanjayandand Emmanuel. Int. J,. Heat and Mass Transfer. 2005. 48, №8, c. 1534-1542.

40. Бэр Г.Д. Техническая термодинамика / Г.Д. Бэр; под ред. В.И. Крутова. — М.: Высшая школа, 1988.

41. Кириллин В.А. Техническая термодинамика / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. — М.: Энергоатомиздат, 1983.

42. Техническая термодинамика / под ред. А.С. Телегина. — М.: Металлургия, 1992.

43. Техническая термодинамика / под ред. В.И. Крутова. — М.: Высшая школа, 1991.

44. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика / Б.Н. Юдаев. — М.: Высшая школа, 1988.

45. Брдлик П.М Некоторые вопросы тепло- и массообмена при гравитационной естественной конвекции в неограниченном объеме // Дис. . докт. техн. наук. М.: 1968. 402 с.

46. Елшин К. В. Приближенное решение свободной конвекции у вертикальной неизотермической стенки // Труды НИИ по транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов. 1961. вып.1. С. 230-239.

47. Као Т., Домото Ж., Элрод Ш. Свободная конвекция вдоль неизотермической вертикальной плоской пластины // Телопередача. 1977. № 1. С. 76-83.

48. Капинос В.М., Слитенко А.Ф., Воловельский И.Л. Влияние температурного градиента на теплообмен при ламинарной свободной конвекции у вертикальной стенки// ИФЖ. 1974. Т. 26, № 3. С. 411-419.

49. Перспективы развития трубопроводного транспорта за рубежом на 19842000 годы // РНТС. Сер. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. М.: ВНИИОЭНГ, 1984. № 6. С. 13-15.

50. Щербаков А.З., Овчинников В.А. Теплообмен между нефтепродуктом и охлаждаемой поверхностью в условиях образования структурированной фазы. // Изв. ВУЗов. Сер. Нефть и газ. 1978. № 2. С. 59-62.

51. Jang К. Т. Possible solutions for laminar free convection on vertical plates and cylinders //J. Appl. Mech. 1960. Vol. 27, № 2. P. 230-236.

52. Jang К. Т., Novotny J. S., Cheng Y. S. Laminar free convection from a non isothermal plate immersed in a temperature stratified medium //Inter. J. Heat and Mass Transfer. 1972. Vol. 15, № 5. P. 1097-1109.

53. Lloyd J. R., Sparrow E. M. On the instability of natural convection flow on inclined Plates // J. Fluid Mech. 1970. Vol. 42, № 3. P.465-470.

54. Sparrow E. M., Gregg J. I. Buoyancy effects in forced-convection flow and heat transfer // ASME J. Of Applied Mech. 1959. Vol. 81. P.133-134.

55. Sparrow E .M., Gregg J. L. Similar Solutions for Free Convection From a Non-Isothermal vertical Plate // Trans. ASME. 1958. Vol. 80. P. 379-388.

56. Suhara J., Kato H., Kurihara T. Experimental studies on the rolling effect on heat losses from oil tanker cargoes // Report of Research Institute for applied Mechanism. 1976. Vol. 24, №76.p. 1-30.

57. Tribus M. Discussion on similar solutions for free convection from a nonisotermal vertical plate // Trans. ASME. Ser. C. 1958. Vol. 80, №4. P. 11801181.

58. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках / А.А. Жукаускас. — М.: Наука, 1982.

59. Намзеев Ю.Г., Шамсутдинов Э.В., Камалов Р.Ф./ Численное исследование теплопереноса при ламинарном течении плоской затопленнойсвободной струи мазута для случая линейного изменения температуры.

60. Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности:

61. Материалы 5 Российской научно-технической конференции, Ульяновск, 2021 апр., 2006. Ульяновск: Изд-во УлГТУ. 2006, с. 223-224. Библ. 5. Рус.

62. Романов С.В., Заганшин A.M., Посохин В.Н. Численное исследование конвекции над объемным протяженным теплоисточником. Изв. вузов. Стр-во. 2007, №8, с. 111-115.

63. Van Der Heeden D. Y. Experimental evaluation of heat transfer in dry -cargo ships tank, using thermal oil as a heat transfer medium// Inter. Shipbuilding Progress. 1969. Vol. 16. P.173. C.27-37.

64. Sucker D. Free Stromung und Warmeubergang on lotrechten ebenen Platten // VDI Forschungsheft. 1978. № 585. S. 1-40.

65. Fujii Т., Uehara H. Laminar natural-convective heat transfer from the outer surface of a vertical cylinder // Inter. J. Heat and Mass Transfer. 1970. Vol. 13, № 3. P. 607-615.

66. Kuiken H. K. The effect of compression work on free convection in gases // J. Eng. Math. 1971. Vol. 5, № 1. P. 51-61.

67. Lock S. H., Gunn J. C. Laminar free convection from a downward-projecting fin // Trans. ASME. J. Heat Transfer. 1968. Vol. 90, № 1. p. 63-70.

68. Tran N. N. Sur la convection natural laminaire autour d'une plaque plane en incompressible // C. R. Acad. Sci. 1972. Vol. 275, № 21. P. 1123-1126.

