автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Разработка комплексной технологии совершенствования экологической безопасности судовых энергетических установок

РГ6 од

УДК 629.12.063 На правах рукописи

Стаценко Владимир Николаевич

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Специальность 05.08.05 "Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владивосток 1997

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом университете

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, д.т.н., профессор, О. Н. Лебедев;

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, д.т.н., профессор В.Н.Слесаренко; д.т.н., профессор А.К.Ильин

Ведущая организация: Институт автоматики и процессов управления ДВОРАН

Научный консультант: заслуженный деятель науки Российской

Федерации, дт.н., профессор Ю.ВЛкубовский

Защита состоится О, 0«~Т<Я _в 10 часов на заседании спе-

циализированного Совета Д064.01.01 пЙ загбите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук при Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 690600, г. Владивосток, ГСП, ул. Пушкинская, 10, ДВ1ТУ, диссертационный Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 2. Си1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета --- — ^

канд. техн. наук, профессор ( ■^"^^^"'"И.М.Чибиряк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В законе Российской Федерации об охране окружающей природной среды сказано, что "... в стандартах на новую технику, технологии, материалы, вещества и другую продукцию, способную оказать вредное воздействие на окружающую природную среду, устанавливаются экологические требования для предупреждения вреда окружающей среде, здоровью и генетическому фонду человека..." Экологические требования в полной мере относятся к судам, военным кораблям и объектам морского базирования (ОМБ).

В Мировой океан ежегодно сбрасывается десятки миллионов тонн жидких и твердых отходов. Долгое время имела место точка зрения, что возможности Мирового океана перерабатывать отходы человеческой деятельности без ущерба экологическим системам неограничены. Однако оказалось, что самоочищение присуще лишь его пограничным слоям, занимающим всего 2-3 % его объема, остальная же масса океана пассивна в отношении переработки органических загрязнений.

Последние три десятилетия XX века характеризуются бурным развитием морских транспортных средств, освоением морской нефтегазодобычи и полезных ископаемых. Широко развиваются эти работы на шельфе Арктических морей России. Три четверти добываемой нефти доставляется потребителям морским транспортом - танкерами. Нефть и нефтепродукты - основной вид загрязнения океана.

До последнего времени бьповало мнение, что судовые сточные воды (СВ) можно сбрасывать за борт без существенного ущерба для природы, однако присутствие в воде большого количества загрязнений нарушает кислородный баланс водоемов, снижает их способность к самоочищению. Кроме того, СВ являются причиной бактериального загрязнения. Поэтому несмотря на то, что общее количество СВ, сбрасываемых с судов, несравненно меньше СВ, сбрасываемых городскими канализациями, они все же наносят ощутимый ущерб водоемам, особенно в местах скопления судов (например, в заливах, портах, проливах). В связи с этим назрела необходимость предотвращения сброса необработанных СВ с судов.

В последнее время общее анторопогенное давление на воздушную среду вызывает необходимость рассмотрения нормирования выбросов токсичных составляющих выхлопных газов судовыми энергетическими установками в атмосферу. До последнего времени этот вопрос регламентировался только для стационарных энергетических установок, наземных транспортных (автомобильных) установок в городах и населенных пунктах и подземного погрузочно-транспортного оборудования. Но в связи с общим загрязнением атмосферного воздуха и особенно в местах интенсивного скопления судов в последнее десятилетие начались работы по разработке нормативов для токсичных выбросов в атмосферу с судов. Большое беспокойство по этому вопросу высказывают прибалтийские скандинавские государства (Финляндия, Норвегия и др.), страдающие ог кислотных дождей. Для судовых энергетических установок нормативные документы по выбросам находятся в стадии рассмотрения различными сторонами.

В настоящее время Международной Морской Организацией (1М0) предложен проект соглашения по ограничению выброса с судов оксидов азота (N0*) с выхлопными газами дизелей. Аналогичное региональное предложение разработано Агенством защиты окружающей среды (ЕРА) штата Калифорния США, в котором

предлагается взимать плату за выброс в атмосферу окислов азота судами при заходе в порты Лос-Анжелеса и в прибрежной зоне штата Калифорния, ограниченной расстоянием от берега 27.. .102 мили.

Актуальность проблемы обусловлена необходимостью разработки общей концепции, схем н аппаратов, предназначенных дан снижения загрязнения биосферы с судов, разработкой ШО норм на выбросы токсичных компонентов дымовых газов в атмосферу, перспективой широкого освоения Арктики (в т.ч. добыча нефти и газа) и ее низкой способностью к деструкции загрязняющих веществ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Снижение антропогенного воздействия судов на окружающую среду посредством совершенствования их экологической безопасности при комплексном решении проблемы снижения токсичности жидких сбросов и газовых выбросов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

- разработана схема комплексного совершенствования экологической безопасности судовых энергетических установок (СЭУ). В полном виде она рекомендуется для судов с большим энерго- н водопотреблением (плавбазы, пассажирские суда и военные корабли), а также для объектов морского базирования (морские нефтегазодобывающие платформы). Отдельные элементы этой схемы могут использоваться на всех типах судов;

- предложена классификация судов по экологической безопасности в зависимости от их назначения, типа СЭУ и района эксплуатации;

- разработаны конструкции и проведены теоретические и экспериментальные исследования рабочих режимов жидкостных нейтрализаторов дымовых газов СЭУ с восходящим прямоточным (по отношению к газу) и нисходящим противо-точным пленочным движением пресной и морской воды;

- проведены исследования рабочего режима выпарного аппарата сточных вод с горизонтальногрубншга греющими элементами, определяемого характеристиками парообразования и теплоотдачи с изменением поверхностного натяжения и солесодержания раствора, получены обобщающие зависимости;

- разработаны методики измерения и получены данные при сжигании водо-топливных эмульсин в судовом горелочном устройстве на экспериментальном стенде;

- получены результаты испытаний судовых котлов при сжигании водотоп-ливных эмульсий (КПД котла, изменение технико-экологических характеристик топливного и газового тракта, интенсивность отложений на газовой стороне поверхностей нагрева).

АПРОБАЦИЯ. Результаты работы докладывались на Международных, Всесоюзных, Российских и региональных конференциях и совещаниях:

IV Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана", СССР, г. Владивосток, 1983; I Всесоюзной конференции "Кипение и конденсация", СССР, г. Рига, 1983; VII Всесоюзной конференции по тепломассообмену, СССР, г. Минск, 1984; Всесоюзной НТК "Вопросы обеспечения охраны окружающей среда при эксплуатации судов и рекуперации вторичных ресурсов на предприятиях отрасли", СССР, г. Ленинград, 1986; П Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и ковденсации", СССР, г. Рига, 1988; Всесоюзной конференции "Технология очистки вод и создание водооборотных систем", СССР, г. Одесса, 1989; II Всесо-

верхностей нагрева котлов КВГ-34К и опреснительных установок на рыбомучной базе "В.Чернышев" Владивостокской базы тралового и рефрижераторного флота (1980); увеличением производительности и эксплуатационной эффективности опреснительных установок на плавбазах "Конституция СССР" Сахморепродукга (1986 г.), и "Пищевая индустрия" Дальморепродукта (1985 г.); повышением производительности и качества обслуживания опреснительных установок в результате широкого распространения на судах ДВ бассейна и использованием в институте повышения квалификации работников рыбного хозяйства пособия, предназначенного для судовых механиков плавбаз и плавзаводов (г. Владивосток, 1987 г.); применением в качестве руководящего материала методики тепловых расчетов и рекомендаций к проектированию систем сжигания водотопливных эмульсий в специальном конструкторском бюро котлостроения (СКБК, г. Ленинград, 1986 г,); совершенствованием процесса эксплуатации и повышением экологической безопасности судов при сжигании обводненных нефтеостатков в виде водотопливных эмульсий в котлах КВГ-34Г (на рыбомучной базе "А.Чуев", 1988 г.), КВС30/1 (на теплоходе "Ильич", 1988 г.), "Бабкок-Вилькокс" (на теплоходе "Аско.тад", 1988 г.) Владивостокской базы тралового и рефрижераторного флота (г. Владивосток ), а также на стационарном паровом когле ГМ-50 (1988 г.); проектированием, изготовлением и проведением испытаний нейтрализаторов дымовых газов на автобусе "Икарус-250" (ВПАТП-1, г. Владивосток, 1993 г.) и на судовом дизеле 4NVD24 (лаборатория СДВС ДВГТУ, 1994-1995 г.г.); использованием результатов расчета и рекомендаций в проектировании при конверсионной модернизации (завод им. А.М.Горького, г. Хабаровск, 1994 г.) и проведении испытаний (плавбаза "Советское Заполярье", 1995 г.) опреснительной установки производительностью 180 т/сут; модернизацией и проведением испытаний опреснительных установок производительностью 25 и 3,5 т/сут на РКР "Варяг", БПК "А.Вино1радов" и ПЛ проекта 877 (в/ч 95326,1995-97 г.г.); применением материалов исследований в трех учебных дисциплинах и в четырех учебных пособиях для курсового и дипломного проектирования в учебном процессе студентов специальности 14.02 "Судовые энергетические установки" (ДВГТУ, г.Владквосток, 1979-1997 г.г.);

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ. 1. Концепцию экологической безопасности и схемное решение комплексного совершенствования экологической безопасности СЭУ.

2. Результаты исследований рабочих процессов в жидкостном нейтрализаторе дымовых газов с восходящим прямоточным и нисходящим противогочным пленочным движением пресной и морской воды, конструкции аппаратов.

3. Характеристики парообразования и теплоотдачи в горизонтальнотрубном аппарате при выпаривании растворов ПАВ и NaCl.

4. Результаты исследований эффективности судовой котельной установки (КПД, эксплуатационные и экологические характеристики) при сжигании водотопливных эмульсий, уточнение метод ик расчета котельных установок.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 1 монография (с грифом Министерства общего и профессионального образования РФ), 82 научные работы, 5 учебных пособий (одно из них с грифом ДВ РУМЦ), разработки исследований защищены 7 авторскими свидетельствами и 2 патентами РФ. Результаты исследований также приведены в 23 отчетах по хоздоговорным и госбюджетным научно-исследовательским работам.

- 13...25 г/кВт.ч - дизели (при норме 11...29 г/кВт.ч, большие значения относятся к более экономичным дизелям).

Из этих данных следует, что в более современных ГТД (и более напряженных в тепловом отношении), в том числе и высокотемпературных ГТД 3-го поколения, выбросы N0X значительно меньше, чем у ДВС.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ приведены материалы по разработке концепции экологической безопасности СЭУ.

Проблема обеспечения экологической безопасности судна и корабля формулируется просто - они должны быть экологически безопасны во всех периодах своего существования (постройка, испытания, эксплуатация, ремонт, утилизация).

Одним из важных вопросов этого раздела является нормирование сбросов и выбросов. Нефть и нефтепродукты - основной вид загрязнения океана. Мировое сообщество уже в 1954 г. (и затем в 1973 и 1978 г.г.) установило ряд требований (МАРПОЛ 73/78), регламентирующих нормы сброса с судов нефтесодержащих и сточных вод, а также мусора. В настоящее время для выполнения этих требований существует ряд судовых аппаратов очистки нефтесодержащих и сточных вод.

В связи с общим ухудшением чистоты атмосферного воздуха и особенно в местах интенсивного скопления судов (порты, проливы и др.) в последнее десятилетие начались работы по разработке нормативов для токсичных выбросов в атмосферу с судов.

Международной Морской Организацией (IMO) предложено глобальное международное соглашение по ограничению выброса с выхлопными газами дизелей с судов оксидов азота (N0X), рис.2. Для прибрежных территориальных морских вод Калифорнии (расстояние от берега 27..Л02 мили) разработано два региональных предложения по регулированию выбросов N0* с судовых двигателей. Калифорнийским Департаментом воздушных ресурсов (CARB) предлагается производить ограничение выброса КО* для вспомогательных и главных двигателей и новых судов. При этом используемое топливо должно содержать сернистых соединений Sp< 0,05 %. Второе предложение разработано Агенством защиты окружающей среды (ЕРА) штата Калифорния. В нем предлагается взимать плату за выброс окислов азота при заходе судов в порты Лос-Анжелеса (Лонг Бич): базовая плата за выброс - 10000 USD/т NOx, (рис.2), плата снижается при уменьшении выброса N0».

Представленные данные показывают, что в настоящее время необходима разработка национальных требований и нормативов к выбросам в атмосферу с судов токсичных ингредиентов (в пределах портов и прибрежных зон).

Суда по своему назначению, типу двигателя, району эксплуатации, а также по последствиям возможных аварий имеют различную экологическую опасность. Соответственно уровни экологической безопасности судна и корабля должны быть различными и определяться заранее при проектировании и экспертизе технического про-

Рис.2. Нормирование выбросов NOx: 1 - предложение IMO; 2 - предложение ЕРА

екта. Так, например, танкер по эксплуатационным характеристикам (зачистка и мытье танков), а также по последствиям возможных аварий (разливы нефтепродуктов) значительно более опасен, чем сухогруз, буксир, ледокол и др. суда. В соответствии с этим по назначению и последствиям аварий в первую (I) группу наиболее опасных в экологическом отношении судов предлагается ввести танкеры, боевые военные корабли (и некоторые технические военные), танкеры-химовозы с грузом категории А и В (по классификации МАРПОЛ 73/78), газовозы. В группу менее экологически опасных судов (группа В) входят суда с нейтральным или слаботоксичным грузом (сухогрузы, лесовозы, ледоколы), плавбазы, пассажирские, рыболовные, научно-исследовательские суда, воешше технические корабли и суда-химовозы с грузом категории С. В группу наименее экологически опасных судов (группа П1) входят суда, не перевозящие грузы и предназначенные для различного вида морских операций и обслуживания судов - спасательные и буксирные суда, а также технические суда (плавмастерские, дноуглубительные и др. суда) и суда-хнмовозы с грузом категории О.

Сравнивая типы двигателей, можно сказать, что в экологическом отношении наиболее опасен дизель (имеющий развитую систему топливоподготовки, смазки, охлаждения и больше токсичных компонентов в газах), ему можно присвоить первый (I) уровень опасности. Менее опасна паротурбинная установка (П уровень) и наименее опасна газотурбинная установка (Ш уровень).

По степени экологической опасности районов эксплуатации судов предлагается использовать три уровня. К первому (I) уровню с наибольшей экологической опасностью необходимо отнести "особые районы" (Балтийское, Средиземное, Черное и Красное моря, а также "район заливов"), Арктику, Антарктику, порты, проливы, места нефтедобычи. В группу менее экологически опасных районов эксплуатации (группа П) отводятся средние широты Мирового океана, места рыболовства и рыбопереработки. В группу наименее опасных районов (группа Ш) можно включить тропические районы, а также места добычи рудных полезных ископаемых.

В заключение вышеперечисленного необходимо отметить, что уровень экологической безопасности судна и корабля (а также другого объекта морского базирования) должен назначаться на этапе проектирования, обеспечиваться комплексом защитных устройств и мероприятий и подтверждаться результатами контроля соответствующих показателей. Экологическая экспертиза состояния судна должна проводиться через определенные периоды эксплуатации, а также при изменениях района эксплуатации и назначения судна. Большая часть отечественных судов не соответствует ужесточающимся требованиям к экологической безопасности судна (по сбросам и выбросам), утанавливаемым во многих портах Мирового океана.

При решении проблемы повышения экологической безопасности СЭУ следует учитывать условия эксплуатации судов, повышенные требования к массо-габаритным показателям аппаратов очистки сбросов и выбросов, низкую квалификацию обслуживающего персонала на некоторых типах судов (воешше корабли и др.). В настоящее время разработаны различные схемы и устройства по сепарации и очистке нефтесодержащих и сточных вод при их сбросе в море. Такие установки постоянно совершенствуются, сброс этих вод регламентируется конвенцией МАРПОЛ 73/78.

Решение проблемы снижения токсичности газовых выбросов возможно осуществить с помощью следующих мероприятий: предварительной очистки топ-

*

лива от соединений серы, топливоподготовкя и регулировки режимных параметров, замены вида топлива или формы эксплуатации СЭУ при входе в прибрежную зону и других способов. Наиболее пригодным в судовых условиях с высокими требованиями к массе и габаритам установок, минимальным запасам реагентов и другими специфическими показателями можно признать очистку выхлопных газов перед выбросом в атмосферу.

Применительно к судовым условиям была предложена и разработана комплексная система экологической безопасности судовых энергетических установок, которая позволяет одновременно производить эффективное снижение токсичности жидких сбросов в морскую среду и газовых выбросов в атмосферу от энергетиче-ких установок. Аналогичный подход (комплексное использование морских, сточных и нефтесодержапдах вод) использовал д.т.н., профессор Ю.В.Якубовский при разработке схем получения пресной воды на судах и других морских производственных объектах с большим энергопотреблением и количеством экипажа.

В настоящее время многие суда имеют системы пресной технической воды. Использование такой воды уменьшает отложения и коррозию в трубопроводах и резко увеличивает срок их службы. Это позволяет предложить использование метода выпаривания для концентрирования слабосоленых (табл.1) сточных вод, при котором возможно назначение повышенных параметров по давлению испарения (до 100... 150 кПа) и кратности упаривания до СГОГ1Л[?рво=10...20. При этом увеличивается скорость деструкции поверхностно-активных веществ, а также обеспечивается ее эффективное термическое обеззараживание. Полученная пресная вода используется в качестве технической для подпитки котлов, в системе охлаждения н обогрева, приготовления водотошшвных эмульсий для двигателей (данные О.Н.Лебедева и др.), в мытьевой и фановой системах трубопроводов.

Схема комплексной системы совершенствования экологической безопасности судовых энергетических установок представлена на рис.3. Льяльные, загрязненные нефтепродуктами, а также другие нефтесодержащие воды (НСВ) из сборной емкости 1 направляются в жидкостные нейтрализаторы 3 (с восходящим) и 4 (с нисходящим пленочным течением воды), предназначенные для очистки дымовых газов котла 5 и двигателя внутреннего сгорания 6. Очистка газов происходит от токсичных компонентов - оксидов углерода (СО) н азота (N0), двуокисей серы (БОг) и азота (N02), альдегидов, сажистых частиц, а также мельчайших капель топлива и масла. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу, а загрязненная рабочая вода из нейтрализаторов направляется в сепаратор 7 отстойного или флотационного типов, где происходит предварительная очистка воды. За счет насыщения этой воды газом, наличия в ней дисперсных частиц сажи, происходит более интенсивная сепарация воды (исследования Ю.В.Якубовского, О.П.Ковалева). Вода после сепаратора дополнительно очищается в адсорбционном фильтре 8 и для снижения кислотности обрабатывается в фильтре-раскислителе 9.

В выпарной установке с погружными греющими элементами 10 происходит концентрирование сточных вод, поступающих из сборной емкости 2. Получаемую пресную воду направляют в цистерну технической пресной воды 11, из которой она поступает к потребителям через дополнительное обеззараживающее устройство 12. Продувочная вода из выпарного аппарата поступает в диспергатор 13.

Нефтепродукты после отделения в сепараторе 7 имеют повышенное (до 50...80 %) влагосодержание. Обезвреживание этого продукта предлагается произ-

водить сжиганием в топке котла в виде водотопливной эмульсии, получаемой в диспергаторе 13.

Применение описанной схемы комплексного совершенствования экологической безопасности СЭУ возможно на крупных судах с развитой системой энергообеспечения и большем экипажем (плавбазы, пассажирские суда н военные корабли, морские добывающие платформы). Отдельные элементы комплексной схемы могут применяться на разных типах судов,

Нейтра-люатор

Котел

Диспергатор

Топливо 8

Нейтрализатор

12

Выпарная ^установка

НСЁР Фильтр

Фильтр

щ.

