автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение эффективности судовых дизельных энергетических установок в тропических условиях эксплуатации

МИНИСТЕРСТВО ОСВ1ТИI НАУКИ УКРА1НИ

НАЦЮНАЛЬНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕБУДУВАННЯ 1меш адм!рала Макарова

УДК 621.436. 12.001.2

ШДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 СУДНОВИХ ДИЗЕЛЬНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК В ТРОШЧНИХ УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦП

Спешальшсть 05.08.05. - "Суднов1 енергетичш установки"'

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацп на здобуття паукового ступеня кандидата техшчних наук

Микола'1'в 2004

Дисертацкю е рукописом.

Робота еикопапа в Нашональному утвсрситсп кораблебудування ¡меш адмфала Макарова ММстерства осв1ти \ науки УкраТни.

Наукосий кер'шпик: д.т.н., проф. Тимошсвський Борис Георгшовпч, Нацюнальний ушверситет кораблебудування ¡меж адмфала Макарова, завщувач кафедри "Двигуни внутршнього згоряння".

Офщшн/ опопенти: д.т.н., проф. 1вановський В ал ерш Георгшович.

Одеський нацюнальний морський ушверситет, завщувач кафедри суднових енергетичних установок 1 техжч ноТ експлуатаци:

к.т.н., проф. Шостак Володимир Павлович, Нашональний ушверситет кораблебудування ¡меш адм1рала Макарова, проф. кафедри суднових енергетичних установок.

Протдиа установи - Одеська нацюнальна морська акадекпя М¡п¡стс[> стваосвт!! науки УкраТни, м. Одеса.

Захист ен)будеться "24" травня 2004 р. о 14— годин! на засщанж спе-шалвованоТ вченоТ ради Д 38.060.01 в Нашональному ушверситет! кораблебудування ¡меж адмфала Макарова Мшютерства оевгги 1 науки УкраТни, за адресою: 54025, м. МиколаТв, пр. ГероТв Стал ¡играла, 9.

3 дисертацкю можна отаиомитись у б1блютещ Нацюнального уш-верситету кораблебудування ¡меш адмфала Макарова, 54025, м. МиколаТв, пр. ГсроТв Стал ¡играла, 9.

Автореферат роз1сланий <

г ГИЛ, 2004 р.

Вчений секретрр^~~ о с^Ч^ спец1алаовано1до&с ь ' Д 38.060$° ^

Рижков С.С.

■"Чко

у

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыисть теми. Ефектившсть дизельних двигушв судновнх енергетичних установок (СЕУ) суттево залежить гл'д юпматичних умов екс-плуатацп. В умовах трошчного юл мату В'етнаму на ефектившсть дизельних двигушв впливають висока температура та волопсть повпря на вход! в компресор турбонаддувного агрегату, вщносно висока температура заборт-но1 води та и забруднешсть мулом 1 мжрооргашзмами Зпдно до "Правил Репстра судноплавства УкраТни", ГОСТ 15150, ГОСТ 25870 та змшам №4 до цих ГОСТ]'в, ям введет в дто на територп УкраТни 01.09.2001 г., судно-ве обладнання, що експлуатуеться в трошчних умовах повинно вщповщати юпматичному виготовленню ТМ и ТВ при наступних параметрах навколи-шнього середовища: середня мш!малыт температура повггря + 1С°; середия максимальна температура повкря +45 °С; абсолютний максимум темпера-тури пов1тря +50 °С; вщносна волопсть 70% (+29 °С) I 80% (+27% °С); наявшсть у повпр1 крапельноТ вологи; середня максимальна температура забортно! води 32 °С.

Вплив визначених фактор1в приводить до зниження ефективноТ по-тужносп дизельних двигушв, шдвишення питомоТ витрати палива, зниження ресурсу та шдвищення експлуаташйних витрат та нарепт - до пщ-вищення вартост1 тонно-мши морських перевезены

Створення суднових дизельних енергетичних установок, як! мо-жуть ефективно експлуатуватися в умовах тропшв е конче актуальною задачею для суднобудтпоТ галуз!-, оскитьки транспортний флот в краТнах с таким кш'матом мае тенденщю сталого розвитку. Так, наприклад, у 2002 рош приркт тоннажу рибопромислового и транспортного флоту В'етнаму склав 4,7%. Пщвищення ефективносп транспортних перевезень може бути здШспено за рахунок подальшого зниження паливноТ складовоТ експлуаташйних витрат. Одшею ¡з задач, що входять в цю проблему е вдосконалення суднових дизельних установок, адаптованих до трошчних умов. Виршен-ню такоГ задач) присвячена ця дисертаншна робота

Рацюнальним резервом шдвшцення ефектшзност1 суднових ДВЗ е вдосконалення зовшшгмх систем, ям забезпечують оптимальн! початков! параметри циклу. Одшею з найбшьш ефективних може бути система охо-лодження наддувного повпря, яка вплтае на термодинам!чну ефектившсть циклу. Необхщш принципово нов1 схемш та конструктивш решения, яю дозволили би суттево шдвшцити ефектившсть суднового ДВЗ. Це може бути досягнуте за рахунок використання внутр1шнього охолодження повгг-ря в компресор! турбонаддувного агрегату шляхом впорскування охоло-джуючо'1 рщини та турбодетандерноТ системи для глибокого охолодження наддувного повггря. Так! комплсксш системи дозволяють забезпечити оптимальн! параметри повггря на вход! в щшндри двигуна, перерозподитити складов! теплового та енергетичного балансу к бж шдвищення потужност!

двигуна, зниження питом01 витрати палива та теплово! напруженост! най-бшьш вщповщальних елемештв.

Зв'язок роботи з науковнми програмами. Дисертащя виконана згщно тематичному плану фундаментальних науково-дослщних робгг Мь шстерства осв!ти 1 науки Украши: "Розробка загальноТ концепци вдоскона-лення проиеав у енергетичному обладнанш на гпдгрунт! альтернативних робочлгх Т1Л та енергоносив" в перюд 2000-2003 рр., реестрацшний номер 01198Ш04220, а , а також у рамках госпрозрахунковоТ роботи №1515 з шд-приемством ВАТ "Бериславський машинобудшний завод".

