автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Повышение энергетической эффективности специальных систем морских газовозов

Придатько Антон Александрович

Повышение энергетической эффективности специальных систем морских газовозов

Специальность 05.08.05 - «Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 3 НОЯ 2011

Санкт-Петербург 2011

4858473

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова» на кафедре «Теплотехника, судовые котлы и вспомогательные установки»

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор Овсянников

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Макаров Владимир Георгиевич; доктор технических наук, доцент Галышев Юрий Витальевич.

Ведущая организация: ЗАО «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота»

Защита диссертации состоится «24 »НОЯБРЕ 2011 года в 14 часов 30 минут на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 223.002.02 при ФГОУ ВПО «Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова» по адресу: 199106, Санкт-Петербург, ВО 21 линия, дом 14 А, аудитория 21. Тел. (812)-3213681

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им. адмирала С.О. Макарова

Автореферат разослан <510 » 2011 года

Михаил Константинович

Учёный секретарь совета

по защите докторских и кандидатских

диссертаций Д 223.002.02,

доктор технических наук, профессор

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Существует актуальная потребность всестороннего изучения и исследования технических и эксплуатационных задач по перевозке российского сжиженного природного и нефтяных газов судами класса LNGC (Liquefied Natural Gas Carrier). В частности, научно-технической задачей, не получившей до сих пор научного решения, необходимого для правильного выбора принципиальной схемы технологии транспортировки основного груза LNGC — метана, является -1. Разработка метода теплотехнического анализа (МТА) рабочих процессов в агрегатах полной каскадной системы реконденсации испаряющегося груза; II. Вторым, в равной степени актуальным, является применение МТА в решении задачи использования естественно испаряющегося метана в качестве топлива в судовой энергетической установке (СЭУ) LNGC, с полным или частичным исключением реконденсационной установки (РУ) из состава СЭУ; Ш. Разработанный МТА является общей основой решения ряда частных актуальных задач, возникающих в эксплуатации LNGC:

- оценка энергозатрат на привод агрегатов РУ (компрессоров, насосов, теплообменников);

- выбор рациональной схемы РУ;

- анализ особенностей перевозки смесей сжиженных газов;

- анализ обеспечения безопасности эксплуатации мембранных танков класса «А» с соответствующим определением контрольно-классификационной площади проходного сечения предохранительного клапана;

- разработка и предложение новых критериев эффективности LNGC, их танков и конденсаторов

Цель диссертационного исследования разработка инженерного метода теплотехнического анализа процессов в агрегатах системы удержания динамического равновесия в циклическом теплообмене между окружающей средой и грузом в танках LNGC. На основе единого МТА устанавливаются его табулированные и диаграммные представления вариантов определения наиболее энергосберегающей РУ или её альтернативы.

Объектом исследования являются:

1. Рабочие процессы в основных агрегатах реконденсационной установки.

2. Теплотехнические процессы в смесях химически не реагирующих сжиженных газов.

3. Способы переработки пара груза, предусматривающие возвращение его в танк после РУ с удержанием динамического равновесия в теплообмене Окружающая среда - Груз - Окружающая среда (ОС-Г-ОС) и использованием

пара груза в качестве топлива в соответствующих агрегатах судовой энергетической установки.

В связи с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

- разрабатывается методика расчёта характеристик смеси химически не реагирующих грузов в жидкой фазе в танке и в газовой среде - в его куполе;

- исследуются условия повышения температуры жидкого груза в танке смешением двух грузов;

- выполняется теплотехнический анализ различных схем РУ для метана;

- в рамках разработанного метода решается задача обеспечения безопасности системы с предложением нового способа определения контрольно-классификационной величины площади проходного сечения предохранительного клапана грузового танка;

- разрабатывается метод оценки энергозатрат приводов компрессоров в различных схемах каскада РУ;

- обосновываются возможные нормы замещения нефтяного бункерного топлива естественно испаряющимся паром метана в судовой энергетической установке 1Ж5С.

На защиту выносятся:

- метод теплотехнического анализа рабочих процессов в агрегатах обслуживания груза судов, перевозящих сжиженный газ наливом;

- методика определения параметров смеси химически не реагирующих газов и их парциальных значений в жидкой и газовой фазах;

- алгоритм расчёта площади проходного сечения предохранительного клапана на мембранном танке;

- результаты теплотехнического анализа различных схем бортовой каскадной РУ с различными хладагентами в метановом цикле;

- результаты теплотехнического анализа использования пара груза как топлива в пропульсивном комплексе ЬЫСС и его реконденсации в бортовой РУ.

Предметом данного исследования являются процессы реконденсации испаряющегося в танках груза и его возвращения в танки, а также возможного использования естественно испарившегося пара для частичного или полного замещения им нефтяного топлива в СЭУ газовозов. Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработан метод теплотехнического анализа ряда схем каскадной рекон-денсационной установки для мембранных танков с различными хладагентами в метановом цикле при различных степенях повышения давления в многоступенчатом метановом компрессоре;

- разработана методика расчёта характеристик смеси грузов в жидкой и газовой фазах в рейсе;

- определена технико-экономическая целесообразность замещения нефтяного топлива паром метана в СЭУ 1Ж}С большой вместимости;

- выполнен сравнительный анализ методов классификационного контроля пропускной способности предохранительного клапана мембранного танка ЬЫвС в соответствии с Газовым Кодексом ИМО и «Правилами» других Классификационных обществ, в том числе и Российского морского регистра судоходства (РМРС). Предложен альтернативный более простой метод;

- представлены новые характеристики и безразмерные критерии энергетической эффективности мембранного танка, 1Л"ГСС определённой вместимости в определённом рейсе с заданной скоростью хода, а также конденсаторов в системе РУ.

Практическая ценность заключается в том, что

- определены числовые значения коэффициентов в уравнениях связи между параметрами состояния груза в газовой фазе от состояния насыщения в агрегатах бортовой РУ в соответствующих рабочих диапазонах изменения температуры и давления;

- разработан метод выбора минимально энергозатратной каскадной схемы РУ;

- предложена формула расчёта площади проходного сечения предохранительного клапана грузового танка со сжиженном газом;

- разработаны и приняты к использованию РМРС предложения по частичной корректировке пунктов требований «Правил классификации и постройки газовозов» в части обеспечения защиты от повышающегося давления;

- определена эффективность использования испаряющегося в танках метана в качестве топлива в главных двигателях судов класса 1Ж) средней и большой вместимости;

- результаты внедрены при разработке Образовательных стандартов третьего поколения Морских учебных заведений для подготовки специалистов, обеспечивающих добычу, перевалку и транспортировку углеводородов.

Достоверность и обоснованность научных положений обеспечивается оценкой отклонений расчётных результатов от известных экспериментальных данных, а также использованием реальных характеристик различных видов груза в обеих фазах в исследуемых диапазонах изменения давления и температуры в рабочих процессах РУ, в соответствии с диаграммными и табличными представлениями их в академических изданиях Госстандарта.

Апробация работы осуществлялась на ряде ежегодных конференций профессорско-преподавательского состава Государственной Морской академии имени адмирала С.О.Макарова с 2005 по 2009 г., на 4-й международной конференции «Arctic shipping-2007», на секции энергетики Санкт-Петербургского Дома учёных в апреле 2010 года.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав текста с выводами по каждой главе, заключения, содержит 199 страниц машинописного текста, в том числе 40 рисунков, 24 таблиц и списка использованной литературы из 149 наименований отечественных и зарубежных источников.

Содержание работы

Введение кратко раскрывает актуальность и международное значение развития морского флота LNGC, обеспечивающего безальтернативный способ транспортировки сжиженного газа с мест шельфовой добычи к местам его интенсивного использования.

В первой главе подробно изложены организационный и теплотехнический аспекты морской перевозки сжиженного газа на фоне представлений о современном состоянии флота LNGC и специализированных для него погрузочных и приёмных терминалов. Рассмотрены планы развития этой индустрии на ближайшие десятилетия в мире и в России. Приведены количественные характеристики состава мирового флота LNGC и терминалов в их исторической динамике за последние 50 лет. Показана нецелесообразность строительства и ввода в эксплуатацию газовозов класса PNG (Pressurized Gas Carriers) с прочными ёмкостями, несколько различающимися в конструкционном исполнении, рассчитанными на перевозку груза в газовой фазе под давлением 250...300 бар при температуре окружающей среды. Объём перевозки судами этого класса в лучшем случае при прочих равных условиях может составить около 15...20% от такого для LNGC. Это подтверждается и фактом строительства верфями Юж. Кореи (39% мирового судостроения), Японии (26% мирового судостроения), Китая (13% мирового судостроения), судов класса LNG исключительно с тонкостенными призматическими и сферическими танками большой вместимости (до 50...60 тыс. м3) с

низкой температурой насыщения груза (-161 °С) для природного газа - метана.

Выбор минимально-энергозатратного варианта системы удержания в танке номинальных (проектных) параметров насыщения сжиженного газа и назначение режимов работы её агрегатов представляют составную задачу, решаемую на основе теплотехнического анализа процессов в агрегатах и узлах сравниваемых систем. Несмотря на большие достижения в строительстве специализированного газовозного флота и его береговых инфраструктур в существующей литературе достаточно обоснованного теплотехнического анализа в сравнительном сопоставлении возможных схемных вариантов РУ не встречается. Работы по морским перевозкам сжиженного газа, такие как В.Г. Макарова, В.А. Загорученко, A.M. Журавлёва, В.К. Козырева, С.П. Баскакова, Р. Заико, В.В. Зайцева, Ю.Н. Коробанова, Мс Guire and White, Piciocchi R. и др. дают основательные представления о конструкциях судов-газовозов, танках, судовых грузовых системах, их агрегатов (насосов, компрессоров) без теплотехнического анализа протекающих в них процессов. В монографии группы южно-корейских судостроителей (Kyung-kuen KIM, Yang-bam СНАЕ, Soon-ho CHOI, Hyun-kue CHOI.) приводится теоретико-расчётный анализ теплообмена между грузом в танках типа MARK III и Moss LNGC вместимостью 138 тыс. м3 и окружающей средой. В высокой степени сложная программа расчёта передачи теплоты от ОС грузу составлялась с использованием метода конечных элементов с установлением граничных условий по результатам термографирования и измерениям реального выхода пара с инверсным определением по ним локальных и средних значений коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Задача какого-либо теплотехнического анализа в процессах парообразования в танках и конденсации пара груза в РУ в этой уникальной по объёму измерений за 4 года рейсов Персидский залив - Южная Корея на нескольких судах даже не ставилась. Однако целесообразно использовать её итоговый результат - оценку выхода пара груза LNGC - 0,07%/сутки в качестве средней за 4 рейса.

На основе выполненного обзора литературы по судам, перевозящим сжиженный газ наливом в конце главы сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава содержит анализ теплофизических характеристик основных грузов на судах класса LNG - насыщенных углеводородов (алканы: метан, этан, пропан, бутан и их производные) и предложен метод расчётного определения их реальных значений в диапазонах изменения давления и температуры, свойственных процессам фазовых переходов в агрегатах РУ за период и в условиях рейса.

Теплофизические свойства углеводородов в настоящее время хорошо изучены в специальных зарубежных и отечественных научно-исследовательских академических институтах и опубликованы. Однако использование этих материалов обычно бывает затруднено, из-за сложности предаю-

женных формул. Во второй главе диссертации рассмотрены возможности применения уравнений идеального газа к теплотехническим расчётам параметров груза в грузовых системах ЬКвС и показано, что уравнения идеального газа могут быть использованы для расчётов параметров состояния с достаточной степенью точности.