СВ

Т'

За борт У "" 3аб°Р^

Рис.3 .Схема комплексной системы совершенствования экологической безопасности СЭУ

В результате изложенного и с учетом данных, представленных в литературе другими авторами (И.В.Лисовский и др.), концепция экологической безопасности (ЭБ) судов, кораблей я объектов морского базирования (ОМБ) включает следующие принципиальные положения: - суда, корабли и ОМБ должны рассматриваться как источники экологически неблагоприятных воздействий на окружающую среду; - уровень экологической безопасности судна и ОМБ должен определяться его назначением, типом двигателя, районом эксплуатации, последствиями возможных аварий. Критерий ЭБ при аварии - возможный ущерб окружающей среде; - уровень ЭБ судна, корабля и ОМБ должен определяться на этапе проектирования, обеспечиваться комплексом защитных мероприятий и регулярно подтверждаться контрольными данными соответствующих показателей; - экологическая экспертиза должна проводиться через определенные периоды эксплуатации, а также при изменении района эксплуатации и назначения судна; - необходимо создание централизованных систем контроля и экологического мониторинга воздействия судов и ОМБ на окружающую среду (в первую очередь в пределах портов); - нужна разработка национальных требований и нормативов к выбросам в атмосферу с судов

токсичных кнградиентов (в пределах портов и прибрежных зон); - требуется разработка системы критериев и методологии оценки ЭБ судна, корабля и ОМБ; - необходимо использование комплексного подхода повышения экологической безопасности СЭУ с проведением исследований эффективности применения различных методов очистки сбросов и выбросов.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлены результаты исследования рабочих режимов жидкостных нейтрализаторов дымовых газов.

На рис.4,а представлена схема разработанного нами нейтрализатора отработавших газов НГЖ-2 (патент РФ N2013579) с восходящим пленочным течением воды. Очищаемый газ проходит через слой нейтрализующей жидкости 2, захватывает ее и движется вверх между Г-образными пластинами 1. Жидкость растекается вверх по поверхности пластин в виде пленки. Поскольку суммарная поверхность пластин имеет большую величину, происходит интенсивный массообмен между жидкостью и газом, т.е. идет интенсивная очистка газов. Достигая расширяющегося участка 3, жидкость стекает с Г-образных пластин в поддон 4 н возвращается в камеру 5. Очищенный газ через сепаратор б выбрасывается в атмосферу. Поддержание уровня рабочей жидкости в приемной камере 5 обеспечивается из емкости 7.

Нейтрализатор НГЖ-3, разработанный нами (патент РФ N2022128), имеет цилиндрическую форму с несущими поверхностями в виде коаксиальных труб (рис.4,б), Очищаемый газ, проходя через рабочий канал между трубами 2 и 3, захватывает и уносит вверх жидкость в виде пленки. В верхней части аппарата направление течения плешей и газа меняется на нисходящее. Это осуществляется с помощью пленкообразователя 4 и отражателя потока 5.

а б

Рис.4. Схемы нейтрализаторов НГЖ-2 и НГЖ-3

С целью уменьшения габаритов разработаны аналогичные, но плоские конструкции жидкостных нейтрализаторов НГЖ-4 и НГЖ-5. Они выполняются из листового материала, просты, технологичны в производстве.

Рабочий процесс аппаратов с нисходящим пленочным течением жидкости основан на гравитационном стекании пленки по поверхности стенки пластин (или трубы) и спутном нисходящем или противоточном восходящем течении газа (типа

НПК-6). Эти аппараты более широко используются в массообменной технике. Они имеют низкое гидравлическое сопротивление, но для организации пленочного течения необходимо использовать насосы и различные пленкообразующие устройства. Применительно для пакета вертикальных пластин нами разработано устройство, обеспечивающее равномерное растекание жидкости и имеющее высокую технологичность изготовления.

Аппараты с горизонтально-пленочным течением жидкости НГЖ-7, предназначенные машинных отделений с ограниченной высотой, имеют пакет пластин, размещенный вместе с жалюзийньм сепаратором в горизонтальном корпусе. Жидкость растекается по их поверхности в виде пленки, при этом происходит интенсивный массообмен с газом.

Целью гидравлических испытаний нейтрализаторов являлось определение расходных характеристик и их гидравлического сопротивления при восходящем движении пленки в аппарате при разных скоростях газа, разных величинах подпора воды в расходном баке, а также при изменении шага между рабочими пластинами, рабочей высоты пластин и температуры жидкости.

Испытания аппарата НГЖ-2 проведены на стенде, несущей рабочей средой в котором является воздух от высоконапорного вентилятора. Результаты гидравлических испытаний аппарата представлены на рис.5 в виде зависимости критерия Relu (пленочного, характеризующего расходные параметры пленки) RelvrGv ИТ» vB и безразмерного гидравлического сопротивления ^=2g* АР/рУф от критерия Яег (газового, определяющего расходные характеристики воздушного потока) Rer ~V^I/vr. Здесь G„, Fr - расход жидкости и скорость газа; П, I -перимехр пленочного и определяющий размер газового потоков; АР- гидравлическое сопротивление аппарата; v„vr,p -вязкости жидкости, газа и плотность газа; V^, - скорость инверсии пленки.

Анализ результатов испытаний показывает, что расход воды в аппарате (критерий Rem) имеет экстремальную зависимость от скорости потока воздуха с оптимумом (максимумом) расхода при Ле,=(80-100).103. Гидравлическое сопротивление также имеет экстремальный характер от Ren но месту максимума по Еет здесь соответствует минимум по коэффициенту гидравлического сопротивления. Увеличение подпора воды Mg приводит к повышениям Rem и у.. Следует отметить, что при малой высоте рабочих пластин (¿=335 мм) величина подпора на гидравлическое сопротивление аппарата практически не влияет. Такой же результат получен при изменении температуры воды. Эти результаты возможно объяс-

Ц

80 40

Г

60 40

j <

к

V п R4 У

s 10 12 14J?cr]

б

о— А-

1

i 10 2 \4ReJ,

öJ

. 5J

Рис.5. Изменение расхода вода и гидравлического сопротивления аппарата, £=18 мм, i„=15 °С, ¿=515 мм: 1 - A/)e=100 мм; 2 -130; 3 - 170; 4 - 210; 5 - 230; 6 - 270 мы

нить изменениями волнообразования на поверхности пленки и ее толщины. С увеличением скорости газового потока волны приобретают более обтекаемую форму, что уменьшает гидравлическое сопротивление канала. При дальнейшем увеличении скорости повышается воздействие газа на пленку, сопротивление увеличивается, и за счет уменьшения толщины пленки расход жидкости в пленке уменьшается.

На рис.б представлены данные по изменению относительного расхода воды которое показывает, что эга величина достигает максимального значения (В=1-1,2) при малом расходе воздуха №ег=70.103) и большом подпоре воды (ДЛе=245 мм). Эта величина характеризует поглотительные способности пленки - с увеличением В больше газов может поглотиться водой.

Исследования нейтрализатора НГЖ-3 проводились на модели АГО-3, который имеет цилиндрическую форму с двумя рабочими коаксиальными цилиндрическими поверхностями, пленкообразователем и отражателем потока. Полученные результаты показывают, что зависимость критериев Ясщ, и у имеют аналогичный аппарату НГЖ-2 экстремальный характер.

Сравнение наших результатов исследований по гидравлическому сопротивлению с данными В.Н.Слесаренко, Г.А.Гудакова (Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления восходящего потока в пленочных опреснительных аппаратах// ИФЖ.- 1973.-Т.25, №4.-С,957-959; ) и Л.Я.Живайкана показывает, что они качественно совпадают с экстремальным характером зависимости удельного сопротивления ЛРуд от скорости потока. Некоторое отличие данных объясняется разными условиями проведения экспериментов.

Исследование влияния зазора рабочего канала на движение двухфазной среды производилось на модели аппарата НГЖ-4. В нем предусматривалась возможность перемещения рабочей плоской стенки вместе с пленкообразователем с изменением ширины рабочего канала. Результаты испытаний этого аппарата по расходным характеристикам и гидравлическому сопротивлению аналогичны данным испытаний аппарата АГО-3 с экстремальными характерами зависимостей этих величин от скорости потока.

Нейтрализатор НГЖ-6 имеет нисходящее пленочное течение воды, важным элементом его конструкции является пленкообразующее устройство. Основной характеристикой пленкообразующего устройства, разработанного нами, является зависимость расхода води при изменении основных конструктивных параметров - ширины щелей ¿>ш и шага между ними б, а также параметров рабочего процесса в аппарате - высоты подпора водяного столба в пленкообразующей воронке к и температуры воды.

Обобщение экспериментальных данных по расходной характеристике пленкообразующей воронки получено в зависимости от безразмерных высоты подпора водяного столба Иво=Нъ/Нтр, ширины щели Ь0-Ьш/Ьщт'х и относительного шага меж-

В

0,8

0,4 0

/ г

8

10

12

14%* 10"

Рис.б. Изменение коэффициента В, ¿=335 мм: 1- Мв=155 мм; 2 -135; 3 - 195; 4 - 245 мм

ду щелями (в диапазоне изменения высот йво=0,1...0,6, ширины щели

¿0=0,6... 1,0 и шага 4=0,6...!, Г„=18°С)

Яеш=312 Ь0.)и - 215 ¿ь«Аво +252 Лв0 +170 b0-86¿0 + 92. (1)

Гидравлическое сопротивление аппаратов типа НГЖ-6 исследовалось в нескольких работах (О.П.Ковалев и др.), по результатам которых можно сделать вывод что их гидравлическое сопротивление не превышает 20... 100 мм в.ст., что незначительно сказывается на работе газогенерирующей установки.

В жидкостных нейтрализаторах дымовых газов по ходу газа (и жидкости) происходят сложные процессы тепло- и массообмена - абсорбция газов в пленку жидкости, испарение жидкости, изменение температур газа и жидкости.

Экспериментальный стенд КМА-1 (контактный ыассообменный аппарат) предназначен для моделирования восходящего и нисходящего течения пленки на вертикальной поверхности и исследования тепло- и массообмена между пленкой и газом.

На рисунке 7 представлена схема аппарата КМА-1. В нем использован вертикальный канал 1 прямоугольного сечения (¿>.£=200.20 мм), длиной 1,5 м. В верхней и нижней частях канала установлены плоские (овального сечения) водораспределительные коллекторы 2 н 3 для создания, соответственно, нисходящего и восходящего пленочного течения жидкости. В исследованиях на стенде КМА-1 дымовой газ моделировался воздухом от высоконапорного вентилятора. Подготовка газовоздушной смеси производится в трубе перед входом в аппарат КМА-1. Отборы проб газовоздушной смеси на анализ концентрации газа производятся через пробо-отборные трубки 4 и 5. В экспериментах использовались смеси воздуха с углекислым газом (СОг) и оксидом серы (SO2).

При исследовании теплоотдачи производилось измерение относительной и абсолютной влажности воздушного потока и его температуры по длине рабочей пластины. При этом получено, что относительная влажность потока воздуха по длине пластины увеличивается. Интенсивность увеличения этой влажности зависит от Иег и Rem и начальных параметров воздушного потока. При малом Rer с увеличением Яеш увеличивается изменение относительной влажности. При более высоком ReT — (18...25)-103 критерий Rem оказывает слабое влияние на интенсивность изменения относительной влажности.

Максимальное значение относительной влажности при исследуемых параметрах и на рабочем участке L ~ 1,05 м составляет 80...90 %.

Экспериментальные данные по теплообмену обобщаются критериальным уравнением

Nu = 14,5 ReT0fi5 ReJ-lGu^Pr°-33(d/L)^ . (2)

Г -Г

Здесь Nu = a-d^JX - критерий Нуссельта; Ои = г ■ - критерий Гухмана; Тг,

Тп • абсолютные температуры газа и жидкости, К.

Нами эта зависимость уточнена с введением поправки на длину рабочей пластины, т.к. теплоотдача по дайне пластины резко уменьшается на начальном участке.

При исследованиях абсорбции углекислого газа С02 получены следующие результаты (рис. 8,а).

1. Зависимость снижения концентрации газа по длине рабочей пластины имеет экспоненциальный характер (для ВП - практически линейный). Наиболее значительное изменение концентрации происходит на начальном рабочем участке.

2. Интенсивность изменения концентрации газа по длине значительно зависит от начальной его концентрации. Чем выше начальная концентрация, тем значительней ее изменение. Этот эффект объясняется тем, что с повышением начальной концентрации увеличивается концентрационный напор А С = Сг - Сж (движущая сила абсорбции), где Сг, Сж - концентрации абсорбирующего газа в га-

Воздух от вентилятора Рис.7. Схема стенда КМА-1

3. Расход жидкости слабо влияет на интенсивность абсорбции.

4. Повышение температуры воздуха приводит к слабому изменению интенсивности абсорбции. Это объясняется тем, что с повышением температуры воздуха и пленки жидкости снижается ее поглотительная способность. Так как температура пленки воды повышается слабо, то и абсорбция газа практически не изменяется.

5. При восходящем пленочном течении воды (ВП) интенсивность изменения концентрации в воздухе значительно ниже, чем при нисходящем течении (НП). Так, сравнивая при примерно одинаковых параметрах рабочего процесса по Яет кривые 3 при НП и 2 при ВП, можно отметить, что при НП концентрация СОг уменьшилась на 36 % при ВП - на 13 %, Это объясняется меньшим временем контакта воздуха и плешей воды при ВП и, соответственно, меньшей интенсивностью абсорбции. При этом как и в НП изменение Яет слабо влияет на интенсивность абсорбции.

При исследовании абсорбции двуокиси серы БСЬ получены следующие результаты (рис.8,б). Уменьшение расхода воды приводит к повышению поглоти-

тельной способности воды. Увеличение скорости газового потока и его температуры (увеличение Rer) приводит к снижению интенсивности абсорбции. Снижение начальной температуры воздуха при одинаковых значениях Rer и Reш приводит к повышению интенсивности абсорбции. Это объясняется уменьшением константы фазового равновесия т с понижением температуры, которая характеризует максимально возможное соотношение концентраций газа в жидкой и газовой фазе. При уменьшении константы т повышается растворимость газов в жидкости, соответственно ее абсорбционная способность увеличивается.

При использовании в качестве поглотительной среды морской воды при низкой температуре воздуха (17°С) интенсивность абсорбции не изменяется. При повышенной температуре воздуха (120°С) для морской воды абсорбция увеличивается. Этот эффект также объясняется увеличением константы равновесия. Д ля морской воды абсорбция увеличивается хемосорбции, т.е. взаимодействия растворенной в воде двуокиси серы с кислородом, образованием сульфат-иона иреакции его с ионами кальция (растворенного в морской воде в концентрации 389 мг/л) собра-зованинем нерастворимого сульфата кальция. При этом концентрация растворенного SO2 понижается, и поглотительная способность воды увеличивается.

О 0.5 i L, м О 0,5 1 L,м

а б

Рис. 8. Изменение концентрации С02 (а) и SO2 (б) в воздухе по длине контакта при нисходящем пленочном течении воды: а) Кег= 20-103: 1-&!„= 110; 2 - 230; б) tr= ÏTC;Rer = 15-103;

Лег = ЗМ03:3-йеш=76;4-45;5 - 28; Пресная вода: 1 - Яеш= 174;

fr=120°C: 6 - i?er= 19-103; 76 2 - 137; 3 - 63;

Морская вода: 4 - Rem = 75

Обобщение результатов исследований абсорбции газов С02 и SO2 в пленку воды произведено в системе безразмерных критериев Nu0 » Peo, предложенных (В.Е.Накоряковым и Н.И.Григорьевой). Для абсорбции углекислого газа СОг в нисходящей пленке воды уравнение имеет форму Nue = 0,71 Peo0,5, а для восходящей пленки - Nud = 0,3 5PeD0,2i. Для абсорбции оксида серы SO2 в нисходящей пленке воды - Nud =2Рев05. Наши данные обобщаются этими уравнениями с погрешностью ±25 %, данные В.Е.Накорякова и Н.И.Григорьевой - с погрешностью ±40%.

В разделе теоретических расчетов рассматривается диффузионная модель абсорбции газа в пленку жидкости. Диффузионным сопротивлением в газе прене-брегается.

В основе предлагаемой модели используется уравнение диффузии и — - фГ с граничными условиями на поверхности стенки (при_у = 0)

¿С / с^ =0 и на поверхности пленки (при у = 5) - С = в. Условие сохранения кон-

^ ¿С _ сСг

центрации компоненты на границе раздела фаз (при у = <5) - Олл-—- = -иг .

ск ск

Тогда концентрации компоненты в пленке и в газе описываются выражениями

с=кд{1-е-^)+с0 *=*((?„«-** +0)+С, . (3)

Для прямотока К — , для противотока Л =

На рис.9 представлены данные изменения концентраций двуокиси углерода в газе и пленке жидкости по длине контакта при изменении основных параметров рабочего процесса (Кепл, ЯеГ).

г/м3

5

11 6 /

»•» м т 2 3 и -

, — .

Со

тЛ

э

103

0,4 0,8 1,20 0,4 0,8

а б

Рис.9. Изменение концентрации С02 в воздухе (а) и в пленке воды (б): /Г = 20°С, /в = 20 °С; Кег =47000: 1 - = 140; 2 - 70; 3-50; Яег = 70500: 4 - Яепл = 140; 5 - 50; Кег = 94000: б - Яет = 140; 7 - 50

* ч- (-■--- —

/ * Л— 7

--

['/А 'V Р 7__- О-^Т— 6 п— 1 4

Аналогичные данные получены дня окиси углерода (СО) и двуокиси серы (БОг) в зависимости от тех же параметров, а также при изменении начальной концентрации, температур газа и пленки. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными и позволяют более полно определять основные параметры рабочего процесса нейтрализаторов.

Натурные испытания нейтрализатора НГЖ-2 проводились на судовом дизеле 45чт\Т)24 и на двигателе автобуса "Икарус-250". Измерения количественного состава уходящего газа по кислороду (ОД окиси углерода (СО) производились с помощью храмотографа Тазохром-ЗЮГ, по окислам азота (N0*) производились либо колориметрическим методом с помощью прибора "Эвдиометр-2" и реактива "Грисса", либо с помощью газоопределителей химических типа ГХМ, концентрация двуокиси углерода определялась прибором ИШ-10.

Анализ этих результатов показывает следующее. Температура газа на выходе в значительной степени зависит от воздействия жидкостного нейтрализатора. Пе-

ред нейтрализатором температура газа составляет 160...200 °С, за нейтрализатором - не превышает 55 "С. Количественный состав газов зависит также от нагрузки дизеля - при увеличении нагрузки количество окислов углерода (СО) и окислов азота (N0*) увеличивается. Интенсивность очистки дымовых газов в нейтрализаторе различная. Очистка от окислов углерода и азота происходит на 20...30 %, двуокиси азота - на 60...80 %. Повышается степень очистки газов при использовании в качестве поглотителя морской воды - по ЫОх снижение концентрации происходит на 30%, по СО-на 36%.

Визуальный анализ уходящих дымовых газов показал резкое снижение содержания в них сажистых частиц. Измерение выброса сажистых частиц методом отбора через фильтрующий материал (фильтры АФА) показало, что их содержание в газе снижается на 70...90 %. При этом выявлено увеличение влажности газа, что проявляется наличием за нейтрализатором полупрозрачного уходящего газа белого цвета, быстро растворимого в воздухе. Залах газа практически отсутствует.

Результаты испытаний нейтрализатора НГЖ-7 показывают, что на всех режимах при увеличении расхода воды в нейтрализаторе происходит увеличение степени очистки газов. Интенсивность очистки газов аналогична данным испытаний нейтрализатора НГЖ-2. Необходимо отметить, что увеличение относительной подачи воды в нейтрализатор В=ОмаЮт повышает качество очистки до определенного предела, при котором начинается значительный брызгоунос, сопровождающийся резким увеличением гидравлического сопротивления нейтрализатора.

При поглощении газов в жидкость происходит её подкисление за счег абсорбции кислотных составляющих газов: двуокиси углерода (СОг), двуокиси серы (БОг) и двуокиси азота ЫОг. Подкисленная жидкость имеет пониженное значение водородного показателя - рН = 3-5, она агрессивна к углеродистой стали, так как вызывает её повышенную коррозию, сброс этой воды в водоемы ограничен санитарными нормами.

