автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Термодинамическое совершенство системы "Котельная установка-потребители теплоты" дизельных судов

На правах рукописи

Панасенко Андрей Александрович

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВО СИСТЕМЫ «КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ

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

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владивосток - 2003

Работа выполнена в Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Слесаренко Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Штым Анатолий Николаевич; кандидат технических наук, доцент Братко Валентин Александрович

Ведущая организация - Институт проблем морских технологий ДВО РАН

Защита состоится «24» декабря 2003 года в 10.00 часов на заседании специализированного совета Д223.005.01 при Морском государственном университете им. адм. Г.И. Невельского по адресу: 690059, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая 50А, ауд. 241, факс (4232) 41-49-68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского.

Автореферат разослан «22» ноября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Резник А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Преобладающее количество судов на морском флоте, оснащённых дизельными установками, значительно усложнило их энергетические схемы за счёт большого количества вспомогательного оборудования. К числу относительно энергоёмкого элемента судовых энергетических установок (СЭУ) относится система «вспомогательная котельная установка (КУ) - потребители теплоты», затраты топлива на которую сопоставимы с их значением для главного двигателя. Оценка этих затрат осуществляется величиной КПД котла и удельными расходами топлива при установлении величин тепловых потерь методом материального баланса, не учитывающего в полной степени реального характера процессов в котле и влияния на них вспомогательных устройств и потребителей, комплектующих тепловую схему.

При таком подходе невозможно получить как количественную, так и качественную оценки тепловой схемы «КУ - потребители теплоты» и определить те элементы в ней, совершенствованием которых возможно сократить расход топлива и уменьшить потери в окружающую среду.

Рассмотрение взаимодействующей системы «КУ - потребитель теплоты» методом эксергетического анализа позволяет установить степень термодинамического совершенства рабочих процессов, протекающих в ней, определить численную величину потерь, выявить наиболее энергоёмкие процессы и указать пути снижения энергетических затрат.

Целью работы является разработка, с привлечением метода эксергетического анализа, термодинамических принципов оценки процессов в судовом котле и взаимодействующих с ним элементах для использования при проектировании и совершенствовании тепловых схем, направленная на повышение экономической эффективности системы «КУ - потребители теплоты».

Объект исследования. Системы «КУ — потребители теплоты» дизельных судов, их тепловые схемы на судах различного назначения.

Методы исследования. Представленные теоретические исследования основаны на эксергетическом и энтропийном методах оценки совершенства элементов тепловой схемы, термодинамике необратимых процессов и теории графов при анализе установок. Экспериментальные исследования включают численное моделирование на ЭВМ и физическое - на котельной установке УПС «Надежда». Результаты опытов обработаны математическими методами с применением теории погрешностей измерений.

В расчётах использовалась вычислительная техника, для чего разработана соответствующая программа для ПЭВМ.

Научная новизна исследования заключается в том, что, на основе теоретических положений метода эксергетического анализа, впервые рассмотрена оценка тепловой эффективности системы «КУ — потребители теплоты» как взаимодействующего комплекса. В соответствии с чем:

1. Доказана целесообразность использования термодинамики необратимых процессов при совершенствовании процессов в системе «КУ - потребители теплоты» наряду с нормативным методом теплового расчёта котла.

2. Установлены математические зависимости для определения прироста энтропии вследствие необратимых процессов в котле.

3. Разработана впервые методика, алгоритм и программа для ЭВМ определения эффективности элементов и всей тепловой схемы «КУ - потребители теплоты» на основе теории графов.

4. Показано, распределение эксергетических тепловых потерь при передаче теплоты радиацией и конвекцией при условии одинаковой температуры газов.

5. Предложено оптимизировать процессы в системе «КУ - потребители теплоты» изменением коэффициента избытка воздуха за счёт схемы регулирования котла воздействием на его величину а.

6. Рекомендована к использованию зависимость температуры воздуха в машинном отделении от температуры наружного воздуха для повышения КПД системы «КУ - потребители теплоты» в соответствии с опытными данными, полученными на ПУС «Надежда».

7. Показано, что применение эксергетического метода расчёта, позволяет расширить применение уравнения для определения расхода топлива на котёл, полученного на основе экспериментальных данных, на все потребители пара.

Автор защищает следующие положения диссертационной работы:

1. Новые научно-технические решения по оценке и повышению термодинамического совершенства судовой системы «КУ - потребители теплоты».

2. Теоретический анализ зависимости прироста энтропии от коэффициента избытка воздуха, температуры воды и воздуха и их влияния на эксергети-ческий КПД.

3. Оценку процессов горения и теплообмена на основе учёта сопровождающих их необратимых потерь.

4. Термодинамический анализ распределения теплового потока в котле между поверхностями нагрева.

5. Методику использования моделирования на ЭВМ теории графов для установления взаимодействия системы «КУ — потребители теплоты».

Практическую ценность имеют следующие результаты:

1. Разработана программа для ЭВМ, предназначенная для моделирования тепловых режимов системы «КУ — потребители теплоты».

2. Даны рекомендации по расчёту расхода топлива и КПД судовой системы «КУ — потребители теплоты», основанные на выполненном эксергетиче-ском анализе.

3. Показана целесообразность увеличения площади лучевоспринимаю-щих труб, участвующих в конвективном теплообмене, с целью совершенствования эффективности теплообмена в топке.

4. Указаны элементы системы «КУ - потребители теплоты», обслуживающие котёл, характеризующиеся наибольшими значениями необратимых потерь и требующие замены в тепловой схеме.

5. Предложена схема, позволяющая снизить расход энергии на систему «КУ — потребители теплоты» применением регулирования воздушной заслонкой по закону минимального производства энтропии во всех процессах, происходящих при генерации пара.

Реализация результатов диссертационного исследования. Разработана методика расчёта потерь эксергии и выбор эффективных тепловых схем системы «КУ - потребители теплоты» и способов их снижения при модернизации и проектировании СЭУ. Предложены практические рекомендации к использованию результатов моделирования в проектных разработках по предложенной программе для ЭВМ независимо от типа системы «КУ - потребители теплоты».

Апробация работы проведена на: двух международных научно-практических конференциях «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток, 2001 и 2003); молодёжной научно-технической конференции «Творчество молодых - интеграции науки и образования» (Владивосток, 2001); международной научной конференции творческой молодёжи «Безопасность на море. Научно-технические проблемы и человеческий фактор» (Владивосток, 2002); международной научно-технической конференции «Двигате-ли-2002» (Хабаровск, 2002); пятом международном студенческом форуме стран АТР (Владивосток, 2003); первом международном симпозиуме по эксергии, энергии и окружающей среде (The First International Exergy, Energy and Environment Symposium - «IEEES-1»), (Турция, г. Измир, 2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15-ти статьях, из них 5 в материалах международных конференций, а также использованы в отчёте о НИР.

Объём работы составляет 168 страниц машинописного текста, в том числе 78 рисунков, 26 таблиц и список использованных источников из 141 наименования. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и научная новизна диссертационной работы, сформулирована цель и дана краткая аннотация выносимых на защиту положений диссертации. Отмечены работы Д.П. Гохштейна, И.Р. Кричевского, Я. Шаргута, А.И. Андрюшенко, В.М. Бродянского, Г.Н. Костенко, Г.П. Верхивкера, И. Пригожина, И. Динсера, С.К. Исика, A.M. Цир-лина, А.Н. Штыма, В.Н. Слесаренко и др. внесших существенный вклад в совершенствование методов оценки необратимости термодинамических процессов.

В первой главе представлен анализ особенностей функционирования системы «КУ - потребители теплоты». При этом рассмотрены: принципы использования основной части продукции котла, конструктивные разновидности котлов дизельных судов и их энергетические характеристики, влияние вспомогательных элементов на его экономичность. Произведено сравнение методов оценки тепловой эффективности рабочих процессов в системе «КУ - потребители теплоты». Выполнена оценка процессов горения и теплообмена в котле на основе первого закона термодинамики и показателей эффективности различных их типов по величинам тепловых и эксергетических потерь.

Принципы использования основной части продукции котла (пара, теплоты) позволили классифицировать в отдельные группы системы «КУ — потребители теплоты» сухогрузных теплоходов, дизельных танкеров и плавбаз рыбной промышленности. На основе этих принципов построены стандартные структурные схемы для указанных групп (рис. 1). При анализе структурных схем комплекса «КУ - потребители теплоты», с термодинамической точки зрения доказано, что их следует рассматривать как взаимодействующую систему, содержащую собственно котёл, элементы, обеспечивающие его рабочий режим и потребители тепловой энергии, отмечено, что обслуживающие котёл устройства являются потребителями тепловой энергии и что при этом наблюдается определённая ориентация по типу судна.

1

Рис.1. Соединение элементов системы «КУ - потребители теплоты» сухогрузного судна

Анализ характерных особенностей котлов транспортного флота показал, что вспомогательное оборудование снижает эффективность системы «КУ -потребители теплоты» сухогрузного судна более, чем оборудование главного котла паротурбинного судна. Этот вывод получен на основании сравнения режимов работы вспомогательного оборудования.

Для обоснования выбора методов расчёта, в работе рассмотрены процессы горения и теплообмена в котле на основе первого закона термодинамики. Отмечены недостатки теплового расчёта вспомогательного котла (ВК) в связи с отсутствием учёта: рассеивания (диссипации) теплоты при преобразовании химической энергии топлива в тепловую энергию пара, параметров ок-

ружающей среды в тепловом балансе и тепловых потерь всей разветвлённой сети систем вспомогательного оборудования системы «КУ — потребители теплоты». В котле значительная доля теплоты при горении топлива передаётся радиацией и её эксергия характеризуется своими особенностями, что требует уточнения общей величины эксергии этой теплоты в зависимости от доли в ней радиации излучения.