Результаты расчёта удельного объёма от давления и их отклонения от табличных значений, полученные во второй главе диссертации для различных грузов 1ЖЗС, в частности по метану представлены графиками на рис. 1

на ВПК метана от диаграммных значений

Как видно, с приближением параметров состояния сухого насыщенного метана к двойной критической точке (р^, = 46,26 бар) отклонение в результатах расчёта по уравнению для идеального газа от табличных значений становится всё более значительным. В куполах безнапорных танков метан находится при практически атмосферном давлении и соответствующей температуре насыщения, при которых замечаемые отклонения не значительны и в технических расчётах вполне допустимы. Следовательно, при атмосферном давлении и температуре близким к температуре насыщения, для расчёта параметров паров груза могут быть использованы уравнения идеального газа. Кроме того, последующие процессы в ступенях компрессора метанового цикла и в остальных циклах каскадной РУ (с их хладагентами) протекают в области перегретого пара, в которой уравнения технической термодинамики «работают» практически точно.

В этих циклах в оценках характеристик компрессора важное значение имеет определение показателя адиабаты сжатия (как отношение изобарной и изохорной теплоёмкостей к = ср/си ). Для рассматриваемых исследований

величина к определялась по реальным изоэнтропам (т.е. по официальным диаграммам Т-в и Ь-в Госстандарта) из соответствующих уравнений

рик = const; Tok_1 = const и Тр(1"к)/к = const, что обеспечивало достоверность и правомерность использованных методов теплотехнического анализа процессов в различных схемах РУ и полученных результатов. Для рассмотренных грузов были получены кСН4 = 1,34; кС2нб =1,13 = kCjHg = kCiHio

Сложная зависимость изобарной теплоёмкости пропана и других углеводородов от основных параметров состояния заставляет вводить в расчёты и анализ среднюю величину изобарной теплоёмкости и по ней - показателя адиабаты. По ходу теплотехнического анализа схем РУ метана были определены показатели адиабаты сжатия для аммиака (кШ] = 1,30) и ряда других возможных хладагентов в каскаде (например, kCzH2 = 1,29).

Третья глава посвящена теплотехническому анализу характеристик смесей химически не реагирующих газов. Для краткости и конкретности рассмотрены основные положения для смеси пропана и бутана, как самого распространённого груза LNGC в виде смеси. В случае перевозки смесей газов задачей теплотехнического анализа являются определения давления в куполе мембранного танка и состав пара в нём. Результат анализа представлен расчётами на основе известной формулы для давления в газовой фазе в куполе, т.е. условного давления насыщения смеси в зависимости от условий смешения в танке п компонентов в жидкой фазе соответственно с принципом Дальтона-Рауля:

N N п-

Per. =ZPir=Z—Рй. (О

i=l i=l П£

где рс г - давление смеси газов в куполе танка, бар; N - количество газов в смеси; pir - парциальное давление i-ro газа в куполе танка, бар; Ш;

П; - —-— мольное количество в массе 1-го груза, принятого в танк в жидкои ft

ЛГ

фазе (с мольным числом Ц;); ns = - общее число молей в смеси; psi -

I

N / N

давление насыщения i-ro груза при температуре смеси tc = ^imicitl / £ mici

/=i / 1

бар; mj - масса i-ro компонента смеси, т; с; - теплоёмкость i-ro компонента в жидкой фазе, кДж/кгК; t; - температура i-ro компонента до смешения.

Результаты расчётов давления в куполе танка при смешении (в качестве примера) для пропана с бутаном приведены на рис.3 и рис.4.

Рис.3. Графическое определение давления Рис. 4. Параметры состояния смеси в паров в со смесью пропана и бутана при куполе танка в зависимости от

температуре смеси -8 °С мольных содержаний компонентов

Рассмотрены процессы смешения низкотемпературных грузов (метан-этан), дистилляции, вопрос о целесообразности переохлаждения дистиллята, особенно в метановом цикле каскадной РУ. Установлено, что смешение сжиженных газов в танке с целью повышения температуры груза при давлении насыщения в танке не выше 5 бар целесообразно при разности значений температуры насыщения не превышающей 20...25 °С. Для метана ближайшим по этому признаку является этан, с которым разность в температуре насыщения при давлении 5 бар составляет около 100 градусов, что и делает их смешение в танке нецелесообразным.

В третьей главе выполнен анализ требований Газового Кодекса ИМО и национальных Правил классификации и постройки морских газовозов (ABS, DNV, LR, IACS), предъявляемых к назначению конструкционных характеристик предохранительного клапана на танке со сжиженным газом. Газ является грузом повышенной опасности, и все элементы грузовой системы играют важную роль в обеспечении надёжности судна. В диссертации выполнен подробный анализ требований Правил РМРС, обоснованы предложения по изменению редакции ряда положений. В частности, на основе прямого теплотехнического анализа возможного выхода пара метана через ПК, нами предложен метод расчётного определения необходимой площади проходного сечения ПК в рабочих и аварийных условиях содержания груза в танках с параметрами в куполе р0 и и0 на основе известного преобразования уравнения для массового расхода газа через насадку из большого объёма:

А = ■

М*

М„

2 к р0

к-1 и0

2 к+1 Вк - В к

Икр 1к

*Р

А-1

2к_Ро( 2

и+1

А; +1 и,

2/(^-1) '

(2)

где ц - коэффициент расхода в выходном сечении ПК с его минимальной площадью; А - площадь проходного сечения предохранительного клапана, м2; Мс - возможный максимальный массовый выход пара груза, юг/ч; к - показатель адиабаты; р0 — давление в куполе танка; и0 — удельный

объём газа в куполе танка, м3/кг; |Зкр =

/ \ Р1 2 (к-1)

кр им.

критическое

отношение давлений; Р[ - давление на выходе их танка, бар.

График на рис.5 показывает на снижение II к - безразмерного радикала в знаменателе формулы (2):

2к

1к-1

2

Р^-Р к

к+1 >

к кр

/

(3)

Показатель адиабаты, к

Рис. 5. Зависимость безразмерных характеристик Лк и Ркр от показателя адиабаты в

условиях критического истечения газа из ПК и, следовательно, расхода газа через ПК с уменьшением показателя адиабаты Как видно, показатель адиабаты газа в возможном диапазоне его изменения в зависимости от вида груза (к е 1,35...1,13 ) незначительно влияет на определяемую расчетную величину расхода газа из предохранительного клапана в условиях критического перепада давления. При этом ПК должен удовлетворять условиям максимального расхода выходящего газа. Уточнение

оценки показателя адиабаты в зависимости от груза при этом не играет заметной роли.

Таким образом, определяющая величину проходного сечения Ж формула (2) и вытекающие из нее зависимости должны ориентироваться на метан с показателем адиабаты к = 1,34. Тогда вид выражения (2) упрощается:

Для метана давление (р0) в куполе призматического танка большой вместимости при критическом истечении через ПК в атмосферу (р1 = 1 бар)

должно быть не меньше р0 = -р- = 1,75 бар. В диссертации подробно рас-

Ркр

смотрен способ оценки массовой скорости выхода пара груза по имеющимся данным (исследований и эксплуатации).

В четвёртой главе разрабатывается метод теплотехнического анализа процессов в агрегатах наиболее сложного варианта удержания динамического равновесия в теплообмене между окружающей средой и грузом - в многоступенчатой каскадной реконденсационной установке для метана. Метод опирается на ранее обоснованные установления констант связи между параметрами состояния в уравнениях рабочих процессов для реальных значений диапазонов их изменения. Сам метод в диссертации представлен в табулированном виде расчётов процессов от выхода пара груза из купола танка до его возвращения в танк с минимальной степенью сухости. Все части анализа заканчиваются определением выходных параметров и затрат энергии на привод компрессоров с вариацией степеней повышения давления (я=4;9;16;25) и с соответствующей сравнительной оценкой теплофизических характеристик возможных промежуточных хладагентов в цепи каскадов. Полный анализ в методе заканчивается выявлением минимально-энергозатратного варианта каскадной РУ. Частный вариант метода позволяет произвести анализ рабочих процессов в РУ для любого другого груза или их смесей.

Метод расчёта выбора наименее энергозатратной реконденсационной установки сводится к следующему. Рассматривается сжатие паров газа, поступающего из купола танка в многоступенчатом компрессоре с различными ступенями повышения давления. Удельная работа сжатия оценивается при различных показателях адиабаты к сжатия газа, близкими к значению, рекомендованному для данного газа во второй главе диссертации. Оценка производится при параметрах в куполе танка р, и и1.

(4)

На реальной диаграмме р - Ь для рассматриваемого газа строятся процессы адиабатического сжатия в многоступенчатом компрессоре в соответствии с выбранными степенями повышения давления, а также воспроизводятся процессы охлаждения перегретого пара после сжатия и его конденсация с возможным переохлаждением конденсата в конденсаторе, с последующим дросселированием.

На основе построенных на реальной диаграмме р - Ь процессов, находятся значения температуры Т2 в конце сжатия и энтальпии газа в характерных точках процессов.

На основе определённых данных рассчитывается и оценивается удельная работа сжатия в ступенях компрессора, а также удельный теплоотвод от груза (Ад ,кДж/кг). В результате с использованием полученных значений производится сравнение величин удельной работы сжатия в ступенях компрессора каждого цикла и полученного при этом удельного теплоотвода от груза. Также производится оценка эффективности циклов реконденсации паров газа с учётом промежуточного охлаждения газа между ступенями компрессора и без него с последующим сравнением полученных результатов с мощностью, затрачиваемой на работу судовой энергетической установки.

Построенные таким образом (на диаграмме р - Ь) циклы работы рекон-денсационной установки позволяют оценить уровни температур, при которых необходимо выбрать тот или иной хладагент для построения каскадной схемы реконденсации паров груза из купола танка.

Рассматривается способ с включением в грузовую систему реконденса-ционной установки, принципиальная схема которой приведена на рис.6.

В диссертации приводится таблица теплофизических характеристик возможных хладагентов для метанового цикла в каскадной РУ в области низких значений температуры. На рисунке 7 приведена гистограмма со значениями скрытой теплоты парообразования различных хладагентов на линии насыщения. Значения даны при параметрах Т5 = 115 К и р5 = 1,3 бар, близких к обеспечению конденсации метана и его последующим дросселированием до состояния влажного пара со степенью сухости в диапазоне х = 0,25...0,40.