В наших исследованиях нейтрализация подкисленной воды проводилась через слой мраморной крошки, являющейся по химическому составу карбонатом кальция СаСОз и через металлический наполнитель - цинк. Изменяемыми параметрами являлись время контакта г* наполнителя с водой, длина контакта К, величина начальной кислотности, определяемая по водородному показателю - рН0 и различные виды подкислителя. Измеряемым параметром являлось изменение водородного показателя /\рН=рЩ - рН0. Также в экспериментах выявлялось влияние времени наработки наполнителя на качество обработки.

Интенсивность нейтрализации воды значительно зависит от времени контакта воды с гранулами и от начальной рН0 воды (начального подкисления). Чем значительнее подкислена жидкость перед нейтрализацией и больше время контакта, тем эффективней нейтрализация. Зависимость АрН от времени тк имеет экспоненциальный характер, т.е. при малых значениях тк происходит интенсивное изменение АрН, при больших гк это изменение имеет меньшую величину. Сравнение данных по нейтрализации воды цинком и мраморной крошкой показывает на более интенсивную нейтрализацию жидкости мраморной крошкой.

Таким образом, при расчете нейтрализатора воды необходимо выбирать данные по наиболее худшему с точки зрения нейтрализации подкислителю - по двуокиси углерода или двуокиси серы.

и '

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты исследования рабочих режимов аппаратов при концентрировании сточных вод.

Эксперименты проводились на модели выпарного аппарата с горизонталь-нотрубными греющими элементами УИК-2. Установка обеспечена широким диапазоном изменения давления (8...100 кПа), теплового потока (0,5...100 кВт/м2), концентрации растворенного вещества. Исследования проводились на растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ), широко применяемых в моющих средствах - сульфонол НП-3, НП-5, СВЮ17, ПВС-6, а также на растворе вязкого органического вещества (поливинилового спирта ПВС7/2) и основного компонента морской воды - растворе ЫаС1. Особенностью исследований при концентрировании растворов N001 являлось использование метода выпаривания, что повышало достоверность получаемых результатов.

В качестве греющих элементов использовались горизонтальные медные трубы 010 и 34 мм с заложенными в их стенки хромель-копелевыми термопарами. Для фиксирования механизма зарождения, роста и отрыва паровых пузырей на греющем трубном элементе применялось устройство с системой зеркал, позволяющее производить скоростную киносъемку одновременно двух проекций парового пузыря. Киносъемка производилась кинокамерами СКС16-1М с частотой 500 - 1500 кадр/с и "Красногорск" с частотой 48-58 кадр/с.

В наших, экспериментах процесс парообразования на трубах при кипении дистиллята полностью аналогичен процессам, описанным в литературе (данные Н.Н.Мамонтовой, В.И.Субботина, В.Д.Чайки и др.). Пузыри зарождаются на нижней части рабочего участка. При пониженных давлениях проявляется нестабильность парообразования - отсутствуют устойчивые центры парообразования. Размеры пузырей при низких давлениях соизмеримы и превышают диаметр греющей трубы. Повышение тепловой нагрузки приводит к стабилизации процесса - уменьшаются паузы в процессе парообразования.

С добавкой ПАВ в раствор изменяется картина процесса парообразования. Процесс кипения становится более стабильным, уменьшаются паузы, увеличивается количество центров парообразования и количества генерируемых пузырей, значительно понижаются размеры паровых пузырей, снижаются пульсации температуры поверхности нагрева. Общий характер гашения растворов ЫаС1 имеет одинаковый характер с кипением дистиллята.

На рис. 10 представлены данные по скорости роста паровых пузырей на трубах 010 и 34 мм, полученные при кипении дистиллята и растворов ПАВ, №С1 и ПВС-7/2 при давлении Р=8 кПа. Как следует из графика на трубе 010 мм в начальный период интенсивность роста пузыря значительна - Я ~ г1'3, а через 50 мс после зарождения скорость резко снижается - й ~ г °'6. Анализ кинограмм показал, что точке резкого снижения роста соответствует смыкание паровой фазы вокруг участка.

Столь высокую скорость в начальный период роста можно объяснить тем, что увеличивается площадь интенсивного теплоотвода к растущему пузырьку. При этом на греющей трубе 010 мм площадь растет быстрее из-за малых размеров трубы относительно парового пузыря. Деформация пузыря здесь больше, чем на 1рубе 034 мм, площадь контакта больше.

С добавкой ПАВ скорость роста парового пузыря на том же рабочем участке принимает иной характер. Величина ее остается постоянной за время ро-

ста - R~ т1л, абсолютные значения текущего радиуса значительно ниже текущих радиусов пузырей для дистиллята при соответствующем времени роста. Процесс парообразования при этом также значительно изменяется. Уменьшение скорости роста пузыря происходит за счет снижения скорости его скольжения по поверхности нагрева, которое объясняется увеличением гидравлического сопротивления движению пузыря.

При обработке опытных данных выявлено, что зависимости отрывного диаметра паровых пузырей Д> и относительной частоты их генерации т с понижением коэффициента поверхностного натяжения а имеют экстремальный характер. При сопоставлении этих данных с данными по теплоотдаче можно проследить, что эти экстремумы соответствуют экстремумам в зависимости коэффициента теплоотдачи от с. Увеличению отрывного диаметра парового пузыря Д, за экстремумом и, соответственно, понижению т соответствует ухудшение теплоотдачи. Также было выявлено, что экстре-2 3 4 6 10'А 2 с мумам в зависимостях отрывного Рис.Ю. Скорость роста паровых Диаметра, относительной частоты и пузырей при кипении растворов коэффициента теплоотдачи от коэффи-и дистиллята та трубах 010 в 41161112 поверхностного натяжения со-

34 мм, Р=% кПа, ¿7=40 кВт/м2 ответствует критическая концентрация

мицеллообразования, т.е. происходит переход раствора от истинно-молекулярного состояния к коллоидному.

Увеличение относительной частоты генерации пузырей с понижением поверхностного натяжения происходит за счет уменьшения критического радиуса зародыша паровою пузыря и увеличения общего числа центров парообразования. Уменьшение отрывных размеров пузырей при этом происходит за счет снижения скорости их роста и скольжения по поверхности нагрева, в результате чего уменьшается действие инерционных и уравновешивающих их архимедовых сил.

Отрывные размеры и частота парообразования при кипении растворов NaCl определялись на приработанном в растворе NaCl рабочем участке, это необходимо для стабилизации данных по времени.

С увеличением концентрации при давлении 8 кПа происходит равномерное понижение отрывного диаметра и увеличение относительной частоты. Наши результаты согласуются с данными по отрывному диаметру и частоте парообразования при кипении сахарных растворов (данные В.И.Толубинского, Н.Н.Островского). Здесь при увеличении концентрации сахара произошло уменьшение отрывного диаметра на 60 % (при Р=20 кПа) и на 15 % при Р^ЮО кПа. Частота генерации увеличилась во всем диапазоне давлений на 15-30 %.

При обобщении наших данных использован критерий JaH.K., который определен при температурном напоре начала пузырькового парообразования. Для уче-

10

б

4 3

2

-з

m

.С

/1- 010мм 2- 034мм 3 - НП-3, 01О,а=45мН/м . 4-НП-3,034 о=50мН/м 5 - ПВС7/2^Э34

*

та влияния диаметра греющей трубы включен параметр Ф„ , впервые введенный В.Д.Чайкой. Безразмерный параметр v/it, учитывает изменение отрывного диаметра пузыря с увеличением вязкости. Данные по отрывным диаметрам при кипении растворов ПАВ, NaCl, вязкой жидкости и дистиллята при давлениях 8-100 кПа, тепловых потоках 40 и 80 кВт/м2, на греющих трубах 010 и 34 мм (и данные В.Д.Чайки при кипении дистиллята, Н.Н.Мамонтовой, В.В.Ягова, R.Cole) обобщены зависимостью

(4)

Разброс экспериментальных точек относительно аппроксимирующей прямой составляет ± 30 %.

Таким образом, интенсивность роста парового пузыря определяется степенью его деформации, что приводит к увеличению площади контакта пузыря с поверхностью нагрева, при этом скорость роста на трубах выше, чем на плоской поверхности. Скорость роста парового пузыря зависит от диаметра греющей поверхности и не зависит от скорости скольжения пузыря по поверхности нагрева. Отрывной размер и частота генерации пузырей, являкшшеся функцией скорости роста, зависят от поверхностного натяжения, вязкости жидкости теплового потока и давления. Концентрация раствора NaCl слабо влияет на эти характеристики.

Определение количества теплоты, отводимой паром, заключенным в паровых пузырях, показывает, что это количество при давлении 100 кПа составляет 20...40 %, при 8 кПа снижается до 10...20 %. Увеличение qjq с повышением давления также как с уменьшением а происходит за счет резкого увеличения частоты, а также центров парообразования на греющей поверхности, хотя при этом и происходит уменьшение отрывного диаметра паровых пузырей. Следует отметить, что при Р =100 кПа доля теплоты, отводимой мелкими паровыми пузырями, зарождающимися на верхней части рабочего участка, составляет 2...40 % от теплоты, отводимой всеми паровыми пузырями и 2,5. ..3,5 % от всей подводимой теплоты.

В результате экспериментального исследования установлено, что при всех исследуемых давлениях и тепловых потоках с добавками ПАВ в раствор (т.е. с понижением его поверхностного натяжения) увеличивается теплоотдача. Подобные результаты получены при исследовании влияния на теплоотдачу добавок органических веществ и ПАВ при атмосферном давлении и тепловом потоке <j=40...100 кВт/м2 (данные Е.К.Аверина, И.П.Чащина, M.Jacob, J.B.Roll, P.Kotchaphakdee).

Исследование теплоотдачи в широком диапазоне измерения коэффициента поверхностного натяжения ег показали, что эта зависимость имеет экстремальный характер (рис.11). Максимуму коэффициента теплоотдачи соответствуют различные значения коэффициента поверхностного натяжения (оптимальный коэффициент поверхностного натяжения) для различных ПАВ и при различных давлениях. Резкое ухудшение теплоотдачи с увеличением концентрации ПАВ выше оптимальной нами связано со структурным изменением раствора, и максимуму теплоотдачи (в зависимости от поверхностного натяжения раствора) соответствует концентрация ПАВ, определяемая критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). При этой концентрации раствор переходит из истинно-молекулярного состояния в коллоидное, одной из характерных особенностей которого является отсутствие

а

кВт/мК 10

диффузии. В результате этого растет толщина концентрационного пограничного слоя на межфазной поверхности и увеличивается его термическое сопротивление. Поэтому с переходом раствора в коллоидное состояние теплоотдача при кипении ухудшается.

Сопоставление экспериментальных данных по теплоотдаче (рис.11) с результатами по парообразованию показывает, что максимуму коэффициента теплоотдачи а соответствует минимум Д, и максимум т. При дальнейшем снижении а Д> увеличивается, а т снижается. При этом следует отметить, что интенсивности изменения а с уменьшением а соответствует интенсивность изменения/я.

Сопоставление этих данных с данными по изменению количества теплоты, отводимой паровыми пузырями, позволяет заключить, что интенсификация теплоотдачи при изменении сг происходит за счет конвективной составляющей, в результате чего увеличивается интенсивность НП- турбулизации теплового погранично-

О- -4- V

А —5

4 1 N

/ О г * °>о б > \ Шм

30

40

50

бо о-10

Рис.11. Коэффициент теплоотдачи, q=40 кВт/м2: Р=100 кПа: 1 - Jacob М., Linke W.; 2 -3, 010 мм; 3 -НП-3, 034;4-ПВС-6,034; го слоя, а, следовательно, и интен-Р=8 кПа: 5,6,7 - НП-3, СВ-1017, ПВС-6 сивностъ отвода теплоты, соотв., 034; 8 - НП-3, 010 мм Результаты экспериментов по

выпариванию раствора NaCl показывают, что зависимость теплоотдачи от концентрации раствора при атмосферном давлении имеет слабый экстремальный характер с минимумом при концентрации 18...20 %. Аналогичные данные получены при кипении растворов NaOH и NaCl (А.И.Рычков, Л.С.Стерман, Л.А.Леонтьев). Экстремальный характер зависимости теплоотдачи от концентрации Л.А.Леонтьевым и B.Ü.Гольцовым объясняется характером изменения структурного строения растворов, а А.И.Рычковым и Л.С.Стерманом - взаимным влиянием поверхностного натяжения растворов и вязкости.

С понижением давления до 8 кПа выявлено, что теплоотдача не зависит от концентрации раствора NaCl. Этот результат объясняется тем, что с понижением давления происходит уменьшение плотности пара, соответственно увеличиваются размеры межфазной поверхности, толщина концентрационного пограничного слоя уменьшается, влияние его термического сопротивления на теплоотдачу снижается.

Для обобщения полученных нами экспериментальных данных по теплоотдаче при кипении растворов ПАВ, NaCl и вязкой органической жидкости для областей различного влияния давления на теплоотдачу использованы критериальные зависимости:

*

При Р, <Рт= 275 d„1,1 Nu= 60Л0-6Ре0'75-Кр^Фн0-45; (5)

ПриPs>Pr Nu=l8-10_6Ре0,75 • Кр ■ Ф„0,35. (6)

Эти уравнения являются частным видом критериальной системы С.С. Кута-теладзе с учетом влияния диаметра греющей трубы.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ представлены данные исследований по огневому обезвреживанию обводненных остатков.

Механизм воздействия воды на процесс сгорания топлива до конца не изучен. Но не вызывает сомнения, что вода оказывает благоприятное влияние на испарение топлива в факеле и его сгорание. Существует несколько рабочих гипотез влияния воды на процесс сгорания. Одна из гипотез "микровзрыва" была предложена В.М.Ивановым, развита О.Н.Лебедевым, В.М.Марченко и др. Суть явления заключается в том, что при нагреве капли топлива с включенными в неё более мелкими водяными каплями вода за счет более низкой температуры кипения раньше вскипает. Образовавшийся пар разрушает каплю топлива (происходит "микровзрыв"). При этом увеличивается дисперсность капель топлива и улучшается их перемешивание с воздухом. Это приводит к более интенсивному выгоранию этих капель с уменьшением времени выгорания и пути движения капли, т.е. длины факела.

В целом анализ работ, посвященных сжиганию ВТЭ в энергетических установках, показывает, что такая технология сжигания открывает большие возможности для эффективного использования топлив в судовых котельных установках. Однако влияние различных факторов и присущих данному способу сжигания эффектов на теплотехнические характеристики котельных установок неоднозначны. Необходимы исследования этих процессов.

Использованные нами технологии приготовления ВТЭ можно разделить на два типа: с промежуточной емкостью и прямоточную. В схеме с промежуточной цистерной (рис. 12,а) в смесительную (промежуточную) цистерну 1 подаются расчетные количества воды и товарного мазута, приготовление эмульсии осуществляется в диспергирующем аппарате 3 путем многократной циркуляции по замкнутому контуру (цистерна-аппарат-цистерна). В этой схеме используется разработанный нами диспергирующий аппарат ДП-1 (A.C. № 1502064), собранный на базе обычного двухступенчатого насоса типа ЭСН (рис. 12,6).

В прямоточной схеме приготовления ВТЭ вода поступает во всасывающий патрубок топливного насоса. В насосе происходит предварительное перемешивание воды с топливом. Окончательное диспергирование происходит в пластинчатом диспергаторе ДП-2, состоящем из цилиндрического корпуса, внутри которого размещены подвижные в осевом направлении перфорированные диски, соединенные пружинами. Для регулирования подачи водяной фракции нами разработаны два дозирующих устройства поплавкового типа.

Для проведения исследований по определению влияния обводнения эмульгированного топлива на качество его выгорания был использован огневой стенд, разработаны системы приготовления ВТЭ и методики измерений. Стенд включает камеру сгорания, системы тошшвоподготовки, подачи воздуха, охлаждения камеры

сгорания и газоочистки. Расход топлива в горелочном устройстве составляет 60... 100 кг/ч.

Топливо

I

вода

Выход

_ Возврат

TL топлива

Вода*

ВТЭ на. СПК-*

Котельное

Сотелъное топливо

Рис.12. Схема приготовления ВТЭ с промежуточной цистерной (а) и насос-диспергатор ДП-1 (б):

а) 1, 2 - промежуточная (смесительная) и расходная цистерны; 3 - диспергатор

а

Для определения влагосодержания водогопливной эмульсии использовался экспресс-метод, основанный на экзотермической реакции взаимодействия воды и концентрированной серной кислоты. При введении определенной дозы кислоты в пробу ВТЭ происходит повышение её температуры на величину, пропорциональную влагосодержанию водотопливной эмульсии.

Для температурного зондирования факела и газа по длине камеры сгорания использовался Г-образный зонд с платинородий-платиновой термопарой и водо-охлаждаемые температурные зонды, а для отбора проб на механический недожог применялся разработанный нами зонд (A.C. № 1408284). Анализ полученных проб заключается в определении массы углерода, осевшего на фильтрующем элементе. Это осуществляется путем нагрева капсулы с пробой в среде кислорода в изготовленном нами приборе ПДП-2 (прибор дожигания проб).

Основной задачей экспериментальных исследований на стенде являлось определение влияния влагосодержания ВТЭ и коэффициента избытка воздуха (КИВ) на формирование факела и полноту его выгорания.

Результаты измерения температур в светящейся части факела при различной обводненности и избытке воздуха по центру потока приведены на рис. 13,а. Анализируя эти данные, следует отметить, что в ядре факела и за ним при а= 1.08 значения температур лежат в пределах (1050...1150) °С. При введении эмульсии с fF=(5...25) % температура в факеле поднимается до 1250 °С. В сечениях камеры сгорания за факелом температуры повышаются на (20... 100) °С. Визуально видно, как резко изчезает "марево" в камере сгорания. Цвет факела при сжигании ВТЭ становится ярко-белым, как и при увеличении КИВ. Увеличивается видимая прозрачность газов в топке, отсутствует желто-красная мантия на поверхности факела.

Увеличение КИВ до а=1,2...1,3 несколько выравнивает температуры факела, но при этом температуры факела ВТЭ выше, чем на товарном топливе. Использо-

*

вание ВТЭ благоприятно влияет на процессы горения особенно при низких а. Повышается температура в факеле и интенсифицируется процесс выгорания топлива.

Рис. 13. Изменение температур газа в светящейся части факела (а), расположение изотерм по длине факела (б):

а)1 - 1Г=1 %; 2 - УГ= 5 %; 3 - 15 %; 4 - 25 %

б)1 - ?г =1000 °С; 2 - /г =1050 °С; 3 - /г =1100 °С

Эти данные показывают, что с увеличением влагосодержания происходит уменьшение размеров факела. При этом первоначальное увеличение температур происходит за счет уменьшения размеров светящейся части факела и соответственном уменьшении поверхности лучистого теплообмена. При этом повышается температура в светящейся части факела и газов за ним. При дальнейшем увеличении влагосодержания температура газов уменьшается за счет меньшего изменения размеров факела, но при этом начинает влиять балластирование водой факела и камеры сгорания, т.е. температура уменьшается за счет испарения воды в факеле.

Результаты температурных измерений дополнены анализом тепловых потерь дз и Ца по длине камеры сгорания. Эти величины не имеют физического смысла как тепловые потери для разных сечений камеры сгорания. Но для обобщения данных по компонентам химнедожога (водород, окись углерода, метан) и мехнедожога (сажистые частицы), а также для сопоставления полученных данных с другими результатами были выбраны эта характеристики качества выгорания топлива.

0

в * л ч\°

■ &

4

1Д 1,2 1,3 а

а б

Рис. 14. Изменение потерь на химический (а) и механический (б) недожоги: I - ИМ %; 2 - Г-5,1 %; 3-^=15%; 4- 25 %

Из результатов экспериментов (рис.14) следует, что увеличение К ИВ приводит к снижению дь и Наибольший эффект снижения потерь проявляется при

значениях КИВ 0=1,08...1,2. Для более высоких КИВ величины Цъ и имеют небольшие значения и их изменение незначительно.