Сравнительной оценкой тепловой и эксергетической эффективности различных типов ВК по величинам тепловых и эксергетических потерь установлено, что важное значение имеет учёт подготовки сред во вспомогательных устройствах и системах и что энергетические потери имеют аналог -внешние потери эксергии при эксергетическом рассмотрении процессов в котле. Поэтому, наиболее оптимальный режим системы «КУ - потребители теплоты» может быть обеспечен минимальной суммой внешних и внутренних потерь эксергии как в котле, так и во вспомогательных элементах и потребителях теплоты.

Результаты и выводы первой главы определили следующие научно-технические задачи:

- провести эксергетический анализ процессов горения и теплообмена и характеризующих их потерь в судовом котле, с раздельным учётом теплоты, переданной радиацией и конвекцией;

- оценить влияние нагрузки котла, коэффициента избытка воздуха, температуры питательной воды и окружающей среды на величину эксергетических потерь;

- установить зависимости, определяющие оптимальную термодинамическую организацию процессов в котле;

- оценить термодинамические процессы в обслуживающих системах и устройствах и потери эксергии в них;

- получить теоретические зависимости рассматриваемого комплекса «КУ — потребители теплоты», описываемого как единую систему и программу её решения на ЭВМ;

- определить удельные затраты условного топлива для судовых вспомогательных котлов с обоснованием их значений на основе эксергетических потерь;

- разработать рекомендации по совершенствованию теплового расчёта системы «КУ — потребители теплоты» за счёт привлечения эксергетического метода;

- сравнить энерго-экономические показатели действующих судовых систем «КУ — потребители теплоты» с достигаемыми при проектировании при учёте эксергетических потерь;

- разработать рекомендации по совершенствованию тепловой схемы системы «КУ — потребители теплоты» на основе замены входящих в неё энергоёмких элементов.

Во второй главе дана характеристика термодинамического совершенства вспомогательного котла, как основного элемента системы «КУ - потребители теплоты», что определяется следующими положениями:

1. От термодинамического совершенства котла, вследствие частичного использования пара собственно в системе «КУ - потребители теплоты», в значительной степени зависят энергетические затраты на функционирование устройств, обеспечивающих её работу.

2. Установление параметров котла при работе в оптимальных термодинамических условиях имеет непосредственное отношение к экономии топлива.

Проведён эксергетический анализ процессов горения и теплообмена на основе характеризующих их потерь в котле. Рассмотрены вопросы влияния параметров котла, коэффициента избытка воздуха, температуры окружающей среды на величину эксергетических потерь, приведён вывод зависимостей при оптимальной организации процессов в котле. Оптимальной, с точки зрения второго закона термодинамики, является организация процессов с минимальным суммарным приростом энтропии.

Так как основным процессом в котле является процесс горения, то потеря эксергии с изобарно-изотермической реакцией

Д е^тХ-Я^пКМЬ-КЖ), (1)

где Кс - константа равновесия; - газовая постоянная; й/, Н2 - энтальпии продуктов до и после реакции горения.

Согласно уравнения (1), необратимые потери горения определяются молярной массой горючего вещества, константой химического равновесия, энтальпией газов и температурами в топке Г, и окружающей среде То-

Величина константы равновесия связана с концентрацией реагирующих веществ, давлением и температурой в топке. В соответствии с термодинамическими соотношениями получено, что потери эксергии пропорциональны сумме натуральных логарифмов величин, обратных концентрациям реагирующих веществ в соответствующих им степенях, и находятся в обратно -пропорциональной зависимости от температуры горения. Их величина, при увеличении давления в топке, линейно убывает при неизменном количестве реагирующих веществ. Для определения эксергетических потерь, сопровождающих такие процессы как горение и теплообмен в котле, выполнена систематизация значений высшей и низшей теплоты сгорания и рассчитаны химические эксергии жидких топлив, применяемых на судах, которая показала, что расхождение между Ер„ и имеет место в пределах от 1,0 до 2,0%, а между Егв и (¿п составляет 0,4 - 0,6%. Большие значения относятся к топливам с более высоким содержанием серы.

Процесс горения в котле и его эффективность связаны с потерями от уходящих газов. При этом важной частью полной эксергии газов является их химическая составляющая

е = Л Т Ё 2 йх ¡2 \, у=02, И2, СОъ Н20, (2)

с» ^ О > \ ¡1 01) 1-1

где 2р 2о} - процентное содержание массыу'-го газа в составе дымовых газов и в атмосфере.

При определении доли химической эксергии газов, образовавшихся в процессе горения при стандартных условиях работы котла КАВ 2,5/7 в номинальном режиме, получено значение есА= 0,665 МДж/кг, что составляет 1,644% от низшей теплоты сгорания топлива. Следовательно, химическая эксергия газов имеет значительную величину и ей не следует пренебрегать в расчётах, что не учитывается при энергетическом анализе потерь в котле.

В топке котла действуют силы, обусловленные разностью потенциалов температур и концентраций, а также сродством химической реакции. Полный поток теплоты делится на составляющие его части, связанные с передачей теплоты воде и топливовоздушной смеси.

Скорость прироста энтропии в топке, причиной которой является необратимость

Д5Г = д, (А Г, /Г,2)+ д, (дГ2 ¡Т})+ ё&(ц/Т2 )+£./, (А, /Г2), (3)

где д: — удельный поток теплоты между газами и лучевоспринимающей поверхностью; д2 - удельный поток теплоты между газами и топливовоздушной смесью; ЛТД1 - движущая сила, обусловленная разностью температур ЛТ при теплообмене; g — удельный поток массы топливовоздушной смеси; -

движущая сила; р - химический потенциал топливовоздушной смеси; J, - величина скорости 1-й химической реакции; (А,/ Тт) - движущая сила, обусловленная величиной сродства А, г'-й химической реакции.

Рис. 2. Изменение конвективной и лучистой составляющих теплоты в котле КАВ 2,5/7 в зависимости от степени экранирования топки

При использовании термодинамики необратимых процессов для анализа, из уравнения (3) приняты составляющие, оказывающие наибольшее влияние на процессы в топке.

В результате установления количества теплоты в котле, переданной газами питательной воде, в зависимости от степени экранирования топки котла у/, получено, что в котлах, где составляющая теплоты, переданная в топке воде, значительно превышает составляющую теплоты, переданную в конвектив-

ных поверхностях (в 1,5 и более раз), снижение экранирования топки приводит к уменьшению производительности котла. Для котлов с меньшей долей переданной в топке теплоты, снижение экранирования топки увеличивает его производительность (для КАВ 2,5/7 - на 10,8% при снижении у/до 0,2, рис. 2).

При термодинамическом описании необратимых процессов решена задача об оптимальном распределении теплового потока в котле между радиационными и конвективными поверхностями с использованием уравнения

Яг1чс=4С/1С<-&У" (4)

где т/,тс- время нахождения газа в топке и конвективных поверхностях; С/, Сс-постоянные коэффициенты, которые находятся экспериментально.

Если условие (4) выполнено во всём диапазоне нагрузок котла, то при этом обеспечивается оптимальный режим процессов теплообмена в топке и конвективных поверхностях.

С целью уточнения величины эксергетических потерь, сопровождающих тепловые процессы в котле, рассмотрено влияние, оказываемое конвективной и радиационной составляющими теплоты на их значения.

С этой целью, полный эксергетический КПД котла представлен как произведение исходного эксергетического КПД rjei (отношение эксергий нагреваемого и греющего тепловых потоков) и относительного эксергетического КПД Т]ео, величина которого зависит от гидравлических сопротивлений.

Полный эксергетический КПД котла при передаче теплоты конвекцией и работающего в области температур Т>Т0

Е -Е 1 -Т/Т 1-е

„ сех сеп___0/ с .._с__„ „ /с\

7J =-=---<р-= ij Г) , ID)

« Е -Е 1-7-/7" 1 + е «< «•' v '

hen ha 0/ h h

а при передаче теплоты радиацией

Е -Е 1-Т/Т 1-е

„ _ сех сеп___0/ с__:__с _ „ „

1 ---—Г?-\-v.-ч 1 ■ W

• Е -Е 1 [ /т к /,т 1 + 6

hen hex 1 + -1Т 1 Г-4Г/ЗГ h

3 » о/ А' о/ Л

Исходный эксергетический КПД при передаче теплоты конвекцией чис-1-7- /Г

ленно равен ц =—а при передаче теплоты радиацией

о/ h

1-Г ¡Т

ц =——.-?—5-, где: <р - коэффициент тепловых потерь;

1+- Г IT Г-AT /373*0/ h> о/ h

г] =g^i-sj/ß^-sj=ip(i-£j/(i+£j- относительный эксергетический КПД;

е =7г 1\Е -Е ), е =я ¡\е -Е - дополнительные переменные; nüc, nDh - экс Del х сех сеп' h Ohl х hen hex' А

сергетические потери от гидравлических сопротивлений нагреваемого и греющего теплоносителя; Есе„, Есе1 - эксергия нагреваемого теплоносителя на входе и выходе из котла; Ehem Е/,ех - эксергия греющего теплоносителя на входе и выходе из котла; Ти, Тс - среднелогарифмические температуры греющего и нагреваемого теплоносителя.

Для сравнения эффективности передачи теплоты конвекцией и радиацией, характеристики т)е, =f(Ti/To, Т/Г0) каждого из способов совмещены (рис. 3).

Как показывает анализ кривых, передача энергии при рассмотренных температурах, более эффективна радиацией, чем конвекцией, так как позволяет получить при сгорании топлива более высокое значение г\е,. Результаты расчёта эксергетических характеристик для ряда котлов приведены в табл. 1.