Мета 1 задач! дослщжения. Метою ц1еТ роботи е пщвищення па-ливно! екопом1'чност1 суднових дизельних енергетичних установок шляхом використання ДВЗ з випарним охолодженням повпря в турбокомпресор! I глибоким додатковим охолодженням цього повпря у турбодетандерному агрегата

Задач! досл!дження:

- визначити рацюналын схемш ршення систем охолодження наддув вного повпря, як1 дозволяють ефективно експлуатувати суднов! ДВЗ у тро-тчних умовах;

- розробиги математичну модель процесу в судновому ДВЗ, яка до-зволяе адекватно визначати иоказники двигуна з врахуванням особливос-тей розроблених систем поштропостачання;

- експериментапьно иеревфити адекватшсть математично!' модел1 1 працездатшсть розроблених схемних та конструктивных: рпиень, пов'яза-них з використанням систем внутршнього випарного охолодження повпря у компресор1 турбонаддувного агрегату впорскуванням охолоджуючоТ р\-дини та глибоким додатковим охолодженням цього повпря у турбодетандерному агрегат];

- визначити оптимальш параметр! наддувного повпря, якч забезие-чують припустиму питому витрату папива ! иотужн!сть ДВЗ судовому ДВЗ в трошчних умовах експлуатацп

- розробити рекомендащ'Г для впровадження в практику проекту-вання р!шень систем пов!тропостачання суднових ДВЗ, якч працюють в умовах троп!чного клшату.

В якост1 об'скта дослюжсния в робот! розглянутий робочий про-цес в дизельних двигунах з середшм та високим наддувом енергетичних установок суден, якч експлуатуються у тротчних умовах.

В якоспй предмета дос.иджсшш в робот! розглянути спряжен! характеристики робочого процесу в щшндр! суднового ДВЗ та комштскснШ систем! охолодження наддувного повпря, як! забезпечують ефективне викорнстання тепла с палива шляхом иерерозподшу складових теплового балансу ! поток!в мехашчно! енергп ДВЗ.

Методи доаиджеиия. В робсш використан! методи ! методики на шдгрунт! системного п!дходу, що дозволило проанал!зувати найб1лыи вь

дом1 методи р'инення задач, пов'язаних з використанням систем пов1тропос-тачання суднових ДВЗ. Цс дозволило видишти турбодетандерну та випар-ну систем и охолодження. як найбшьш перспективж та ефективт при експлуатаци ДВЗ у тротчних умовах.

Особливост1 процса'в у судновому ДВЗ при використант турбоде-тандерноТ та випарноТ систем охолодження наддувного погптря дослижеж методом математичного моделювання та експериментально на суднових двигунах 6ЧН12/14 и 6ЧН13/14.

При перевфщ коректностй адекватное^ та в!ропдносп математи-чноТ модели праиездатносп' розроблених техшчних р1шень використовува-лися в'1Лом*1 та перевфеш методики експериментальних досл'|джень процо-С1В у ДВЗ.

Наукова новизна одержаних результатов. Наукове положения, яке сформульоване по результатам проведених дослЬтжень. полягае в тому, то для тротчних умов експлуатаци суднових ДВЗ ефективними с турбоде-тандерна та випарна системи охолодження надувного пов'|тря. Термодина-М1чна ефективнють СЕУ на баз! ДВЗ, обладнаного такими системами с сут-тево вищою: питома витрата палива СЕУ знижуеться на 10... 15 г/(кВт'год) при експлуатаци судна в тротчних умовах.

Цс наукове положения тдтверджуеться одержаними новими нау-ковими результатами:

- вперше встановлено, що пивишення паливноТ економ1чност1 суднових турбопоршневих ДВЗ на 10...15 г/(кВггод), якч експлуатуються в тротчних умовах, досягаеться за рахунок перерозподту складових теплового балансу, що забезпечуеться комплексною системою охолодження надувного пов'|тря, яка використовуе внутр'шже випарне охолодження в турбо-компресор1 и наступне глибоке охолодження в турбодетандерному агрегату

- вперше визначена нижня рашональна межа охолодження надувного пов1тря суднового турбопоршневого ДВЗ за допомогою комплексно! системи, яка в тротчних умовах склада€300...3Ю К;

- вперше встановлеш оптимапьт схемн'1 ршення \ склад КСОНП, як( забезпечують максимально тдвшцення паливноТ економ1'чност1 суднового турбопоршневого ДВЗ в тротчних умовах експлуатаци;

- вперше встановлеш особливосп змжи основних параметрт суд-нового ДВЗ - цикловоТ дози палива, коефмненту надлишку пов1тря, маси повкряного заряду, масових витрат та температур пов'|тря, а також витрат вип\'скних газ1в при глибокому охолодженж надувного пов1тря;

- вперше визначеш шляхи подальшого вдосконалення робочих процеав в суднових турбопоршневих ДВЗ за рахунок рашональноТ органе-зацп систем пов1тропостачання.

Практичне значения одержаних результате полягае в тому, що визначена принципова можливють 1 рашональж шляхи зниження иитомоТ витрати палива СЕУ за рахунок ефективного використання комплексно:

систсми охолодження надувного повпря суднових ДВЗ, як! експлуатують-ся в умовах трош'чного кл!мату. Розроблсн! практичж рекомендаци для синтезу схсмних ! конструктивних ршень, а також складу обладнання, що дозволяе реашзувати ж рекомендаци. як на перспективних, так ! на суднових турбопоршневых ДВС. то знаходяться в експлуатацп. Результат» до-сл!джень дозволили визначити рацюнальн! /-цапазони зм!ни параметр!в ро-бочого циклу суднового турбопоршневого ДВЗ, обладнаного КСОНП, в умовах трошчного кл!мату. Використання таких систем у склад! дизельних СЕУ суден, що експлуатуються в зазначених умовах, дозволяе знизити питому витрату папива на 10... 15 г/(кВт'год) ¡, в!дпов!дно, вартшть тонно-мшн морськнх вантажних перевезень.

Розроблена ! рсал!зована математична модель дозволяе виконува-ти практичш розрахунки робочих процеав в суднових ДВЗ, визначати по-казники перспективних зразкчв суднових турбопоршневих ДВЗ, виробляти рекомендаци для Тх проектування.

Кр 1 м того, результат» дослщжень можуть бути поширен! на ДВЗ ¡ншого призначення, наприклад, стат'онарн!, транспортн! спец!ального призначення. що. безумовно, шдвищуе практичну ц!нн!сть роботи.

Результат дпсертаишноУ роботи передан! ! використовуються в наступних оргажзашях: ЛОТ "Чорноморсуднопроскт" (м.МиколаТв), ВАТ "Мотор-С!ч", (м.Запор!жжя), у навчальному процес! Нац!онального уж-верситсту кораблебудування (м.МиколаТв), а також у в'етнамських устано-вах - В'етнамському кораблебуд!вному науково-технолопчному ¡нститут! "БШРЗОТЕСН" та В'етнамському морському ун!всрситет! "У1МАКи" (м.Хайфон). Впровадження рсзультат!в роботи в них установах пщтвер-джуеться вщповшними актами.