На рис.15 представлено изменение расположения линий одинаковых потерь (изолиний) при </з=0.5 % и 174=0.5 % с повышением влагосодержания ВТЭ для различных КИВ. Изменение изолиний по Цъ в зависимости от влагосодержания имеет экстремальный характер во всем диапазоне исследуемых КИВ. Поведение изолиний по имеет другой характер с уменьшением этих значений.

Результаты опытов по и <?4, характеризующие уменьшение размера факела при увеличении КИВ и IV, подтверждают предыдущие выводы по температурным измерениям. Эти данные использованы в расчете длины факела в зависимости от КИВ и влагосодержания топлива и д4.

Фи 2,0

1,6

20IV,%

Рис. 15. Изменение изолиний хим- (а) и мехнедожогов (б): 9з=0,5 %, <74=0,5 %; , 1-а=1,14;2-1,2; 20Ж% 3-1,3; 4-1,36

Исследования сжигания ВТЭ на котле КАВ16/16 проведены на стенде СКБК (специального конструкторского бюро котлостроения, г. С.-Петербург), предназначенного для испытаний новых моделей котлов и теплотехнического оборудования. Котел оборудован приборами для экспериментального исследования процессов топливоподготовки при сжигании товарного топлива и ВТЭ, определения потерь (¡2, дз, ?4 и КПД по прямому и обратному балансу, оценки температурного поля в топке котла.

При сжигании водотопливной эмульсии на испарение влаги, заключенной в топливе, затрачивается часть теплоты. Результаты расчета составляющих потерь на испарение воды в топливе показывают, что при температуре уходящих газов ^=120... 160 °С потери теплоты на нагрев воды до испарения составляет 3,2 %, а на перегрев пара до температуры уходящих газов - 5,8 %. Основная доля потерь приходится на процесс испарения воды. При повышении температуры уходящих газов /ух до 350 °С составляющая потерь на перегрев пара увеличивается и может составлять 35 % от общей потери теплоты. Общее количество теплоты, затрачиваемое на испарение влаги в топливе, составляет 0,6...1,0 % при увеличении влагосодержания на каждые 10 %.

По нормативному методу расчета КПД котла влияние влаги топлива учитывается в перерасчете низшей теплоты сгорания топлива. В отличие от вышеуказанного мы предложили теплоту испарения воды в топливе ввести в расчет энтальпии уходящих газов:

Г),

%

81 80 79 78

V"

/3

¿4,5

где /ух(ст) - энтальпия уходящих газов, рассчитанная по стандартному (нормативному) методу.

При точных расчетах, а также для котлов с высокой температурой уходящих газов (^,¡>200 °С) потерю теплоты <72 следует рассчитывать по формуле, учитывающей перегрев пара до температуры уходящих газов. При ориентировочных расчетах и при /ух<200 °С эгу потерю можно определить по формуле, учитывающей только составляющую потерь на испарение =25,\Ж. Таким образом, увеличение влагосодержания водотопливной эмульсии на 10 % приведет к понижению КПД котла на % за счет испарения влаги в топливе и на Ад2» 0,18 %

за счет повышения температуры уходящих газов и увеличения количества водяных паров.

Результаты расчета КПД котла КАВ 16/16 приведены на рис.16. Эти данные получены из аппроксимационных зависимостей первичных величин (<>*, КИВ, <7з, цл). Из представленных данных следует, что на малой нагрузке, благодаря возможности снижения КИВ и значительному снижению <уз , КПД котла при 1(5—гг~ 20 IV, Я влагосодержания до (^<15 % остается неизменным, а при больших влагосодер-жаниях уменьшается. В общей сложности уменьшение КПД составляет 0,7 % при увеличении И^до 30 %. При большой нагрузке (/> 12...13 т/ч, т.е. £>=0.8Д,) КПД снижается значительно, т.к. КИВ при этом остается постоянным, потери с хим- и мехяедожогами изменяются слабо (#3 уменьшается с 0,26 % до 0,06 %), а потери на испарение влаги в топливе и повышение энтальпии уходящих газов составляют 0,78 % на 10 % повышения влагосодержания. Это учитывается в изменении потери с уходящими газами.

Измерения по длине топки с помощью специально изготовленного зонда показали, что при сжигании ВТЭ химнедожог снижается с <73= 1—4,2 % до 0,05...0,6 %, т.е. уменьшается в 7... 10 раз.

Исследования по надежности работы котла при штатной настройке расходов топлива и воздуха показали возможность сжигания ВТЭ без ухудшения качества ее горения. В результате периодических осмотров топки и поверхности теплообмена с газовой стороны отмечено уменьшение отложений и нагара после работы на ВТЭ.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты промышленных испытаний главного и вспомогательного судовых котлов на водотопливных эмульсиях.

Исследование работы котлов КВГ-34К на ВТЭ проводилось на рыбомучной базе (РМБ) 413 проекта "А.Чуев" во время промысловой экспедиции с целью изучения влияния влагосодержания топлива на теплотехнические характеристики котла. Во время испытаний использовалась прямоточная схема приготовления ВТЭ на основе котельного топлива - мазутов М40 и М100В. Схема топливоподготовки и системы приготовления ВТЭ были одобрены инспекцией Тихоокеанского бассейна Регистра СССР.

Рис. 16. Изменение КПД котла: 1 - О=3,5 т/ч, о=2; 2 -/>=12,3 т/ч, а=1,33; 3 -£»=12,5 т/ч, а=1,27;

4-0=13,2т/ч, а=1,18;

5-£=13,5 т/ч, а=1,25

При испытаниях этого котла определение КПД производилось по обратному балансу с учетом тепловых потерь на химический и механический недожога. В методике учтены потери теплоты за счет отложений нес горевших частиц углерода (сажи) на поверхностях нагрева, которые удаляются из котла при сажеобдувках. Для этого в уравнение КПД введена дополнительная составляющая механического недожога за счет отложений ц'А. В расчете потери с уходящими газами Цг учтена потеря на испарение влаги в топливе (см. испытания КАВ16/16). Остальные характеристики определялись по методикам, разработанным на стенде ДВГГУ.

Визуальные наблюдения за процессом горения в топке котла показали, что при сжигании товарного топлива М40 и М100В при коэффициентах избытка воздуха а=1,3..,1,4 развитие факела сопровождается искрообразованием с сажевыми языками с догоранием топливных частиц в теппообменных пучках. Такая организация топочного процесса приводит к росту отложений на поверхностях нагрева. При сжигании ВТЭ на основе того же топлива с влагосодержанием 8... 10 % в топке исчезают искры, сажевые языки, факел становится светлее и заметно уменьшается в размерах. При этом повышается температура уходящих газов и перегретого пара, что указывает на перераспределение температурного уровня и тепловыделений по газовому тракту котла.

Для анализа распределения температур по газовому тракту котла проведено исследование изменения размеров факела с увеличением влагосодержания ВТЭ. Для характеристики размеров факела использован коэффициент заполнения топки

светящимся факелом щ =

УФ/

, где Кф,Кт-объем факела и топки котла соответ-

/vT

ственно. Объем топки рассчитывается по чертежам котла. Длина факела £ф определялась визуально через заднее смотровое окно топки по количеству экранных труб, не закрытых факелом. Поперечное сечение факела определяется по величине зазоров Abt и Лb2 между его поверхностью и стенками топки. Объем факела определялся по форме эллипсоида с учетом его полноты, которая уточнялась по стандартным расчетным характеристикам котла.

Экспериментальная зависимость коэффициента заполнения топки факелом от влагосодержания ВТЭ приведена на рис.17, из которой следует, что при номинальной нагрузке (D= Д,=34 т/ч) коэффициент m значительно уменьшается: с 0,75 до 0,3 при увеличении W с 2 до 30 %. Аналогичная зависимость получена при долевой нагрузке (£И),8Д,).

Эти данные косвенно подтверждают наличие микродробления капель ВТЭ. Явление микровзрыва приводит к интенсификации процесса горения, что сокращает путь движения капель топлива и уменьшает размеры факела.

Температурные измерения показали, что при различных КИВ и нагрузках котла при повышении W на каждые 10 % температура уходящих газов увеличивается на 1...2 °С. Объясняется это следующим. С увеличением W происходит сокращение размеров факела. В результате уменьшения лучистого потока к экранным поверхностям повышаются температуры газов за топкой, во всех последующих поверхностях нагрева и за котлом. Эти выводы подтверждаются результатами измерений температуры перегретого пара, которые свидетельствуют о повышении этого значения t^, на 4...5 °С при увеличении влагосодержания ВТЭ на каждые 10%.

Полученные зависимости потерь с химическим недожогом показывают, что для малых значений избытка (а < 1,22) с увеличением IV происходит значительное уменьшение потери ф с 1,8 до 0,5 %, для остальных а влияния влагосодержания на химический недожог не обнаружено. Аналогичный результат получен при измерениях механического недожога. При малых КИВ эта потеря изменяется значительно (в 3 раза), хотя само значение потери мало (изменение с 0,3 до 0,08 %). При больших избытках воздуха (а > 1,22) влияние влагосодержания ВТЭ на величину д^ сохраняется, но численно эти значения очень малы (0,07...0,02 %). Необходимо отметить, что при незначительных величинах потерь на мехнедожог на выходе газов из котла сажистые частицы оказывают значительное влияние на загрянение поверхностей нагрева котла в виде отложений, что требует ежесуточной сажеобдувки.

Снижение содержания составляющих химического и механического недожо-гов при увеличении влагосодержания ВТЭ объясняется улучшением процесса смесеобразования распыленной ВТЭ с воздухом за счет дополнительного дробления капель топлива при микровзрывах и более полного его выгорания.

В соответствии с этими данными рассчитаны КПД котла КВГ-34К на средней и малой нагрузках. В расчетах учтено снижение потерь при сажеобдувке поверхностей нагрева с 0,6 до 0,1 %.

При увеличении влагосодержания от 2 до 10 % КПД котла изменяется относительно слабо. На малой нагрузке котла при изменении влагосодержания ВТЭ до 10 % снижения КПД не наблюдается. Уменьшение избытка воздуха способствует повышению КПД котла в связи с компенсацией потери теплоты на испарение влаги, понижение температуры и влагосодержания уходящих газов.

При средних нагрузках и избытке воздуха а =1,18 (рис.18, кривая 1) отмечено значительное изменение КПД с увеличением влагосодержания. С ростом Ж до 10...15 % повышение КПД происходит за счет значительного снижения потерь с химическим (на 1,2 %) и механическим (на 0,3 %) недожогами. В итоге КПД котла при а = 1,18 и IV = 5...20 % выше, чем при сжигании "сухого" товарного топлива (ГГ=2%). Для другихКИВ (ог>1,18) с повышением Ж КПД снижается. В результате испытаний котла КВГ-34К (и других вспомогательных котлов) были выявлены факторы, характеризующие эффективность применения ВТЭ.

В настоящее время размеры топки н факела находят по расходу только топлива £г=О,О8-^0^(м), где Вг - расход топлива, кг/ч. На основе экспериментальных данных, полученных на огневом стенде получена зависимость длины факела от КИВ ¿ф ~ ехр (-1,46.а). При испытаниях котлов КВГ-34К , КАВ 16/16 выявлена зависимость длины факела от влагосодержания топлива. В результате обобщения

%

Рис.17. Влияние влагосодержания ВТЭ на коэффициент заполнения топки факелом: 1-Д,;2 - 1>=0,8А,

этих данных получено эмпирическое соотношение длины факела в зависимости от влагосодержания Ж, расхода "сухого" топлива Вт и КИВ а

¿Ф = [30 - (0,24+0,67йг)«1 ехр(-1,46.а)Зт '.

(8)

Полученная формула применима для расчета длины светящейся части факела в топках хотлов в диапазоне изменения параметров Вт = 60...2000 кг/ч, а = 1,1... 1,36, Г=2...20%.

Л

92

91

90

%

о— -2 Р /1

3

1

0 Ю 20

Рис.18. Изменение КПД котла КВГ-34К на средней нагрузке (£) » 0,75Д,ОМ); 1-«= 1,18; 2 -1,3; 3-1,38; 7- 1,25

При работе котла происходит отложение золы и сажи на поверхностях нагрева, что приводит к снижению КПД котла. Наши исследования подтверждают данные литературных источников о содержании 30.,.50 % горючего компонента (сажи) в отложениях. При увеличении влагосодержания ВТЭ обнаружено снижение содержания сажистых частиц в уходящих газах и уменьшение сажистой (горючей) составляющей в отложениях до 7 %. Следовательно, применение ВТЭ при ежесуточной сажеобдувке поверхностей нагрева котла уменьшает тепловые потери.

Для расчета этой потери нами произведен многовариантный тепловой расчет котла КВГ-34К с целью определения зависимости температуры уходящих газов котла от коэффициента загрязнения поверхностей нагрева при сжигании чистого топлива и ВТЭ. При пересчете коэффициента загрязнения е в массу отложений на поверхностях нагрева оказалось возможным рассчитать зависимость потери теплоты на выброс сажи при сажеобдувке (при сжигании товарного топлива и ВТЭ) от перепада температуры А/у*. Анализ температур уходящих газов, проведенный для разных котлов, подтверждает, что этот перепад составляет 5... 10 °С, чему соответствует снижение потерь Д <?4 на 0,25. ..0,5 %.

Повышение влагосодержания ВТЭ интенсифицирует процесс сжигания топлива. Благодаря уменьшению образования продуктов неполного сгорания при использовании ВТЭ появляется возможность снижения избытка воздуха а, что может компенсировать потерю теплоты на испарение воды.

На рис. 19 приведена полученная нами расчетная зависимость необходимой величины снижения коэффициента избытка воздуха от влагосодержания ВТЭ при различных температурах уходящих тазов. График показывает, что при РУ=со1Ы с ростом температуры уходящих газов уменьшается величина коэффициента избытка воздуха, необходимого для компенсации потери теплоты на испарение д>у. Так, при Ж=15% и /ух=]60 °С снижение избытка воздуха /1а=0,23, а при 1^=400 °С .¿а=0,08. Этот вывод является важным для котлов, т.к. позволяет прогнозировать их тепловую эффективность для различных конструкций. Полная или частичная компенсация потери теплоты на испарение за счет снижения избытка воздуха воз-

можна только в котлах, работающих с а= 1,5...2 и не имеющих хвостовых поверхностей нагрева, когда температура уходящих газов достигает 360...400 "С. Для таких котлов относительно легко снизить а и иметь резерв для более глубокого снижения КИВ с целью повышения КПД котла.

Для котлов, работающих с о=1,25...1,30 (главные котлы) и имеющих относительно низкую температуру уходящих газов (/ух=150...170 °С), такой возможности практически нет. Однако на долевых нагрузках при повышении избытка воздуха такая компенсация потерь Цш возможна с частичным повышением их КПД.

С увеличением времени эксплуатации судовой котельной установки происходит загрязнение поверхностей нагрева продуктами сгорания топлива - сажей, золой, минеральными твердыми частицами, имеющимися в топливе. При этом за счет ухудшения теплоотдачи увеличивается температура уходящих газов, что приводит к повышению потерь с уходящими газами^.

При использовании в качестве топлива водотопливной эмульсии (ВТЭ) уменьшается интенсивность отложений на поверхностях нагрева за счет лучшего выгорания топлива и уменьшения сажистой составляющей отложений, соответственно уменьшаются потери <72. Таким образом, по величине повышения температуры уходящих газов с увеличением наработки котла можно судить о изменении его КПД.

Для решения этой задачи была сделана выборка из вахтенных журналов значений температур уходящих газов я расходов то шиша котлов КВГ-34К, эксплуатируемых на рыбомучных базах (РМБ) "АЛуев" и "В.Чернышев" при сжигании товарного топлива и ВТЭ. Анализ представленных данных показывает, что при использовании ВТЭ интенсивность увеличения ^ в 1,4 раза ниже, чем при сжигании товарного топлива. При отсутствии ежесуточной сажеобдувки интенсивность роста ^ увеличивается в 3 раза.

С учетом этих данных произведен расчет КПД котла, который показал, что в течение 60 суток эксплуатации котла с ежесуточной сажеобдувкой и сжигании товарного топлива КПД уменьшается на 1,3 %, при сжигании ВТЭ - на 0,72 %. У котла без сажеобдувки КПД снижается на 3,2 %.

Основной целью испытаний вспомогательного котла КВС-30/1 на теплоходе "Ильич"являлось определение изменения его КПД с увеличением влагосодержания ВТЭ, а также определение токсичности его дымовых газов. Для приготовления ВТЭ использована схема с промежуточной емкостью и автоматической подготовкой ВТЭ. Методики измерений и расчета параметров котла аналогичны методикам, используемым на стенде и на котле КВГ-34К.

0 10 20 % Рис. 19. Снижение избытка воздуха для компенсации тепловых потерь на испарение влага в ВТЭ: 1 - /ух =140 °С, 2-160, 3-200,4-400

Полученные данные показывают, что зависимость д2 от влагосодержания имеет экстремальный характер с минимумом при И^- 10 - 15 %, что объясняется экстремальным характером изменения температуры уходящих газов и уменьшением КИВ. Высокий эффект получен по химическому недожогу, где <?з снизилось с 2 % до 0,45 %, т.е. в 5 раз. В результате этого КПД котла повышается на (1,5...4) %, при дальнейшем увеличении КПД снижается. При увеличении влагосодержания топлива за счет образования микровзрывов улучшается его смешение с воздухом и требуется меньшее необходимое значение КИВ. Аналогичные результаты представлены в справочнике судового механика по теплотехнике (Под. ред. А.П.Пи-мошенко. Л. .Судостроение, 1987. -476 с.) при сжигании ВТЭ в котле КВВА-2,5/5. Также, как и в наших опытах, здесь получено уменьшение температуры уходящих газов с увеличением IV, но оптимальное значение получено при V/1 - (5 - 8) %.

Данные по испытаниям котла КВС-30/1 и повышению его КПД с увеличением влагосодержания ВТЭ подтверждают выводы, что на вспомогательных котлах возможно повышение их КПД за счет снижения КИВ и изменения температуры уходящих газов.

При сжигании водотопливных эмульсий в судовых котлах увеличивается влажность дымовых газов. Анализ расчетных данных показывает, что основная доля водяных паров образуется в результате окисления водорода топлива и составляет г„ = 5,9...7,2 % (при избытке воздуха а=1,6...2,0). Суммарное количество водяных паров, образующихся за счет влаги в воздухе г„ и пара, подаваемого в форсунку для распыливания топлива составляет 1,3 %. За счет влаги, содержащейся в топливе (ВТЭ), в продукты сгорания вносится = 0,3...2,0 % водяных паров (при влагосодержанни ВТЭ Ж=2...30 % и избытке воздуха а= 1,2...2,0). Таким образом избыточный водяной пар, внесенный в продукты сгорания при рекомендуемом влагосодержанни ВТЭ (^=10... 15 %), составляют 8...12 % от полного объема водяных паров. Следовательно, добавка влаги в топливо (ВТЭ) не окажет существенного влияния на процессы массообмена в газовом тракте котла.

Результаты измерений концентрации окислов азота Ж)х и влияние на ее величину влагосодержания водогопливной эмульсии представлены на рис.20,а. Увеличение влагосодержания ВТЭ до 15 % приводит к снижению концентрации оксидов азота в дымовых газах для разных нагрузок котла на 30...38 %. Основным фактором уменьшения окислов азота при влагосодержания Ш < 15 % является снижение избытка воздуха. За счет вторичного дробления капель ВТЭ и улучшения смешения топлива с воздухом (при минимально возможном количестве окислителя) интенсифицируется процесс горения и сокращается время контакта реагентов для образования окислов азота в начальных зонах факела отдельных горелок.