Рис. 3. Совмещённые характеристики г]е1 =/(Т¡/То, Т/Го) способов передачи теплоты конвекцией - 1 и радиацией - 2

Эксергетические характеристики вспомогательных котлов

Марка Адиабат- Темпера- Темпера- Темпера- То, Це, при г)е, при пе-

котла ная тем- тура ухо- тура пи- тура на- К конвективной редаче энер-

пература дящих тательной сыщенно- передаче гии радиа-

в топке К газов К воды, К го пара К энергии,% цией, %

КАВ 4/7 2223 583 323 443 300 27,6 30,9

КАВ 6,3/7 2232 656 323 443 300 27,4 31,1

VX-525 2073 678 323 443 300 27,7 30,9

Как следует из табличных результатов, исходные эксергетические КПД при передаче энергии конвекцией и радиацией имеют разницу в 3 - 4%. Это указывает на наличие теплового резерва для совершенствования процесса теплообмена в котлах.

Скорость прироста энтропии при конвективном теплообмене, с учётом составляющей только вследствие теплового воздействия, при соответствующих преобразованиях и при условии, что коэффициент теплопередачи К и площадь теплообмена F постоянны

т/

» (лУ-1)/и-

T'-Q/W

дs--h-—(7)

KF-w In-

где и'Л - водяной эквивалент греющего потока; Т\ - адиабатная температура в топке котла.

а)

МДж J Кч -60

40

20 О

О 150 300 450 600 750 900 Й.МДж

ч

О 150 300 450 600 750 900 О. МДж

Рис. 4. Зависимость прироста энтропии в заданном а) конвективном и б) радиационном процессах теплообмена

Для определения скорости прироста энтропии, в случае радиационного теплообмена при учёте составляющей только теплового воздействия, предложена зависимость

_4 Q

Т - —

в ecF

tIQ

3

, (8)

где £ - степень черноты системы теплообменивающихся потоков; eq - постоянная Стефана-Больцмана.

В соответствии с уравнениями (7, 8) для значений 7"л=2300 К, ©/^=1700 К и KF=825\ кДж/К-ч, ££^2,738-10"6 кДж/К-ч построены зависимости AS=f(Q) за один час процесса (рис. 4). Асимптоты, параллельные оси OAS соответствуют определённой нагрузке, равной Th' м>/,=10437 МДж/ч и T'hwh(l -exp(-KF/wy))-10439 МДж/ч (рис. 4, а). Кривая 1 характеризует процесс с величиной К F =оо и показывает предельные возможности теплообменника. Кривая 2 соответствует процессу теплообмена с заданным значением К F. Асимптоты, параллельные оси OAS соответствуют определённой нагрузке, равной (Т\ и^=10437 МДж/ч и 6=7011 МДж/ч (рис. 4, б). Выбранные значения переменных уравнений (7) и (8) соответствуют работе котла КАВ 2,5/7 при номинальных условиях.

Графическая интерпретация уравнения (8) указывает на снижение скорости прироста энтропии при повышении Т0, которое проявляется более сильно при большей нагрузке котла, что подтверждается данными Я.Л. Пеккера, полученными для промышленных котлов.

Процессы горения и теплообмена являются определяющими при получении пара в котле и сопровождаются потерями эксергии, величина которых сказывается на экономичности котла. При расчёте котла методом энергетических потерь, влияние эксергетических потерь в названных процессах не учитывается. Анализ показывает, что величина этих потерь определяет эффективность судовых котлов. С тем, чтобы сравнить величины потерь для указанных выше процессов, нами, применительно к котлу типа КАВ 2,5/7, они сопоставлены по двум методам: энергетическому и эксергетическому. Для этого, уравнение эксергетического баланса котла представляется в виде

= (е -Е )+е (\-Т /т ] + (? -рУ +ХКД/> + ХД£ » I «"V <*»/ V Р о) 1 1 ч

У"1 1-1

откуда эксергетические потери котла

£Д£ = се;+б/+е -е^-(э-е.Ц^/г+вЛ

7 » (Ш)

+ (/> -Р у + \Р -Р V +\Р -Р у -[ Р -Р\У -(я -Р V - £ V АР =7ЧД5 +Д5 )

V/ 0 / / * а 0' а * 0 ' »■ ^ 0) £ех >1 0'» ] ) О* Т Р'

J " 1

гДе 2/> 0» &« 0« й - теплота топлива, воздуха, уходящих газов, питательной воды, обусловленная разностью температур сред и Т0\ Р/, Ра, Рга, Р*, Р* — давление топлива, воздуха, уходящих газов, питательной воды и пара; V/, Уа Угех — соответственно их объём; Е„, Е1 - эксергия воды и пара; ЛР1 - потеря давления в у - ом гидравлическом сопротивлении; V/ - объём у - ой среды, потерявшей давление.

Величина первой составляющей (10) характеризует необратимость про- текающих в котле термических процессов, второй - гидравлических.

Во всех котлах, кроме высоконапорных, значения давления невысоки, поэтому большего внимания заслуживает составляющая Л5Т необратимых потерь, обусловленных конечной разностью температур источников теплоты.

Так как топливо, воздух и питательная вода поступают из окружающей среды, скорость прироста энтропии равна:

^ - (е„¡тт ~ е, Д," к/т, ~ е„/0- О О

Первое слагаемое в уравнении (11) представляет скорость прироста энтропии в процессе преобразования топливо - воздушной смеси до состояния уходящих из котла газов. Второе слагаемое характеризует изменение скорости прироста энтропии в процессе изменения питательной воды до состояния получаемого пара. Традиционно, сумма этих слагаемых представляется состоя-

щей из двух величин: ЛБь - прирост энтропии топливо - воздушной смеси до состояния газов в топке без теплообмена и Д^- прирост энтропии газов и воды до состояния уходящих газов и пара в результате теплообмена.

Если связать эти величины с нагрузкой котла, то значение 45У

АЯГ = О^ Д + <2/7- - е/г = е^Г + 1/г - 1/г ). (12)

В уравнении (12) температуру газов Те, участвующих в процессе теплообмена, можно принять как среднелогарифмическую между адиабатной температурой и температурой уходящих газов. Температура горения Ть находится как среднелогарифмическая между адиабатной и температурой окончания горения. Если ввести условие, что горение заканчивается при температуре уходящих газов и в котле протекает только конвективный теплообмен по закону (3 = АУ(ге-т), уравнение (12) выразится как

(13)

1

VI 1п-

1

КР

1 -еЯг;

При этом в уравнении (13) м>к =сре ^с^^аС" +\) - водяной эквивалент

газов.

На основании уравнения (13) определены значения в зависимости от а для котла КАВ 2,5/7 при номинальном режиме. При оценке прироста энтропии от необратимости горения по уравнению (13), величина условно принята бесконечно большой. Для полноты анализа процессов в котле учитывается эксергия уходящих газов. Величина скорости прироста энтропии от необратимого теплообмена уходящих газов с окружающей средой

мТ0=д^{ут0-1/т^). (14)

На рис. 5 показаны зависимости, характеризующие влияние коэффициента избытка воздуха а на величину необратимых потерь, определяющих эффективность.

Сумма скорости прироста энтропии вследствие необратимого теплообмена газов с водой и окружающей средой, а также из-за горения топлива, равна А5тн+А5г. Эта суммарная скорость прироста энтропии позволяет рассчитать КПД котла по её величине.

а)

А5т»+ ЛБт кДж (К-ч)

1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4

Рис. 5. Зависимости: а) скорости прироста энтропии, б) тепловых потерь при 7о=300 К котла КАВ 2,5/7 от коэффициента избытка воздуха при номинальном режиме

Из сравнения величины суммарной скорости прироста энтропии (рис. 5) и тепловых потерь видно, что они имеют различный характер. Скорость прироста энтропии характеризуется выраженным минимумом при коэффициенте избытка воздуха равном 1,3, и этот минимум соответствует температуре окружающей среды 70=ЗООК. Он изменяется с гораздо меньшей скоростью, чем тепловые потери.

При выполнении исследования получены зависимости прироста энтропии от нагрузки, температур питательной воды и окружающей среды.

С тем, чтобы обеспечить экономичную работу котла, требуется свести к минимуму прирост энтропии, вызванный процессами горения и теплообмена газов с парообразующими поверхностями и окружающей средой. Для установления этого минимума принято, что теплообмен осуществляется конвекцией, что характерно для большинства вспомогательных котлов и при условии ч: То) и Д5Г тт, где аор, - коэффициент избытка воздуха, соответствующий минимальному приросту энтропии.

Энергетические потери в котле можно рассматривать равными теплоте уходящих газов, а процесс горения полностью завершённым при среднелога-рифмической температуре в газоходах.

Скорость прироста энтропии при этом в котле

\___1_

Т Т

. о 8«

(15)

Ч S J s

где Т- среднелогарифмическая температура нагреваемого теплоносителя; Tg -среднелогарифмическая температура газов.

Температура Т в котле является величиной постоянной и, поэтому, минимальный прирост энтропии для заданных нагрузки и значении энергетического jj определяется при /(а^=- + — -—--> mm.

g О sex

Из уравнений теплопередачи и среднелогарифмической величины температуры газов в котле Те =T+Q/KF, Tga = /сг (l +aGl))exp(-1/{t/Q+\/KF)). После подстановки этих значений в (15), определены частные производные по коэффициенту избытка воздуха а и температуре окружающей среды Т0, а по их сумме, приравненной нулю, установлена точка экстремума. Изменением знака производной в окрестностях этой точки, она оценена как минимум. Если допустить, что нагрузка Q котла не изменяется, то уравнение оптимального коэффициента избытка воздуха от температуры окружающей среды

1

/ . * > 1

с G°QF ехр

и

2-1

а _,т+мкг)}

'"в0 Согласно (16) и построенным графическим зависимостям, установлено, что максимум оптимального коэффициента избытка воздуха смещается в сторону более высоких значений при повышении температуры окружающей сре-

ды. При увеличении коэффициента теплопередачи К, оптимальный коэффициент избытка воздуха снижается, что следует из анализа производной функции }(аорд. Численно величина аор„ при которой имеют место наименьшие значения необратимых потерь в процессах, составляет 1,3 при 7о=ЗООК для котла КАВ 2,5/7 при номинальном режиме.