69. Бронштейн В.И. Турбулентная свободная конвекция в пограничном слое с переменой температурой стенки // ИФЖ. Т.24, № 4. С. 687-692.

70. Щербаков А.З., Овчинников В.А. Теплообмен между нефтепродуктом и охлаждаемой поверхностью в условиях образования структурированной фазы. // Изв. ВУЗов. Сер. Нефть и газ. 1978. № 2. С. 59-62.

71. Sugavara S., Michiyoshi I. Studies of surface heat transmission by natural convection on flat plate // Trans. JSME. 1951. Vol. 17, № 62. P.109-114.

72. Ид А.Д. Свободная конвекция // Успехи теплопередачи: Пер. с анг. М.: Мир, 1970. С. 9-80.

73. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. 742 с.

74. Мартыненко О.Г., Соковишин Ю.А. Свободно- конвективный теплообмен на вертикальной поверхности (Граничные условия 2 рода)/ Под ред. В.Б. Нестеренко. Минск: Наука и техника, 1977. 216 с.

75. Cemeron M.R., Jeng D. R., De Witt K.J. Mixed forced and natural convection from two- dimensional or axisymmetric Bodies of arbitrary contour // J. Heat and Mass Transfer. 1991. Vol. 34, № 2. P.582 -587.

76. Селиванов Н.В. Теплообмен при колебаниях у вертикальной поверхности емкости // Препринт. Ч. 1. Основы теории. Саратов: Лаборатория нетрадиционной энергетики. ОЭП СНЦ РАН (при АГТУ), 2000. 27 с.

77. Селиванов Н.В. Теплообмен при смешанной конвекции // Совершенствование энергетических систем и комплексов: Сб. науч. трудов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2000. С. 32-38.

78. Щербаков А.З., Селиванов Н.В. Исследование теплообмена между нефтепродуктом и вертикальными поверхностями танков нефтеналивных судов при транспортировке в условиях качки // Изв. ВУЗов, сер. Нефть и газ. 1978. №5. С. 41-45.

79. Щербаков А.З., Селиванов Н.В. Расчет теплопотерь через борт нефтеналивных судов в условиях качки // РНТС. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М.: ВНИИОЭНГ, 1979. №8. С.21-24.

80. Зельдович Я.Б. Предельные зоны свободно восходящих конвективных потоков. Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1937, т.7, №12, с.1463.

81. Schun Н., Boundary layers of temperature, Sec. B.6 of W. Tollmien, Boundary layers, British Ministry of Supply, German Document Centre, Ref. 3220T, 1948.

82. Yih C.S., Laminar free convection due to a line source of heat, Trans. Am. Geophys.Un., 33,669 (1952).

83. Fujii Т., Int. J. Heat Mass Transfer, 6, 597 (1963).

84. Gebhard В., et al., Int. J. Heat Mass Transfer, 13,161, (1970).

85. Gebhard В., et al., Int. J. Heat Mass Transfer, 13, 161, (1970).

86. Шишкин Н.Д. Разработка и внедрение системы локального подогрева для крупнопорционной выгрузки высоковязких нефтепродуктов из резервуаров нефтебаз// автореферат канд. дис. на соискание уч.ст. канд. техн. наук, спец 05.15.07. :М.-1983, 22с.

87. Акаги С. Подогрев нефти и нефтепродуктов в судовых танках /Перевод с японского. М.: ВИНИТИ, 1970. 26 с. // Нихон дзосэн гаккайси. 1968. №471. С. 413-423.

88. Акаги С. Теплопередача при свободной конвекции неньютоновских жидкостей/ Перевод № 80376/9 ВИНИТИ с японского // Нихон кикай гаккай ронбунсю. 1966. Т.32, №238. С. 919-929.

89. Acagi S. Free convection heat transfer in viscous oil // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. 1964. Vol. 30, № 213. P. 624-632.

90. Хессами M.A., Поллард A., Роу Р.Д. и др. Исследование свободно-конвективной теплоотдачи в горизонтальных кольцевых каналах с большим отношением радиусов // Теплопередача. 1985.т. 107. № 3. С. 92-99.

91. Хессами М.А., Поллард А., Роу Р.Д. Численный расчет свободноконвективного теплообмена между горизонтальными концентрическими изотермическими цилиндрами // Теплопередача. 1984. № 3. С.145-149.

92. Carrey V. P., Mollendorf J. С. Variable viscosity effects in several natural convection flows // Inter. J. Heat and Mass Transfer. 1980. Vol. 23. P. 95-109.

93. Акаги С. Влияние кривизны на естественную конвекцию вокруг горизонтального цилиндра // Нихон кикай гаккай ромбунсю .1965. т.92, №229. С. 1327-1385.

94. Брдлик П.М. Теплообмен горизонтального цилиндра при естественной конвекции // ТВТ. 1983. Т. 21, № 4. С.701-706.

95. Kuehn Т. Н., Goldstein R. J. Numerical solution to the Navies- Stokes equation for laminar natural convection about a horizontal isothermal circular cylinder // Inter. J. Heat and Mass Transfer. 1980. Vol. 23, № 7. P. 971-980.