Образование продуктов неполного сгорания топлива (оксиды СО, ЯОг и сажа) зависит от вида топлива, условий его распыливания, испарения и смешения с окислителем. Результаты измерений, приведеные на рис.20,б, показывают, что при больших КИВ в газах не обнаружено влияния влагосодержания ВТЭ на содержание окиси углерода, объемная концентрация которой не превышает 0,06...0,09 %. При малых избытках воздуха (а < 1,2) увеличение влагосодержания ВТЭ до 20 % приводит к снижению содержания оксидов углерода с 0,7 % до 0,12 % (т.е. в 5,8 раза).

Влияние влагосодержания ВТЭ на концентрацию сажи сохраняется (в отличие от содержания СО) на всех эксплуатационных режимах при изменении коэффициента избытка воздуха в диапазоне а~ 1,18...1,33 (рис.20,в).

Одновременно с перечисленными положительными явлениями при сжигании ВТЭ уменьшается скорость отложений на газовой стороне поверхностей нагрева котла (вследствие уменьшения сажеобразования), что увеличивает срок эксплуатации котла между чистками. По нашей рекомендации на котлах КВГ-34К на РМБ "А.Чуев" этот срок увеличен с 1000 до 2500 ч.

СО\

•

2,3 \ ь-—•

а \ « о

«Г ¡1 а и

0 Ю 20IV, %

150

100

50

Й ___X

О

10 20 ТУ, %

Рис.20. Содержание оксидов азота (а), углерода (б) и сажистых частиц (в) в дымовых газах котлов в зависимости от влагосодержания ВТЭ: а) КВСЗО/1:1-П= Ц,ом; П = 0,80ном ;2-£ = 0,5Д,ОМ; 4 - ТПМ (данные А.Л.Гарзанова, В.Д.Юсуфовой); б,в) КВГ34К: 1 - а= 1,18; 2 -1,28; 3 -1,33

Несомненным достоинством использования ВТЭ в экологическом отношении является возможность обезвреживания входящих в их состав судовых сточных и нефтесодержащих вод без какой-либо обработки.

В результате проведенных исследований по сжиганию водотопливных эмульсий в судовых котлах были предложены и переданы проектанту котлов (СКБК) рекомендации к их тепловому расчету. За основу расчета теплообмена в котле (типа КВГ-34К) при сжигании обводненного топлива принята методика нормативного метода с введением поправок и дополнительных зависимостей, учитывающих влияние влагосодержания водотопливной эмульсии на тепловые процессы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанные нами основы повышения экологической безопасности судовых энергетических установок (СЭУ) позволяют решить важную задачу повышения научно-технического прогресса - снижение антропогенного воздействия на окружающую среду с судов и объектов морского базирования.

Получены следующие основные результаты, определяющие научную новизну работы и ее практическую значимость:

1. Предложены и обобщены основные положения концепции экологической безопасности СЭУ. При этом заранее, на этапах проектирования суда, корабли и другие объекты морского базирования должны рассматриваться как объекты экологически неблагоприятные по воздействию на морскую среду. Разработана система уровней экологической безопасности судов, определяемых их назначением и последствиями возможных аварий, типом двигателя и районом эксплуатации. По каждому из этих направлении предложено три уровня.

2. Сформулирован комплексный подход к решению проблемы уменьшения жидких сбросов за борт и выбросов газовых токсичных ширадиентов в атмосферу. При этом обоснованы основные направления повышения экологической безопасности СЭУ:

а) применение жидкостных пленочных нейтрализаторов дымовых газов ДВС, котельных и других энергетических установок. В качестве рабочей среды для них рекомендуется применение льяльных, загрязненных нефтепродуктами вод. При этом повышается интенсивность очистки этой воды в сепараторах отстойного типа;

б) концентрирование пресных н слабосоленых сточных вод методом выпаривания в выпарных аппаратах с целью получения технической пресной воды для мытьевых, фановых нужд, для диспергирования топлива в ДВС и др. При этом обеспечивается интенсификация термической деструкции поверхностно-активных веществ и увеличение кратности упаривания кипящей среды до 10...20 с целью уменьшения продувки аппарата;

в) использование огневого обезвреживания в топках котлов нефтеостатков после сепарации рабочей воды нейтрализаторов и продувочной воды от выпарных аппаратов сточных вод. Это производится в виде водотопливной эмульсии, которая приготавливается в диспергаторах.

3. Разработаны конструкции жидкостных пленочных нейтрализаторов дымовых газов с восходящим прямоточным (по отношению к газу), нисходящим проти-воточным и горизонтальным прямоточным движениями пленки пресной и морской воды. Конструкции нейтрализаторов защищены патентами РФ (№2013579 и 2022128). Получены результаты по исследованию гидродинамических характеристик, теплоотдачи и массообмена в пленочных нейтрализаторах. В процессах мас-соотдачи рассматриваются интенсивность испарения с поверхности пленки, абсорбция в пленку токсичных составляющих дымовых газов - двуокисей углерода, серы, азота, оксида углерода. Получены и обобщены данные экспериментальных и теоретических исследований.

4. Проведены исследования парообразования и теплоотдачи в выпарном аппарате сточных вод с горизонтальнотрубными греющими элементами с применением новых оригинальных методик измерения - скоростной киносъемки, датчика регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке (А.С.№851199) и др. Получены данные по влиянию на динамику парообразования и теплоотдачу содержания (и концентрации) поверхностно-активных веществ - ПАВ (основного компонента различных моющих средств), растворов №С] (основного компонента морской воды) и вязкого органического вещества. Выявлена экстремальная зависимость основных характеристик парообразования и коэффициента теплоотдачи от концентрации ПАВ, оптимальные значения этих параметров связаны с критической концентрацией мицеллообразования, когда раствор ПАВ переходит из истинно-молекулярного состояния в коллоидное. Этим растворам присуще увеличение концентрационного пограничного слоя и ухудшение теплоотдачи. Представлены обобщающие зависимости по парообразованию и теплоотдаче.

5. Получены данные исследований изменения теплоотдачи при концентрировании раствора октадециламина (ОДА), используемого в теплоэнергетических паротурбинных установках для повышения КПД и уменьшения эрозии их проточных частей. Для этого ПАВ также получено повышение коэффициента геплоотда-

чи для разных концентраций и тепловых потоков. Результаты исследований использованы во Всесоюзном институте атомного энергомашиностроения в виде рекомендаций к использованию этого ПАВ в паротурбинных установках большой мощности (на Кольской АЭС).

6. Разработаны сложные методики измерений качества выгорания водотоп-ливных эмульсий в топках котлов (прибор измерения влажности топлива ПИВТ-1, зонды отбора проб на химический и механический недожоги и измерения температур факела и потока газов, прибор дожигания проб ПДП-2, вискозиметр топлива гидроакустический ВТА-1, колориметрический прибор измерения содержания в газах оксидов азота и серы ПИАС-1). На элементы системы топливоподготовки и измерений получено пять авторских свидетельств.

7. Выявлены основные особенности процесса выгорания на экспериментальном огневом стенде. При этом с увеличением влагосодержания топлива получено повышение температур в факеле и за ним, и соответственное уменьшение его размеров. Эти данные подтверждаются измерениями содержания в факеле и в газах компонентов химического (СО, Нг) и механического (сажистые частицы) недожо-гов. На основе этих данных и результатов испытаний судовых котлов усовершенствована эмпирическая формула длины светящейся части факела в зависимости от расхода топлива, коэффициента избытка воздуха и влагосодержания топлива.

8. Определена зависимость тепловых потерь на испарение водяной фракции в топливе от его влагосодержания и температуры уходящих газов, которая показывает, что при температурах газа до 200 °С эта потеря составляет 0,6...0,7 % на каждые 10 % повышения влагосодержания. С увеличением температуры газа эта потеря увеличивается. Уточнена методика определения КПД котла по обратному балансу при повышенном влагосодержании топлива - тепловая потеря на испарение влаги вводится в энтальпию уходящих газов.

9. Проведены промышленные испытания судовых главного котла КВГ-34К и вспомогательных котлов КВС30/1 и "Бабкок-Вилысокс" при сгорании водотоплив-ных эмульсий. Результаты испытаний показали, что на средних и малых нагрузках котла КВГ-34К при увеличении влагосодержания ВТЭ возможно получать повышение КПД котла за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха (КИВ). Аналогичные данные получены на вспомогательных котлах, где применяются относительно высокие КИВ. На главном котле при полной нагрузке с увеличением влагосодержания происходит снижение КПД (на 0,6...0,8 %при повышении влагосодержания на каждые 10 %). Эксплуатационный КПД котла повышается за счет снижения выброса сажистых частиц (при ежесуточной сажеобдувке поверхностей нагрева), уменьшения скорости сажистых и минеральных отложений на поверхностях нагрева (и снижения температуры уходящих газов). С учетом этого для главного котла КПД повышается на 0,8... 1,5 % и для вспомогательного - на 1,5...4 %.

10. Получены данные по экологическому совершенствованию котлов при сжигании ВТЭ. Результаты испытаний показали, что при увеличении влагосодержания ВТЭ концентрация оксидов углерода и сажистых частиц в дымовых газах снижается на 30...85 %, оксида азота - на 20...30 %. Аналогичные данные (и по КПД) получены при испытаниях стационарного парового котла ГМ-50.

11. Материалы исследований включены в 2 учебные дисциплины и 5 учебных пособий в учебном процессе студентов специальности 14.02 "Судовые энергетические установки".

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Стаценко В.Н. Совершенствование экологической безопасности СЭУ/ Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования РФ в качестве пособия для студентов, обучающихся по специальности "Судовые энергетические установки". Владивосток: Изд-во ДВГГУ, 1997. -126 с.

2. Стаценко В.Н. Теплообмен и парообразование при выпаривании сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества/ Материалы по обмену опытом "Пути предотвращения загрязнения моря и атмосферы плавсредствами".- Л.: Судо-строение.-1980,- Вып.315.-С. 113-117.

3. Салтанов Г.А., Стаценко В.Н., Таратута В.А., Якубовский Ю.В. Теплоотдача и парообразование при кипении раствора поверхностно-активного вещества в парогенерирующих установках/ Инженерно-физический журнал.- 1982. № 5. Т.Х31,- С. 720-723.

4. Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Особенности динамики парообразования при кипении органических растворов на горизонтальных трубах/ Сб. Кипение и конденсация.- Рига/РПИ. 1983,- С. 64-70.

5. Салтанов Г.А., Кукушкин А.Н., Шанин В.К., Кузма-Кичта Ю.А., Стаценко В.Н., Чемпик Э. Влияние ПАВ на теплоотдачу при кипении в большой объеме/ Тепло- и массообмен. Аннотированные докл. и сообщения 7 Всесоюзной конф. по тепломассообмену.- Минск. -1984.- С.182.

6. Якубовский Ю.В., Стаценко В.Н., Макаревич A.B. Особенности эксплуатации опреснительных установок /Пособие для судовых механиков/ ДВ УПКТБ ВРПО Дальрыбы.- Владивосток- 1985. -63 с.

7. Селезнев Ю. С., Стаценко В.Н., Суменков В.М., Кузин B.C. Исследование процесса огневого обезвреживания обводненных нефтеоегатков/ Тез. докл. Всесо-юзн. НТК "Вопросы обеспечения охраны окружающей среды при эксплуатации судов и рекуперации вторичных ресурсов на предприятиях отрасли". -Л.: Судостроение. -1986. -С. 78-79.

8. Лапин A.M., Стаценко В.Н., Суменков В.М .Нагрев и испарение капли в лучистом потоке/ Мат. 2-й Всесоюзн. конф. "Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации". -Рига. -1988. -С.

9. Якубовский Ю.В., Стаценко В Н., Суменков В.М., Селезнев Ю.С. и др. Сжигание водотошшвных эмульсий в судовых котлах/Проблемы очистки сточных вод. Мат. конф."Технология очистки воды и создание водооборотных систем". -Одесса. -1989.-С.

10. Якубовский Ю.В., Стаценко В.Н., Макаревич A.B. Судовые опреснительные установки /Учеб. пособие. Владивосток: ДВПИ. -1990. -92 с.

11. Якубовский Ю.В., Стаценко В.Н., Селезнев Ю.С., Суменков В.М. Теплообмен в котле при сжигании водотошшвных эмульсий/ Мат. П-й Всесоюзн. конф. "Теплообмен в парогенераторах". -Новосибирск. -1990. -С.

12. Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Суменков В.М. Вопросы охраны окружающей среды при использовании органического топлива в судовых энергетических. установках/Мат. 1-го Сов.-Америк. симпозиума СССР-США "Охрана окруж. Среды-90" -Л. -1990. -С.

13. Якубовский Ю.В., Стаценко В.Н., Ильяшенко Н.Г. Основы комплексного решения систем водообеспечения и охраны окружающей среды на рыбообрабаты-

вающих судах/ Мат. НТК "Защита водного и воздушного бассейнов от загрязнения при постройке и эксплуатации судов". -Л. (Выборг). -1990. -С.61.

14. Якубовский Ю.В., Сгаценко В Н., Селезнев Ю.С., Суменков В.М. Влияние влагосодержания топлива на теплотехнические характеристики котлов при огневом обезвреживании сточных и нефтесодержащих вод. -Там же. -С.85.

15. Якубозскнй Ю.В., Суменков В.М., Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Урба-нович А.И. Эксплуатация производственных котлов КВГ-34К на водотопливной эмульсии/Рыбн. хозяйство. -1991. -№ 3. -С.

16. Стаценко В Н., Якубовский Ю.В., Суменков В.М. Изменение теплообмена в котле при сжигании водотопяивных эмульсий/ Тезисы докладов на 7 Всесоюзн. конф. по радиационному теплообмену. Проблемы экологии, надежности и энергосбережения. -Ташкент. -1991. -С.64-65.

17. Якубовский Ю.В./Стаценко В.Н., Селезнев Ю.С. Анализ результатов внедрения способов обезвреживания нефтесодержащих вод и нейтрализации токсичных газов судовых энергетических комплексов/ Тр. Междунар. конф. по судостроению. Секция: Экология и защита окружающей среды. - С.-Пб. -1994. -С.20-23.

18. Стаценко В.Н. Влияние влагосодержания эмульсии на энтальпию уходящих газов/ Тр. ДВГТУ: Кораблестроение и океанотехника. Вып.113. Сер.З. -1994. -С.147-151.

19. Селезнев Ю.С., Сгаценко В.Н., Кузин B.C. Сжигание обводненных топлив в судовых котельных установках (системы, устройства, испытания)/ Учеб. пособие к курс, и дипл. проектированию. Рекомендовано ДВ РУМЦ в качестве учебного пособия. Владивосток: Изд-во ДВГТУ. -1995. -104 с.

20. Сгаценко В.Н., Карастелев Б.Я. Использование водотопливных эмульсий для форсировки судовых котлов/ Мат. ХП Дальневост. НТК "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов". Владивосток -1995. -С. 149-152.

21. Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Комплексное совершенствование экологической безопасности морских производственных объектов /Тез. докл. II Междунар. конф. "Освоение шельфа арктических морей России". -С-Пб.: СПГТУ. -1995. -С.

22. Стаценко В.Н., Селезнев Ю.С. Особенности теплового расчета судовых котлов при использовании обводненного топлива/ Тез. докд. регион. НТК по МНТП НИР "Дальний Восток России"/ ХГУ. -Хабаровск. -1995. -С.75-77.

23. V.N.Statsenko, U. V. Yalcubovsky, V. А. Туо. Reducing of Ship Energy Plant Exhaust Gases Toxicants/ Paper 3-rd International Marine Engineering Conference. -China, Shanghai. -1966. -P.1-2-1...1-2-3.

24. V.N.Statsenko, L.G.Statsenko. Acoustic Method Oil Concentration Control In Sewaqe/ Paper 3-rd International Marine Engineering Conference. -China, Shanghai. -1966, -P.l-16-1...1-16-2.

25. Стаценко B.H., Якубовский Ю.В. Комплексный метод повышения экологической безопасности СЭУ/ Мат. XVIII Междунар. конф. по судовым энергетическим установкам. -Польша, Гдыня. -1996. -С.293-297.

26. Якубовский Ю.В., Масютин А.Г., Стаценко В.Н. Экологические проблемы флота на ДВ бассейне и пути их решения /Российский флот на Тихом океане: история и современность. Мат. Тихоокеанской конф., посвященной 300-летию Россий-

ского флота. Вып.4. Кораблестроение. Энергетика. Судоремонт. Экология. -Владивосток -1996. -С.97-102.

27. Lee Dik Sim, V.N.Statsenko. Heat exchange at evaporation from a surface of a film of a liquid/ Papers 2nd International Students' Congress of Asia-Pacific Region Countries. - Russia. -Vladivostok. -1997. -P. 196-198.

28. A.C. № 851199, МКИ G01 N15/06. Датчик регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке/ Стаценко В.Н, Подсушный A.M. Заявл. 25.10.78; Опубл. 30.07.81, бюл.№ 28.

29. А.С..№ 1320590, МКИ F22 В37/76. Стенд для исследования отложения и коррозии в котлах/ Суменков В. М., Стаценко В.Н, Якубовский Ю.В. и др. Заявл. 26.07.85; Опубл. 30.06.87, бюл. № 24.

30. А.С. № 1315874, МКИ G01 N17/00. Система для исследования процессов отложения и коррозии/ Суменков В.М., Стаценко В.Н, Шахова Т.В., Пильдиш В.Г., Крон В.И. Заявл. 07.08.85; Опубл. 07.D6.87, бюл. № 21.

31. А.С. № 1428401, МКИ В01 D3/06, С02 F1/04. Камера испарения опреснительной установки/ Якубовский Ю.В., Макаревич А.В., Суменков В.М., Стаценко В.Н. Заявл. 20.01.86; Опубл. 07.10.88, бюл. № 37.

32. А.С..№ 1408284, МКИ G01 N1/22. Зонд для отбора частиц из высокотемпературного потока газов/ Стаценко В.Н., Суменков В.М., Урбанович В.М. и др. Заявл. 16.01.87; Опубл. 07.07.88, бюл. №25.

33. А.С. № 1502064, МКИ В01 F3/00, 5/12. Способ диспергирования жидкостей в потоке и устройство для его осуществления/ Суменков В.М., Урбанович В.М., Стаценко В.Н. и др. Заявл. 28.01.87; Опубл. 23.08.89, бюл. № 31.

34. А.С. № 1651027, МКИ F23 D11/10. Горелочное устройство/ Суменков В. М., Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Пильдиш В.Н., Лапин A.M., Землянкер И.Я. и др. Заявл. 01.03.89; Опубл. 23.05.91, бюл. № 19.

35. Патент РФ № 2013579, МКИ F01 N3/04. Нейтрализатор отработавших газов ДВС/ Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Заявл. 07.06.91; Опубл. 30.05.94, бюл. №10.

36. Патент РФ № 2022128, МКИ F01 N3/04. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания/ Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Заявл. 07.06.91; Опубл. 30.10.94, бюл. № 20.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ МОРСКОЙ СРЕДЫ С СУДОВ.И

1.1. Загрязнение нефтепродуктами.

1.2. Загрязнение сточными водами.

1.3. Загрязнение мусором.

1.4. Загрязнение атмосферы.

2. КОНЦЕПЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК (СЭУ).

2.1. Нормирование сбросов и выбросов.

2.2. Уровни экологической безопасности СЭУ.

2.3. Подходы к решению проблемы повышения экологической безопасности СЭУ.

2.3.1. Снижение сбросов нефтесодержащих вод.

2.3.2. Снижение сбросов сточных вод.

2.3.3. Снижение токсичности газовых выбросов.

2.4. Комплексная система экологической безопасности судовых энергетических установок.

2.5. Основные положения концепции экологической безопасности СЭУ.

2.6. Основные направления и задачи исследований.

3. ЖИДКОСТНАЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ СЭУ.

3.1. Способы очистки дымовых газов.

3.2. Анализ эффективности жидкостных нейтрализаторов.

3.3. Конструкции жидкостных пленочных нейтрализаторов.

3.3.1. Аппараты с восходящим течением жидкости.

3.3.2. Аппараты с нисходящим и горизонтальным течением жидкости.