В третьей главе приведена термодинамическая оценка процессов в обслуживающих системах и устройствах, а также в потребителях теплоты. Для каждого элемента системы «КУ - потребители теплоты» определены эффективность, затраты и потери на основе энергетического и эксергетического расчётов. Получены теоретические зависимости, рассматривающая котельную установку и потребители как единую систему «КУ — потребители теплоты» и 1

разработана программа её реализации на ЭВМ. Оценка термодинамической эффективности каждого элемента тепловой схемы произведена соответственно по двум КПД, а также по среднеэксплуатационным коэффициентам тепло- 4 передачи и значениям минимальной скорости прироста энтропии, за счёт происходящих в них процессов. Проведённое количественное исследование потерь энергии вспомогательных механизмов и устройств, обслуживающих котёл, показывает, что их величина значительно отличается от используемой в тепловых расчётах.

Представленная оценка энергетических и эксергетических затрат для обеспечения работы вспомогательных механизмов системы «КУ - потребители теплоты» при температуре окружающей среды Т0= О °С показывает, что при обеспечении функционирования вспомогательных элементов системы, на них затрачивается 7,4% от располагаемой энергии топлива, что удовлетворительно согласуется с опытными данными.

При построении теоретических основ взаимодействия отдельных элементов комплекса КУ с потребителями теплоты и величин эксергетических потерь, представление системы со всеми её связями, а также определение степени влияния каждого элемента на параметры выполнено путём построения опорного граф-дерева материальных и энергетических потоков. За меру связи «

элементов принята эксергия потока, как универсальная величина, количественно учитывающая характеристики любого материального или энергетического воздействия. Степень сложности граф-модели определяется множеством < вершин и дуг графа и зависит от задачи исследования, а также уровня описания и анализа объекта. Для нашей задачи граф построен на основе структурной схемы системы и учитывает все связанные с её элементами потоки эксер-гии.

Для графовой схемы необходима информация о технологии получения, расходе пара и процессах, следующих до и после основных, а также о соединении элементов между собой. Методика определения потерь в каждом отдельном элементе схемы осложняется тем, что в них могут происходить несколько необратимых процессов. Поэтому, на основе структурной схемы следует получить тепловую схему, составленную из типовых идеальных элементов, в которых происходит один процесс и однозначно определяется эконо-

мичность. В результате обработки информации о составе котельных установок, а также об основных процессах, вызывающих эксергетические потери в их составных частях, нами выделены типовые элементы, которыми можно охарактеризовать любой из механизмов принципиальной схемы КУ (табл. 2).

Таблица 2.

Типовые элементы

№ группы элемента Наименование элемента Принципиальные схемы потоков эксергии Использованная эксергия Располагаемая эксергия

1 Теплообменник ЕсезГ ЕСеп Eften~ Ehex

2 Насос, вентилятор, сепаратор Ееп Еех Еееп Еех- Ее„ Еееп

3 Камера сгорания Eenl j»- Еех Ееп2 Еех Eenl+ Ее„2

4 Гидравлическое или термическое сопротивление Е,„ Е„ 0 Ееп " Еех

Обозначения, принятые в табл. 2.: Еееп - мощность насоса, вентилятора или сепаратора; Ее„, Еех - выходящий и входящий эксергетические потоки элемента; Есех, Ehex - выходящие нагреваемый и греющий эксергетические потоки; Ecen, Ehen - входящие нагреваемый и греющий эксергетические потоки.

Граф анализируемой системы «КУ - потребители теплоты» содержит 24 элемента и 49 связей (потоков). Каждый i элемент и каждая j связь графа характеризуются своим номером. Все 24 элемента относятся к одному из типовых, указанных в табл. 2.

Для описания принадлежности связей конкретным элементам использована матрица инциденций. Входящие в элемент потоки отражаются цифрой (1), выходящие (-1).

При таком теоретическом описании схемы, все её элементы, кроме отношения к одному из типовых, разделяются на головные или неголовные. К головным относятся элементы, использующие внешнюю, по отношению к котельной установке, энергию.

Связи между элементами характеризуются величиной потока эксергии, которая для электроэнергии и работы равна затрачиваемой мощности, а для остальных потоков

Е, =Су((е4,-е„)+(еу-eJ+EKl, (17)

Gj - j-й поток вещества; ehj, eMj - удельная химическая эксергия /-го потока при существующих и нулевых условиях; е„ ej0. термомеханическая эксергия потока при существующих и нулевых условиях; Ец - поток электрической или механической энергии. Каждая дуга графа рассматривается как эксергия матери-

ального потока, определяемая для отдельных потоков различным количеством параметров связей, а каждый узел графа характеризует термодинамическую систему различными выражениями для определения эффективности.

Сравнение затраченной элементами эксергии произведено при помощи коэффициентов влияния р, представляющих собой отношение располагаемой / элементом эксергии ко всей располагаемой системой «КУ - потребители теплоты» эксергии Еф1:

А (18>

В соответствии со значениями эксергетических КПД элементов и величинам Ел и Еш (используемая эксергия г'-го элемента) эксергетический КПД системы «КУ - потребители теплоты» предложено определять

V =5>*А -ЕО-^К,-Ц^/Еф,, (19)

где г)еЛ, г)еш - эксергетические КПД /-го головного и неголовного элемента; Да, рш - коэффициенты влияния 1-го головного и неголовного элемента; - эксергия, уходящая из системы в окружающую среду.

Алгоритм и программа для ПЭВМ получена применительно к схеме, построенной как реально функционирующая в составе СЭУ.

В соответствии с разработанной программой, произведено определение эксергетических потерь в элементах системы «КУ - потребители теплоты», на базе данных т/х «Николай Колотов» (табл. 3).

Таблица 3.

Эффективность элементов системы «КУ - потребители теплоты» т/х «Николай Колотов» при 7д=283 К, полученные при использовании разработанной программы _

Наименование элемента схемы Распола- Использо- Эксергети- Коэффициент

гаемая эк- ванная эк- ческий влияния р,

сергия Ел, сергия Еш, КПД Це!

МДж МДж

1. Топка котла 2511,111 1982,012 0,7893 0,9905

2. Теплообменник котла 1727,304 1085,832 0,6286 0,6813

3. Теплообменник обобщённого по- 792,234 300,112 0,3789 0,3125

требителя___

4. Конденсатор отработанного пара 127,221 9,812 0,0772 0,0502

5. Тёплый ящик 126,603 27,023 0,2129 0,0500

6. Редукционный клапан перед по- 48,106 0 0 0,0190

требителями теплоты

7. Расходная топливная цистерна 2,221 0,763 0,3803 0,0028

8. Отстойная цистерна 3,011 1,113 0,3803 0,0008

9. Танк запаса топлива 3,023 1,412 0,4691 0,0012

10. Псевдотеплообменник воздуха в 3,023 1,658 0,5846 0,0012

машинном отделении

11. Проточный теплообменник перед 1,732 0,823 0,5846 0,0007

сепаратором

12. Проточный теплообменник перед 1,732 0,823 0,5846 0,0007

форсункой

В таблице представлены только те элементы, произведение коэффициента влияния которых на их эксергетический КПД % Для головных элементов или на величину (1-т]е1) для неголовных элементов, больше 0,00027.

В соответствии с уравнением (19), эксергетический КПД системы «КУ -потребители теплоты» составляет = 0,116.

Из сравнения табличных результатов видно, что совершенствованию рабочих процессов в первых трёх элементах должно быть уделено наибольшее внимание, как обладающими максимальными, по сравнению с остальными элементами, коэффициентами влияния. Из них наименьшим эксергетическим КПД обладает теплообменник обобщённого потребителя, что указывает на низкую эффективность использования энергии нагреваемого в котле теплоносителя.

Рис. 6. Зависимости среднеарифметической температуры наружного воздуха, забортной воды и воздуха в МО по дням в апреле 2002 г. в соответствии с испытаниями на СЭУ ГГУС «Надежда» и обобщениями

линия температур забортной воды; ■ ■■■■■■■■ линия температур наружного воздуха; в м ■■ ■ линия температур воздуха машинного отделения

Величина эксергетических потерь в котле и элементах системы, как видно из приведенных теоретических зависимостей (5, 6, 15, 17), в значительной степени определяется параметрами окружающей среды. С тем, чтобы практически подтвердить это положение, при эксплуатации СЭУ ПУС «Надежда», проведены испытания с целью нахождения зависимости температуры в машинном отделении от температуры наружного воздуха и забортной воды, как определяющих величину необратимых потерь (рис. 6).

Из сравнения данных, полученных за четыре месяца, установлено, что при повышении температуры наружного воздуха и забортной воды, разность между этими величинами и температурой воздуха в машинном отделении уменьшается, что повлияет на реальное значение потерь в системе «КУ - потребители теплоты». С тем, чтобы учитывать эту особенность, предложено уравнение определяющее зависимость температуры воздуха в машинном отделении от температуры забортной воды

1ио='в+п1в=20 + 1в(\-п), (20)

где ^о - температура воздуха в машинном отделении, °С; ^ - температура забортной воды, °С; п - коэффициент, определяемый экспериментально. Значение этой температуры следует принимать при оценке сопровождающих потерь от необратимости процессов. Для ПУС «Надежда» для практических расчётов, в исследованные месяцы, можно принять п=0,1. Наибольшая дисперсия разности между измеренными и вычисленными по уравнению (20) данными температуры в МО составляет 0,7.

На примере ПУС «Надежда», представлены расчёты величины расхода топлива с учётом условий изменения параметров окружающей среды, которые определяются потерями эксергии в тепловых процессах.

/1

а я, .