Особистий внесок здобувача полягае в аналш задач, пов'язаних з ефсктивним використанням сучасних систем повпропостачання ¡, зокрема, систем внутр1шнього охолодження пов!тря в компресор! турбонаддувного агрегату впорскуванням охолоджуючо!' р'/дини \ додагковим глибоким охо-лодженням наддувного повпря в турбодетандерному агрегат! для суднових ДВЗ.

Розроблена особисто здобувачем математична модель дозволяе враховувати вплив цикловоТ дози пaливagц, коефниента надлишку повпря а, маси пов!тряного заряду М, масових витрат ! температур повпря, випус-кних газ1в на паливну економ!чн!сть турбопоршньового ДВЗ в трогичних умовах експлуатаци. Створен! експериментальж установки на баз! суднових дизельних двигужв 6ЧН12/14 и 64Н13/14, на яких проведен! доои-дження, пов'язаж з визначенням характеристик двигуна при використанн! комплексно'! системи охолодження наддувного повЬря ! перев!ркою адек-ватносл математично'Г модсл!. Особисто здобувачем визначен! задач! моде-лювання ! основж параметри математичноТ модсл!.

Апробащя результатов дисертацй". Основш положения дисертацн доповщалися та обговорювалися на науково-практичних семшарах кафед-ри ДВЗ УкраГнського державного морського техшчного ушверситету в тер-мш 2001-2003 рр., М1жнародних Конгресах двигунобуд!вник!в в термш 2001-2003 рр., техшчшй нарад1 провщних спешад!ст1В ВАТ "Чорноморсу-днопроект" в 2003 р., де отримали позитивну ощнку науковоТ спшьнота

Публшаци. По те,\п дисертацн опубл1ковано 5 друкованих робп, в тому чикл 2 однооЫбш. Щ роботи в достатньо повшй м!р! висвплюютъ змкт дисерташТ та и основш результата.

Структура 1 обсяг днссргаии. Дисерташя складаеться 31 вступу 1 шости роздшв, якч в и кладет' на 152 сторшках, перед¡ку л1тературних дже-рел 31 94 найменувань. Робота прошюстрована 42 рисунками 18 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У встут обгрунтовано актуальшсть та зв'язок роботи з науковими програмами, мета 1 задач! дослщження, наукова новизна одержаних результате, практичне значения результате, особистий внесок здобувача, а також апробашя результат! в дисерташТ, подано перелж основних результате, що виносяться на захист.

У першому роздШ на основ! огляду л!тератури аналЬуеться стан проблем» шдвшцення економ1чност! СЕУ з ДВЗ ям працюють в трошчних умовах, робляться висновки про доц!льн!сть вивчення можливосп викори-стання у склад! суднових турбоноршневих ДВЗ комплексних систем охо-лодження надувного пов!тря (КСОНП), яю побудован! на основ! рекуперативного, внутршнього випарного та турбодетандерного метсииа Визначен! рашональш шляхи побудови схемних та конструктивних р!шень цих систем.

Встановлено, що до тепершнього часу нерозв'язаною е задача про ращональний склад та показники систем охолодження надувного пов1тря ДВЗ. Визначен! основн! недол!ки традиции! их систем охолодження наддувного повкря та шляхи усунення цих недолша

Наведений приклад анализу впливу трошчних умов експлуатаШ1 на зм!ну питомо! витрати палива дизелышх двигушв СЕУ рефрижератора -постачальника проекту 12970 дедвейтом 2496 т, його пртцшова схема СЕУ представлена на рис. 1. При температур! забортноТ води +32 °С, в!дно-сн!й вологост! 80% п!двищення питомо! витрати палива на головний та до-пом!жш двигуни складае приблизно 2,38%.

Проанал!зован! схема системи пов!тропостачання та охолодження надувного пов]'тря ф!рми Купер-Бесемер (рис.2) та схема системи з двосту-

пеневим комбшованим наддувом i яромм;ним о.чолодженням (рис.3) та встановлеш ïx недол1КИ.

Виконаний анал!з можливих BapiaimB схем системи повггропоста-чання i охолодження надувного повггря, яи включають додаткове внугрь шне випарне охолодження.

"1......: Г I '• rpiFT6! I

□ Р о п Г—тл ^

II

.... а :

■or

! ¿1 îtù S »

--w-^ni ? P

& Ф Si bl M --ru $ ? ?

•I -o

S î 2 s S S

Î1 !

a i. ейi '.

m > i" ..^.tlr—^"t1-: i-

r\I ?jî>

_i ь ^

¿^blIZTJ-C4»

"S î"'"

l'Xr

.........i\7r

*- Я-—¡¡i si

.....I

Рис. 1. Прннципова схема СКУ а градицншою системою охолодження наддувного

поштря ДВЗ

ri

Х1"

г\

f

j

Рис.2. Схема системи гювпропоста-чання та охолодження надувного поштря ({прми Кунер-Бесемер. 1- газова Typôiiia: 2 - виден грогшй комнре-сор ncpiuoï ступеш; 3 - вЦцентровш'! комп-ресор apjro'i ciyneni: 4 - охолоджувач наддувного повпря; S - повггряна рознтнршва-лыш машина; 6- двпгун; 7 - редуетор ГД

iii

иШШШШШШ

С"

ь?

7

Рис.3. Схема сииеми повггроностачан-ня та охолодження наддувного повпря еуднового ДВЗ i двоступеневнм kom6î-нованим наддувом ! нром1жним охоло-джеиням.

)- гаюяа T>p5iiia: 2 - редуктор; 3 - вщцеш-ровий компрссор nepciei ciyneiii; 4 - вцщен-iposiifi компресор друкл ciyneni; 5 - повп-ряиа рошшрювадьна машина, 6 - охолоджувач наддувного нови р-н 7 - муфта; 8 - дви-гун: 9 - редуктор ГД

Показано, то для тротчних умов експлуаташУ дизельноТСЕУ най-бшьш ефективноТ е система охолодження надувного пов!тря з внутршшм випарним та турбодетандерним охолодженням (рис.4). У цьому випадку досягаеться найвища паливна економ!чн!сть ДВЗ та СЕУ в шлому.

Сформульовано напрямок, мету та задач! дошдження.

У другому роздш викладен! основн! метод и та методики доошджень. Основж положения дисертаци досл!джеш методами фЬичного та матема-тичного моделювання. Досл!-дження робочих процест, ш.о вшбуваються у дизельному двигуж з комплексною системою охолодження надувного пов|'тря, здшснювапось з використанням об'ективних критермв пор1вняль-ноТ ефективиоси впливу чин-жшв, дшчих у робочому пил¡нлр| I двигуж в шлому. Розроблена математична модель побудована з використанням системного пщходу на основ! фундаментальних ртнянь термодинам!ки ! перев!рених методик. При рсад¡зацГГ математичноТ модел! на ПЕОМ був використаний широковиомий та поширений модиф!кований метод Ейлера, який мае за-довшьну зб!жн!сть та дае досить точн! результати.