I

Рис. 7. Значения скрытой теплоты Рис. 8. Процессы дросселирования в

парообразования при давлении насыщения метановом цикле каскадной РУ р=1,3 бар для основных грузов 1Ж?С и некоторых хладагентов

Как видно из диаграммы р-Ь (рис.8), такое дросселирование сжиженного метана без его переохлаждения может быть произведено в изоэнталь-пийных процессах 1 -> 2 и 3 —» 4 (р3 = 10,3 бар; Т, = 165 К; р2 = р4 = 1,3 бар; Т2 = Т4 = 115 К; р, =20 бар). Некоторое превышение давления р2 = р4 над давлением в куполе танка (1,15 ... 1,20 бар) необходимо для введения в него влажного пара метана. При этом удержание баланса (термодинамического равновесия) в теплообмене с ОС при возможном незначительном превышении температуры поступающего после дросселя влажного пара метана в танк с его температурой насыщения, соответствующей давлению в куполе, в необходимой степени компенсируется величиной скрытой теплоты парообразования в процессах 2-»5 и 4—>5 (гх = 0,4(115 -Ь2) и гх = 0,25(ь3 -й.4)). Либо соответствующим обеспечением переохлаждения конденсата метана в изобарных процессах 1 —> Г и 3 -» 3' при возможности габаритного развития конденсатора и со стороны параметров хладагента (азота, в метановом цикле). Эти процессы составляют естественную суть всей системы реконденса-ции в любой конструкционно-теплотехнической схеме её осуществления. Из

приведенной диаграммы видно также, что увеличение давления в компрессоре нижнего каскада до р6 = 20 бар обусловлено получаемым преимуществом повышенной температуры конденсации (порядка на 15 градусов), что может быть более важным в обеспечении эффективности цикла реконденса-ции, чем незначительный выигрыш в удельном теплоотводе (Aq4_^5 = h5 -h4 > Aq2_>5 = h5-h2) в последнем конденсаторе каскада. Таким образом, хладагент в нижнем каскаде для обеспечения эффективного теплообмена в процессе конденсации пара метана (на уровнях температуры в состояниях 1 и 3) должен иметь на своей стороне температуру на уровнях, соответственно, Т, -(15 ...20) К или Т3 -(15... 20) К, т.е. 135... 130 К или

хотя бы 150... 145 К. К таким хладагентам можно отнести лишь этилен и этан. Указанные значения температуры свойственны им в состояниях насыщения при весьма низком давлении (например, температура насыщения этана на уровне -130 "Сдостигается при давлении р5 = 0,1 бар, при этом давлении температура насыщения этилена приближается к ts = —150 °С). Понятно, что все эти особенности повторного сжижения метана обуславливают значительные технические трудности осуществления каскадной схемы РУ для него в судовых условиях. Каскад заканчивается конденсацией метана. Наблюдается выставление каскада конденсации ряда газов, заканчивающегося конденсацией метана, в цикле которого в качестве хладагента функционирует непосредственно сжиженный метан (в промежуточном охладителе между ступенями компрессора) и предшествующий ему хладагент (например, азот, этан или этилен), в цикле конденсации которого в качестве хладагента может выступать забортная вода или (при необходимости) дополнительный хладагент (например, пропан). Необходимость в дополнительном цикле каскада устанавливается с помощью анализа цикла конденсации этана. Однако даже при начальном давлении этана р = 0,1 бар в трехступенчатом компрессоре не

может быть обеспечена реконденсация этана в конденсаторе, прокачиваемом забортной водой, т.е. этановый цикл также должен быть каскадным с очередным более высокотемпературным, по сравнению с этаном, хладагентом.

Теплотехнический анализ метанового цикла РУ LNGC в диссертации приведён в рассмотрениях конкретных схем бортовых РУ Hamworthy и Тгас-tebel Gas Engineering (TGE) и для судов большой вместимости (V=200 тыс.

м3) с допущением темпа выхода пара в штатном рейсе по Индийскому океану на уровне Boil-off-Rate , BOR=0,15% в сутки. Анализ выполнен в вариантах с четырьмя значениями степени повышения давления в метановом компрессоре (я = 4;9;16;25) с промежуточным охлаждением между ступенями и без него. В диссертации результаты табулированного расчёта рабочего про-

цесса и мощности компрессора сведены в подробные таблицы и представлены графиками в диаграммах р - Ь, типа представленной на рисунке 9.

7» »0 «4в МО «20 МО 1000 1 040 1000 1120 11М 1200 1240 1280 1320 ШО 1400 1440 1400 1520 1500 1000

Рис. 9. Диаграмма метанового цикла с двухступенчатым компрессором с различными степенями повышения давления и с главным конденсатором

В них, можно считать, содержится физическая сущность разработанного метода, установление деталей которого потребовали полноразмерного исследования ряда частных задач, выполненного в диссертации. Анализ показал практическую без альтернативность применения азота в качестве хладагента в метановом цикле бортовой каскадной РУ и в заводском производстве сжиженного природного газа. В связи с этим в главе выполнен теплотехнический анализ свойств азота в обеих фазах и в процессе теплообмена в метановом цикле каскадной РУ. Результат анализа показал некоторое увеличение размеров азотно-метанового охладителя из-за низкого значения скрытой теплоты парообразования азота по сравнению с таковой для метана.

По ходу рассмотрений метанового цикла РУ выполнен сравнительный анализ близких по теплофизическим характеристикам азота и воздуха. Единственное, что определяет невозможность применения воздуха в качестве хладагента в главном конденсаторе метанового цикла бортовой РУ - это высокое (21% по объёму) содержание в нём кислорода. Любая аварийная протечка воздуха в среду метана в конденсаторе делает его пожаро- и взрывоопасным агрегатом РУ и 1Л>ГСС целом. Вероятность этого в современных

конденсаторах РУ чрезвычайно мала, тем не менее, вопрос о возможности применения воздуха как хладагента в метановом цикле РУ до сих пор не рассматривался.

В главном конденсаторе каскадной РУ метан обтекает теплопередаю-щие трубки и эффективность агрегата среди прочих факторов определяется четырёхкратным отношением величин скрытой теплоты парообразования (гсн4/%2 ) на уровне Т8 з 160К.

Теплотехнический анализ процессов парообразования в танках ЬКвС, агрегатах РУ и, в дальнейшем, использования пара метана в качестве топлива в судовой энергетической установке, позволил предложить новые общие критерии эффективности:

а) танков (с)

4 ; к-АТ-А

где V - объёмная вместимость в танке, м3; рж - плотность содержащегося в танке груза в жидкой фазе, кг/м3; г - его скрытая теплота парообразования, Дж/кг; к - приведённый коэффициент теплопередачи через приведённую теплопередающую поверхность танка площадью А, Вт/(м2К); АТ — температурный напор, К; А — площадь приведённой теплопередаю-щей поверхности танка, м2.

б) ЬЫОС в грузовом рейсе протяжённостью Ь,м со скоростью хода Б,

м/с

1

чРеу

(6)

Б • (ЕТ) (ЕТ)

где Ре - мощность главного двигателя на гребном валу, Вт;

А(1 — пропульсивная постоянная (в старой терминологии «адмиралтейский» коэффициент), зависящая от многих факторов, включающих конструкционные и гидромеханические характеристики судна с винтом, состояние смачиваемых поверхностей, метеообстановку и т.п., кг/м.

Как видно, критерий эффективности танка с определённым грузом определяет время т,01а!, необходимое для его полного испарения в заданных условиях рейса. Критерий эффективности ОМвС оценивает относительную долю в этом времени ( т,01а1) и в тех же условиях времени конкретного рейса

(тк). Различие в значениях (ЕТ) для каждого из п отдельных танков в оценке (ЕСЬ З) при необходимости учитывается понятным выражением:

№ = 1^(ЕТ)1 при МЕ = ¿М, , (7)

¡=1 М£ ¡=1

где М - масса груза в ¡-ом танке, кг.

Понятно также, что в рейсах одинаковой протяжённости меньшее значение критерия (ЕС^) при прочих равных условиях свидетельствует о

большей эффективности ЫМвС. Полученные критерии эффективности танка и ЬЫСС могут быть легко развиты раскрытием входящих в них характеристик для детального анализа влияния на экономическую эффективность в том числе с различным выводом пара груза (в РУ, в СЭУ). В анализе теплообмена в конденсаторах (как для груза, так и для хладагентов в каскадной схеме) нами впервые введён безразмерный критерий интенсивности конвективного теплообмена в конденсаторе в условиях фазового перехода среды:

т = <• /ту'

(8)

где а - коэффициент температуропроводности, м2/с; V - кинематическая вязкость, м2/с; г - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; с - теплоёмкость, Дж/К; А1 - средний на поверхности теплообмена перепад температуры,К; 1 - приведённая геометрическая характеристика конденсатора, м.

Нами введена дополнительная безразмерная оценка энергетической эффективности морской перевозки СГ определённым судном с принятым грузом в определённом рейсе. Оценка введена в соответствии с общим принципом введения понятия КПД, простым и не требующим какого-либо специального обоснования как отношение доставленной транспортом энергии с учётом энергетических затрат на доставку к количеству энергии в грузе, принятом на терминале экспортёре:

п

Рг Рг Рг

где (Зг = Мг • , - энергия груза в его массе (Мг ,кг) и низшей тепло-р "

творной способности (Он, кДж/кг); ~Z.Qi.3amp. - все потери груза и дополни-

/=1

тельные затраты энергии на сохранность груза, включая РУ на временной протяжённости рейса.

Как видно, в этом подходе к оценке эффективности морской перевозки СГ, она может быть дифференцирована по компонентам (агрегатам) СЭУ. В этом случае определяется значение каждого компонента в энергозатратах

перевозки СГ и выявляется степень целесообразности приложения усилий по повышению эффективности соответствующего /-го агрегата.

Четвёртая глава содержит также теплотехнический анализ использования пара груза ЦМвС (метана в газовой фазе) в энергетической установке судна (СЭУ). Важное значение в нём имеет его теплотворная способность в сравнении с таковой традиционных судовых топлив. Для нефтяных топлив низшая теплотворная способность (Он) изменяется в диапазоне (38...44) тыс. кДж/ кг . В ещё большей степени изменяется цена в различных портах бункеровки судов в различной политико-экономической конъюнктуре рынка. Она, безусловно, имеет значение в обосновании выбора принципиальной схемы обслуживания груза ЬЫСС.

Д ля определения низшей рабочей теплотворной способности метана часто используется формула ЦКТИ им. И.И. Ползунова в её усечённом виде (кДж/кг):

(2н = 33900С + 103000Н, (10)

где С и Н относительные мольные количества углерода и водорода.

Для полного сжигания 1 кг метана потребуется 19,5 кг воздуха; для этана - 17,76 кг воздуха; для пропана - 17,32 кг; для бутана - 17,08 кг воздуха. Как видно, лишь для метана повышенная потребность для полного сжигания его в воздухе по сравнению с ней для нефтяного топлива оказывается заметной (на 25...27%). Но этот малосущественный (в случае использования метана в котлах) недостаток компенсируется его значительно более высокой летучестью и, следовательно, лучшей организацией смеси газового топлива и воздуха в факеле и во всём объёме топочного пространства. Это даёт возможность снизить на соответствующую величину коэффициент избытка воздуха при горении в дизельном варианте использования испаряющегося метана как топлива. В дизельном варианте теплофизические свойства алканов играют важную роль в организации процессов рабочего цикла и его характеристик с учётом высокой температуры в объёме камеры сжатия в цилиндре и значительно более низкого значения скрытой теплоты парообразования и теплоёмкости, в том числе в газовой фазе.