500-

МДж/ч -

400-

300-

200-

100-

0

9™ 11™ 13°° 15™ 17 19 т,ч Рис. 7. Зависимости тепловой, эксергетической нагрузок и средней величины энергии сгораемого топлива котла ПУС «Надежда» от времени 08.08.02 г. —— тепловая нагрузка; эксергетическая нагрузка;

_ средняя тепловая нагрузка; _____________________ средняя эксергетическая нагрузка;

----------------средняя величина энергии топлива

Для оценки тепловой эффективности вспомогательного котла ПУС «Надежда» были проведены испытания, результатом которых являются энергетические и эксергетические характеристики, приведённые на рис. 7. При установлении эффективности котла использованы расчётные данные, полученные методом прямого баланса. Величина эксергии пара вычислена по температуре наружного воздуха и паропроизводительности. Результатами расчётов, полученными для принятой нагрузки котла, равной 278 МДж/ч (среднеквадратичная относительная ошибка 3,6%), энергетическом КПД 79% и низшей теплоте сгорания топлива 42,7 МДж/кг, установлено, что средний расход топлива должен составить 8,4 кг/ч. В то время как измерениями получено, что должен составить реально 12,3 кг/ч при среднеквадратичной относительной ошибке 10,0%, а энергетический КПД соответственно 53% при ошибке 10,6%. Между тем, эксергетический КПД, по уравнению (5) и в соответствии с данными рис.

7, даёт одинаковую величину т;е=17%, что свидетельствует в его пользу по сравнению с тепловым КПД.

С тем, чтобы с достаточной точностью определить расход топлива на котёл, требуется корректировка, учитывающая влияние на расход температуры окружающей среды, значение которой присутствует во всех уравнениях, описывающих эксергетические потери. Основанием для этого предположения являются экспериментальные данные, в соответствие с которыми

О, и (21)

где 2 - теплота, необходимая потребителю; <р - коэффициент, учитывающий потери энергии и равный 1,21-И,46; М - разность между температурами в помещениях судна и наружного воздуха; А1П1Ш - максимальная разность между температурами в помещениях судна и наружного воздуха.

Откуда отношение Дг/Д^

Д'/ЛСх =(Г„-ТЖ-Г0тш) = (1-Г0/Г„)/(1-Г0тш/Г„), (22)

где Т„ - температура в помещениях судна, К; Т0тт - минимальная температура наружного воздуха (окружающей среды). Для простоты, значение Г0„„„ необходимо принять такой, при которой котёл работает в номинальном режиме.

Выражение (22) представляет собой отношение температурных эксерге-тических функций теплоты помещений судна при существующей и минимальной температуре окружающей среды и показывает, что чем больше потенциал конечного потребителя, тем больший расход топлива имеет котёл. Физически выражение (22) следует рассматривать, как коэффициент изменения нагрузки на котёл при изменении температуры окружающей среды.

Уравнение (21) позволяет определить расход топлива не только на котёл, но и на вспомогательные потребители теплоты (подогреватели воды, топлива и т.д.) с заменой в уравнениях (21) и (22) величины Т„ на температуру, до которой подогревается потребитель.

В четвёртой главе выполнена оценка удельных затрат судовых систем «КУ - потребители теплоты» с установлением их значений на основе эксерге-тических потерь.

Связь между экономическими затратами и эксергетическим КПД осуществлена через коэффициент технико-экономического совершенства

% =ъ/(1+1(К,+М()/сД (23)

где С, - стоимость вводимой в установку эксергии; Е(К,+М,) - сумма капитальных и эксплуатационных затрат.

Так как значение <р0 зависит от то эксергетический КПД системы «КУ — потребители теплоты»

е ,.пАе

П = 1-Е—!-, (24)

' е , е

<1 4

где еи - полезно использованная эксергия; Ае, - потери эксергии в элементе системы «КУ - потребители теплоты; ел = еч+ е„, - удельный расход эксергии.

Величина удельного расхода эксергии зависит от эксергии ед, определяющей количество теплоты, участвующей в процессе получения пара, затрат эксергии ет на повышение термомеханического преобразования выпариваемой воды и эксергии, потребляемой вспомогательными механизмами системы ет,.

Основное влияние на себестоимость для котла и теплообменников вспомогательного оборудования оказывает значение удельной поверхности нагрева gKy, и поэтому она учтена при расчёте себестоимости вырабатываемого пара.

Величины расчётных затрат, определяющих себестоимость полученного пара, в соответствии с удельными расходами эксергии

Э„=В (е„+ eJ +£> elш+Cgky, (25)

где коэффициенты В, Ц С зависят от экономических показателей и с достаточной точностью определяются

(26)

С К к К

В =--+ 0,68——;1> = С + <р—=

т п <2* т * т 8 " р

где С/, Сц - стоимость топлива и электроэнергии; Кы, КВм, Кж - капвложения в электростанцию и вспомогательные механизмы на 1 кВт условной мощности; Кц - капвложения в теплообменники на 1 м2 их поверхности; г], щ, т]„ -энергетический КПД котла, вспомогательных устройств и потребителя теплоты; (р - коэффициент, зависящий от амортизационных отчислений и нормативного коэффициента эффективности капвложений; т - время использования системы «КУ — потребители теплоты» в году.

Значение е, зависит от удельного расхода топлива системы «КУ - потребители теплоты» б/и определяется

е, =а,(1-тя/т.) (27)

где Т, - температура пара на выходе из котла; Т„ - температура питательной воды.

Суммарная поверхность теплообменных устройств всех элементов системы «КУ - потребители теплоты»

8ь=(еш+п<*оГ„)/К(Т,-Т„), (28)

где п - количество теплообменных устройств в составе структурной схемы системы «КУ - потребители теплоты»; г„ - средняя скрытая теплота парообразования; с10 - удельный выход пара (отношение массы пара к массе поступившей в систему «КУ — потребители теплоты» воды).

Термоэкономическое моделирование позволило выполнить сравнительное рассмотрение разновидностей тепловых схем системы «КУ - потребители теплоты» и установить для них оптимальные значения величины стоимости производимого продукта (вода, пар).

Задача оптимизации представлена минимизацией объективной функции

3= Е С в + £ СК+ Е С N +СК, (29)

/ / * х '

где С/, Си - стоимость топлива и электроэнергии, потребляемой системой «КУ

- потребители теплоты»; С* - удельная стоимость оборудования; К - капзат-раты на строительство установки; в/ - удельный расход топлива; К - расход электроэнергии на нужды системы «КУ - потребители теплоты»; Сос - постоянная остаточная стоимость.

Капитальные затраты, в основном, зависят от поверхностей нагрева ^ и равны К=С?Р, где СУ - удельная стоимость поверхностей. Суммарный баланс всех рабочих потоков в установке

хГсе + сс^) + (с -С )г +[с ~с\ =3, + 32, (30)

V. * f * е ) » * I " * '

I = 1

где 3/ и З2 - целевые функции, подвергаемые оптимизации на ЭВМ; е/, е, — удельные эксергии топлива, пара; Сц - стоимостной показатель потерь эксер-гии.

Значение Сл находится

С в +С N +С в С = --—. (31)

* е +е +е

f N »

Величина удельной эксергии для топлива и электроэнергии определяется

е/ = (Ь- Тоз -^и.Х,^, ец = (1 -Т,/Т„), где "КГв » ~ масса; ц, -

1-1 1-1 1-1 1=1 ао

химический потенциал топлива; а„ а0 - коэффициенты активности; N.. Тр1 -мощность и температура рабочей среды / - го потребителя системы «КУ -потребители теплоты».

При определении себестоимости вырабатываемого продукта, как показывают выполненные расчёты установок различного назначения по предложенной методике, по сравнению с вычислением по эксплуатационным и капитальным затратам, без учёта необратимости процессов в котле, её значение существенно занижено, что подтверждается оценкой составляющих капитальных и эксплуатационных затрат для системы «КУ - потребители теплоты» трёх типов судов при однозначных периодах работы.

На основе данных исследования определено изменение коэффициента технико - экономического совершенства системы «КУ - потребители теплоты» для т/х «Амур» с учётом затрат на предлагаемую модернизацию её тепловой схемы и показано, что при расчётах стоимости вырабатываемого котельной установкой пара по прямому методу, без учёта необратимости процессов в системе «КУ - потребители теплоты», имеют место заниженные значения на 8

- 12%.

Оценка термодинамического совершенства системы «КУ — потребители теплоты» и котла дизельного судна, позволили получить результаты, которые могут использованы при проектировании новых и анализа работы находящихся в эксплуатации КУ в комплексе с потребителями теплоты.

В заключении сформулированы основные результаты исследований:

1. Разработаны теоретические основы оценки термодинамического совершенства тепловой эффективности системы «КУ — потребители теплоты» по схеме взаимодействия материальных потоков, направленные на совершенствование судовых котельных установок.

2. Проанализированы показатели экономичности всех элементов тепловой схемы КУ и потребителей теплоты для установления и доказательства их значимости в составе системы «КУ - потребители теплоты».

3. Показана возможность применения эксергетического метода для расчёта расходуемого котлом топлива в зависимости от параметров используемой теплоты и температуры окружающей среды.

4. Получены теоретические зависимости и разработаны алгоритм и программа ПЭВМ для расчёта тепловой эффективности системы «КУ - потребители теплоты» на основе:

- представления КУ и потребителей теплоты как системы с взаимодействующими связями;

- определения степени влияния каждого элемента тепловой схемы на параметры процесса и построения опорного граф-дерева материальных и энергетических потоков;

- определения уравнения эксергетического КПД системы «КУ - потребители теплоты» в зависимости от значений эффективности и коэффициентов влияния элементов, её составляющих.