Експериментальне дослшження проводилось ¡з застосуванням найб'шьш перев1реного й ¡нформативного методу зняття ¡ндикаторних д|аг-рам натурного суднового дизельного двигуна, який був обладнаний комплексною системою охолодження надувного потитря I працював в штучно створених умовах трошчного клшату. Для вим!рювання та реестрацн па-раметр|в ДВЗ при експериментальних досл^дженнях була використана су-часна сертиф!кована та атестована апаратура При експериментальних доел ¡дженнях робочих проиеав використовувалась стандарты! методи та методики зпдно до ГОСТ 2.106-68, ГОСТ 10448-80, ГОСТ 26964-86 \ "Методика определения удельного расхода топлива серийных образцов дизелей и дизель-генераторов при приемо-сдаточных и периодических испытаниях".

Викладене вище дае змогу вважати. що застосован! при виконанн! роботи методи та методики дозволяють одержувати надшж та вфопдш результати.

Третш рои)и присвячений експериментапьним досл!дженням робочого пронесу в судновому ДВЗ з комплексною системою охолодження надувного пов!тря. Наведен! принципова схема, яка зображена на рис.5,

суднового ДВЗ. 1 - гачова гурб1иа; 2 - редуетор: 3 - гвинтовий компресор: 4 - муфта: 5 - пов1тряна рошжрю-вальна машина; 6 - о\олоджувач над\вного ловпря; 7 - краплевиокремлювач; 8 - бак; 9 -прпстриП створешш тпеку: 10- форсунка роз-гилу води: 11 -двигун: 12-редуктор

фотограф1я (рис.6) та опис скспернментальних стендов та снстеми впмфю-вання, реестрацП'та обробкн результат доондження.

Перед початком експеримснтальних доехпджень були провсден'| налагоджувальш випробування та визначеж похибки впмфювання параме-тр:в робочого процесу ДВЗ.

1 - навантажеиня. 2 - тенлооахмнник охолодження воли та масла: 3.7,8 - теплообмшнпк охолодження надувного повиря; 4 - нагшгач пов^три; 5 - кондпшопер: 6.14- насос: 9 -лешпеката. 10- компрссор: II - т^рСина: 12 - цистерна запасу налива; 13. 17 - фгпьтри грубо! очистки: 15 - витратна паливна цистерна: 16. 18 - елетронш ваги: 19 - дпзсльнпП двигун 64Н13/14; 20-е.'ижтрогенсратор:21 -керування навашаженням

Рмс.6. Експеримемталышн стенд на баз> двигуна 641113/14

На рис.7 1 8 наведен! результат» перевфки працездатност1 та на-д1йност1 експериментальних даних.

Т>Т1 У;ртк*Л р мгпмм >т т

Рис 7. ¡идикаторш .Гаграми Рис.8. Удельная затрата топлива

Результата перевфки працездатносп та надшносп експериментальних даних.

--експеримент;.....- результат!! работ [43, 44]

№0 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Рис.9. Результата експериментальних дослижень впливу глибини охолодження надувного повгтря на Р:, а.Тп Пк. ge. 1]д випробування показали, що результата, отримаш за допомогою розробленого експериментального стенда, досить добре узгоджуються з в1домими аналопчними результатами ¡нших авторщ а похибка при вимь

рюваннях не перевшцуе 5%. Дов1рчий штервал, визначений для умов екс-периментальних дослщжень, лежить у межах 0,93...0,95 в залежносп вщ мети та обсяпв випробувань. Це дае змогу вважатн, що експерименталь-ний стенд вщповщае вимогам, якч ставляться до такого типу обладнання I може бути використаний для подалыпих дослщжень робочих процеав в ДВЗ.

На рис.9 представлен! результата експериментальних дослщжень, пов'язаних з визначенням впливу глибини охолодження надувного повпря на основш параметри суднового ДВЗ.

Чепшертий роздьч присвяченпй розробш математичноУ модел1 робочих процеслв в судновому ДВЗ, який обладнаний комплексною системою охолодження надувного повггря.

При складанш математичноУ модел] викорпсташ фундаментальш ртняння термодинамши, газовоУ динамш! та теорп робочих процес!в ДВЗ.

Диференшйне ртняння швидкост! змши тиску в процес1 стиску

Г</1пД/ | кс!Шг | 1 (1)

Ар ^ А? с1о Л/с, 'Г Ар

Процес згоряння-розширення

Ар \_М{с„Т )с1о М Ар Ар Л/с„'Г Ар Процес газообмшу: для випуску газу з цилшдра

(2)

к (с{\пМ йЫУ__1 сЩп 1 (3)

Ар ^ Ар Ар Мс\Т Ар )

подач! робочого тша в цилшдр

ф

А = Р

Ар

ср;г, с!\пМ , г/1пГ 1 с!(2а — к-

(4)

с,.Г Ар с/ф А/о,.Г Ар При затшанш в цшпндр св1жого заряду с1\1, 1 одночасним шгпкан-ням з нього газу с/Л/т, швидисть змши тиску в цилшдр!

ф= (сг>т> к <1Мт ; (/1пИ__1 <Х2п (5)

¿Ар \cJTM Аф М Ар Аф А/с,Г Ар ) Наведена математична модель доповнюеться залежностями для В1Ь значения складових, якт входять в цю модель.

Змша маси робочого тЬа в шшндр1, йМ, за елементарний в1др1зок часу с/т визначаеться за р!внянням

с1М = Ос1х, (6)

де (к = Ар/6н (с/о - елементарний кут повороту колшчатого вала; п - частота обертання колшчатого валу, об/хв.); б - секундний розхщ робочого тша. При малих значениях вщношень тисив (л = р*/р > 0,9...0,95), G = \l.f\\)JpT\^', прир*/р < 0,9...0,95, тод1 б = </6тах- Тут р - коефвдент розходу;/- площа

л

прсшдного перерву: р, у — виповшно тиск та питомим об'ем газу перед отвором; - коефпиент режиму течи.

(И/)™ч-ефективний максимальнин прохщний иерерЬ каналу, к - показник ад1абати. як-функшя критичного вщношення тиску для непрофйпьованих каналт; (7 = ^/о,842-(7;-тгк):(1,!64 0,0653/Ь) ; I ~ довжина каналу, х - його висота.