3.4. Исследование гидродинамических характеристик жидкостных нейтрализаторов.

3.4.1. Обзор литературы.

3.4.2. Результаты исследований нейтрализатора НГЖ-2.

3.4.3. Результаты исследований нейтрализаторов

НГЖ-3 и НГЖ-4.

3.4.4. Результаты исследований нейтрализатора НГЖ-6.

3.4.5. Результаты исследований нейтрализатора НГЖ-7.

3.4.6. Выводы.

3.5. Исследование тепло - и массообмена в пленочных жидкостных нейтрализаторах.

3.5.1. Обзор литературы.

3.5.2. Описание стенда КМА-1.

3.5.3. Методика измерения параметров и обработки результатов.

3.5.4. Результаты исследования теплоотдачи.

3.5.5. Результаты исследований абсорбции газов.

3.5.6. Теоретическое исследование абсорбции.

3.5.6.1. Диффузионная модель массобмена.

3.5.6.2. Анализ массообмена при прямоточном восходящем течении пленки воды.

3.5.7. Выводы.

3.6. Натурные испытания жидкостных нейтрализаторов.

3.6.1. Результаты испытаний нейтрализатора НГЖ-2.

3.6.2. Результаты испытаний нейтрализатора НГЖ-7.

3.6.3. Схемы применения жидкостных нейтрализаторов.

3.6.4. Нейтрализация абсорбирующей жидкости.

3.6.5. Выводы.

3.7. Выводы по главе.

4. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД.

4.1. Обзор литературы по теплоотдаче при парообразовании и кипении.

4.2. Методика экспериментального исследования процесса парообразования и теплоотдачи при кипении растворов на горизонтальных трубах.

4.2.1. Экспериментальная установка.

4.2.2. Методики измерения основных величин.

4.3. Экспериментальное исследование парообразования при кипении растворов.

4.3.1. Визуальные наблюдения.

4.3.2. Экспериментальное исследование скорости роста парового пузыря.

4.3.3. Отрывной диаметр и относительная частота генерации парового пузыря.

4.3.4. Сопоставление и обобщение экспериментальных данных.

4.4. Результаты исследования теплоотдачи при кипении растворов.

4.4.1.Теплота, отводимая паровыми пузырями.

4.4.2.Влияние добавок ПАВ.

4.4.3. Солесодержание раствора.

4.4.4. Влияние вязкости раствора ПВС7/2.

4.4.5. Влияние концентрации растворов NaCl.

4.4.6. Критериальные обобщения.

4.5. Результаты исследования кипения раствора октадециламина.

4.6. Рекомендации к расчету выпарных установок кипящего типа с горизонтальными трубчатыми греющими элементами.

4.7. Выводы по главе.

5. ОГНЕВОЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОБВОДНЕННЫХ ОСТАТКОВ.

5.1. Анализ способов обезвреживания судовых сточных и нефтесодержащих вод.

5.2. Особенности сгорания обводненного эмульгированного топлива.

5.3. Влияние обводненности топлива на экологические показатели котельных установок.

5.4. Способы и устройства приготовления эмульгированного топлива.

5.4.1. Существующие устройства.

5.4.2. Разработка схем и диспергаторов приготовления ВТЭ.

5.4.3. Разработка дозаторов подачи водяной фракции.

5.5. Исследования сжигания ВТЭ на лабораторном стенде.

5.5.1. Описание стенда.

5.5.2. Методики измерений и обработки результатов.

5.5.3.Результаты температурных измерений.

5.5.4. Интенсивность выгорания.

5.6. Исследование сжигания ВТЭ на стендовом котле КАВ16/16.

5.6.1. Характеристика котла, методик измерения и расчета результатов.

5.6.2. Влияние влагосодержания ВТЭ на теплоту сгорания и энтальпию уходящих газов.

5.6.3. Результаты испытаний.

5.7. Выводы по главе.

6.ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОТЛОВ НА ВТЭ.

6.1. Результаты испытания главного производственного котла КВГ-34К на РМБ "А.Чуев".

6.1.1. Характеристика котла, схема топливоподготовки.

6.1.2. Методики измерений и обработки результатов.

6.1.3. Влияние влагосодержания топливной эмульсии на формирование факела.

6.1.4. Теплотехнические характеристики котла.

6.1.5. Выводы по испытаниям котла.

6.2. Эффективность применения ВТЭ в котле типа КВГ-34К.

6.2.1. Длина светящейся части факела.

6.2.2. Интенсивность отложений на поверхностях нагрева.

6.2.3. Возможность снижения коэффициента избытка воздуха.

6.2.4. Влияние времени наработки на теплотехническую эффективность котла.

6.3. Результаты испытаний вспомогательного котла КВСЗО/ на теплоходе "Ильич".

6.3.1. Схема топливоподготовки.

6.3.2. Методики измерений и обработки результатов испытаний.

6.3.3. Анализ результатов испытаний котла.

6.3.4. Выводы.

6.4. Технико-экологические особенности использования

ВТЭ в судовых котлах.

6.4.1. Гидравлические характеристики системы топливоподготовки.

6.4.2. Характеристики газового тракта.

6.5. Особенности теплового расчета судовых котлов при использовании обводненного топлива.

6.6. Выводы по главе.

В законе Российской Федерации об охране окружающей природной среды сказано ". в стандартах на новую технику, технологии, материалы, вещества и другую продукцию, способную оказать вредное воздействие на окружающую природную среду, устанавливаются экологические требования для предупреждения вреда окружающей среде, здоровью и генетическому фонду человека." Экологические требования в полной мере относятся к судам, военным кораблям и объектам морского базирования (ОМБ).

В Мировой океан ежегодно сбрасывается несколько миллионов тонн жидких и твердых отходов. Долгое время имела место точка зрения, что возможности Мирового океана перерабатывать отходы человеческой деятельности без ущерба экологическим системам неограничены. Однако оказалось, что самоочищение присуще лишь его пограничным слоям, занимающим всего 2-3 % его объема, остальная же масса океана пассивна в отношении переработки органических загрязнений.

Последние три десятилетия XX века характеризуются бурным развитием морских транспортных средств, развитием морской нефтегазодобычи и полезных ископаемых. Широко развиваются эти работы на шельфе Арктических морей России. Три четверти добываемой нефти доставляется потребителям морским транспортом - танкерами. Нефть и нефтепродукты - основной вид загрязнения океана.

До последнего времени бытовало мнение, что судовые сточные воды (СВ) можно сбрасывать за борт без существенного ущерба для природы. Присутствие в воде большого количества загрязнений нарушает кислородный баланс водоемов, снижает их способность к самоочищению. Кроме того, СВ являются причиной бактериального загрязнения. Поэтому несмотря на то, что общее количество СВ, сбрасываемых с судов, несравненно меньше СВ, сбрасываемых городскими канализациями, они все же наносят ощутимый ущерб водоемам, особенно в местах скопления судов (например, в заливах, портах, проливах). В связи с этим назрела необходимость в предотвращении сброса необработанных СВ с судов.

В последнее время общее антропогенное давление на воздушную среду вызывает необходимость рассмотрения нормирования выбросов токсичных составляющих выхлопных газов судовыми энергетическими установками в атмосферу. До последнего времени этот вопрос регламентировался только для стационарных энергетических установок, наземных транспортных (автомобильных) установок в городах и населенных пунктах и подземного погрузочно-транспортного оборудования. Но в связи с общим ухудшением чистоты атмосферного воздуха и особенно в местах интенсивного скопления судов в последнее десятилетие начались работы по разработке нормативов для токсичных выбросов в атмосферу с судов.

Большой вред окружающей среде наносят отработавшие газы судовых энергетических установок (СЭУ), в которых содержатся сажа, компоненты неполного сгорания топлива и токсичные оксиды углерода, азота, серы. Наметившаяся тенденция использования тяжелого топлива на водном транспорте привела к тому, что СЭУ стали работать на топливе ухудшенного качества с повышенным содержанием серы (в 35 раз). Это значит, что в составе отработавших газов существенно повышается содержание серного и сернистого ангидрида, т.е. потенциальных кислотосодержащих продуктов, влияние которых на окружающую среду резко отрицательно. В то же время тяжелое топливо в энергетических установках без специально проведенных мероприятий сгорает неполностью, следовательно, дымность отработавших газов возрастает в несколько раз по сравнению с их работой на стандартном топливе.

Большое беспокойство по вопросу загрязнения атмосферы с судов высказывают прибалтийские скандинавские государства (Финляндия, Норвегия и др.), подверженные воздействию кислотных дождей. Для судовых энергетических установок нормативные документы по выбросам находятся в стадии рассмотрения различными сторонами и последующего их принятия международным сообществом.

В настоящее время Международной Морской Организацией (1МО) предложено глобальное международное соглашение по ограничению выброса с судов оксидов азота (Ж)х) с выхлопными газами дизелей. Аналогичное региональное предложение разработано Агенством зашиты окружающей среды (ЕРА) штата Калифорния США, в котором предлагается использовать плату за выброс в атмосферу с судов окислов азота при заходе в порты Лос-Анжелеса. Это предложение предполагается использовать в прибрежной зоне штата Калифорния, ограниченной расстоянием от берега 27. 102 мили.

В соответствии с изложенным, учитывая перспективу добычи нефти и газа на шельфе и тенденцию к широкому освоению флотом Арктики с ее низкой способностью к деструкции различных загрязняющих веществ, разработкой 1МО норм на выбросы в атмосферу и констатируя практическое отсутствие готовности к этому Российского флота необходимость разработки общей концепции, схем и аппаратов предназначенных для значительного снижения загрязнения биосферы с судов весьма актуальна.

Возникает необходимость разработки научно-технических основ комплексного решения совершенствования экологической безопасности судовых энергетических установок в соответствии с современными достижениями науки в области тепло- и массообмена в двухфазных средах. Развитие этих основ на примере предлагаемой комплексной технологии снижения токсичности жидких сбросов и газовых выбросов, обеспечивающее снижение антропогенного воздействия судов на окружающую среду, составляет суть представляемой диссертационной работы.

Тема диссертационной работы выполнялась по планам:

1. Научно-технической программы Минвуза РСФСР "Исследование и освоение Мирового океана" (1976-1980 г.г.), направления "Разработка методов и средств по определению, очистке и энерготехнологическому использованию вод Мирового океана".

2. Отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Энерготехнологическое использование морских, сточных и нефтесодержащих вод на рыбопромысловых судах и плавбазах"(ЭТИМСВ) Минрыбхоза СССР при ДВПИ (согласование Минвуза СССР №93-01-03/12-13 от 0.01.81 и приказы Минвуза РСФСР и Минрыбхоза СССР №385/500 от 1.09.81.

3. Межрегиональной научно-технической программы "Океано-техника", направления "Исследование и разработка модульных систем энергообеспечения и экологической безопасности морских сооружений" (1992-95 г.г.) и направления "Разработка схем и аппаратов экологического совершенствования судовых энергетических установок"(1996-97 г.г ).

4. Межрегиональной научно-технической программы "Дальний Восток России", направления "Разработка и оптимизация параметров комплексной системы охраны окружающей среды морского производственного объекта" (1992-95 г.г.), направления"Создание опытно-промышленных жидкостных нейтрализаторов дымовых газов транспортных средств" (1992-95 г г.), направления "Разработка системы обезвреживания дымовых газов транспортных систем"(1997 г.).

5. Гранта по фундаментальным исследованиям в области транспортных наук Государственного комитета РФ по высшему образованию "Разработка основ комплексной системы экологической безопасности энергетических установок морских транспортных средств" (1993-94 г г.).

Основной целью диссертационной работы является снижение антропогенного воздействия с судов и объектов морского базирования на окружающую среду на основе совершенствования экологической безопасности судовых энергетических установок при комплексном решении проблемы снижения токсичности жидких сбросов и газовых выбросов.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- провести анализ данных по токсичности сбросов и выбросов с судов в зависимости от их назначения, последствий аварий, типа СЭУ и района эксплуатации;

- разработать комплексную схему совершенствования экологической безопасности СЭУ;

- разработать стенды, методики анализа и провести экспериментальные исследования рабочих процессов аппаратов комплексной схемы совершенствования экологической безопасности СЭУ;

- разработать математические модели, описывающие процессы тепло-и массообмена в аппаратах комплексной схемы.

Использование результатов диссертационной работы позволило:

1. Создать методики расчета и рекомендации к применению жидкостных пленочных нейтрализаторов дымовых газов, выпарного аппарата сточных вод и технологии сжигания нефтеостатков после сепарации рабочей воды нейтрализаторов и продувки выпарного аппарата сточных вод в виде во-дотопливных эмульсий.

2. Разработать пособие, предназначенное для судовых механиков на плавбазах и плавзаводах Дальрыбы и в институте повышения квалификации работников рыбного хозяйства.

3. Разработать методики и провести испытания в эксплуатационных условиях судового энергетического и вспомогательного оборудования (котлы, опреснительные установки, системы водо- и энергообеспечения).

4. Разработать материалы трех учебных дисциплин и пяти учебных пособий в учебном процессе студентов специальности 14.02 "Судовые энергетические установки" (ДВГТУ, г.Владивосток, 1979-1997 г г.).

Диссертационная работа прошла апробацию на:

IV Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана", г. Владивосток, 1983 г.; I Всесоюзной конференции "Кипение и конденсация", г. Рига, 1983 г.; VII Всесоюзной конференции по тепломассообмену, г. Минск, 1984г.; Всесоюзной НТК "Вопросы обеспечения охраны окружающей среды при эксплуатации судов и рекуперации вторичных ресурсов на предприятиях отрасли", г. Ленинград, 1986 г.; II Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации",г. Рига, 1988 г.; Всесоюзной конференции "Технология очистки вод и создание водооборотных систем", г. Одесса, 1989 г.; II Всесоюзной конференции "Теплообмен в парогенераторах", г.Новосибирск, 1990 г.; I Советско-американском симпозиуме СССР-США "Охрана окружающей среды - 90", г. Ленинград, 1990 г.; VII Всесоюзной конференции по радиационному теплообмену. Проблемы экологии, надежности и энергосбережения, г.Ташкент, 1991 г.; Международной конференции по судостроению. Секция "Экология и защита окружающей среды", г. С.Петербург, 1994 г.; II Международной конференции "Освоение шельфа арктических морей России", г. С.-Петербург, 1995 г.; I Международном студенческом форуме стран АТР, г. Владивосток, 1995 г.; XII Дальневосточной НТК "Учет особенностей ДВ бассейна при проектировании и модернизации судов", г. Владивосток, 1995 г.; Тихоокеанской конференции посвещенной 300-летию Российского флота, г. Владивосток, 1996 г.; XVIII Международной конференции по судовым энергетическим установкам, Польша, г. Гдыня, 1996 г.; 3rd International Marine Engineering Conference 1996, China, Shanghai, 1996; 2nd International Students' Congress of Asia-Pacific Region Countries, Russia, Vladivostok, 1997; на научно-технических конференциях Дальневосточного политехнического института (г. Владивосток, 1972-1993 гг.) и Дальневосточного государственного технического университета (г. Владивосток, 1993-1997 гг.), на заседании межотраслевой рабочей группы предотвращения загрязнения атмосферы с морских судов, Минрыбхоз СССР (г. Москва, 1990 г.).

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 1 монографии (Стаценко В.Н. "Совершенствование экологической безопасности СЭУ" ДВГТУ, Владивосток, 1997. -126 е.; с грифом Министерства общего и профессионального образования РФ рекомендации в качестве учебного пособия), 82 научных работах, 5 учебных пособиях (одно из них с грифом рекомендации Дальневосточного регионального учебно-мктодического центра). Разработки исследований защищены 7 авторскими свидетельствами и 2 патентами РФ. Результаты исследований также приведены в 23 отчетах по хоздоговорным и госбюджетным научно-исследовательским работам.

На защиту выносятся основные научные положения:

1. Конценция экологической безопасности СЭУ и схемное решение комплексного совершенствования экологической безопасности СЭУ.

3. Результаты исследований рабочих процессов в жидкостном нейтрализаторе дымовых газов с восходящим прямоточным и нисходящим противо-точным пленочным движением пресной и морской воды.

4. Обобщение исследований парообразования и теплоотдачи в гори-зонтальнотрубном аппарате при выпаривании растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и ЫаС1.

5. Результаты исследований эффективности судовой котельной установки (КПД, эксплуатационные и экологические характеристики) при сжигании водотопливных эмульсий.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на 307 страницах машинописного текста и включает 153 рисунка, 292 таблиц, библиографию из 212 наименований литературных источников. Приложение включает акты испытаний, акты внедрений, копии авторских свидетельств.

6.6. Выводы по главе

Результаты исследований показывают целесообразность организации процесса сжигания топлив в эмульгированном водой виде в судовых котлах. Такая технология сжигания позволяет осуществлять огневое обезвреживание обводненных нефтеостатков и остатков сточных вод после их концентрирования при сохранении стандартных горелочных устройств, используемой в судовой котельной технике.

Для реализации предлагаемого способа сжигания топлива разработаны технологическая система и устройства для приготовления водотопливной эмульсии, прошедшие апробацию на судах и защищенные авторскими свиде-тельствовами. Эксплуатация котлов КВГ-34К показала, что эти устройства и аппараты просты и удобны в обслуживании, а технология топливоподготовки в целом надежна, малоэнергоемка и может быть автоматизирована.

Анализ результатов испытаний котлов на судах рыбообрабатывающего флота показал, что при сжигании обводненных топлив происходит уменьшение потерь с химическим и механическим недожогами. Снижение образования продуктов неполного сгорания позволяет уменьшить избыток воздуха, подаваемого в топку котла. Заметный эффект от снижения избытка воздуха проявляется при работе котла на малых и средних нагрузках, когда появляется возможность компенсировать затраты теплоты на испарение избыточной воды в топливе за счет уменьшения потерь с уходящими газами.

Важным фактором, влияющим на эффективность работы котла при сжигании ВТЭ, является снижение скорости образования отложений на греющих поверхностях. Правомерность разработанных рекомендаций по увеличению периода между чистками труб в два раза подтверждена результатами регулярных осмотров поверхностей нагрева в течении 2,5 лет эксплуатации котлов КВГ-34К на рыбомучной базе "А.Чуев" (см. акты обследования в приложении).

За счет снижения скорости образования отложений на греющих поверхностях температура уходящих газов увеличивается медленнее и тепловые потери с этими газами уменьшается с соответствующим повышением средне-эксплуатационного КПД котла. Суммарный эффект тепловой экономичности котла, выражающийся в повышении его КПД, зависит от нагрузки котла, вла-госодержания топливной эмульсии и качества регулирования соотношения расходов ВТЭ и воздуха. Согласно результатам испытаний котла КВГ-34К для достижения максимально возможных значений теплоэкономических показателей величина рекомендуемого влагосодержания топлива должна составлять 10. 15%.

Наряду с интенсификацией топочного процесса разработанная технология сжигания топлива позволяет одновременно решать экологические проблемы. При сжигании ВТЭ снижается уровень загрязнения атмосферы токсичными выбросами (ЫОх и СО) до 50% и сажистыми частицами до 80%. Кроме того, использование в составе эмульсии судовых сточных и нефтесо-держащих вод исключает их сброс за борт и снижает загрязнение водного бассейна.

По результатам испытаний и расчетному анализу процессов теплообмена в топке и в газоходах котла разработаны рекомендации к тепловому расчету топок судовых котлов (типа КВГ-34К) при переводе их на сжигание водотопливных эмульсий. За основу расчета принят нормативный метод [181] с вводом поправок, учитывающих затрату теплоты на испарение избыточной влаги в топливе, изменение характеристик топки и топочной среды, а также перераспределение температур продуктов сгорания по газовому тракту котла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанные нами основы повышения экологической безопасности судовых энергетических установок (СЭУ) позволяют решить важную задачу повышения научно-технического прогресса - снижение антропогенного воздействия на окружающую среду с судов и объектов морского базирования.