5. Предложено новое математическое и физическое описание необратимых потерь в основных процессах котла, представленное следующими результатами:

- определением, на основе эксергетического анализа, потерь в котле и их влияние на КПД;

- оценкой термодинамического совершенства процессов горения и теплообмена;

- установлением влияния на величину необратимых потерь в котле параметров - нагрузки, коэффициента избытка воздуха, температуры окружающей среды;__

- количественным сравнением распределения радиационной и конвективной составляющих теплового потока в котле и доли их участия в необратимых процессах;

- определением влияния параметров рабочих сред (вода, воздух) на значение необратимых потерь.

6.Установлено влияние на тепловую эффективность и КПД котла значений эксергетических потерь в нём.

7. Предложена схема управления вспомогательного котла для поддержания минимального производства энтропии в его основных процессах путём воздействия на коэффициент избытка воздуха.

8. Проведены экспериментальные измерения показателей работы вспомогательного котла ПУС «Надежда» и получены сравнительные энергетические и эксергетические характеристики и при этом:

- подтверждено существование прямой пропорциональности между значениями расхода топлива и эксергетической температурной функцией потребителя;

- предложена зависимость температуры воздуха в машинном отделении от температуры окружающей среды.

9. Приведён расчёт капитальных, эксплуатационных затрат и показателей экономической эффективности системы «КУ - потребители теплоты» с введением коэффициента технико-экономического совершенства, определяемого значением эксергетического КПД и величиной удельных потерь эк-сергии в системе «КУ - потребители теплоты».

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н., Карастелёв Б.Я. Эксергетический анализ процесса в судовых вспомогательных котлах // Труды ДВГТУ. 2001. Выпуск 129.

2. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Термодинамическое совершенство теплообменников в зависимости от нагрузки и температуры окружающей среды // Молодёжь и научно-технический прогресс. 4.1 Материалы региональной научной конф. (23-26 апреля 2002 г.) ДВГТУ. - Владивосток, 2002. - С.3-5.

3. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Сравнение оценки эффективности котельных установок по величинам тепловых и эксергетических потерь // Проблемы транспорта Дальнего Востока. Материалы четвёртой международной научно-практической конф. (2-6 октября 2001 г.): Сборник / ДВО Российской Академии транспорта. - Владивосток, 2001. - С. 62-67.

4. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Показатели термодинамического анализа судовых котельных установок // Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта: Сборник / ДВГТУ, Союз научных и инженерных организаций. - Владивосток, 2000. - С. 171-174. Выпуск 41.

5. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Эксергетические характеристики эффективности котлов // Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта: Сборник / ДВГТУ, Союз научных и инженерных организаций, Приморское краевое правление НТО имени акад. Крылова А.Н. - Владивосток, 2001. - С. 144-148. Выпуск 42.

6. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Особенности котлов дизельных судов и структура их тепловых схем // Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта: Сборник / ДВГТУ, Союз научных и инженерных организаций, Приморское краевое правление НТО имени акад. Крылова А.Н. - Владивосток, 2001. - С. 149-154. Выпуск 42.

7. Панасенко A.A. Особенности эксергетического анализа дизельных судов // Сборник докладов 49-й молодёжной научно-технической конференции «Творчество молодых - интеграции науки и образования». - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2001. - С. 197-202.

8. Панасенко A.A. Прирост энтропии при работе котельной установки // Сборник докладов 49-й молодёжной научно-технической конференции «Творчество молодых - интеграции науки и образования». - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2001. - С. 214-218.

9. Панасенко A.A., Петрашёв C.B. Расчётный алгоритм и результаты численного моделирования работа котельной установки дизельного судна // Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта: Сборник / ДВГТУ, Союз научных и инженерных организаций, Приморское краевое правление НТО имени акад. Крылова А.Н. - Владивосток, 2002. - С. 231-234. Выпуск 43.

10. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Анализ эксергетических потерь энергоиспользующих установок // Актуальные проблемы создания и эксплуатации комбинированных двигателей внутреннего сгорания. Материалы международной научно-технической конференции «Двигатели-2002» (Хабаровск, 23-28 сентября 2002 г.) / Под ред. В.А. Лашко.: Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2002.-С. 158-161.

11. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Повышение тепловой эффективности рабочих процессов в котельных установках // Повышение надёжности судового оборудования: Сб. научн. тр. / Мор. гос. ун-т / Отв. ред. Л.Б. Леонтьев. -Владивосток: МГУ, 2002. - С. 105-109.

12. Панасенко A.A., Слесаренко В.Н. Эксергетический анализ процессов вспомогательного котла // Труды ДВГТУ. - Владивосток, 2003. - С. 96 - 103. Выпуск 134. Теплоэнергетика.

13. Панасенко A.A. Экономический анализ котельной установки с использованием термодинамических показателей // Проблемы транспорта Дальнего Востока. Материалы пятой международной научно-практической конф. (1-3 октября 2003 г.): Сборник / ДВО Российской Академии транспорта. -Владивосток, 2003. - С. 428-432.

14. Техническое обоснование снижения рабочего давления вспомогательного котла т/х «Чажма» с 0,7 до 0,5 МПа: Отчёт о НИР по теме ГБТ / Дальневост. Гос. мор. акад. (ДВГМА); Руководитель O.A. Юричев. - № ГР 01.9.90 009455; Инв. № 02.99.00 05642. - Владивосток, 1999. - 18 с. - Отв. ис-

полн. A.A. Панасенко. -,

15. Panasenko A.A., Slesarenko V.N., Varkulevish T.V. Analisis of auxiliary boiler and service elements interaction // Fifth International Young Scholars' Forum of the Asia-Pasific Region Countries: Proceedings of Far-Eastern State Technical University (FESTU). - Vladivostok, 2003 - part II. - P. 227-233.

16. Slesarenko V.N., Panasenko A.A. Thermodynamic perfection of auxiliary boiler installations // Proceedings of the Symposium. «The First International Ex-ergy, Energy and Environment» (IEEES-1): - Izmir, Turkey, 2003. - P. 29-32.

Панасенко Андрей Александрович

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВО СИСТЕМЫ «КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 18.10.2003г. Формат 60x84/16 Уч. изд. л. 1,1. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 115

Типография МГУ имени адмирала Г.И. Невельского 690059 г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

Уоо?'/)

»20278

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ. 7

Глава 1. ОЦЕНКА ПРОЦЕССА В СИСТЕМЕ «КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ.

1.1. Структурная схема системы «котельная установка - потребители теплоты» дизельного судна.

1.2. Принципиальные особенности котельных установок дизельных судов и их энергетические характеристики.

1.3. Анализ методов оценки тепловой эффективности рабочих процессов в котельной установке.

1.4. Факторы, влияющие на экономичность котла.

1.5. Термодинамический анализ процессов горения и теплообмена в котле.•.

1.6 Сравнение оценки эффективности вспомогательных котлов по величинам тепловых и эксергетических потерь.

1.7. Выводы, цели и задачи исследования.

Глава 2. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА В КОТЛЕ.

2.1. Затраты эксергии на процесс горения и их доля в общем балансе котла

2.2. Применение термодинамики необратимых процессов для оценки совершенства процессов горения и теплообмена в котле.

2.3. Влияние конвективной и лучистой составляющих на величину необратимых потерь.

2.4. Оценка доли эксергетических потерь процессов теплообмена и горения и их взаимосвязь.

2.5. Уравнения качественной и количественной связей эксергетических потерь в котле.

2.6. Эксергетический анализ необратимых взаимодействующих процессов в судовом котле.

2.7. Управление процессами горения и теплообмена в вспомогательных котлах.

2.8. Выводы по разделу.

Глава 3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВО «КУ - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ.

3.1. Эксергетические характеристики элементов системы «КУ - потребители теплоты».

3.2. Затраты и потери энергии и эксергии в балансах системы «КУ - потребители теплоты». i {Z

3.3. Теоретическая оценка тепловой схемы системы «КУ - потребители теплоты». Н

3.4. Расчётный алгоритм и программа ЭВМ для теоретической оценки эффективности системы «КУ - потребители теплоты» дизельного судна.

3.5. Экспериментальное исследование температур машинного отделения, забортной воды и наружного воздуха.

3.6. Результаты реализации программы эффективности системы «КУ - потребители теплоты».

3.7. Определение расхода топлива на котёл. 3.8. Выводы по главе.

Глава 4. ЭКСЕРГОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ СУДОВОЙ СИСТЕМЫ «КУ - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ».

4.1. Возможности и особенности применения оценки необратимости процессов системы «КУ - потребители теплоты» к задачам экономики.

4.2. Оценка капитальных и эксплуатационных затрат.:.

4.3. Оценка технико - экономического совершенства системы «КУ - по требители теплоты» с учётом эксергетического КПД.

4.4. Оценка экономической эффективности модернизированной «КУ - потребители теплоты».

4.5. Выводы по главе.

Масштабы современной энергетики таковы, что потребление ресурсов и взаимодействие с окружающей средой носят глобальный характер. Одним из путей, направленных на энергосбережение природных ресурсов и защиту окружающей среды, является максимальный учёт расходов рабочих сред энергетическими установками, в том числе и судовыми.

Снижение расходов топлива и выбросов в атмосферу в значительной степени зависит от правильного проектирования тепловых схем энергетических установок, при котором учитывается наибольшая часть тепловых потерь. Как правило, решение вопросов, определяющих эффективность тепловой схемы, осуществляется на основе материального баланса энергопотоков установки. Однако, такой подход к расчёту носит односторонний характер, так как при этом не учитываются реальные процессы, сопровождающие рабочий режим проектируемой установки.

В большей степени величина возникающих потерь может быть учтена при использовании анализа тепловых схем методом эксергетического баланса, при котором энегергетическое совершенство определяется не только взаимодействием участвующих масс, но таким термодинамическим показателем, как потери эксергии в процессе и суммарный эксергетический КПД.