Основою для опис\ процесу згояння у двигуш, що дослЬжувався, с вЬдома формула 1.1. В1бе

х = 1 - ехр(1п( 1 - .V.)(; / /, )"м) • (7)

У першоджерел1 коефпиент т не мае явноТ залежносл вит темпе-ратури. хоча така залежжеть мае бути. У дисерташ! вона встановлена на пщстав1 того, то ¡снують в1дом1 залежност1 для визначення значения пер-шого максимуму швидкост1 тепловидиення при згорянж, який обчислю-еться у функцп часу затримки самозапалення г,. Цей час обчислюеться з урахуванням впливу на нього температури наддувочного пов1тря. Водночас на тдстав1 (7) також можна обчислити значения максимуму тепловидшен-ня при згорянш шляхом визначення екстремуму функшТ(7). 3 ¡ншого боку, значения кута тривадосл згоряння теж залежить вщ температури пов1тря на вход1 у цилждр. Ця залежжеть можс бути виражена через змжу параметра х,, який визначае кшьккть палива у цилждр1 на момент г,. ВЬтгод-! на шдстав1 пор1вняння вираз1в для швидкостей тепловидшення при згорянн1 знайдених р1зшши шляхами, можна встановити залежнють для визначення коефйиенту т в1д температури надувного пов1тря. Ця занежшсть буде мати вигляд:

ср:\а + (\- а)-—= -6иС(т +1)(- "' р ехр(--/(24(ог,)"! ехр(!.8 х 10' г,))' 1-х С(т +1) /« + 1

де

А"| 2 - постшш коефииенти в умовах виконаного дослЬтження. а - вщнос-ний час пронесу згоряння у першж фазц а = 0.07...0.12;х,0-вщповцдж параметри на початковому режим¡.

Кр1м опису процесу згоряння на шдстав1 одномаксимумноТ модели запропонованоТ 1.1. В ¡ос. 1 максимально придатноТ для опису процесу згоряння у двигуш, то досльтжувався, у дисертацп також доошджувалася

трьохмаксимумна модель. Вона бшьш придатна для двигун!в биыиих роз-м1рностей 1 з ¡ншим засобом сумшоутворсння.

Потужшсть компресора з внутр!шнш випарним охолодженням

повпря

Д-1 н — 1 к— I

"г- (9)

-1)]

Потужшсть розширювальноТ машини

Л —I

1—

1

п '

1 'вм 7

Потужшсть газовоТтурбжи турбонаддувного агрегату

( \

Л'т =6:г/,т.1Д11мтпадт =<?,

кг —1 г я

П

ККД ДВЗ з 1-ССОНП визначаеться з залежност!

N.

Л'к+(1-Пмд„) '

л, —I

(10)

(И)

Д/V, - А' -Л'

IV

(12)

Л',

3 врахуванням початкових умов та обмежень, як! характеры! для реапьних умов робочого пронесу в ДВЗ. математична модель е замкненою ! мае однозначне р!шення.

Реашзащя модел! здшснена модиф!кованим методом Ейлера на ПЕОМ з процесором РсгИшт-4.

Для оц1Нки адекватност! модел1 внконане пор1вняння розрахунко-

вих та експериментальних зна-

Р. МП а . . .

чень тиску газт у цил:ндр| дви-гуна 6ЧН12/14. Пор1внювалися експериментальш данш на режим! ном!нальноУ потужност! 125 кВт та температур! повпря у ресивер! 350 К \ результат» роз-рахунк!в по одно- та трьохмак-симумнш модели Результат)! по-ршняння представлен! на рис.10.

320 ВМТ 400 440 400 520 НМТ560

ч 'ПКВ

Рис. 10 Експеримемтапьна та ро!ра\\ нков1 ¡ндикаторж люграми при 1\ ~ 350. I - розрахунок по одночакси-ро!ра.\\нок но тръоучансншмнж,

МУМЖИ.

-експсримснт

/-1

к.

-

\—

"V

'С

34 0 В М Т 3 8 0 40 0 420

-

Г i \ -1

\\

>

/ ч

I" —

гео зю вм- 4оо чло

д

О 5 ö 3

25;

21

340 DM" 330

ж

V -г'

/

I V/

/\

ч V 1

V, о • 04 О 6 С 6

г

ВМТ 3S0 400 420 440 450 480

О 265 т-Э< 0 26 0 255 0 25 0 245 0 24

280 290 300 310 320 330 340 350 360

Рис. 11. Впзпаченпя чутдивосп та чожливостеи математичноТ модель (а. б. в. г: для одномаксимумноУ модель I - при Т, = 350 К. 2 - при Ts = 300 К): а - залежшсть ¡Minn тнску i темперапри в mi.iuupi двнпиа В1д к\та повороту колшчатого вала о (°ПКВ) при piiHiix температурах в peeimepi: б - характеристики lasoooMim двигуиа: в - характеристики теп.повидпеипя при згорянж х=/(ф); А"/<Лр=/(ф); г - l'-V ;iiarpa\ia при pisimx температурах в ресиверк л - залежшсть теку в uiniiupi ви кула повороту колшчатого вала <р (" ПКВ) при Т, = 300 К. г - одномакеммумна модель, 2 - трьохмакспмумна модель. , .. - експери-мент; е, -,к - характеристики теп.товидйення для одномаксимумноУ та трьохмаксимумноТ моделей при Ts = 350 К п Т< = 300 К; з - ¡мша ninouoi витратп палнва в залежное! ви температур» по1нтря в ресивер!, gel- одпомаксим\мпа модель. сеЗ - трьохмакспмумна модель; ... - ек'сперимепг

О НМГ ESO

Г

Як можна бачити з представлених даних. максимальне середньо-квадратичне вщхилення розрахункових даних. одержаних на ocHoei одно-максимумноТ модел1 не перевищуе 5%. Довфчий ¡нтервал в цьому випадку дор1внюс 0.95, а у випадку трьохмаксимумноТ модели коли середньоквад-

ратичнс вщхилення не перевищуе 6%, довфчий ¡нтервал становить 0,93. На тдстав1 навсденого пор1вняння можна стверджувати, що одно- и трьохмаксимумна математичш модсл1 достатньо адекватно вщображають д!Йсн! робоч1 процеси у еудновому дизельному двигуш з комплексною системою охолодження наддувного пов!тря. При цьому одномаксимумна модель дае результату довфчий ¡нтервал котрих на 2% ближче до експериме-нтальних даних, шж аналопчж данш, одержан! за допомогою трьохмакси-мумноТ моделг Такс погодження результат!в дозволяе рекомендувати трьохмаксимумну модель робочого пронесу у еудновому ДВЗ, як для прак-тичних розрахункчв, так й для доонджень. Одномаксимумна модель може бути використана для бьтьш точних розрахункт при доогидженнях впливу рвних фактор1в на показники ДВЗ с КСОНП. В цьому ж роздЫ було про-аналвована чутливють та можливкть математичноТ модели Ц1 результати представлен-! на рис.11.