Экологические показатели судовых двигателей различного схемного и конструкционного исполнений определяются, главным образом, используемым в них топливом и максимальной температурой рабочего цикла. В настоящее время допускаемые для применения на судах топлива нефтяного происхождения (НЮ всех значений кинематической вязкости) в условиях нормального технического состояния двигателя и выполнения норм и требований эксплуатации обеспечивают не превышение норм определённых Киотским Протоколом, Положениями ИМО и другими документами. До-

полнение к нефтяному топливу природного газа или полный переход на него в работе теплового двигателя при необходимо чистом составе газа, по крайней мере, не изменяют к худшему экологические характеристики отходящих в атмосферу газов по сравнению со стандартным нефтяным топливом. Этот вывод был экспериментально подтверждён испытаниями (с нашим активным участием) на лабораторном стенде Астраханского Государственного Технического Университета одноцилиндрового судового дизеля 417,5/24, работавшего на генератор постоянного тока ( Ре =16 кВт при п=630

об/мин); б = 15 ; ge = 245г/(кВт • ч) на газе (ДМЭ - диметилэфир -

СН3 - О - Н3С с теплотворной способностью Q^ =28000 кДж/кг) и с его частичной присадкой к топливу. Индикаторные диаграммы регистрировались пьезоэлектрическим датчиком AVL8QP500 в единой измерительной системе Fluke - 199 с высокопроизводительным осциллографом с полосой приёма частот до 200МГц. Для оценки уровня токсичности ОГ использовались газоанализатор "QUINTOX КМ9106" и дымомер - 0,1 МП. Даже при свойственной ДМЭ температуре самовоспламенения 350 °С (цетановое число ДМЭ 55-60 единиц) работа на одном ДМЭ при любом его введении в цилиндр или через форсунку возможна лишь с искровым зажиганием его бедной смеси с воздухом, либо с подачей при подходе поршня к ВМТ запального дизельного топлива на всех режимах работы дизеля. В этом отношении ситуация с использованном в качестве топлива метана - аналогична. По экологическим характеристикам было отмечено следующее. По дымно-сти (т.е. по содержанию в ОГ твёрдых частиц) на наиболее не экологичном режиме работы дизеля - холостом ходу ДМЭ даёт её пятикратное снижение (с 0,0060 г/м3 до 0,0012 г/м3). На этом же режиме ещё больший эффект проявляется в эмиссии азотных ангидридов ( NOx в пересчёте на N02) - с 20 г/(кВтч) до 0,2 г/(кВтч), т.е. до практически полного отсутствия NOx. Отметим, что в исследованном дизеле были низкие (до 70 бар) значения максимального давления горения. Им соответствуют и рассчитанные с использованием современных программных продуктов "Astech Electronics", "Дизель-РК" - МГТУ им. Н.Э.Баумана значения температуры в цилиндре по экспериментальным осциллограммам давления - главный фактор образования токсичных NOx и, в тоже время, определяющий высокую энергоэкономическую эффективность современных судовых дизелей с высоким (до 200 бар) максимальным давлением сгорания. Тем не менее, проведённые эксперименты, на наш взгляд, являются содержательными, во-первых, как первый российский опыт организации и исследования реального применения органического газа с температурой кипения при атмосферном давлении

минус 25 °С, в качестве топлива в судовом дизеле. Во-вторых, в разносторонних измерениях в ходе испытаний были определены направления и методика натурной обработки результатов использования органического газа как альтернативного топлива для судовых дизелей.

Заключение

1. Разработан инженерный метод теплотехнического анализа рабочих процессов в агрегатах специальной системы современных судов класса ЬЫв, позволивший установить наименее энергозатратный её вариант.

2. Определены теплофизические характеристики наиболее распространённых грузов Ы^ГСС в газовой фазе в рабочих диапазонах изменения температуры и давления от верхней пограничной кривой.

3. Разработана методика и алгоритм расчёта параметров пара в куполе призматического танка класса «А» химически не реагирующих грузов в смеси, в частности, пропана и бутана во всём рабочем диапазоне их массового содержания в танке с графическим и табличным представлениями результатов расчёта.

4. Выполнен теплотехнический анализ эффективности использования образующегося в куполе танка пара груза: его реконденсации в специальной РУ или сжигании как топлива в системе судовой энергетической установки.

5. На основе выполненного теплотехнического анализа установлены временной критерий эффективности грузового танка, безразмерный критерий эффективности 1ЖЗС в рейсе и критерий энергетической эффективности транспортировки сжиженного газа.

6. Установлено значение степени повышения давления газа в метановом компрессоре каскадной РУ, обеспечивающее системе максимальное энергосбережение.

7. Анализом установлено, что использование естественно испаряющегося газа в качестве топлива в СЭУ с ДВС наиболее предпочтительно по сравнению с использованием в СЭУ с ПТУ.

Основные результаты опубликованы в следующих изданиях

В изданиях по перечню ВАК РФ

1. Ануфриева И.И.[и др.] Организация работы LNGC в арктических

условиях [Текст] / И.И. Ануфриева, И.И. Костылев, М.К. Овсянников, A.A.

Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2008. - №3 (53). -С. 59-63.

2. Овсянников М.К.[и др.] Опыт арктического производства и транспорта сжиженного газа [Текст] / М.К. Овсянников, И.И. Костылев, A.A. Придатько, Н.Ф. Черняков И Эксплуатация морского транспорта. - 2010. -№3 (61). - С.43 - 46.

3. Придатько A.A. Анализ условий реконденсации пара метана в призматическом мембранном танке LNGC [Текст] / А.А.Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2009. - №4 (58). - С.49-51.

4. Костылев И.И. [и др.]Технико-экономическая перспектива развития га-зовозного флота [Текст] / И.И. Костылев, A.A. Придатько // Морской флот. - 2005. - № 5. - С. 72 - 75.

В других изданиях

5. Костылев И.И.[и др.] Некоторые аспекты морской транспортировки сжиженного газа [Текст] / И.И. Костылев, М.К. Овсянников, А.А.Придатько // Терминал, 2007. - №3 (63). - С.42 - 43.

6. Костылев И.И.[и др.] Особенности перевозки метана судами класса LNG [Текст] / И.И. Костылев, М.К. Овсянников, A.A. Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2006. - №2 (46). - С.41 - 46.

7. Придатько А.А.[и др.] Производственная цепь индустрии сжиженного природного газа как судового груза [Текст] У А.А.Придатько, И.И.Костылев, М.К.Овсянников II Эксплуатация морского транспорта. — 2007. - № 3(49). - С. 60 - 63.

8. Придатько A.A. Сравнительный анализ конструкционных вариантов энергетических установок морских газовозов без реконденсации пара груза [Текст] /А.А.Придатько, М.К. Овсянников // Научно-технический

сборник Российского морского регистра судоходства РФ. - СПб.: 2006. -№29.-С. 136-144.

9. Придатько A.A. О рациональном выборе пропульсивной установки для судов типа LNG [Текст] / А.А.Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2006. - № 2(46). - С. 54 - 57.

10. Придатько A.A. Подготовительные операции в эксплуатации газовозов класса LNG [Текст] / А.А.Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2007. - № 1(47). - С. 72 - 76.

11. Костылев И.И.[и др.] Обеспечение безопасности перевозки сжиженного газа в рейсе и при перегрузочных работах [Текст] / И.И. Костылев, М.К. Овсянников, A.A. Придатько // Эксплуатация морского транспорта. - 2007. - № 4(50). - С. 54 - 57.

ГМА им. адм. С.О. Макарова Заказ № 125 от 22.03.2011. Усл. печ. л. -Тираж 100 экз. Формат 60*84/16

1,5

Введение.

Глава I. Организационный и теплотехнический аспекты морской перевозки природного газа. Постановка задач исследования.

1.1 Современное состояние морского транспорта сжиженного газа.

1.2 Современная и перспективная грузовая база для флота ЫЧвС в РФ.

1.3 Морская перевозка углеводородов в газовой фазе под высоким давлением.

1.4 Задачи диссертационного исследования.

Глава II. Теплофизические характеристики основных грузов ЦЧвС большой вместимости.

2.1 Теплофизические свойства метана в процессах РУ.

2.1.1 Параметры состояния метана на линии насыщения.

2.2 Теплофизические свойства пропана в процессах реконденсации в агрегатах РУ.

2.3 Теплофизические характеристики бутана как груза Ц^вС большой вместимости.

2.4 Анализ возможности осуществления в судовых условиях реконденсации пара метана из призматического мембранного танка класса А с оценкой основных параметров цикла в каскадной схеме.

Глава III. Смеси сжиженных газов как груз ЫЧСС. Предохранительный клапан на танках LNGC.

3.1 Давление в куполе танка в различных условиях смешения грузов.

3.2 Смесь наиболее низкотемпературных грузов (метан-этан).

3.3 Теплотехнический аспект назначения конструкционных характеристик предохранительных клапанов на танках LNGG

Существует проблема морской перевозки природного газа с мест добычи -потребителям больших его объёмов, расположенным в Западной Европе и Северной Америке. Россия - крупный поставщик газа в Европу. В настоящее время этот экспорт обеспечивается преимущественно трубопроводом и большая его часть транзитом через Украину [1]. Существует государственная необходимость развития и строительства отечественных газовозов. А также организация отечественного судоходства судами для перевозки сжиженного природного газа - LNGC (Liquefied Natural Gas Carrier), с развитием соответствующей необходимой инфраструктуры в виде расположенного вблизи порта завода по сжижению природного газа нужной производительности и специализированного терминала со всем современным перегрузочным оборудованием и системами обеспечения всесторонней безопасности, контроля и управления. Неоднократно, и не только нами, отмечались возможные осложнения с транспортом природного газа «Северной Трубой» по дну Балтийского моря [15]. Только морская перевозка сжиженного природного газа может сделать Россию самостоятельным независимым экспортёром газа во всех международных направлениях. И эта позиция тем более актуальна и оправдана, если иметь в виду насущную и скорейшую по реализации необходимость обеспечения экспорта газа со Штокма-новского и Ямальского шельфовых месторождений.

Перевозка сжиженного природного газа на судах класса LNG принципиально отличается от всех других видов судоходства постоянным присутствием газа практически во всех частях транспортного процесса от погрузки до выгрузки, включая постоянное взаимодействие груза с судовой энергетической установкой или, по крайней мере, с её определёнными элементами. Реализация такого взаимодействия требует от судового экипажа (а также от обслуживающего персонала обоих терминалов) специальной ответственной подготовки.

Между тем вместе с отсутствием строительства отечественных газовозов класса ЬЖЗ в России в настоящее время нет необходимой по глубине и объёму школы по подготовке кадров всех уровней для этой транспортной индустрии. Из всех морских учебных заведений, среди которых надо отметить ГМА им. Адм. С.О.Макарова, в учебно-тренажёрном центре которого имеется оборудование для учебных занятий по подготовке специалистов в области эксплуатации ЦЧСС, а в программе Судомеханического факультета выделен курс по теории и практике эксплуатации агрегатов, обслуживающих грузы Ы^ЮС.

Как общее место в проблеме постановки образования и подготовки специалистов в области морской перевозки сжиженного природного и нефтяных газов является практически полное отсутствие учебников или хотя бы технических инструкций в этой области на русском языке. Небольшой ряд книг содержит описание конструкций и оборудования теперь уже субстандартных судов-газовозов старой постройки, но не рабочих процессов грузообработки и соответствующих агрегатов [5;42;118;127]. Тем не менее, как показывает опыт трубопроводного экспорта российского газа в Европу и возможные в перспективе трудности его развития в Северном варианте по дну Балтийского моря, этим придётся заниматься в силу второй особенности морской перевозки сжиженного газа. Коротко она заключается в том, что 1^ГСС, особенно большой вместимости проектируются, строятся и эксплуатируются для определённой линии судоходства между конкретным терминалом-экспортёром и терминалом-импортёром (или несколькими терминалами-импортёрами). Лучшим вариантом организации экспорта российского сжиженного газа с шельфовых месторождений в Арктике, Охотском и Каспийском морях является наличие отечественного специализированного флота с российскими экипажами. Фрахтование зарубежного флота - это, прежде всего, сравнительно значительные финансовые потери на экспорте и, кроме того, высокая вероятность новой внешней зависимости.