Получены следующие основные результаты, определяющие научную новизну работы и ее практическую ценность:

1. Предложены и обобщены основные положения концепции экологической безопасности СЭУ. При этом заранее на этапах проектирования суда, корабли и другие объекты морского базирования должны рассматриваться как объекты экологически неблагоприятных воздействий на морскую среду.

2. Разработана система уровней экологической безопасности судов, определяемых их назначением и последствиями возможных аварий, типом двигателя и районом эксплуатации. По каждому из этих направлениий предложено три уровня.

3. Сформулирован комплексный подход к решению проблемы снижения сбросов жидких сбросов за борт и выбросов газовых токсичных ингради-ентов в атмосферу. При этом обоснованы основные направления повышения экологической безопасности СЭУ: а) применение жидкостных пленочных нейтрализаторов дымовых газов ДВС, котельных и других энергетических установок. Рабочей средой для них рекомендуется применение льяльных, загрязненных нефтепродуктами вод. При этом повышается интенсивность очистки этой воды в сепараторах отстойного типа; б) концентрирования пресных и слабосоленых сточных вод методом выпаривания в выпарных аппаратах с целью получения технической пресной воды для мытьевых, фановых нужд, для диспергирования топлива в ДВС и др. При этом обеспечивается интенсификация термической деструкции поверхностно-активных веществ и увеличение кратности упаривания кипящей среды до 10.20 с целью уменьшения продувки аппарата; в) использование огневого обезвреживания в топках котлов нефтео-статков после сепарации рабочей воды нейтрализаторов и продувочной воды от выпарных аппаратов сточных вод. Это производится в виде водотопливной эмульсии, которая приготавливается в диспергаторах.

4. Разработаны конструкции жидкостных пленочных нейтрализаторов дымовых газов с восходящим прямоточным (по отношению к газу), нисходящим противоточным и горизонтальным прямоточным движениями пленки пресной и морской воды. Конструкции нейтрализаторов защищены патентами РФ (№2013579 и 2022128). Получены результаты по исследованию гидродинамических характеристик, теплоотдачи и массообмена в пленочных нейтрализаторах. В процессах массоотдачи рассматриваются интенсивность испарения с поверхности пленки, абсорбция в пленку токсичных состовляюпдах дымовых газов - двуокисей углерода, серы, азота, оксида углерода. Получены и обобщены данные экспериментальных и теоретических исследований.

5. Проведены исследования парообразования и теплоотдачи в выпарном аппарате сточных вод с горизонтальнотрубными греющими элементами с применением новых оригинальных методик измерения - скоростной киносъемки, датчика регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке (А.С.№851199), и др. Получены данные по влиянию на динамику парообразования и теплоотдачу содержания (и концентрации) поверхностно-активных веществ - ПАВ (основного компонента различных моющих средств), растворов ЫаС1 (основного компонента морской воды) и вязкого органического вещества. Выявлена экстремальная зависимость основных характеристик парообразования и коэффициента теплоотдачи от концентрации ПАВ, оптимальные значения этих параметров связаны с критической концентрацией мицел-лообразования, когда раствор ПАВ переходит из истинно-молекулярного состояния в коллоидное. Для этих растворов присуще увеличение концентрационного пограничного слоя и ухудшение теплоотдачи. Представлены обобщающие зависимости по парообразованию и теплоотдаче.

6. Получены данные исследований изменения теплоотдачи при концентрировании раствора октадециламина (ОДА), используемого в теплоэнергетических паротурбинных установках для повышения КПД и уменьшения эрозии их проточных частей. Для этого ПАВ также получено повышение коэффициента теплоотдачи для разных концентраций и тепловых потоков. Результаты исследований внедрены во Всесоюзном институте атомного энергомашиностроения в виде рекомендаций к использованию этого ПАВ в паротурбинных установках большой мощности (Кольская АЭС).

7. Разработаны сложные методики измерений качества выгорания во-дотопливных эмульсий в топках котлов (прибор измерения влажности топлива ПЙВТ-1, зонды отбора проб на химический и механический недожоги и измерения температур факела и потока газов, прибор дожигания проб ПДП-2, вискозиметр топлива гидроакустический ВТА-1, колориметрический прибор измерения содержания в газах оксидов азота и серы ПИАС-1). На элементы системы топливоподготовки и измерений получено пять авторских свидетельств.

8. Получены результаты исследований при сжигании водотопливных эмульсий на экспериментальном огневом стенде. Выявлены основные особенности процесса выгорания. При этом с увеличением влагосодержания топлива получено повышение температур в факеле и за ним, и соответственное уменьшение его размеров. Эти данные подтверждаются измерениями содержания в факеле и в газах компонентов химического (СО, Н2) и механического (сажистые частицы) недожогов. На основе этих данных и результатов испытаний судовых котлов усовершенствована эмпирическая формула длины светящейся части факела в зависимости от расхода топлива, коэффициента избытка воздуха и влагосодержания топлива.

9. Выявлена зависимость тепловых потерь на испарение водяной фракции в топливе от его влагосодержания и температуры уходящих газов. Определено, что при температурах газа до 200 °С эта потеря составляет 0,6.0,7 % на каждые 10 % повышения влагосодержания. С увеличением температуры газа эта потеря увеличивается. Уточнена методика определения КПД котла по обратному балансу при повышенном влагосодержании топлива - тепловую потерю на испарение влаги необходимо вводить в энтальпию уходящих газов.

10. Проведены промышленные испытания судовых главного котла КВГ-34К и вспомогательных котлов КВС30/1 и "Бабкок-Вилькокс" при сгорании водотопливных эмульсий. Результаты испытаний показали, что на средних и малых нагрузках котла КВГ-34К при увеличении влагосодержания ВТЭ возможно получать повышение КПД котла за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха (КИВ). Аналогичные данные получены на вспомогательных котлах, где применяются относительно высокие КИВ. На главном котле при полной нагрузке с увеличением влагосодержания происходит снижение КПД (на 0,6.0,8 % при повышении влагосодержания на каждые 10 %). Эксплуатационный КПД котла повышается за счет снижения выброса сажистых частиц (при ежесуточной сажеобдувке поверхностей нагрева), уменьшения скорости сажистых и минеральных отложений на поверхностях нагрева (и снижения температуры уходящих газов). С учетом этого для главного котла КПД повышается на 0,8. 1,5 % и для вспомогательного - на 1,5.4 %.

11. Получены данные по экологическому совершенствованию котлов при сжигании ВТЭ. Результаты испытаний показали, что при увеличении влагосодержания ВТЭ концентрация оксидов углерода и сажистых частиц в дымовых газах снижается на 60.85 %, оксида азота - на 20.30 %. Аналогичные данные (и по КПД) получены при испытаниях стационарного парового котла ГМ-50 (производительностью по пару 50 т/ч).

12. Практическая ценность результатов исследований определяется:

1. Использованием рекомендаций к применению поверхностно-активных веществ в парогенерирующих установках Всесоюзным НИИ атомного энергомашиностроения (г. Москва, 1979 г.);

2. Совершенствованием качества эксплуатации, удлинением межремонтных сроков , увеличением периодов между очистками поверхностей нагрева котлов КВГ-34К и опреснительных установок на рыбомучной базе "В.Чернышев" Владивостокской базы тралового и рефрежираторного флота (1980);

3. Увеличением производительности и эксплуатационной эффективности опреснительных установок на плавбазах "Конституция СССР" Сахмо-репродукта (1986 г.), и "Пищевая индустрия" Дальморепродукта (1985 г.);

4. Повышением производительности и качества обслуживания опреснительных установок в результате широкого распространения на судах ДВ бассейна и использовании в институте повышения квалификации работников рыбного хозяйства пособия [208], предназначенного для судовых механиков плавбаз и плавзаводов (г. Владивосток, 1987 г.);

5. Применением в качестве руководящего материала методики тепловых расчетов и рекомендаций к проектированию систем сжигания водотоп-ливных эмульсий с специальном конструкторском бюро котлостроения (СКБК, г. Ленинград, 1986 г,);

6. Совершенствованием процесса эксплуатации и повышение экологической безопасности судов при сжигании обводненных нефтеостатков в виде водотопливных эмульсий в котлах КВГ-34Г (на рыбомучной базе "А.Чуев", 1988 г.), КВС30/1 (на теплоходе "Ильич", 1988 г.), "Бабкок-Вилькокс" (на теплоходе "Аскольд", 1988 г.) Владивостокской базы тралового и рефрежи-раторного флота (г. Владивосток ), а также на стационарном паровом котле ГМ-50 (1988 г.);

7. Проектированием, изготовлением и проведением испытаний нейтрализаторов дымовых газов на автобусе "Икарус-250" (ВПАТП-1, г. Владивосток, 1992 г.) и на судовом дизеле 4NVD24 (лаборатория СДВС ДВГТУ, 1994-1995 г.г.);

8. Использованием результатов расчета и рекомендаций при проектировании при конверсионной модернизации (завод им. А.М.Горького, г. Хабаровск, 1994 г.) и проведении испытаний (плавбаза "Советское Заполярье", 1995 г.) опреснительной установки производительностью 180 т/сут;

9. Модернизации и проведения испытаний опреснительных установок производительностью 25 и 3,5 т/сут на РКР "Варяг", БГОС "А.Виноградов" и ПЛ проекта 877 (в/ч 95326,1995-97 г.г.);

10. Применением материалов исследований в трех учебных дисциплинах и в пяти учебных пособиях для курсового и дипломного проектирования в учебном процессе студентов специальности 14.02 "Судовые энергетические установки" (ДВГТУ, г.Владивосток, 1979-1997 г.г.);

1. Зубрилов С.П., Игцук Ю.Г., Косовский В.И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов.- Л.: Судостроение, 1989.- 256 с.

2. Тув И.В. Судовые технические средства предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. М.: Транспорт, 1976,- 128 с.

3. Юдицкий Ф.Л. Защита окружающей среды при эксплуатации судов,-Л.: Судостроение, 1978. -158 с.

4. Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов 1973 г. и Протокол 1978 г. М.: ЦРИА "Морфлот", 1980. - 364 с.

5. Нунупаров С М. Предотвращение загрязнения моря судами,- М.: Транспорт, 1979,- 336 с.

6. Горшков Г.С., Мелков Г.М. Предотвращение загрязнения морской среды: Справочник.- М.: Воениздат, 1979,- 283 с.

7. Грановский М.Г., Карпинский Ю.Н. Судовые нефтесодержащие воды и средства их очистки. Владивосток: ОНТИ ЦПКТБ Дальрыбы МРХ СССР, 1981.-60 с.

8. Определение качества и состава льяльных вод машинно-котельных отделений транспортных судов морского флота./РД 31.04.13.82. М.: Мин-морфлот СССР, 1982. - 8 с.

9. Чем мы дышим.-Приморье, №48, 16 августа 1997. -С.1

10. Косовский В.И., Сташкевич Н.М., Иванова Н.Г. Оптимальный способ обработки судовых сточных в0д.//Охрана окружающей среды на речном транспорте. -Л.: Транспорт, 1984. С.36-38.

11. Якубовский Ю.В. Водоиспользование на судах и предотвращение загрязнения моря.//Судовые энергетические установки. Владивосток: ДВГУ, 1980.-С. 104-115.

12. Либефорт Г.Б. Судовые двигатели и окружающая среда.- Л.: Судостроение, 1979. 141 с.

13. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива . -Л.: Недра, 1988.-312 с.

14. Гладков O.A., Лерман ЕЛО. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990. - 70 с.

15. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч. Утв. Госкомгидрометом 5.08.1985 г. М.: Гидрометеоиздат,1986. -24 с.

16. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). М.: Энергия, 1973.

17. РД 31.06.06-86. Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу в морских портах. M.: M M В, 1986. - 26 с.

18. ГОСТ 24585-81. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами.

19. ГОСТ 28775-90 "Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические требования".

20. ГОСТ 2938-92 "Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические требования".

21. ГОСТ 17.2.2.04-86. Двигатели газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ.

22. Confusion in Emission Regulations for Large Engines. Diesel and Gas Turbine World wide. 1992, March.

23. J.C.Salt. Balancing Enironmental Responsibility in Gas Turbine Permitting Turbomachinary Technobogy Seminar, 1989.

24. Reducing engine emissions the options, MER, 1990, June.

25. Гартвиг B.B., Зимин В.П. О нормировании выбросов окислов азота корабельными газотурбинными двигателями /Труды Международной конференции по судостроению. Секция: Экология и защита окружающей среды. -С.Петербург, 1994. С. 3-6.

26. Лисовский И.В. Концепция экологической безопасности кораблей ВМФ. Труды Международной конференции по судостроению. Секция G: "Экология и защита окружающей среды". - С.-Петербург, 1994. С. 57-62.

27. Hellen G. Emission control of mediun speed diesel engines in marine applications. Proceedings International Shipbuilding Conference (ISC). Section G "Ecoloqy and Environmental Protection", St. Petersburq, 1994. P. 13-19.

28. Ефимов E.B., Зимин В.П., Рудаков O.A. Принципы создания экологически чистых судовых газотурбинных двигателей . Труды Международной конференции по судостроению. Секция G "Экология и защита окружающей среды". С.-Петербург, 1994. С. 7-12.

29. Беломорец В.В. Проблемы природоохраны на море. Труды Международной конференции по судостроению. Секция G "Экология и защита окружающей среды". С.-Петербург, 1994. С. 53-56.

30. Chilton Т.Н., Colbum А.Р. Mass Transfer (Absorption) Coebbiaents. -And. End. Chem.-1934- №> 26.

31. Белов C.B. Охрана окружающей среды.- M.: Высш. школа, 1983.

32. Жуков Г.И., Смайлис В.И. Жидкостный нейтрализатор для подземного дизельного самоходного оборудования// Горный журн.-1987-№1. С.60-61.

33. Ковалев О.П., Якубовский Ю.В. Тепломассообмен при испарении и конденсации в пленочном контактном аппарате.//Тезисы докладов 2 Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и кондкнсации".Т.2, Рига, 1988. С.106-107.

34. Семенов П.А. Журнал технической физики,- 1950, Т. 10,- Вып.8.- С.980.

35. Патент РФ № 2013579, МКИ F01 N3/04. Нейтрализатор отработавших газов ДВС/ Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Заявл. 07.06.91; Опубл. 30.05.94, бюл. № Ю.

36. Патент РФ № 2022128, МКИ F01 N3/04. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания/ Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Заявл. 07.06.91; Опубл. 30.10.94, бюл. №> 20.

37. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия , 1976.

38. Слесаренко В.Н., Гудаков Г.А. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления восходящего потока в пленочных опреснительных аппаратах// ИФЖ.- 1973,- Т.25.- №4.- С.957-959.

39. Сень Л.И., Якубовский Ю.В. Парогенераторные установки на морской воде. JI.: Судостроение, 1979. - 232 с.

40. Ковалев О.П., Якубовский Ю.В. Тепломассообмен при адиабатическом испарении жидкости в судовых контактных пленочных испарителях. Сб. Судовые энергетические установки. Владивосток, ДГУ, 1981. С. 121.

41. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1975. - 486 с.

42. Карякин Ю.В., Ангалов И.И. Чистые химические вещества. Руководство по приготовлению неорганических реактивов и препаратов в лабораторных условиях. М.: Химия, 1974. - 407 с.

43. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. М.: Машиностроение, 1989.

44. Газоопределители химические. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.- Донецк: ВНПО "Респиратор", 1990. 29 с.

45. Соснин Ю.П. Контактные водонагреватели. М.: Стройиздат, 1974. - 359 с.

46. Гешев П.И.,Ковалев О.П., Цвелодуб О.Ю., Якубовский Ю.В. Тепломассообмен при контакте горячего газа со стекающей пленкой жидкости// ИФЖ.- 1984,- Т.П.- №3.- С.428-432.

47. Накоряков В.Е, Григорьева Н.И. О совместном тепломассопереносе при абсорбции на каплях и пленках// ИФЖ.- 1977,- Т.32.- №3.- С. 399.

48. Накоряков В.Е., Григорьева Н.И. О совместном тепломассопереносе при пленочной абсорбции// Теплообмен и гидродинамика при кипении и конденсации. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1979. - С. 278-284.

49. Накоряков В.Е., Бурдуков AIL, Буфетов Н.С. и др. Экспериментальное исследование массоотдачи к стекающим пленкам жидкости// Тепло-и массоперенос в абсорбционных аппаратах. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1979. - С. 19-29.

50. Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Кузин B.C. Сжигание обводненных топлив в судовых котельных установках (системы, устройства, испытания): Учеб. пособие / ДВГТУ,- Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1995,- 104 с.

51. Семенов П.П. УШ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Рефераты докладов и сообщений № 16. Секция основных процессов и аппаратов химических технологий. АН СССР, 1958. - С.9.

52. Сергеев Г.Т. Исследование процесса тепло- и массообмена при испарении жидкости с открытой поверхности. Минск, автореф. дисс.канд.техн.наук. 1962. - 18 с.

53. Нестеренко A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1952. - 395 с.

54. Боровков B.C., Майрановекий Ф.Г. Аэрогидродинамика систем вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Строй издат, 1978.- 116с.

55. Kafesjan R, Plank S.L., Gerhard AI Che Journ., 1961, 7, № 3. p. 463465.

56. Шервуд Т., Пикфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.-696 с.

57. Конобеев Б.И., Малюсов И.К. и др. Химическая промышленность, 1961, №7.-С. 475.

58. Рой Д.К. Автореферат дисс. канд .техн. наук: Москва: МИХМ, 1963.

59. Синха А.П. Автореф. дисс. канд.техн.наук: Москва: МИХМ, 1961.

60. Пивоваров В.Е. Автореф.дисс.канд.техя.наук: Москва: МИХМ,1967.

61. Кучмистый Б.И. Автореф. дисс. канд.техн.наук: Москва: МИХМ,1970.

62. Семенов П.А., Рейбах М.С., Горшков A.C. Хим. промышленность, 1966, №3,-С. 213-219.

63. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С. В сб.: Процессы химической технологии. Гидродинамика, тепло- и массопередача. М.-Л.: Наука, 1965. - С. 25-31.

64. Живайкин Л.Я., Волгин Б.П. Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева, 1961, т. 6, № 3. С. 354-355.

65. Соловьев A.B., Преображенский Е.И., Семенов П.А. Хим. промышленность, 1966, № 8. С. 601-604.

66. Ластовцев М.Л., Пивоваров В.Е., Семенов П.А., Чехов О.С. Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология, 1965, № 5. С. 864-869.

67. Капица П.Л. Журнал экспериментальной теоретической физики, 1948, т. 18, №1,3,19.

68. Zholus B.I., Merkushev I.A., Petreev I.V. Prevention of Marine Pollution from the Navy Ships: Hyqienic Aspects. P. 63-66

69. Покровский B.H. Очистка дымовых газов ТЭС от окислов серы. -Учеб. пособие/ М.: МЭИ, 1984. 65 с.

70. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников И.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. - 510 с.

71. Левентон О.Л. Применение поверхностно-активных веществ для предотвращения накипеобразования в испарителях,- Труды института ВОД-ГЕО, Москва, №8,1964. С.25-26.

72. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ. М.:Химия, 1975. -144 с.

73. Аверин Е.К., Кружилин Г.Н. Влияние поверхностного натяжения и вязкости на условия теплообмена при кипении воды. Изд. АН СССР, 1955, № 10. С. 130-135.

74. Jacob М. und Linke W. Der Wärmeübergang beim Verdampfen von Flüssigkeiten an Senkrechten und waagerechten Flachen. Phys. Zeitschr., N 8, 1935.

75. Stroebe G. W., Baker E.M.M., Bad ger W.L. Boiling Film Heat Transfer Coefficients in a Long Tube Vertical Evaporation - Ind. Eng. Chem., v. 31, N 2, 1939. P. 200-206.

76. Чащин И.П., Шигина Л.Ф., Шваб H.C., Соболь А.Д. Исследование влияния некоторых органических добавок на теплообмен при кипении. Теплоэнергетика, 1975, № 8, с. 73-74.

77. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации и кипении, -М.: Машгиз, 1952, -232 с.