Для внедрения новых и модернизации существующих разработок проведение термодинамического эксергетического анализа позволяет решить две задачи: учёт степени термодинамического совершенства рабочих процессов энергетических установок и указание путей увеличения экономии топлива и электроэнергии, вводимых извне. Энергозатраты в судовых системах и механизмах, в значительной степени, обусловлены несовершенством конструкций и неоптимальной организацией тепловых процессов. Применение метода, основанного на эксергетических балансах, позволяет комплексно учитывать особенности работы установки. Имеемые данные показывают, что из общего снижения расхода условного топлива на морском транспорте за последние десятилетия, равного 45,5%, на долю снижения расхода вследствие совершенствования судовых энергетических установок приходится 42,5% [23].

Развитию эксергетического подхода послужили работы Д.П. Гохштейна, И.Р. Кричевского, Я. Шаргута, А.И. Андрющенко, В.М. Бродянского, Г.Н. Кос-тенко, Г.П. Верхивкера, A.M. Цирлина, А.Н. Штыма, В.Н. Слесаренко и др. Одним из направлений, где используется указанный метод, является оценка термодинамического совершенства теплообменных аппаратов и котлов.

Д.П. Гохштейн рассматривает теплообменник как изолированную систему с входящими и выходящими потоками, которые характеризуются расходом и энтропией [30]. В работе представлены примеры эксергетического анализа больших промышленных котлов, в силу высоких параметрических характеристик не приемлемые для судовых котельных установок. При этом отсутствует расчёт химической составляющей эксергии в уходящих газах, что делает пренебрежение этой составляющей бездоказательным. В настоящее время, использование работ Я. Шаргута и Р. Петелы [127] и исследований [20, 53], расчёт этой величины не вызывает затруднений. Д.П. Гохштейн приводит выражение для эксергетического КПД котла нетто, не учитывающее всей разветвлённой сети вспомогательных элементов и систем, работающих совместно с котлом. Неучёт величины выполненной работы по перемещению среды делает рекомендуемую формулу непригодной для нахождения эксергетического КПД всей котельной установки.

В.М. Бродянский называет котёл «пожирателем» эксергии при рассмотрении потерь конденсационной электростанции [21] и доказывает существенную разницу в оценке эффективности по энергетическому и эксергетическому балансам. По данным [21], КПД котла, рассчитанный энергетическим методом, составляет 90,9% при величине эксергетического КПД 77^=46,1%. Это показывает, что благополучие здесь кажущееся. Действительно, более 90% теплоты, выделившейся при сгорании топлива, передано воде и пару, но, поскольку разность температур между продуктами сгорания, с одной стороны, водой и паром - с другой, составляет несколько сот градусов, процесс теплопередачи протекает с большими потерями эксергии. В результате высокий потенциал теплоты, отдаваемой продуктами сгорания, обесценивается почти на 25%. Автор делает предположение, что, возможно, больший регенеративный подогрев питательной воды совместно с предварительным нагревом рабочего воздуха и промежуточным перегревом пара позволяет повысить среднюю температуру теплопод-вода, а тем самым и КПД станции, но повышение параметров пара имеет технические и экономические пределы. К сожалению, В.М. Бродянский не довёл решение этой задачи до практического результата.

Л.П. Андреев и Г.Н. Костенко предложили упрощённые формулы для расчёта эксергетического КПД теплообменника. При достаточной простоте, эти формулы пригодны только для конвективного теплообмена, что делает их неточными при расчётах котлов, в которых значительная часть энергии передаётся радиацией.

Я. Шаргут и Р. Петела приводят в работе эксергию радиации, но не применяют полученные зависимости при расчёте котлов. Расчётами показано, что подогрев исходных продуктов, поступающих в котёл, уменьшает потери от необратимости и утверждается, что существует оптимальная температура подогрева применительно ко всей установке, но полученные уравнения не увязывают с опытными данными для действующих котлов.

В.Б. Ипатовым проведён анализ теплоэнергетического оборудования и определены тарифы в АО «ДАЛЬЭНЕРГО» на базе эксергетического метода [46]. В работе подтверждено, что, используя этот метод, можно рассчитать тарифы на тепло и электроэнергию более обоснованные, чем при использовании тепловых балансов, но, как и в указанных выше работах, автор исследует большие промышленные котлы, не затрагивая потери эксергии во вспомогательных системах, обслуживающих котёл, и не делает разницы в расчётах эксергии радиации и конвективного теплообмена.

Основной характеристикой экономичности котлов является КПД брутто. В справочной литературе его значение колеблется от 75 до 95%. Более интересным, по нашему мнению, было бы значение КПД котла нетто, так как при этом учитываются потери в обслуживающих котёл устройствах. Однако, вследствие того, что схема котельной установки зависит от типа судна, эта величина не получила достаточного распространения, хотя она позволяет определить потери теплоты при производстве пара более точно.

Расчёт потерь эксергии применительно к стационарным энергоустановкам показывает, что основная их доля приходится на котёл (по Я. Шаргуту, эк-сергетический КПД котла достигает, в лучшем случае, 50%), что указывает на безвозвратную потерю 50% входящей эксергии. При таком соотношении, представляется целесообразным рассмотреть потери эксергии в каждом элементе котла и возможности их сокращения с учётом способа теплопередачи. Определить их значение во всех вспомогательных устройствах, обеспечивающих функционирование котла.

Следует отметить, что верхняя граница КПД относится к мощным промышленным котлам с развитыми «хвостовыми» поверхностями нагрева и значительными параметрами пара. Вспомогательные котлы дизельных судов имеют эксергетический КПД значительно более низкий.

Применительно к судовой энергетической установке, значительная доля потребляемого расхода топлива приходится на котельную установку. По данным С.В. Камкина, для сухогрузных судов эта доля составляет 3 - 8%, для танкеров - 22 - 47%, для рефрижераторных судов - 4 - 8% [50]. Исходя из количества публикаций в научной литературе, следует признать, что экономическому совершенству главного двигателя СЭУ уделяется значительно больше внимания, чем второму, по величине потребляемого топлива для значительного количества судов, агрегату - котлу.

В двигателях и котлах очевидна целесообразность борьбы за доли процента КПД. В противоположность этому, обычно, мало считаются с тем, что КПД большинства технологических процессов, выраженный через теоретический и действительный расходы теплоты, чрезвычайно мал [19].

При термодинамическом анализе эффективности преобразования энергии, под которой подразумевается получение максимальной выработки данной продукции (мощность), минимальные затраты на эксплуатацию комплектующих установку агрегатов и достижение при этом минимально вредных экологических изменений, принято использовать энергетический метод, конечной величиной для которого является эффективный КПД установки. Этот метод принято считать определяющим при оценке эффективности процессов и аппаратов.

Однако он характеризуется недостатками, выражающимися в том, что не учитывается качественная неравноценность теплоты и работы, так как теплота различного потенциала отличается неоднозначной работоспособностью. При этом, при определении КПД, во внимание принимаются только те потери, которые зависят от внутренней необратимости цикла, а величина потерь, связанных с конечной разностью температур источников теплоты и рабочего тела, не учитывается.

Принято считать, что достигнутые значения КПД современного котлоаг-регата, полученные при проектировании на основе энергетического баланса, имеют достаточно высокие значения (95-98%).

Передача теплоты при конечной разности температур представляет собой необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и потерей доли максимально возможной работы. Величина необратимо рассеиваемой энергии в замкнутой термодинамической системе пропорциональна повышению энтропии этой системы [12]. Как известно из классической термодинамики, оптимальными, в смысле полезного использования энергии, являются обратимые процессы, в которых энтропия системы не возрастает.

Так оценка потерь необратимого процесса теплообмена от продуктов сгорания только в топке котла в среднем составляет 45-49% теплотворной способности топлива, что указывает на существенное несовершенство топочного устройства.

Это положение указывает на целесообразность оценки эффективности преобразования энергии в элементах энергетической установки отношением действительно полученной эксергии к максимальной эксергии, получаемой за счёт затрачиваемой энергии, что возможно реализовать при использовании эк-сергетического метода и установления на его основе КПД.

В особенности это относится к оценке эффективности преобразования энергии в судовом котле, так как она определяется без взаимосвязи с обслуживающими его элементами.

Пополнение и развитие современного морского транспортного флота осуществляется за счёт строительства судов с дизельными силовыми установками. Работа таких установок связана с использованием водяного пара, который производится вспомогательным котлом. Характерной особенностью котлов является их низкая паропроизводительность. Для сухогрузных судов дедвейтом до 50 тыс. т отечественной и иностранной постройки паропроизводительность вспомогательных парогенераторов составляет 0,4 - 1,2 т/ч и не превышает 2,7 т/ч [108].

Создание вспомогательных котлов и обслуживающих их устройств рассматриваются как второстепенные по значимости агрегаты. Этим объясняется тот факт, что на современных теплоходах до настоящего времени используются недостаточно экономичные конструкции котлов [34]. Качественные показатели этих установок остаются достаточно низкими, и вносимые изменения касаются, в основном, производительностей и поверхностей нагрева [78, 107]. Тепловая схема, способы и аппаратура управления практически остаются неизменными. Достаточно сказать, что на судах рыбодобывающего флота существующие типы котлов не в состоянии обеспечить потребности в паре, удельные расходы топлива очень высокие, а КПД - низкие [101].

Это объясняется тем, что для судовых вспомогательных котлов отсутствует теоретическая основа определения теплоэнергетической эффективности, построенная на анализе потерь не только котла, но и устройств, его обслуживающих. Расчёт котлов этого типа нормативным методом (энергетический баланс) приводит к высоким значениям КПД, не показывающим, что есть большие резервы для экономии топлива.

Как видно из приведенного анализа, это связано, с одной стороны, отсутствием учёта всех потерь, которые сопровождают процесс горения в котле, а также исключением из расчётов эксергетических потерь в обслуживающих котёл устройствах и, следовательно, в тепловой схеме получения и расходования теплоты в целом, 4jo, в конечном счёте, при эксплуатации проявляется в более высоких расходах топлива и низкой эффективности использования теплоты.