Перечисленные соображения предопределяют насущную и актуальную потребность всестороннего изучения и исследования различных проблем организации морской перевозки российского сжиженного природного газа и нефтяных газов в Европу, Северную Америку и Юго-восток Азии судами класса LNGC. В нашей работе рассматриваются научно-технические задачи организации и осуществления взаимодействия агрегатов энергетических установок этих судов, в перегрузочных работах и в рейсе. В частности, актуальной научно-технической задачей не получившей до сих пор обоснованного решения, необходимого для правильного выбора принципиальной схемы организации морской перевозки основного груза LNGC - метана является: либо установка полной каскадной системы реконденсации испаряющегося груза (BOG — Boil of Gas), либо полное её исключение из состава судовой энергетической установки (СЭУ) с использованием пара груза в СЭУ в качестве топлива. Всестороннее детальное рассмотрение этой задачи и её решение составляет основной предмет исследования диссертационной работы, а также теплотехнический анализ рабочих процессов в агрегатах СЭУ, обеспечивающих грузообработки в рейсе и на терминалах смесей сжиженных газов, главным образом пропана и бутана, наряду с метаном, составляющих основную часть грузов LNGC. Практические результаты исследований используются в работах Морского Регистра Судоходства РФ по новому изданию «Правил классификации и постройки газовозов» 2010 года.

Выводы по данной главе коротко можно сформулировать в следующих пунктах:

- Теплотехнические расчёты с определением всех параметров в отсутствие полной диаграммы в координатах р-Ь основных грузов Ы\ЮС можно проводить на основе классического уравнения состояния (Клапейрона-Менделеева), включая состояния на линии насыщения (при х = 1), без каких-либо уточнений величины массовой газовой постоянной (постоянной Д.И.Менделеева К = ^^ А

Дж/(кг*К). На линии насыщения при давлении до 8 бар отклонения могут составлять от 4 до 15%. В состояниях перегрева при давлении 15 бар до 20%.

- Для расчётов процессов сжатия в компрессорах РУ рекомендуется принимать их адиабатными с показателем адиабаты: для метана - к =1,34; для этилена - к =1,29; для аммиака - к =1,30; для ал-канов и их производных с числом атомов углерода от 2 до 4 и более к =1,13.

Наряду со сжиженным газом одной природы грузом морской перевозки судами класса Ц>ГС с мембранными призматическими танками могут быть газовые смеси. В ближайшей перспективе развития российского экспорта сжиженного газа грузоотправителем Сахалин 2 таким грузом может быть смесь пропана с бутаном с учётом того, что все присахалинские месторождения (Пильтун-Астокское, Лунское и др.) являются нефтегазовыми. Не исключена вероятность, что смеси пропана с бутаном могут стать выходным продуктом разработок нефтегазовых месторождений арктического шельфа как грузы ЫЧСС в поддержку и дополнения к пока ещё зарождающемуся «Северному по-току»[75]. Пропанобутановая смесь в пятилетней перспективе может быть типичным грузом речных ЬМЗС на Северо-Каспийском терминале.

Попутно можно кратко отметить некоторые соображения в отношении «С.П.». Его проектная пропускная способность (мощность) - 55.60 млрд. мъ / год, как обычно в расчёте на нормальные атмосферные условия. Применительно к метану и температуре его перевозки в мембранном танке при давлении 1,15 бар (температуре ts =-16ГС) по состоянию сухого насыщенного газа это составит:

112 vii2K = = 23 МЛРД- м3, а в жидкой фазе в танке

У-л» = Уш, ^ = 23 • 10» = 0,102 -10' м>, v 0,53 то есть действительно, как грубо считают, в 600 раз меньшую по объёму величина одинаковой массы газа. Сто миллионов кубометров сжиженного метана в течение года при десятидневном переходе Грейфсвальд - Выборг, включая время перегрузочных работ, могут перевозить 18 судов класса LNGC вместимостью в 150 тыс. мъ. Для перевозки 20% пропускной способности «Северного потока» хватило бы трех-четырёх таких LNGC. Перевозка сжиженного газа на восточный берег США без них осуществлена быть не может. Ещё раз отметим, что было бы в высокой степени целесообразно планируемые в проекте «Shtok-man Development» к установке на Штокмановском месторождении платформы выполнить с установлением завода по сжижению природного газа с отгрузочным терминалом по полной аналогии с соседним норвежским, уже второй год функционирующим комплексом «Snohvit». Это можно было бы сделать даже параллельно с начавшейся реализацией проекта «Северный Поток» в качестве его хорошего резерва, а стоимость 3.5 LNGC вместимости 150 тыс. м3 составила бы лишь небольшую часть строительного бюджета «Северного Потока».

На Западный берег США естественно транспортировать сжиженный природный газ, добываемый на месторождениях международного проекта «Сахалин 2». Его полномасштабное освоение составляет две морские платформы, магистральные трубопроводы для транспортировки нефти и газа на юг острова Сахалин на завод по производству сжиженного природного газа. Его общая производительность - 9,6 млн. т./год. В начале 2009 года была запущена его первая линия на 4,8 млн. т./год и в марте загружен и в присутствии Президента РФ отправлен от терминала первый LNGC. Объём млн. т./год при параметрах содержания сжиженного метана в мембранном призматическом танке (г/ = 0,002365 м 1кг и // = 422,8 кг/м3) составляет Vll2K=11352886 м\ Для его морской транспортировки в течение года судами вместимостью в 150000 м3 понадобится сделать 76 рейсов, т.е. по 6.7 рейсов в месяц, что может быть выполнено тремя судами из расчёта предположительности рейса вместе со временем подготовки и проведения перегрузочных операций на обоих терминалах в 15 суток (на порты Японии, Южной Кореи, на ближние порты Китая). Таким образом, в настоящее время единственный в России терминал-экспортёр с заводом по производству сжиженного газа расположен на юге острова Сахалин (приморский посёлок Пригородное). В связи с генеральной директивой Правительства об интенсивной переориентации нефтедобывающей отрасли на экспорт продуктов переработки сырой нефти естественно предположить, что в ближайшей перспективе в Пригородном на базе завода по сжижению природного газа целесообразно построить нефтеперерабатывающий завод, неизбежными продуктами которого станут пропан и бутан в качестве объектов сжижения в несравненно более простой, по сравнению с метаном, схеме конденсации. Некоторые особенности этого процесса и организации обслуживания смесей сжиженных газов в общем рассматривается в этой главе.

Дополнительными практическими задачами при перевозках смесей сжиженных газов являются:

- программа расчётного установления давления в куполе танка в зависимости от компонентного состава смеси и её температуры;

-программа расчётного установления компонентного состава груза по объёму и массе в газовой фазе (в куполе танка) и отражения этого фактора в перегрузочных операциях в отчётной документации;

- анализ влияния химической неоднородности рабочего тела на процессы в агрегатах реконденсационной установки и перегрузочного энергетического оборудования.

3.1 Давление в куполе танка в различных условиях смешения грузов

Обычно при загрузке в танк не реагирующих сжиженных газов известными бывают массы компонентов и их температура. В этом случае температуру смеси, которую естественно принимают все компоненты определяется формулой: п I

-. (3-1)

2>,-с< м где: т. ,кг - масса ьго компонента; , °С температура ьго компонента; с. - теплоёмкость ьго компонента в жидкой фазе, Дж/(кг*К) [26].

По температуре смеси ґс по таблицам или из общей характеристики груза определяются соответствующие давления насыщения компонентов Рз 1» РгРт '

По массовым содержаниям компонентов в смеси оцениваются их мольные содержания в соответствии с мольными числами каждого: т. т1 т А 2

М, и общее число молей в смеси

II

1-1

Парциальные давления компонентов в газовой (паровой) фазе в куполе танка определяются формулой Рауля:

Ріг Рзі ч

3.2)

После этого давление в куполе танка (его можно назвать давлением насыщения смеси) определяется суммой парциальных давлений всех компонентов (рис.3.1):

Рс.г. ^ Ри

3.3)

-♦-Давление смеси

100 сн • 0 С,Н,

Процентное соотношение этана в смеси с метаном, %

Рисунок 3.1 — Зависимость давления в куполе танка со смесью метана и этана при температуре Т=152 К (-121 °С) от соотношения компонентов в мольном исчислении

Рм.К. ~ Рс.г. ~ Рбар

На большой площади верхнего закрытия танка даже небольшое избыточное давление в куполе, необходимое для предотвращения попадания в газовую пожаро - и взрывоопасную среду купола воздуха, создаёт весьма большое отрывающее усилие. Оно, естественно, оказывается многократно большим в его воздействии на всю площадь верхнего перекрытия танка и особенно опасным в его перпендикулярном стыке с вертикальными стенками танка. В нижнем стыке этих стенок с днищем танка разрывающее усилие определяется по величине давления у днища с учётом высоты столба жидкого груза Нж:

Рм.д. = Ры.к. + 8РсК (3.4)

Где с допущением абсолютного перемешивания компонентов смеси её приведённая плотность составит: ТТ1

3.5)

1 2>, 1

В частности для двух компонентов: га, га,

Рс --7-А +-"7-Рг ■ т1 + т2 тх+ т2

Долевое объёмное содержание компонентов смеси в газовой фазе над поверхностью жидкости в общем объёме купола танка Ук определится понятными выражениями:

V. р. — (3.6)

1Уг с.г. тт Р\ Рг

Для двух газов: г1= — = -£-±-; г2— — = .

К Рс.г ^к Рс.г Эта информация может оказаться важной для определения режима работы компрессора и конденсатора в системе повторного сжижения груза (в реконденсационной установке грузовой системы). Понятно, что один из двух газов смеси при одинаковой температуре будет иметь более высокое давление насыщения (давление конденсации). Это обстоятельство должно непосредственно проявиться прежде всего на определении степени повышения давления в компрессоре реконденсационной установки (РУ) и, следовательно, на выборе схемы её работы (в одно- или двухступенчатом варианте). Далее физико-химическая неоднородность груза естественно проявится в процессах теплообмена, конденсации и дросселирования во всех последующих агрегатах РУ. К подробному рассмотрению этих вопросов и решению соответствующих задач мы обратимся позднее. Здесь же дадим развернутое графоаналитическое представление решения теплотехнической задачи смешения химически не реагирующих сжиженных газов в их морских перевозках судами класса ЫЧО наливом. Эти представления важны не только в проектировании, комплектации и технической эксплуатации грузовых систем 1ЛЧСС, но и в правильной организации оформления перегрузочных работ в портах и на терминалах экспортёров и импортёров. Уже из приведённого выше рассмотрения простой задачи смешения двух сжиженных грузов, кипящих в атмосферных условиях при низкой температуре, становится ясным, что анализ содержания компонентов в паровой смеси (в газовой фазе) будет в большей или меньшей степени отличаться от результатов анализа по отборам в жидкой фазе. Насколько значительным может быть это различие посмотрим на простом примере. В общей массе 1000т принятой в танк смеси жидких 400т пропана и 600т бутана с температурой Гс =-8°С при табличных значениях давления насыщения для неё р5П= 3,69 бар и /75/;=0,78 бар, парциальное давление пропана и бутана над свободной поверхностью жидкой смеси по формуле (3.2) составят: рт =1,72 бар и рГБ = 0,415 бар, с избыточным давлением в куполе рик=\,\Ъ5 бар. Долевое объёмное содержание в газовой фазе (в куполе танка) по формуле (3.6) составит: для пропана -80,6%, для бутана - 19,4%, тогда как в жидкой фазе по массе компоненты смеси соотносились как 40% пропана и 60% бутана. При температуре минус 8 °С плотность пропана 539 кг!м3, плотность бутана 625 ягг/м3. Плотность бутана при =-8 °С в 1,16 раза больше плотности пропана. Так, что объёмная доля пропана в жидкой фазе составит - 43,6%, объёмная доля бутана, соответственно, - 56,4%. Очевидна существенная разница в результатах оценки компонентного содержания груза по замерам, сделанным в его газовой и жидкой фазах.