У п'ятому розди/ наведет результати теоретичних дос;пджень робочого процесу в еудновому ДВЗ с комплексною системою охолодження надувного пов1тря. ДослЬджена ефективжеть узагальненоУ схеми системи пов1тропостачання. яка представлена на рнс.4. Така схема дозволяе в най-бшьш повнш м!р1 реал1зувати переваги, як самоТ системи охолодження надувного пов1тря, так й схемного ршення з використанням додатковоУ тур-бши, потужжеть якоУ передаеться на колшчастий вал ДВЗ.

280 290 300 310 320 330 340 350

а

230 290 300

320 б

Gv. кг/с ' ае,'iri L'iM

де.кг/кВтч

0,265 -г

> 0,26 -

— Gv 0,255 -

—ge 0,25 -

-Jts. К 0.245 -

280 290 300 310 320 330 340 350

в

Ts, К

280 290 300 310 320 330 340 350

г

Рис.12. Вплив глииипи охолодження надувного гк"штря на основт покашики робочого циклу суднового

ДВЗ.

а - масова витрата пов1тря та питома витрата палива при ура\\ ваинi впливу vcix фактор1в, б- коефшчнт використання теплоти вточш b та z, в - часова витрата повп-ря та питома витрата пал ива при ¿¿та ¿ь= const, г - пигома витрата гшива при послйиому тиску в ресивер!

3 метою встановлення залежност1 найбтын важливих показниюв робочого процесу ДВЗ вщ глибини охолодження надувного пов!тря, було проведено числове дослщження з використанням математично! модель Для двигуна з втьним турбонаддувом характер змши паливноТ економ1ч-пост! у залежност! вщ зниження температури наддувного повлря ш'дпот-дае лши ge-1 на рис.13. Для цього двигуна змша температури повпря за компресором забезпечуеться застосуванням у рекуперативному охолоджу-вач! наддувного повпря зовшшнього теплоноая з умовно необмежеш!ми можливостями зниження температури, \ дослщжувалася реакшя двигуна на змшу Т:у таких умовах. Результат цих дослщжень представлен! на рис.12.

У реальних конструкщях двигушв таю можливост! зниження температури вщсутш. Тут розглядаеться можлившть зниження температури в ресивер! не пщ д!ею ¡деального зовшшнього теплоноая, а на основ! потен-щйно можливого регулю-вання глибини охолодження надувного повпря за рахунок вщповщно! налаш-товування КСОНП. На рис.13 змша економ!чност! такого двигуна вщповщае криво!' %е-2. Початкове зниження питомо! витрати палива при Т5 =350 К у пор1внянш з першим вар1а-нтом пояснюеться змен-шенням витрат на привод компресора в результат! упорскування води в стис-нуте повпря. Зростання питомо! витрати палива теля 310 К (коли досягаеться межа зниження Т, пщ днею тшьки рекуперативно! системи охолодження) пояснюеться тим, що до моменту досягнення м!шмуму починае д)яти додатковий негативннй фактор впливу на ККД двигуна - витрати на стискування повпря перед турбодетандером.

Проанал13овано також аналопчну залежшеть питомо! витрати палива вщ температури повпря в ресивер! (вщповщае криво! ge-3) для двигуна однаково! потужност! ! роз\прност!, який обладнаний такою же системою охолодження наддувочного повпря, але який мае бшыц високу почат-кову економ!чн!сть за рахунок полшшешгх параметр!в робочого циклу (ви-сокий тиск наддува ! б!льш високий максимальний тиск згоряння). Для вже розглянутих двигун!в модел! робочих цикл!в налаштовувалися за результатами власних стендових !спит!в. Для третього двигуна налаштування циклу

Рис. 13. Змша еконо\пчносп двигуна в залежноеп вщ температури надувного повпря \ типу КСОНП. - ВЬьпий турбонадув 31 звичаГшим компресором $,е-2. £е-3 —Комбшований КСОНП з гвшповим компресором

виконане з використанням параметр ¡в близького аналогу, представлених в опубл!кованих джерелах

В реальному цикл! комбшованого турбопоршньового ДВЗ охоло дження надувного повггря забезпечуе зниження питомоТ витрати палива при постншш потужност1. Цей ефект пов'язаний з перерозподшом сютадо-вих теплового балансу ДВЗ 1 шдвищенням дол! корисно використаного тепла. Характер впливу охолодження надувного повпря на паливну еконо-М1Ч1псть ДВЗ не е однозначним. Позитивний характер виявляеться в тому раз!, коли додаткова енерпя, отримана в результат! комплексного впливу охолодження надувного повпря передаеться на колшчастий вал ДВЗ. Як-що ця енерпя витрачаеться на шил потреби, в тому раз! й на додаткове охолодження надувного повпря, то пщвищення паливно! екожтчност! може бути досить малим чи негатнвним.

Шостий роздш присвячений впровадженню результате дисер-тацшно! роботи. Наведен! пор!вняльш результати розрахунюв паливно! економ!чност1 дизельно! СЕУ транспортного рефрижератора-постачаль-ника проекту 12970. Показано, що впровадження комплексно! системи охолодження надувного повпря дозволяе скоротити питому витрату палива на 27 г/(кВт'г)

Виконаш розрахунки дпзелыю! СЕУ буксира проекту 14060, (ВАТ "Черноморсуднопроект"), як! показали, що за рахунок дообладнання комплексною системою охолодження надувного повпря головного та допомь жних ДВЗ, скорочення питомо! витрати палива становить приблизно 30 г/(кВт'г).

Результати дисертацшно! роботи можуть бути використан! при розробщ перспективних схем суднових енергетичних установок для транспортного флоту, якпй експлуатуеться в умовах трошчного климату. Кр1м того, щ результати можуть бути використаш для модершзаци вже ¡сную-чих суднових енергетичних установок транспортних суден, а також стащо-нарних дизельних енергетичних установок

Розроблеш одномаксимумна та трьохмаксимумна математичш мо-дел1 та методики розрахунктв робочого процесу в суднових ДВЗ, дооблад-наних КСОНП передан! ВАТ "Чорноморсуднопроект", м. Микола!в, де ви-користовуються при проектуванн! перспективних СЕУ транспортних суден. Математичш модели методики розрахушав робочого процесу, а також схемн! та конструктивш р!шення систем пов!тропостачання передан! в ВАТ "Мотор-С!ч", м. Запор!жжя, де викорнстовуються при розробщ перспективних систем повпропостачання для головних та дополнжних суднових ДВЗ. Результати роботи також викорнстовуються у навчальному процес! УДМТУ при читанн! лекцШ з теорн робочих процес!в ДВЗ.

Результати днсертаци'шого достижения впроваджеш у В'етнамсько-му ЬСораблебудтному науково-технолопчному ¡нститул "5Н1Р5С1ТЕСН", а також у В'стнамському морському ужверситет1 "У1МАКи".