96. Беляков B.A., Брдлик П.М., Кузнецова и др. Некоторые вопросы гидродинамики горизонтального цилиндра при естественной конвекции // ИФЖ. 1982. Т.43, № 6. С. 905-909.

97. Razavi D., Clutterbuck Е.К. Total condensation inside a horizontal tube // Chem. And Ind. 1974. Vol. 2. P. 205-206.

98. Kuehn Т. H., Goldstein R. J. Correlating equations for natural convection heat transfer between horizontal circular cylinder // Inter. J. Heat and Mass Transfer. 1976. Vol. 19, № 10. P. 1127-1134.

99. Брдлик П.М. Теплообмен горизонтального цилиндра при естественной конвекции // ТВТ. 1983. Т. 21, № 4. С.701-706.

100. Acagi S. Investigation on the Heat Transfer of oil tank // J. of Kansai Zosen Kyokuyo. 1967. №124: P. 26-36.

101. Saunders R. J. Heat losses from oil- tanker cargoes // Transactions of the Institute of Marine Engineers. 1967.vol.79, №12. P.405-414.

102. Гудымчук B.A., Краснов А.З. Теплоотдача от змеевиков к крекинг-мазутам при естественной конвекции// Нефтяное хозяйство. 1948. № 10 С. 24-27.

103. Плохов А.В. Совершенствование метода расчета и проектирования систем подогрева груза на речных нефтеналивных судах на основе исследования теплообмена при подогреве вязких нефтепродуктов // Дисс. канд. техн. наук. Горький: 1974.

104. Щербаков А.З., Селиванов Н.В. и др. Разработка научно-обоснованных норм расхода пара на подогрев нефтепродуктов в резервуарах // Отчет по НИР. № Гос. регистрации 01828042128, инв.№ 0285.0064001. Астрахань: 1985. 126 с.

105. Карим Ф., Фарук Б., Неймер И. Свободноконвективная теплоотдача от горизонтального цилиндра между вертикальными ограждающими адиабатическими стенками // Теплопередача. 1986. №2. С. 39-47.

106. Кьюэн, Гольдстайн. Экспериментальное исследование теплоотдачи при свободной конвекции между горизонтальными концентрическими и эксцентрическими цилиндрами //Теплопередача. 1978. Т. 100, № 4. С.80-86.

107. Спэрроу Е.М., Нитхаммер. Влияние вертикального расстояния между цилиндрами и разностями их температур на свободную конвекцию пары цилиндров // Теплопередача. 1981. №4. С.36-39.

108. Acagi S. Heat transfers in oil tanks of ship// Japan shipbuilding and mar. -Engineering. 1969. Vol. 4, №2. P.26-32.

109. Щербаков A.3., Селиванов H.B., Белоногов В.А. Исследование влияния качки нефтеналивного судна на теплоотдачу от трубчатого подогревателя // НТС. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1983.№9.С.10-11.

110. Состояние нефтяной отрасли // Нефть России. 1997. № 12. С.45-50.

111. Спэрроу Е. М. Пфайль Интенсификация свободно конвективного теплообмена у горизонтального цилиндра // Теплопередача. 1984. № 1. С. 122 -124.

112. Опубликованные работы автора

113. Патент на полезную модель №65622. Устройство для нагревания нефтепродуктов. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Заявка на полезную модель №2006142292/22(046176) от 29.11.2006г. БИПМ №22 (III часть) от 10.08.2007 г. С. 671

114. Патент на полезную модель №84951. Устройство для горячеструйногоподогрева высоковязких топлив (варианты). Селиванов Н.В., Головчун С.Н., Востриков С. Заявка на полезную модель №2008120909/22 от 26.05.2008г. БИПМ №20 от 20.07.2009 г.

115. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Разработка системы крупнопорционного подогрева жидких грузов в наливных судах // Журнал Вестник АГТУ (Морская техника и технология). Астрахань, 2010.

116. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Исследование процесса подогрева нефтепродуктов при различных типах нагревательного элемента // 6-й

117. Минский международный форум по тепломассообмену ГНУ «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ 19-23 мая: сборник докладов. Минск 2008. Раздел 635. 10 стр.

118. Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Тепломассообмен и гидродинамика в следе над линейным источником тепла //50-я научная конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2006. С. 107-108.

119. Ю.Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Анализ динамики процессов подогрева высоковязких жидкостей над линейным источником тепла // 51-я научная конференция профессорско-преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2007. С 93

120. П.Селиванов Н.В., Головчун С.Н. Анализ динамики процессов подогрева нефтепродуктов при различных типах нагревательного элемента // преподавательского состава АГТУ: тезисы докладов. Астрахань: изд-во АГТУ. 2008.С. 208-206.

121. Селиванов Н. В., Селиванова О.Н., Головчун С.Н. Теплообмен у трубчатого подогревателя морских наливных судов // Научный журнал Вестник АГТУ, 6 (47)/2008 ноябрь декабрь, Астрахань: изд-во АГТУ.2008. С.61-65.