В связи с отмеченными факторами в эксплуатации и>ГСС, занятых перевозками смесей сжиженных газов, представляет научно-практический интерес конкретное решение общей задачи о динамике параметров груза за весь период его нахождения на судне от погрузки до выгрузки и работы агрегатов грузооб-работки в системе судовой энергетической установки. Общая схема решения задачи в настоящем исследовании представляется следующими частями.

1. Установление зависимости параметров смеси газов в куполе танка от условий приёмки груза в реальном диапазоне их изменения. Для полного анализа задачи в работе выбраны два наиболее часто встречающихся в эксплуатации иМвС компонента смеси углеводородов: пропан и бутан. На них разработаны алгоритмы расчёта и форма графического и табличного представления результатов анализа.

2. Для различных комбинаций в условиях содержания груза в танках устанавливаются схема, режимы и параметры рабочих процессов в компрессорах РУ. Исследуются условия теплообмена в конденсаторе РУ при наличии в охлаждаемой и конденсирующейся среде двух химически разнородных газа с различными параметрами насыщения. В совместном рассмотрении результатов анализа устанавливаются необходимость (или её отсутствие) в двухступенчатом сжатии паров груза, с включением в схему промежуточного охладителя с обоснованием метода выбора (назначения) его параметров. Анализ заканчивается определением состояния и параметров груза на выходе из конденсатора.

3. В случае сжатия паров груза в одноступенчатом компрессоре анализу подвергаются процесс дросселирования относительно высокотемпературной смеси двух жидкостей в ТРВ с определением её параметров на выходе из ТРВ и входе в танк. В случае сжатия паров груза в двухступенчатом компрессоре с промежуточным охладителем, в свою очередь охлаждаемым низкотемпературной средой, отделённой в трёхходовом кране после выхода жидкости из конденсатора на вход в ТРВ 1 (дроссель) перед промежуточным охладителем (ПО) (на схеме по рис.2.9), анализ усложняется оценкой необходимого отделения доли конденсата на охлаждение ПО с определением параметров этого процесса.

Ниже приводится расчёт с графическим представлением определения давления в куполе призматического танка для смеси различного компонентного состава с одним значением температуры смеси — минус 8 "С. Температура смеси различных количеств жидкостей (тп 1=1;2;.,п) с различными значениями кЛж температуры (¿.) и удельной массовой теплоёмкости (е.,-) определяется кг • К) формулой: п п = V т. • с. - г. / У т.е.

С.в. ¿—I I I I I I

1=1 /=1

Диапазон изменения температуры смеси в призматическом мембранном танке определяется возможными крайними значениями температуры насыщения самого «лёгкого» (летучего) и самого «тяжёлого» компонентов при атмосферном давлении. Для простоты вычислений примем суммарную массу смеси пропана и бутана равной 1000т. Это не повлияет на общие выводы в рассматриваемом случае. Диапазон изменения температуры смеси двух взятых углеводородов (алканов), таким образом, составит от -42"С для 100%пропана до 0 °С для 100% бутана. Расчёты сведены в таблицы 3.1-3.8. Результаты приведены в графиках на рис. 3.2. .3.4.

В таблице 3.1 и 3.2 приведены зависимости давления в куполе танка от соотношения массовых и мольных количеств компонентов смеси в случае суммарного заполнения танка 1000т груза. При задании состава смеси в жидкой фазе её общее мольное содержание определяется суммой мольных количеств п

2. /^Г)100%. Массовые доли компонентов в смеси из двух определятся через 1 их мольные количества из выражений: т, А тк+щ /А М2 л,; т2 = тс- тх (3.8)

4.6 Заключение

Прошедший в октябре 2009 г. В Буэнос-Айресе 24-й Мировой газовый Конгресс (2,5 тысячи делегатов-экспертов и руководителей ведущих нефтегазовых компаний из 81 страны) подтвердил, «если XX век был веком нефти, то XXI век будет веком газа». Самый большой прирост годовой выработки электроэнергии обеспечивается станциями, работающими на газе. К 2030 году потребности в природном газе по сравнению с 2006 годом вырастут в 1,5 раза. Недра России, Ирана и Катара содержат 60% мировых запасов конвекциального природного газа (т.е. метана), которых по прогнозам должно хватить на сто лет. Россия на всём этом периоде останется его стабильным поставщиком. В настоящее время на внутренний и внешний рынок Россия поставляет в год 664 млрд. м3, к 2030 году этот объём увеличится до 900 млрд. м3 в год. Полуторный прирост поставок (на 30% и более) должны обеспечить газовые месторождения арктического шельфа. Разработка уникальных газовых месторождений Ямала становится основой международного сотрудничества в освоении Арктики и не только в производстве, но и в организации и осуществлении транспортировки из полярной области сжиженного природного газа. В Ямало-Ненецком автономном округе открыто 229 месторождений углеводородного сырья, 18 из которых уникальны по своим запасам. Суммарные ресурсы природного газа с учётом шельфов акватории Карского моря оцениваются в 125,3 трлн. м3. Премьер-министр России В.В.Путин на совещании в Салехарде в сентябре 2009 года назвал газовые запасы Ямала будущим стабилизатором на мировых рынках природного газа. По реалистичным прогнозам превращение полуострова в крупный газодобывающий район уже в обозримой перспективе позволит увеличить добычу газа в округе до 250 млрд. мг в год, а впереди ещё освоение зоны Карского моря. Объявленные масштабы и темпы развития добычи природного газа обусловливают соответствующую необходимость обеспечения его переработки, хранения и транспорта, как внутри страны, включая арктическое побережье, так и импортного вывоза. Географическое положение Ямала с его местами добычи газа (в том числе шельфовой) с очевидностью предопределяет его морскую транспортировку.

Сжиженный газ является предельно специфическим судовым грузом, подверженным в процессе перегрузочных работ и в рейсе изменениям агрегатного состояния. Этот феномен применительно к судовым условиям и к операциям в соответствующих агрегатах инженерного обслуживания судна в настоящее время мало изучен и в отечественной технической литературе, а также и в зарубежной, с позиций теплотехнического анализа, можно считать, не рассматривается. В лучшем случае приводятся лишь схемы предлагаемых и действующих на судах, терминалах и в производстве сжиженного газа реконденсационных установок. Конечно, это большое и в практическом отношении первостепенное дело. Но не менее важным в организации квалифицированной эксплуатации и тем более проектировании и оптимальной комплектации схем РУ является представление о происходящих в её агрегатах физических процессах и количественная оценка их основных характеристик, обусловливающих и определяющих эффективность, надёжность и ресурс РУ.

Задачей нашей работы и её содержанием является восполнение названного пробела с обоснованием простой методики анализа термодинамических процессов на базе их классических описаний как обратимых с учётом уточнённых в соответствующем анализе значений теплофизических характеристик, определяющих необходимую адекватность в результатах расчёта. На такой основе выполнен и теплотехнический анализ существующего метода расчёта проходного сечения предохранительного клапана в системе обеспечения надёжности грузовых таков ОЧвС. Предложен альтернативный метод решения этой задачи, более простой и прозрачный.

На основе обоснованного подхода выполнен анализ ряда каскадных схем реконденсации природного газа. Предложены выражения критериев эффективности ЬШС.

Выполнен теплотехнический и сравнительный технико-экономический анализ использования пара из купола танка с природным газом в качестве топлива для главных двигателей Ы^ГСС в вариантах паротурбинной установки и дизеля с двойным топливом (ОБ). Рассмотрен экологический аспект работы дизеля на нефтяном топливе и в сочетании с углеводородным топливом (ОБ) с использованием полученных экспериментальных данных на одноцилиндровом судовом дизеле.

Выполненная работа позволяет впервые сделать следующие выводы и определить новые научно-обоснованные положения в эксплуатации О^ГСС:

1. В настоящее время можно говорить лишь о примерном соотношении стоимости доставки природного газа трубопроводом и судами. С приблизительным учётом капитальных расходов считается, что для шельфовых месторождений трубопроводная транспортировка ПГ в сравнении с водными перевозками СПГ конкурентноспособна лишь на расстоянии доставки не более 2 тыс. км. В условиях освоения природных богатств российского Севера (как в его европейской, так и в азиатской частях) транспортировка ПГ судами, оборудованными реконденсационной и регазификационной установками наиболее целесообразна.

2. Расчёты параметров состояния наиболее распространённых грузов 1ЖЗС в газовой фазе в соответственно рабочих диапазонах изменения температуры и давления могут с достаточной в практических задачах точностью выполняться на базе уравнений технической термодинамики по методам и алгоритмам, разработанным в Главах 3 и 4. Динамика возможных отклонений от реальных значений по академическим диаграммам (р-И; Т-б и т.п.) в различных рабочих диапазонах изменения температуры и давления, приведена в табличной и графической формах в Главе 2.

3. Перевозки специализированными судами сжиженных углеводородов всех видов и других газов, пребывающих в атмосферных условия в газовой фазе, с технической, экологической и экономической точек зрения практически безальтернативны. В перевозках этих грузов в газовой фазе в специальных контейнерах под давлением до 200.300 бар (патенты VOTRANS, Caselle) масса груза составляет не более 20% от массы содержащих его ёмкостей. Отсутствие на судне системы обслуживания груза (РУ) не компенсирует потери из-за снижения грузовой вместимости.

4. Специфическое изменение параметров насыщения пропана на верхней пограничной кривой позволяет производить его сжатие в двухступенчатом компрессоре со степенью повышения давления 71=16 без промежуточного охлаждения. Специфическая форма верхней пограничной кривой пропана обусловливает два существенных фактора в организации работы главного конденсатора РУ: 1) малую долю удельного теплоотвода в забортную воду от перегретого пропана, обеспечивающую заметную минимизацию размеров конденсатора; 2) возможность (особенно при низкой температуре забортной воды) существенного переохлаждения конденсата в главном конденсаторе для увеличения эффективности РУ.

5. Отработаны метод и программа расчёта параметров пара в куполе призматического танка класса «А» не реагирующих газов, в частности, со смесью пропана и бутана во всём возможном диапазоне их массового содержания в танке с графическим и табличным представлениями результатов расчёта в качестве его алгоритма.

6. Смешение газов с целью повышения температуры насыщения груза при давлении до 5 бар целесообразно при разности значений температуры насыщения компонентов при назначенном давлении насыщения в куполе не большей

20.25 "С. С понижением давления эта разность снижается, с повышением -увеличивается. Для метана ближайшим по этому признаку является этан, с разностью в ^ при р5=5 бар составляющей 100"С. Смешение метана с каким-либо другим сжиженным газом с целью повышения ^ смеси оказывается нецелесообразным.