висновки

Результати роооти дають шдставу зробити таки висновки:

1. Аналв втшзняноУ та ¡ноземноТл!тератури дозволив встановити можливкть шдвпщення паливноТ економ1чност1 суднових енергетичних установок, якт експлуатуються в тротчних умовах. шляхом удосконалення систем охолодження наддувного повЬря суднових ДВЗ. Це дозволяе випо-вино скоротити соб1варт!сть тонно-м1Ш морських перевезень.

2. Встановлено. то одним з наПбпьш рашональних схемних рь шень систем охолодження наддувного повЬря суднового ДВЗ е комплексна система, до складу якоТ входить внутршже внпарне охолодження у компре-сор1 ТЫЛ та турбодетандерне охолодження. Така система дозволяе змен-. шити питому внтрату палива суднового ДВЗ на 10... 15 г/(кВттод) при екс-плуаташУ у тротчних умовах ! рлдповино зменшити варпсть тонно-мшп морських перевезень.

3. Встановлено. то ш'двтиення палнвноУ скономшносл суднового ДВЗ обумовлюеться перерозподиюм складових теплового балансу та потоков мехажчноУ та тепловоУ снерги.

4. В результат! експернментальних дослшжень встановлений вплив глнбинп охолодження натдувного пов1тря на основш показники суд-нового ДВЗ (р., Пк.Tr.Gna.gt.) та встановлена рацюнальна нижня межа охолодження надувного пов1тря, яка в тротчних умовах склада300...310 К.

5. В результат! математичного моделювання встановлено, то одномаксимумна модель достатньо адекватно описуе робочий процее в суд-новому ДВЗ, який обладнаних комплексною системою охолодження наддувного пов!тря. Максимальна похибка не перевищуе 5%. а дов!рчий ¡нтервал складае 0.95. Трьохмаксимумна модель б!льш точно описуе робочий пронес, и максимальна похибка не перевищуе 7%. а дов!рчий ¡нтервал -0,93. Об! моде.п можуть використовуватися, як для дослиницькнх цЬей, так й дня практичних розрахунюв робочих процепв в суднових ДВЗ

6. На основ! математичного моделювання встановлений вплив глибокого охолодження наддувного пов!тря на паливну економ1чжсть судового ДВЗ: визначеш як!си1 та кЬчькчст раш'оналыи межч них параметр1в при охолодженш наддувного пов1тря в тротчних умовах.

7. Показана можливгсть мр/ваиня проиесом розподшу тепловоУ та механ!чноУ енерг!У. що дозволяе оргажзуватн раиюнальний робочий цикл суднового ДВЗ в тротчних умовах експлуаташ'У.

8. Визначеш шляхи подальшого вдосконалення робочого пронесу в суднових ДВЗ з метою зннження питомоУ витрати палива за рахунок

оптимЬацп складу систем охолодження та повнропостачання, а також за рахунок оптимального вибору д!апазону та меж змши параметрш елемен-Т1в системи.

Основш результат та положения дисертацп опубл1коваш в таких роботах:

1. Мошенцев Ю.Л., Тимошевский, Б.Г., Бао В.Д. Охлаждение наддувочного воздуха с использованием воздушной холодильной машины'/ Автцшно-косм1чна техшка \ технолопя: Зб!рник наукових праць- Харк1в: ХАИ, 2001 -випуск 23. С. 90-92.

2. Мошенцев Ю.Л., Бао В.Д. Влияние охлаждения наддувочного воздуха на рабочий цикл турбопоршиевого двигателя// Ав!ацшно-косм!чна техн!ка 1 технолопя: Збфник наукових праць - Харкчв: ХАИ, 2002- вн-пускЗО. С.33-36.

3. Тимошевский, Б.Г.. Мошенцев Ю.Л., Бао В.Д. Повышение эффективности судового двигателя внутреннего сгорания путем совершенствования системы воздухоснабжения// УкраТнський державний морський техшчний ужверситет: Зб!рник наукових праць - МиколаТв: УДМТУ, 2003-№ 2 (388).С.67-75.

4. Ву Дык Бао. Определение параметров процесса сжатия в турбокомпрессоре судового двигателя внутреннего сгорания при использовании внутреннего охлаждения И УкраТнський державний морський техшчний уншерситет: Зб1рник наукових праць - МиколаТв: УДМТУ, 2003.-№3 (389). С. 87-93.

5. Ву Дык Бао. Особенности влияния охлаждения наддувочного воздуха на параметры циклов различных комбинированных двигателей// УкраТнський державний морський техшчний ушверситет: Збфник наукових праць- МиколаТв: УДМТУ, 2003.-№4 (390). С. 59-66.

Особистий внесок здобувача у написания роботи [1] полягае в схе-мних р!шеннях систем охолодження надувного повпря, математичному опиЫ робочих процесш в ДВЗ та результатах розрахунюв паливноТ еконо-м1чностг У робоп' [2] здобувачу належить створення математично! модел! робочого процесу в ДВЗ з врахуванням нового елементу- комплексно!' системи охолодження надувного повпря, результата математичного моделю-вання таТх аналв. У робот! [3] особистий внесок здобувача полягае в до-слщженш схемних ршень систем охолодження надувного повпря та вста-новлення Т'х пор!вняльноТ ефективност!.

ВуДик Баи. Пщшпцеиня ефективност1 суднових дизельних енергетич-них установок в трошчних умовах експлуатаци. - Рукопис.

Дисертащ'я на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спешальшстю 05.08.05. - "Суднов1 енергетичш установки". Нащональний ушверситет кораблсбудування. -МиколаТв, 2004 р.

Дисертащя присвячена тдвшценню паливно! економ!чност! СБУ за ра-хунок викорисгання комплексно! системи охолодження надувного шштря Актуальшсть теми зумовлена необхщшстю зниження витрат палива СЕУ, яю експлуатуються в троп1чних умовах I мають невиправдано висок! дода-тков1 витраги палива, пов'язаш з1 змшою показниюв робочого пропесу, за рахунок впливу високпх температур повпря, забортно! води 1 вологост!. Осшльки пачивна складова займае значне лпсце у вартост! морських пере-везень, виршення Ц1е'1 задач! дозволить скоротити варткть тонно-мши.

На основ! проведеного анашзу р!зних шлях!в вир!шення проблемп, найбшьш перспективним е викорисгання комплексно! системи глибоко охолодження, яка мае в своему склад! традицшну рекуперативну частину, внутр!шнс випарне охолодження в компресор!! додаткове- в турбодетан-дерному агрегап.

Виконано експериментальне досл!дження робочих процес!в у судново-му ДВЗ з комплексною системою охолодження наддувного повпря Ви-значено нов! показнлки робочого пронесу ! встановлений характер впливу глибокого охолодження на пал ив ну еко.чолпчшсть ДВЗ.