78. Толубинский В.И. Определение коэффициентов теплоотдачи от стенки к жидкости в горизонтальных и вертикальных испарителях. Труды ИТЭ, 1952, №5. С. 71-83.

79. Попов В.Д., Константинов С.М. Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче при кипении некоторых жидкостей и водных растворов. Известия ВУЗов. Энергетика, 1962, № 7. С.70-78.

80. Аладьев И.Т. Конвективный и лучистый теплообмен. Изв. АН СССР, 1960.

81. Аладьев И.Т. Теплоотдача к жидкостям, кипящим в трубах и большом объеме. Теплоэнергетика, 1963, № 4. С. 56-62.

82. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, СО, 1970, -660 с.

83. Лебедев П.Д., Сорокин А.Ф. Закономерности тепло- и массобмена при кипении растворов. Известия ВУЗов, Энергетика, 1958, № 1. С.80-85.

84. Маленков И.Г. Экспериментальные данные по исследованию влияния вязкости на оттеснение жидкости при барботаже. Сб. Теплопередача при кипении и конденсации, Новосибирск, 1978. С. 21-26.

85. Минченко Ф.П. К вопросу о теплообмене при пузырьковом кипении. Энергомашиностроение. 1960, №6. С. 17-21.

86. Сорокин А.Ф. Обобщенные зависимости теплообмена при кипении растворов. Труды ИЭИ, 1958, № 8. С. 84-97.

87. Рычков А.И., Стерман Л.С. Исследование теплоотдачи к кипящим растворам едкого натра. Химическая промышленность, 1948, № 4. С. 14-16.

88. Сорокин А.Ф., Теплообмен при кипении растворов в условиях свободной конвекции. Труды ИЭИ. 1959, № 9. С. 90-100.

89. Якубовский Ю.В., Добржанский В.Г., Чайка В.Д. Динамика роста паровых пузырей на горизонтальных трубах. Нелинейные волновые процессы в двухфазных средах. - Материалы XX Сибирского теплофизического семинара 1976 г., Новосибирск, 1977. С. 362-368.

90. Фритц В., Энде В. Исследование механизма парообразования с помощью киносъемки паровых пузырей. Сб. Вопросы физики кипения. М.: 1964. С. 162-188.

91. Плезет М.С., Цвик С.А. Рост паровых пузырей в перегретых жидкостях. Сб. Вопросы физики кипения, М.: Мир, 1964. С. 189-211.

92. Лабунцов Д.А. Механизм роста паровых пузырей на поверхности нагрева при кипении. ИФЖ, 1963, т. 6, № 4. С. 33-39.

93. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. К вопросу о скорости роста паровых пузырей при кипении. Труды МЭИ. М.: МЭИ, 1975. С. 3-15.

94. Якубовский Ю.В., Добржанский В.Г., Стаценко В.Н., Чайка В.Д. Влияние диаметра нагревателя на перенос тепла при кипении воды в условиях вакуума. Труды Дальневосточного политехнического института, т. 77, Владивосток, 1974. С. 109-118.

95. Якубовский Ю.В., Чайка В.Д., Стаценко В.Н. Экспериментальное исследование процесса теплообмена применительно к судовым вакуумным испарительным установкам. Труды ДВПИ, т. 80, Судовые энергетические установки, Владивосток, 1972. С. 70-76.

96. Чайка В.Д. Вопросы физики кипения жидкостей (на горизонтальных трубах). -Владивосток: Дальнаука, 1996. -213 с.

97. Субботин В.И., Сорокин Д.Н., Цыганов А.А. Перенос тепла при пузырьковом кипении в большом объеме. Атомная энергия. 1070, т. 28, № 6. С. 471-476.

98. Справочник химика. Т. 3, М-Л., Госхимиздат, 1952, -1192 с.

99. Городов А.К., Кабаньков О.Н., Комов А.Т., Мартынов Ю.К., Ягов В.В. Экспериментальное исследование динамики паровых пузырей при кипении воды и этанола в области низких давлений. Труды МЭИ. М., МЭИ, 1975, №268. С. 33-42.

100. Cole R., Shulman H.L. Bubble Growth Rates at High Jakob Numbers -Int. J. Heat Mass Transfer, 1964, v. 9, N 12. P. 1377-1390.

101. A.C. № 851199, МКИ G01 N15/06. Датчик регистрации паровых пузырей в двухфазном потоке/ Стаценко В.Н, Подсушный А.М. Заявл. 25.10.78; Опубл. 30.07.81, бюл. № 28.

102. Венерами И.Э. Теплоотдача вертикальной и горизонтальной трубы при кипении воды и сахарных растворов в условиях свободной циркуляции. -Изв. КПИ, 1955, т. 18, № 12. С. 344-355.

103. Минченко Ф.П., Фирсова Э.В. Теплоотдача к воде и водным растворам солей лйтия при пузырьковом кипении в большом объеме. Сб. Вопросы теплоотдачи и гидродинамики двухфазных сред, 1961. С. 117-128.

104. Мамонтова Н.Н. Кипение некоторых жидкостей при пониженных давлениях. ПМТФ, 1966, № 3. С.140-144.

105. Cooper M.G. The Microlayer and Bubble Growth in Nucleate Pool Boiling. Int. J. Heat Mass Transfer, 1969, v. 12, N 8. P. 915-933.

106. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Динамика паровых пузырей в области низких давлений. Труды МЭИ, М., МЭИ, 1975, № 268. С. 16- 32.

107. Roll J.B., Myers J. Е. The Effect of Surface Tension on Factors in Boiling Heat Transfer A. I. Ch. E. Journal, 1964, v. 10 N 4. P. 530.

108. Han C. Y., Griffith P. The mechanism of Heat Transfer in Nucleate Pool Boiling Int. J. Heat Mass transfer, 1965, v. 8. P. 887-914.

109. Лабунцов Д.А., Кольчугин Б.А.,Головин B.C., Захарова Э.А., Владимирова Л.Н. Исследование механизма пузырькового кипения воды с применением скоростной киносъемки.-Сб. Теплопередача и тепловое моделирование,1969. С.156-166.

110. Cooper M.G. The Microlayer and Bubble Growth in Nucleate Pool Boiling. Int. J. Heat Mass Transfer, 1969, v. 12, N 8. P. 915-933.

111. Толубинский В.И., Островский Н.Н. Скорость роста паровых пузырей при кипении растворов. Сб. Конвективный теплообмен, 1965. С. 1117.

112. Волошко A.A., Вургафт A.B. Динамика отрыва парового пузыря при кипении в условиях свободного свободного движения. ИФЖ, 1970, т. 19, № 1.С. 15-20.

113. Cole R. Bubble Frequencies and Departure Volumes at Subatmospheric Pressure. A. I. Ch. E. Journal, 1967, v. 13, N 4. P. 779-783.

114. Siegel R.-Advances in HeatTransfer. New-York-London, 1967, v.4.

115. Rallis C. J., Jawurek H. H. Latent Heat Transport in Saturated Nucleate Boiling. Int. J. Heat Transfer, 1964, v. 7, N 10. P. 1051-1068.

116. Kotchaphakdee P., Williams M.C. Enhancement of Nucleate Pool Boiling with Polimeric Additives.-Int. J. Heat Mass Transfer, 1970, v. 13, №5. P.835-848.

117. Айвазов Б.В. Практикум по химии поверхностных явлений и адсорбции. М., Высшая школа, 1973, - 206 с.

118. Шинода К., Нагава Т., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные ПАВ. М., Мир, 1966.

119. Кружилин Т.Н. Теплоотдача от поверхности нагрева к кипящей однокомпонентной жидкости при свободной конвеции. Изв. АН СССР. ОТН, 1948, № 7. С. 967-980.

120. Ковалев О.П. Утилизация теплоты и очистка газов в контактных пленочных аппаратах. Владивосток, Дальнаука, 1997. -120 с.

121. Леонтьев Л.А., Гольцов В.Я. К вопросу исследования теплообмена при кипении растворов в вертикальных трубах в условиях вынужденного движения. Химическое и нефтяное машиностроение. 1967, №12, С.29-31.

122. Стюшин Н.Г., Астафьев В.И. К вопросу о теплообмене при кипении растворов. Теоретические основы химической технологии, 1975, т.9, №4. С.555-562.

123. Crempik Е., Schindler К. Filippov G., Saltanov G. Einsaltz grenzflächenaktiven Stofie in Saltdampfturbinen/- Energietechnic, Bd. 1978, 28 Jg., H.ll, November.

124. Филиппов Г.А., Поваров O.A., Васильченко Е.Г. и др. Мсследова-ние воияния гидрофобных присадок на работу турбинных ступеней влажного пара. Теплоэнергетика, 1979, №6. С.33-35.

125. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М.: Изд-во АН СССР, 1962.274 с.

126. Лебедев О.Н., Марченко В.Н. Механизм сгорания капли эмульгированного топлива в среде, близкой к неподвижной // Тр. ин-та водного транспорта. Вып. 114. Новосибирск, 1975. С. 124-134.

127. Воликов А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л.: Недра, 1989.

128. Кондратьев Е.А., Кондратьев В.Н. Исследование пламени СО и О2. Влияние влаги на интенсивность видимого свечения пламени // Физ. химия, 1938. Т. 11. Вып. 3. С. 26-38.

129. Семенов H.H. Цепные реакции. М.-Л.:Госхимтехиздат, 1934.-136 с.

130. Волкер П., Райт К. Вопросы горения. В 3-х т. М.: Иностр. литер., 1953. Т. 3,- 362 с.

131. Чудаков Е.А. Основные проблемы сгорания в автотракторных поршневых двигателях //Сгорание в транспортных поршневых двигателях. -М.: Изд-во АН СССР, 1951. 252 с.

132. Ищук Ю.Г. Топливо и полнота его сгорпния в судовых дизелях. Л.: Судостроение, 1985. -100 с.

133. Корницкий С.Я., О сжигании обводненных мазутов // Известия ВТИ им. Ф.Э.Дзержинского. 1935. №10.

134. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М.: АН СССР, 1970

135. Иванов В.М., Канторович Б.В. Топливные эмульсии и суспензии. М., 1963.

136. Тув И.А. Сжигание обводненных мазутов в судовых котлах. J1.: Судостроение, 1968.

137. Лебедев О.Н., Сомов В.А., Сисин В.Д. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях. Л.: Судостроение, 1986.

138. Иванов В.М., Радовицкий И.В., Ценев В.А. О механизме горения дисперсных топливных систем // Химия и технология топлив и масел. 1985. №6.

139. Иванов В.М., Нефедов П.Н. Экспериментальные исследования процесса горения частиц натуральных и эмульгированных жидких топлив // Новые методы сжигания топлива и вопросы теории горения. М., 1962.

140. Павлов Б.П., Батуев С.И., Шевелев К.В. Подготовка водомазутных эмульсий для сжигания в топочных устройствах // Повышение эффективности использования газообразного и жидкого топлива в печах и отопительных котлах. Л., 1984.

141. Щупарский А.И., Попов А.И. Голубь Н.В. Аналитическая зависимость увеличения расхода топлива котлогенераторов при сжигании водома-зутной эмульсии от ее влажности // Изв. вузов. 1985. №10.

142. Воликов А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л.: Недра, 1989.

143. Юсуфова В.Д., Гарзанов АЛ. Повышение эффективности использования ВТЭ в энергетический и промышленных топливосжигающих установках // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в энергетике. М., 1985. Вып. 2.

144. Кузнецов A.A., Нечаева Л.И., Ремезова Д.А. Дисперсность разбавленных во до-керосиновых эмульсий // Гидродинам, и явления переноса в двухфазных дисперсных системах. Иркутск, 1985.

145. Харитонов А.К., Голубь Н.В., Попов А.И. Уменьшение вредных выбросов при сжигании водомазутных эмульсий // Энергетика. 1983. №2.

146. Воликов А.Н., Абрамов А.И. Водомазутные эмульсии-эффективное топливо для отопительных котлов // Водоснабжение и санитарная техника. 1983. №10.

147. Поляков А.А., Ляпой Г.Я. Сжигание водомазутных эмульсий в автоматизированном котле // Морской транспорт. М., 1984. Вып. 4.

148. Исследование условий эффективного сжигания высоковязких обводненных топлив и остатков нефтесодержащих и льяльных вод в судовых котлах: Отчет о НИР / Дальневост. политехи, ин-т (ДВПИ); Руководитель Ю.С. Селезнев. №ГРО! 840046635. Владивосток, 1986.

149. Попов А.И., Щупарский А.И., Голубь Н.В. Оптимальная влажность водотопливных систем с учетом защиты окружающей среды от выбросов ТЭЦ // изв. вузов. Энергетика. 1987. №11.

150. Шустов Ю.Б., Садеков М.Х., Рыбаков В.П. Результаты испытаний парового автономного котла КВА 0.25/3 на водотопливной эмульсии // Сб. науч. тр. Горький, 1988. №220.

151. Юсуфова В.Д., Гарзанов А.Л., Каспаров С.Г. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании водомазутной эмульсии в паровом котле //Пром. энергетика. 1984. №7.

152. Юсуфова В.Д., Гарзанов А.Л., Каспаров С.Г. Снижение вредных выбросов в атмосферу и утилизация нефтесодержащих сточных вод при сжигании водомазутной эмульсии в парогенераторах ТЭС // Всесоюз. совещ. "Энергетика и экология": Тез. докл. Баку, 1982.

153. Helion R., Delatronchette С., Sundermann Р. Verringerung von Rauchgasemissionen durch Vercrenung von Heizól Wasser - emulsionen // VGB Kraft werkstechn. 1975. №2.

154. Nesbitt R.L. Emulsifíern mcrease boiler efficiency // Tappi. 1981. №2.

155. Keenan W.J. Oil water emulsification system provides St. Regis mili with major energy savings // Pap. Trade J. 1982. №3.

156. Matanich D. Izgaranie emulzjia u termoenergetetskim postrojenjima // Energija. 1978. №9.

157. Lappoehn K., Jansen H.P., Verminderung des Eestatoffauswurfes bei Olfenerungsanlagen // VGB Kraft werkstechn. 1981. №12.

158. Fein Tropfen. Ultraschall ÓI - Wasser Emulgator verbesessert die Schwerólverbrennung Kaessmann G. - Warme. - 1984. - №3.

159. Sjogren A. Pyding med vand olie emulsión // Warme. 1976. №41.

160. Gereska J. Water oil homogenization reduces particulate emission // Power Eng. 1978. №9.

161. Diyer F.L. Water sddition to practical combustión systems concepts and applications // 16th Symp., (Int). Combustión Caribrídge, Mass, 1976. Pittsburgh, 1976.

162. Применение водотопливных эмульсий в судовых энергетических установках: Обзор по способам сжигания топлива / ЦПКТБ Дальрыба. Владивосток, 1977.

163. Зубрилов С.П., Селивостров В.М., Браславский И.И. Ультразвуковая ковитадионная обработка топлив на судах. Л.: Судостроение, 1988.

164. Использование водотопливных эмульсий в судовых котлах: Отчет о НИР/ Гипрорыбфлот (Клайпед. отд.); Руководитель Л.А. Кожевников. -№ГР961/27 06 - 006. Клайпеда, 1976.

165. Эксплуатационные испытания судовых паровых котлов на водо-топливной эмульсии: Отчет о НИР/ Гипрорыбфлот (Клайпед. отд.); Руководитель Л.А. Кожевников. №ГР770298557. Клайпеда, 1978.

166. Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Кузин B.C. Сжигание обводненных топлив в судовых котельных установках (системы, устройства, испытания): Учеб. пособие / ДВГТУ. Владивосток: изд-во ДВГТУ, 1995. 104 с.

167. A.C. № 1502064, МКИ В01 F3/00, 5/12. Способ диспергирования жидкостей в потоке и устройство для его осуществления/ Суменков В.М., Урбанович В.М., Стаценко В.Н. и др. Заявл. 28.01.87; Опубл. 23.08.89, бюл. №31.

168. A.c. СССР №1556730. Диспергатор / Суменков В. М., Урбанович

169. A.И., Лапин A.M., Пильдш В.Г., Крон В.И., Халенков В.Н. // Открытия. Изобретения. 1989, № 14.

170. Якубовский Ю.В., Суменков В.М., Селезнев Ю.С., Стаценко В.Н., Урбанович А.И. Эксплуатация производственных котлов КВГ-34К на водо-топливной эмульсии // Рыб. хоз-во. 1991, №3.

171. B.М. и др. Заявл. 16.01.87; Опубл. 07.07.88, бюл. № 25.

172. Асосков В.А., Шебалова З.А., Антоновский В.И. Некоторые вопросы методики измерений при исследовании камер сгорания // Расчет и проек-тарование камер сгорания ГТУ : Сб.науч. тр./ ЦКТИ. Л., 1967. № 75

173. Наджаров М.А., Мотин Г.И., Яхилевич Ф.М. Определение механического недожога в высокотемпературной зоне мазутного факела // Теплоенергетика. 1974. № 9.

174. Тепловой расчет котлогенераторов: Нормативный метод. М : ВТИ-ЦКШ, 1973.

175. Справочник судового механика по теплотехнике. /Под.ред. А.П.Пимошенко. Л. .Судостроение, 1987. -476 с.

176. Пушкин Н И. Судовые парогенераторы. Л.: Судостроение, 1977.

177. Стаценко В.Н., Карастелев Б.Я. Зависимость КПД котельной установки от времени наработки.-Труды ДВГТУ: Кораблестроение и океанотех-ника. Вып. 113, сер.З. 1994. С. 152-155.

178. Стаценко В.Н., Селезнев Ю.С. Особенности теплового расчета судовых котлов при использовании обводненного топлива/ Тез. докд. регион. НТК по МНТП НИР "Дальний Восток России"/ ХГУ. -Хабаровск. -1995. -С.75-77.

179. Стаценко В.Н. Влияние влагосодержания эмульсии на энтальпию уходящих газов/ Тр. ДВГТУ: Кораблестроение и океанотехника. Вып. 113. Сер.З. -1994. -С. 147-151.

180. Салтанов Г.А., Стаценко В.Н., Таратута В.А., Якубовский Ю.В. Теплоотдача и парообразование при кипении раствора поверхностно-активного вещества в парогенерирующих установках/ Инженерно-физический журнал.- 1982. № 5. Т.ХИ,- С. 720-723.

181. Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Особенности динамики парообразования при кипении органических растворов на горизонтальных трубах/ Сб. Кипение и конденсация.- Рига/РПИ. 1983,- С. 64-70.

182. Якубовский Ю.В., Стаценко В.Н., Селезнев Ю.С., Суменков В.М. Влияние влагосодержания топлива на теплотехнические характеристики котлов при огневом обезвреживании сточных и нефгесодержащих вод. -Там же. -С.85.

183. Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В. Комплексное совершенствование экологической безопасности морских производственных объектов /Тез. докл. II Междунар. конф. "Освоение шельфа арктических морей России". -С-Пб.: СПГТУ. -1995. -С.

184. V.N.Statsenko, U. V. Yakubovsky, V. А. Туо. Reducing of Ship Energy Plant Exhaust Gases Toxicants/ Paper 3-rd International Marine Engineering Conference. -China, Shanghai. -1966. -P. 1-2-1. 1-2-3.

185. Стаценко B.H., Якубовский Ю.В. Комплексный метод повышения экологической безопасности СЭУ/ Мат. XVIII Междунар. конф. по судовым энергетическим установкам. -Польша, Гдыня. -1996. -С.293-297.

186. Стаценко В.Н., Суменков В. М., Кузин B.C., Урбанович А.И. Обобщение результатов испытаний котлов КВГ-34К // Совершенствование проектирования, эксплуатации морских судов и энергетических комплексов: Сб. науч. тр. ДВГТУ. Владивосток , 1993. Вып. 3.

187. Стаценко В.Н., Якубовский Ю.В., Макаревич A.B. Особенности эксплуатации опреснительных установок.- Пособие для судовых механиков, ДВ УПКТБ ВРПО Дальрыбы, Владивосток, 1985. -63 с.