7. Дискуссионным при проектировании ЫЧвС является выбор способа отвода и использования образующегося в куполе танка пара груза: его реконден-сации в специальной РУ или сжигании как топлива в системе судовой энергетической установки. В диссертации выполнен детальный теплотехнический анализ этой задачи. Даже в случае категорического предпочтения использования пара метана как топлива целесообразно иметь бортовую РУ, хотя бы в качестве вспомогательной со сниженной производительностью.

8. Выполненный теплотехнический анализ позволил установить временной теплотехнический критерий эффективности грузового танка ЕТ и безразмерный критерий эффективности Ы^вС в рейсе протяжённостью Ь со скоростью 8 - ЕТ^ и критерий энергетической эффективности перевозки сжиженного газа Е . э

9. В главном (метановом) цикле РУ, в его обычно противоточном конденсаторе, двух (или трёх) ступенчатый компрессор должен обеспечивать (с целью снижения энергозатрат на привод) давление хотя бы на уровне 10.20 бар с соответствующими значениями температуры насыщения 150. 165 К. Использование для этого в качестве хладагента даже этана в судовых условиях вызывает определённые трудности в связи с необходимостью на линии этана удерживать 90% вакуум (р5 = 0,1 бар, Т = \АЪК). Этановый цикл, в свою очередь, требует каскадной схемы исполнения с дополнительным хладагентом. Диапазон изменения температуры насыщения пропана от -33 "С до -50 "С соответствует также области вакуумизации от 1,03 бар до 0,4 бар. Для отмеченного диапазона параметров насыщения аммиак выгодно отличается от пропана трёхкратно большим значением скрытой теплоты парообразования (1358.1314 против 425.434 кДж/кг), что при прочих равных условиях интенсифицирует конвективный теплообмен на стороне хладагента, позволяет снизить его расход и габариты теплообменника. В техническом анализе этих процессов введено новое число подобия Td конвективного теплообмена в условиях конденсации применительно к теплообменникам в грузовых системах LNGC, а также критерии энергетической эффективности мембранного танка и LNGC в определённом рейсе с определённой скоростью хода.

10. В реконденсационной установке с относительно высокой степенью повышения давления в двухступенчатом метановом компрессоре (до я =36) заметная экономия энергии его привода (до 16%) достигается за счёт промежуточного охлаждения между ступенями, что усложняет РУ схемно и конструкционно. Максимальная экономия энергии привода двухступенчатого компрессора метанового цикла, как показал сравнительный анализ с четырьмя значениями степени повышения давления (я = 4;9;16;25) , достигается в системе с я = 4, требующей применения в качестве хладагента азота с использованием в азотном и метановом циклах - расширительной турбины, приводящей две ступени компрессора.

11. Анализ естественного выхода пара метана (BOG) из танков современных LNGC различной вместимости (70 ООО. .250 ООО ж3) в различных условиях рейса показал величину средней его скорости (BOR - Boil-Off-Rate) в диапазоне 0,05.0,10%/сут. В варианте LNGC с паротурбинной пропульсивной установкой это может обеспечить двадцати-тридцати процентную замену суточного расхода нефтяного топлива. В пропульсивной установке с современным малооборотным двухтактным дизелем (типа 8К80МЕ-С или L50DF-Wartsila) эта доля метана в суточном расходе топлива может составить до 70%.

1. Абдуллаев Т. По трубе и по дороге // Российская газета - Столичный выпуск №5389 (13) от 25 января 2011 г.

2. Аполлонов E.H. и др. Теоретические аспекты проектирования LNGC ледового класса / E.H. Аполлонов, И.М. Белов, О.Н. Нестеров, О.М. Палий, Р.Ю. Романов, К.Е. Сафонов, Ю.А. Симонов // 2-я Ежегодная Межд. конференция по арктическому судоходству. СПб., 2006

3. Арнольд JT.B. Термодинамика и Теплопередача. JL: Речной транспорт, 1956.

4. Баракан Г.Х., Горбачёв Г.В., Каминец М.И. Проблемы применения природного газа в качестве топлива на речных судах // Судостроение. 1989. -№3. - С.21-26.

5. Баскаков С.П. Перевозка сжиженных газов морем // Судостроение. -СПб.,2001.

6. Баскаков С.П. Перевозка сжиженных газов морем. СПб.: Судостроение, 2001.

7. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Наука, 1972.

8. Вашедченко А.Н., Михайлов Б.Н. Определение основных элементов и характеристик газовозов на ранних стадиях проектирования. Судостроение, 1980, №2.

9. Вукалович М.П., Кириллин В.А., Ремизов С.А., Силецкий B.C., Темофеев В.Н. Термодинамические свойства газов. М.: Машгиз, 1953.

10. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е.; Румянцев В.В. Топливные проблемы транспортной энергетики, СПб, Политехнический университет, 2005.

11. Глазов С.Ф., Орленко Ю.И. Системы грузовых танков газовозов для сжиженного природного газа и перспективы. Судостроение за рубежом, 1980, №2.

12. Голубенко К. Проблемы безопасности газовозов // Морской флот. 1983. -№1.

13. Григорьев М. Перспективы развития транспортных систем в арктическом регионе // 2-я Ежегодная Международная Конференция по арктическому судоходству. СПБ., 2006.

14. Гумеров С. Правовой статус Северо-Европейского газопровода // Транспорт Российской Федерации. 2006. - №4.

15. Давыденко А. Развитие Северного морского пути // 2-я Ежегодная Международная Конференция, по арктическому судоходству. СПб., 2006.

16. Данилова С.А. Основные проблемы проектирования и постройки судов -метановозов // Судостроение. 1974. - №4. - С.5-12.

17. Дворовенко JL Газовоз «Моссовет» // Морской флот. 1980. - №4. - С. 4549.

18. Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки. СПб.: Элмор, 2005.

19. Добровольский Ю.В., Соколов B.C., Судовые установки повторного сжижения газа // Судостроение за рубежом. 1979. - №9. - С.45-63.

20. Евдокимов Г.П. Мировой рынок природного газа и суда для его перевозки //Терминал.-2007 .-№ 1 (61).

21. Загорученко В.А., Журавлёв A.M. Морские газовозы. Установки повторного сжижения. Л.: Судостроение, 1974.

22. Заико Р. Перевозка сжиженных газов морскими судами-газовозами. — Рига: LAPA, 1995.

23. Зайцев В.В., Коробанов Ю.Н., Суда-газовозы. JL: Судостроение, 1990.

24. Захаров Ю.В., Лехмус A.A., Рациональный способ захолаживания цистерн метановозов перед приёмом грузов // Судостроение. 1986. - №35. — С.57-63.

25. Калышева Е. Лёд прокормит // Российская Бизнес-газета №774 (41) от 2 ноября 2010 г.

26. Кириллин В.А., Сычёв В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика. -М.: Энергоиздат, 1983.

27. Клименко А.П. Жидкие углеводородные газы. Хранение, транспорт, рега-зификация и использование жидких газов. М., Гостоптехиздат, 1959.

28. Клименко А.П. и др. Подготовка природного газа к дальнему транспорту. -М., ВНИИЭгазпром, 1981.

29. Клименко А.П. Сжиженные углеводородные газы. М., Недра, 1974.

30. Клименко А.П. Термодинамические свойства лёгких углеводородов парафинового ряда. К., Академия Наук, 1960.

31. Козырев В.К. Морская перевозка сжиженных газов. М.: Транспорт, 1986.

32. Костылев И.И., Петухов В.А., Подволоцкий Н.М., Безопасность и эксплуатация танкеров-химовозов. Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова - СПб. -2006.

33. Костылев И.И., Овсянников М.К., Орлова Е.Г., Сивцов Н.Е. Теплотехнический аспект морских перевозок сжиженного газа. СПб.: ГМА им. адм. С.О.Макарова, 2002.

34. Костылев И.И., Овсянников М.К., Придатько A.A. Некоторые аспекты морской транспортировки сжиженного газа // Терминал. 2007. - №3(63).

35. Ко стыл ев И.И., Овсянников М.К., Придатько A.A. Особенности перевозки метана судами класса LNG // Эксплуатация морского транспорта. — 2006. -№2(46). С.41-45.

36. Костылев И.И., Овсянников М.К., Придатько A.A., Некоторые аспекты морской транспортировки сжиженного газа // Терминал. 2007 - №3 (63).

37. Костылев И.И., Овсянников М.К., Придатько A.A., Особенности перевозки метана судами класса LNG // Эксплуатация морского транспорта. — 2006. -№2 (46).

38. Костылев И.И., Овсянников М.К., Придатько A.A., Производственная цепь индустрии сжиженного природного газа как судового груза // Эксплуатация морского транспорта. 2007. - №3 (49).

39. Логачёв С.И., Николаев М.М., Суда для перевозки сжиженных газов. Л.: Судостроение, 1966.

40. Логачёв С.И., Родионов A.A., Особенности постройки газовозов со сферическими танками // Судостроение. 1974. - №4. - С.16-18.

41. Луковников В.А., Сутуло В.В., Харченко В.Г., Требования к судам для перевозки сжиженных газов // Судостроение. 1974. - №4. - С.13-15.

42. Макаров В.Г. Специальные системы судов-газовозов: учебник для корабельных вузов. СПб.: ГМТУ, 1997.

43. Малков М.П. Вопросы глубокого охлаждения. Сборник статей. М., Издательство иностранной литературы, 1961.

44. Малков М.П. Криогеника. Знание, М., 1970.

45. Малков М.П., Павлов К.Ф. Справочник по глубокому охлаждению в технике., М.-Л., Гостехиздат, 1947.

46. Нахимовский М.А., Оценка количества сжиженного природного газа, необходимого на балластный переход судов-метановозов // Судостроение. -1976.-№5.-С.21-23.

47. Овсянников М.К., Придатько A.A., Сравнительный анализ конструкционных вариантов энергетических установок морских газовозов без реконден-сации груза. // Научно-технический сборник Морского Регистра РФ. СПб. - №29, 2006.

48. Орлов В. Центры роста // Российская газета Экономика "Нефть и газ" №5223 (144) от 2 июля 2010 г.

49. Павлович Н.В. Справочник по теплофизическим свойствам природных газов и их компонентов. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962.

50. Петухов В.А. Безопасность и эксплуатация газовозов. СПб.: Элмор, 1999.

51. Поправко С., Спичёнок Н., Современное и перспективное участие «Юни-кома» в арктической навигации // 2-я Международная Конференция по арктическому судоходству. СПб., 2006.

52. Правила классификации и постройки газовозов. 1985 // Бюллетень изменений и дополнений №1. — СПб.: Морской Регистр Судоходства, 1994.

53. Правила классификации и постройки газовозов. JL: Морской Регистр Судоходства СССР., 1985.

54. Придатько A.A., О рациональном выборе пропульсивной установки для судов класса LNG // Эксплуатация морского транспорта. 2007 - №1 (46).

55. Придатько A.A., Подготовительные операции в эксплуатации газовозов класса LNG // Эксплуатация морского транспорта. 2007 - №2 (47).

56. Проект Сахалин-2, Новый источник энергии для Азиатско-Тихоокеанского региона // Сахалин Энерджи, 2006.

57. Рохлин В.А. Газовоз «Моссовет». Судостроение, 1980, №8.

58. Семёнов Б.Н., Применение сжиженного газа в судовых дизелях. Судостроение, 1969.

59. Серия газовозов из ДРГ. Судостроение. - 1990. - №6.

60. Строительство танкеров-газовозов на верфях разных стран. Судостроение, по материалам иностранной печати, 1971. №23, С. 1-6.