Розроблена математична модель робочих процес!в у судновому ДВЗ, обладнаиому комплексною системою охолодження наддувочного повнря. Експериметально доведена адекватн!сть цк! модел1 На основ! розробле-но! модел1 проведет широк! дослщження змши основних параметр!в робочого циклу двигуна пщ впливом знижено! температури пов!тря в ресивер1 Уточнено мехашзм впливу охолодження наддувного повпря на основн! параметри робочого пропесу двигуна,! головним чином, на його економ!ч-н!сть при пост!йн!й потужносп ! частот! обертання. Показано, що в тротч-них умовах експлуаташ! зниження пнтомо! витрати палива СЕУ складае бшыи н!ж 15 г/(кВт"год) при зниженш температури в ресивер! вщ 80 °С до 30 °С.

Кчючов1 слови: СЕУ. ДВЗ, робоч! процеси, комплексне охолодження надувного повпря, паливна економ!чшсть.

ВуДык Бао. Повышение эффективности судовых дизельных энергетических установок в тропических условиях эксплуатации -Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.08.05. - "Судовые энергетические установки". На-шональшш ушверситет кораблебудування. - Николаев, 2004 г.

Диссертация посвящена вопросам исследования и совершенствования рабочих процессов в ДВС, эксплуатирующихся в тропических условиях, с целью повышения топливной экономичности дизельных двигателей СЭУ. Актуальность темы обусловлена необходимостью снижения расхода топлива СЭУ в трошяеских условиях. Поскольку топливная составляющая является наиболее весомой в эксплуатационных затратах, ее снижение позволит значительно сократить стоимость тонно-мили морских перевозок.

В диссертации решаются вопросы, как можно обеспечить более низкие, чем существующие, температуры воздуха в ресивере двигателя на базе возможных конструктивных и схемных решений и определяются качественные и количественные показатели предлагаемых конструкций в сопоставлении с существующими аналогами.

Для достижения этой цели выполнен анализ возможных вариантов схем системы воздухоснабжения и воздухоохлаждения, проведено расчёт-но-теоретическое исследование этих схем, чтобы определить направление модернизации и выбирать наилучший вариант. На основе проведенных исследований было выбрано направление - использование комплексной системы охлаждения наддувочного воздуха. Такая система состоит из блока внутреннего охлаждения воздуха в турбокомпрессоре и турбодетандерного блока.

Выполнено экспериментальное исследование рабочих процессов в судовом ДВС с комплексной системой охлаждения наддувочного воздуха Определены новые показатели рабочего процесса и установлен характер влияния глубокого охлаждения на топливную экономичность ДВС.

Разработана математическая модель рабочих процессов в судовом ДВС, оборудованном комплексной системой охлаждения наддувочного воздуха. Реализация этой модели осуществлена на базе персонального компьютера. Экспериментально доказана адекватность этой модели При дополнительном анализе возможностей разработанной модели оценивались результаты использования в этой модели различных блоков моделирования процесса сгорания. Один из них соответствовал условиям процесса в открытой камере, а второй — в разделённой. Установлено более близкое соответствие экспериментальных и расчётных результатов в случае использования модели, адаптированной к особенностям исследованного двигателя На основании разработанной модели проведены широкие исследования изменения основных параметров рабочего цикла двигателя под влиянием

снижения температуры воздуха в ресивере. Уточнён механизм влияния охлаждения надувочного воздуха на основные параметры рабочего процесса двигателя, и главным образом, на его экономичность при постоянной мощности и частоте вращения. Определены рациональные пределы снижения температуры надувочного воздуха в ресивере судового двигателя с помощью предлагаемой схемы, также установлены возможные варианты трансформации предлагаемой схемы применительно к различным услови ям её применения. Показаны численные значения снижения топливного расхода ряда конкретных двигателей, на которых возможно применение КСОНВ. В среднем для ВОД эта величина составила более 15 г/(кВт.час) при понижении температуры в ресивере от 80 °С до 30 °С.

Разработаны рекомендации для внедрения систем комплексного охлаждения наддувочного воздуха в практику проектирования и производство СЭУ.

Ключевые слова: СЭУ, ДВС, топливная экономичность.

Vu Duk Всю. Improving The Efficiency of Marine Diesel Power Plants in Tropical Conditions Exploitation. — Manuscript.

The dissertation for competition of a scientific degree Candidate of the Technical Sciences on speciality 05.08.05 - "Marine Power Plants". National Shipbuilding University, Nikolaev, 2004.

The dissertation is dedicated to research and development of operating processes in marine ICE in tropical conditions with the main aim - improving fuel efficiency of diesel marine power plants. The urgency of a research is stipulated by necessity of decreasing the additional fuel spending by marine power plant in tropical conditions exploitation. Fuel cost is the biggest part of operation spending and it's decreasing helps to make cheaper ton-mile transportation.

In the dissertation the questions are solved, as it is possible to supply lower, than existing, the temperatures of charge air in receiver of the engine on the basis of the possible constructive and circuit decisions and are determined qualitative and quantitative parameters of offered designs in comparison to existing analogues.

For achievement of this purpose the analysis of possible variants of the circuits of air supply and cooling system is executed, the account-theoretical research of these circuits is carried out to determine a direction of modernization and to choose the best variant. On the base of the spent researches it was selected a way for reaching this aim - usage the complex system for charge air cooling. This system includes an internal evaporating cooling in compressor of turbocharger unit and expansion turbine cooling unit.

An experimental research of the operation process for ICE with the complex system of charge air cooling was done. It was obtained new indexes of the operation process and established the influence of a deep charge air cooling on fuel efficiency of ICE.

It was elaborated the mathematics model of the operating process in ICE with the complex system of charge air cooling . This model was realized with computer aid as well. The adequacy of this model was proved with the help of an experimental research.

At the additional analysis of opportunities of the developed model the results of use in this model of various blocks of modeling of process of combustion were estimated. One of them corresponded to conditions of process in the open chamber, and second - in shared. Closer conformity of experimental and settlement results is established in case of use of the model adapted to features of the investigated engine. On the basis of the developed model the wide researches of change of the basic parameters of the operation process for ICE under influence of reduction of temperature of air in receiver are carried out. It was researched and developed the influence of a deep charge air cooling on redistribution of the mechanical and heat energy flows in ICE on the base of mathematics modeling. It was shown the decreasing of specific fuel oil consumption may be until 20 g/(kW'h) for marine power plant in tropical conditions exploitation.

It was elaborated the recommendation for implementation of the complex system for charge air cooling in marine power plants designing and production.

Keywords: MPP, ICE, fuel efficiency, operating process, mathematics model, complex system of charge air cooling.