61. Сычёв В.В. и др., Термодинамические свойства метана. М.: Издательство стандартов, 1989.

62. Сычёв В.В., Вассерман A.A., Козлов А.Д., Спиридонов Г.А., Цымарный В.А. Термодинамические свойства азота // М., Изд-во стандартов 1977.

63. Сычёв В.В. и др., Термодинамические свойства пропана. М.: Машиностроение, 1989.

64. Танцюра А.Г., Иваницкий К.Ф., Шостак В.П., Шабаршин В.П., Бридан Е.В. Конструктивные особенности и некоторые вопросы технологии постройки грузовых танков метановозов. Технология судостроения, 1975, №3.

65. Ткачёва П.Е., Кожухарь И.А., Специализированные морские суда для перевозки сжиженного газа. Труды НКИ, Вып. 62, 1972.

66. Фадеев В., Сафин В. Газовоз «Смольный». Морской флот, 1982, №6.

67. Фастовский В.Г. Метан. M.-JL, Гостоптехиздат, 1947.

68. Франк С.О. Тенденции и перспективы инвестиционного и энергетического обеспечения арктического транспорта в представлении судовладельца // 2-я Ежегодная Международная конференция по арктическому судоходству.- СПб., 2006.

69. Шевченко Г., Природный газ для транспорта // Газовая промышленность. -2002. №10.

70. Шмаков Н.Г., Горбунова В.Г., Чернова Г.Н., Чернова Г.Н. Пропан. Изо-хорная теплоёмкость в области двухфазного состояния в диапазоне температур 90-350К. ГСССД 38-82 М., Издательство стандартов. - 1983.

71. Шостак В.П., Гершаник В.И. Определение основных элементов крупнотоннажных метановозов. Судостроение, 1982, №10.

72. Шостак В.П., Шабаршин В.П., Материалы применяемые в конструкции танков при строительстве судов-метановозов // Технология судостроения.- 1979. №6. -С. 15-20.

73. Штокману дали срок // Российская газета. 2010. - №5112

74. Экономика. Нефть и газ // Российская газета. 2007. - №278 (4541).

75. Application of Amendments to Gas Carrier Codes Concerning Type С Tank Loading Limits? SIGTTO/IACS, 2000.

76. Bailey J., The development of LNG Carriers and Grude Oil Tankers for the Sakhalin II Project // Arctic Shipping Conference, St.Petersburg, 2007.

77. Baroutakis M.A., LPG/LNG Handling, Piraeus, 1981.

78. Bernardes-Silva P., Natural gas for high-speed craft. The EEC marine clean fuel challenge, Proceeding of International Congress on Marine Environment: How t preserve, Rotterdam, Netherlands, 2001.

79. BP leads from the front, Editorial "LNG World shipping", p.p. 100. 102, 2005.

80. Branch D., Development and Certification of the Gas Turbine for Marine Application, All Electric Ship, France, 2005.

81. Chao J., Wilhoit R.C., Zwolinski BJ. Ideal gas thermodynamic properties of ethane and propane. // Journal Phys. Chem. Ref. Data. 1973. - V.2, №2.

82. Code for Existing ships carrying Liquefied gases in bulk. London, IMP, 1976.

83. Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Cases in Bulk, London, 1МОД983.

84. Comparative Study of Propulsion Alternatives for LNG carriers MAN B&W A/S, Copenhagen SV, 3/1999 (Translation from the Journal Ingeniería Naval, Spain, 3/1999).

85. Courtay R., Claes L., Sainson J., LNGC's using gas fuel only for diesel gas electric propulsion, Proceeding of LNG 14, Qatar,2004.

86. Daffey K., Loddick S., Power station on the poopdeck, Rolls-Royce, 2005.

87. Einang P.M., Natural gas as a ferry fuel, 17-th International LNG/LPG conference and exhibition (GASTECH 96), Viena, Austria, 1996.

88. Feger D. Winterisation of LNG Cargo, Valves. // LNG production Dept., Snecma // Arctic Shipping Conference, St.Petersburg, 2007.

89. Fukuda T., Ohtsu M., Hanafusa M., Pedersen .S., Grone O., Development of the World's First Large-bore Gas-Injection Engine, CIMAC, 1995.

90. Furnival D., Clucas C., The Propulsion alternatives that are driving the pace of change within the LNG market, MER (IMar EST), May 2003.

91. Gas Engines Propulsion, Marine engineers review, IMarEST, 2003 and Dec/Jan 2005.

92. Gas Vehicles Report, A Publication of NGV Communication Group, Netherlands, 2005.

93. Grone O., Aabo K., Laursen R.S., ME-GI Engines for LNG Application, System Control and Safety, MAN B&W Diesel A/S, 2/2005.

94. Grone O., LNG Carriers with Low Speed Diesel Engine Propulsion, The SNAME Texas Section 14th Annual Offshore Symposium, Houston (USA), 10/2004.

95. Ha M.K., Bang C.S., Kong D.S., Urm H.S., Wet Drop Test for LNG Cargo Containment system, SNAME Annual meeting, Hoiston, Texas, USA, 2005.

96. Harper C.M., Brandstorp J.M., Harms J., Naklie M.M. The Feasibility of LNG Production and Storage Offshore. // DNV, Houston, 2004.

97. Hughes Ch., Le Devehat R. Offshore Adriatic LNG project to pioneer innovative afloat system // LNG Journal, 2007, March.

98. Inert gas. Oil-fired inert gas generating plant. Nitrogen generators based on membrane separation, Marstal Navigationsskole, 1997.

99. International Convention for safety of Life at sea London, IMO, 1992.

100. Introduction to LNG, Institute for Energy, Loud&Enterprise, University of Houston Law Center, 2003.

101. Kenbar A. UK promotes search for new international standards for LNG flow measurement // LNG Journal, March 2007.

102. Kosmaa J., The DF-electric LNF Carrier concept, Wartsila Marine News, №1, 2002.

103. Kosmaa J., The DF-electric LNGC concept, Proceeding of Gastech 2002, Qatar 2002.

104. Kyung-Kuen Kim, Yang-bum Chae, Soon-ho Choi, Hyung-kue Choi. Thermal Design of Membrane Type LNG Carrier // IAMU, Bussan, Korea, 2007.

105. Liquefied Gas Handling Principles on Ships and in Terminals, SIGTTO, 2003.

106. LNG Carrier Propulsion by ME-GI Engines and/or Reliquefaction, MAN B&W Diesel A/S, Copenhagen, Denmark, 2004.

107. LNG Journal (The World's Leading LNG Publication), 2007.

108. LNG Journal (The World's Leading LNG Publication), march-2008.

109. LNGC propulsion: assault, Marine Propulsion,3/2004.

110. Lumbers K., Liquefied Gas Carriers, UK P&I Club, London, 2004.

111. Magelssen W. LNG Carriers for Operation in Cold Climates / Arctic Shipping Conference, St.Petersburg, 2007.

112. Maintaining an Unparalleled Safety Record in the Face of Unprecedented Growth, IAMU LNG Round Table, Proceedings, Busan, Korea, 2005.

113. Marine Engineers Review, Spanish LNG;s look to the future, (p.8), IMarEST, London, Febr.2003.

114. Masaru Oka, Kazuyoshi Hiraoka, Kenyi Tsamura. Development of Next Generation LNGC Propulsion Plant and hybrid System, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Technical Review, Vol. 41, №6 (Dec.2004).

115. Mc Guire and White. Liquefied Gas Handling Principles on ships and in Terminals //Witherby&Company Limited, London, 1993, 96.

116. Milton J.H., Marine Steam Boilers, GB Fletcher&Sons Ltd, 1977.

117. Mooring Equipment Guidelines, OCIMF, 2001.

118. Mosbergvick O.A. Snohvit LNG approaches start-up to supply the US // LNG Journal, March 2007.

119. Mossaad M.A., Natural gas powered vessels, Proceedings of International maritime association of Mediterranean, IX Congress, vol.III, Iseina, Italy, 2000.

120. Mullins P., Changing Technology of LNG Transport, Diesel&Gas Turbine Worldwide, 9/2002.

121. Mullins P., Developments in LNG Tankers, Diesel&Gas Turbine Worldwide, 3/2004.

122. Mullins P., Surey Says Diesel good for LNG Tankers (New dual-fuel engines), Diesel&Gas Turbine Worldwide, 11/2000.

123. Oleszko J., Today's suitable refrigerant systems, RFTF, ABB, 2/1994.

124. Piciocchi R., Gas Carriers, ABS and Gas Carriers Survey, 2005.

125. Piciocchi R., Gas carriers, Rules and Regulation, ABS, 2000.

126. Ship-to-ship transfer Guide (Liquefied Gases) // SIGTTO, 1995.

127. Skjolager P., Lunde T., Melaanen E., Two stroke Diesel Engines and Relique-faction System for LNG Carriers, Motorship Conference, Hamburg, 2003.

128. Stera A.C., Ammonia in ships, The Institute of Refrigeration, (Session paper), Session 1993-1994.

129. Tanker Safety Guide (Liquefied Gases), International Chamber of Shipping, London, 1995.

130. The new Norgas generation of Gas Carriers, Norgas news, Oslo, Norway, 2002.2006.

131. Thijssen Barend, Dual-Fuel-Electric LNGC Propulsion, Wartsila, Finland, 2005.

132. Thijssen Barend, Efficient and environmentally friendly machinery systems for LNG Carriers, Wartsila, Finland, 2005.

133. Thijssen Barend, The new generation of LNG carrier machinery, WMST Conference, London, 2008.

134. Thijssen Barend. Dual-Fuel-Electric LNGC Propulsion, Wartsila, Finland, 2005.

135. Thijssen Barend. The new generation of LNGC machinery, Wartsila, Finland, 2005.

136. Transportation of condensed gases by sea, Part II, Den Norske Maritime Gass-kole, Norway, 1995.

137. Valsgard S., Tveitnes T. LNG Technological Developments and Challenges with Sloshing Model Testing. // DNV, Oslo, Norway, 2005.

138. Van Dyck P., IZAR launches into LNG Market, The Motor Ship, 3/2002.

139. Van Poecke P.Q.J., De Ledesma D.J., Dutch LNG firm for gas develops global regasification network, LNG Journal, March 2007.

140. Wartsila sets market signs. Dual-fuel engines for LNG carriers // HANS A International Maritime Journal, 2005, №6.

141. Wayne W.S., Cooke J.D., Tooke R.W., Morley J., A Natural Evolution of the modern LNGC The application of Gas turbines for LNGC Propulsion System, "Gas Tech", Bilbao, Spain, 2005.

142. White C. The of Compressed Natural Gas Shipping upon Offshore Gas Development, OTC paper № 15070, Houston, 2003.

143. White C., McGuire A.C., Rowe S.J., Friis D.A. CNG Carriers applied to remote marginal gas field developments // EnerSea Transport LC, US, 2004.

144. Yaakob M.F., Ship structural design and construction of large LNG Carriers at Samsung Heavy Industrial, Malaysia International Shipping Corporation, S.Korea, WMTC, IMarEST, 2006.

145. Yamamoto H. Manning the Ship, The rapid expansion of the LNG fleet and the implication for seafaring human resources, Proceedings of the Marine Safety and Security Council // The Coast Guard Journal of Safety at Sea, Fall 2005.

146. Yongsuk Sun and others, Ice collision analyses for Membrane and Independent tank type LNG Carriers, Samsung Heavy Industries Co., Ltd., Arctic Shipping Conference, St.Petersburg, 2007