Исследованиями тепловых схем энергетических установок (Гохштейн Д.П., Бродянский В.М., Андреев Л.П., Андрющенко А.И., Каневец Г.Е., Вуко-вич Л.К.) доказано, что, при их анализе, с использованием эксергетических балансов, можно получить реально достигаемые при эксплуатации показатели тепловой эффективности.

В соответствии с результатами, полученными при анализе процесса действующих на судах вспомогательных котлов, установлено, что как с термодинамической, так и технической точек зрения, необходимо решить ряд задач, на основе которых предложить рекомендации по их последующему совершенствованию.

Решение этих задач реализуется за счёт выполнения исследования, целью которого является:

- оценка процесса вспомогательных котельных установок на базе энергетических балансов и опыта эксплуатации; - эксергетический анализ процессов горения и теплообмена и характеризующих их потерь в котле, с раздельным учётом теплоты, переданной радиацией и конвекцией;

- оценка влияния параметров котла, коэффициента избытка воздуха, температуры окружающей среды на величину эксергетических потерь;

- построение теоретической модели, рассматривающей процессы выработки и использования теплоты как единую систему «котельная установка -потребители теплоты», и программы её решения на ЭВМ;

- определение удельных затрат эксергии судовых вспомогательных котлов с установлением их значений на основе эксергетических потерь;

- разработка рекомендаций по совершенствованию теплового расчёта котельной установки за счёт привлечения эксергетического метода;

- сравнение энерго-экономических показателей действующих судовых котельных установок с достигаемыми при проектировании с учётом эксергетических потерь.

Объектом исследования является система «котельная установка — потребители теплоты» дизельных судов, её тепловые схемы на судах различного на--значения. Предметом исследования является влияние КПД элементов тепловой схемы на экономичность системы «котельная установка - потребители теплоты».

В работе использованы теоретический и экспериментальный методы исследования. Теоретические исследования основаны на эксергетическом и энтропийном методах оценки совершенства элементов тепловой схемы, термодинамике необратимых процессов и методах графового анализа установок. Экспериментальные исследования включают численное моделирование любого теплового режима системы «котельная установка — потребители теплоты» на ЭВМ и физическое - на котельной установке УПС «Надежда». Результаты опытов обработаны математическими методами с применением теории погрешностей измерений.

Предметом защиты являются следующие основные положения диссертационной работы, определяющие её научную новизну:

1. Новые научно-технические решения по оценке и повышению, термодинамического совершенства судовой системы «КУ - потребители теплоты».

2. Анализ зависимости прироста энтропии от коэффициента избытка воздуха, температуры воды и воздуха и их влияния на эксергетический КПД.

3. Оценку процессов горения и теплообмена на основе учёта сопровождающих их необратимых потерь.

4. Термодинамический анализ распределения теплового потока в котле между поверхностями нагрева.

5. Методику использования моделирования на ЭВМ теории графов для установления взаимодействия системы «котельная установка - потребители теплоты».

Практическую ценность имеют следующие результаты:

1. Разработана программа для ЭВМ, предназначенная для моделирования тепловых режимов системы «котельная установка - потребители теплоты», что позволяет выбирать КУ уже на стадии проектирования.

2. Даны рекомендации по расчёту расхода топлива и КПД судовой системы «котельная установка - потребители теплоты», основанные на выполненном эксергетическом анализе.

3. Показана целесообразность увеличения площади лучевоспринимающих труб, участвующих в конвективном теплообмене, с целью совершенствования эффективности теплообмена в топке.

4. Указаны элементы системы «котельная установка - потребители теплоты», характеризующиеся наибольшими значениями необратимых потерь и требующие замены в тепловой схеме.

5. Предложена схема, позволяющая применить регулирование воздушной заслонкой по закону минимального суммарного производства энтропии во всех процессах, происходящих при генерации пара.

4.5. Выводы по главе

1. Предложена методика определения составляющих затрат по системе «КУ - потребители теплоты» на основе значений эксергии на топливо, вспомогательные устройства и рабочую среду с рекомендациями по возможности их применения на ЭВМ.

2. Для совместного наиболее полного учёта как эксергетических потерь, так и экономических затрат, показана возможность использования коэффициента технико - экономического совершенства, в который включают значения це и сумму капитальных и эксплуатационных затрат.

3. Проведена оценка составляющих капитальных и эксплуатационных затрат для систем «КУ - потребители теплоты» трёх типов судов при однозначных периодах работы.

4. Определено изменение коэффициента технико - экономического совершенства для системы «КУ - потребители теплоты» т/х «Амур» с учётом затрат на предлагаемую модернизацию её тепловой схемы.

5. Показано, что при расчётах стоимости вырабатываемого котельной установкой пара по прямому методу, без учёта необратимости процессов в систе ме «КУ - потребители теплоты», имеют место заниженные значения на 8 - 12%.

Оценка термодинамического совершенства системы «КУ - потребители теплоты» и котла дизельного судна, позволили получить результаты, которые могут быть использованы при проектировании новых и анализа работы находящихся в эксплуатации систем «КУ - потребители теплоты».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При решении задач, сформулированных и реализованных в работе, получены следующие основные результаты:

1. Разработаны теоретические основы оценки термодинамического совершенства тепловой эффективности системы «КУ — потребители теплоты» по схеме взаимодействия материальных потоков, направленные на совершенствование судовых котельных установок.

2. Проанализированы показатели экономичности всех элементов тепловой схемы КУ и потребителей теплоты для установления и доказательства их значимости в составе системы «КУ - потребители теплоты».

3. Показана возможность применения эксергетического метода для расчёта расходуемого котлом топлива в зависимости от параметров используемой теплоты и температуры окружающей среды.

4. Получены теоретические зависимости и разработаны алгоритм и программа ПЭВМ для расчёта тепловой эффективности системы «КУ - потребители теплоты» на основе:

- представления КУ и потребителей теплоты как системы с взаимодействующими связями;

- определения степени влияния каждого элемента тепловой схемы на параметры процесса и построения опорного граф-дерева материальных и энергетических потоков;

- определения уравнения эксергетического КПД системы «КУ - потребители теплоты» в зависимости от значений эффективности и коэффициентов влияния элементов, её составляющих.

5. Предложено новое математическое и физическое описание необратимых потерь в основных процессах котла, представленное следующими результатами:

- определением, на основе эксергетического анализа, потерь в котле и их влияние на КПД;

- оценкой термодинамического совершенства процессов горения и теплообмена;

- установлением влияния на величину необратимых потерь в котле параметров - нагрузки, коэффициента избытка воздуха, температуры окружающей среды;

- количественным сравнением распределения радиационной и конвективной составляющих теплового потока в котле и доли их участия в необратимых процессах;

- определением влияния параметров рабочих сред (вода, воздух) на значение необратимых потерь.

6.Установлено влияние на тепловую эффективность и КПД котла значений эксергетических потерь в нём.

7. Предложена схема управления вспомогательного котла для поддержания минимального производства энтропии в его основных процессах путём воздействия на коэффициент избытка воздуха.

8. Проведены экспериментальные измерения показателей работы вспомогательного котла ПУС «Надежда» и получены сравнительные энергетические и эксергетические характеристики и при этом:

- подтверждено существование прямой пропорциональности между значениями расхода топлива и эксергетической температурной функцией потребителя;

- предложена зависимость температуры воздуха в машинном отделении от температуры окружающей среды.

9. Приведён расчёт капитальных, эксплуатационных затрат и показателей экономической эффективности системы «КУ - потребители теплоты» с введением коэффициента технико-экономического совершенства, определяемого значением эксергетического КПД и величиной удельных потерь эксергии в системе «КУ - потребители теплоты».

1. Абагянц Г.А., Герловин Л.И., Гусев Б.Д. и др. Под ред. Абагянца Г.А. Основы теории и расчёта корабельных паровых котлов. Учебник для курсантов высших военно-морских инженерных училищ. - М.: Воениздат, 1959. - 389 с.

2. Аксельбанд A.M., Бильдер З.П., Ясинский А.С. Эксергетический КПД теплообменников «вода пар» с учётом гидравлических сопротивлений // Изв. вузов. Энергетика. - 1970. - № 7. - С. 107-110.

3. Амелькин С.А., Цирлин A.M. Предельные возможности теплообменников при различных моделях потоков теплоносителей // Теплоэнергетика. 2001. № 5. С. 64-68.

4. Амелькин С.А., Андресен Б., Саламон П., Цирлин А. М., Юмагужина В.Н. Предельные возможности тепломеханических систем. Процессы с одним источником // Известия академии наук. Энергетика. 1998. - № 2. С. 118-126.

5. Андреев В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. Основы расчёта и проектирования. Л.: Государственное энергетическое издательство, 1961.- 172 с.

6. Андреев Л.П., Костенко Г.Н. Эксергетические характеристики эффективности теплообменных аппаратов // Изв. вузов. Энергетика. 1965. - № 3. - С. 53-60.

7. Андреев Л.П., Никулыпин В.Р., Рабе Ф.Х. Алгоритм определения эксергетических характеристик тепловых схем электростанций // Изв. вузов. Энергетика. 1988. - № 10. - С. 60-65.

8. Андреев Л.П. Обобщённое уравнение связи КПД энергоиспользующей системы и КПД её элементов // Изв. вузов. Энергетика. 1982. - № 3. - С. 77-82.

9. Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов. Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1975.-264 с.

10. Андрющенко А.И. О показателях термодинамической эффективности тепловых электростанций // Изв. вузов. Энергетика. 1990. - № 11. - С. 3-9.

11. Андрющенко А.И., Понятов В.А., Хлебалин Ю.М. Дифференциальные уравнения энтальпии, эксергии и температуры, применяемые для оптимизации теплоэнергетических установок // Изв. вузов. Энергетика. 1972. - № 7. - С. 5966.

12. Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1979. - 446 с.

13. Артёмов Г.А., Волошин В.П., Шквар А .Я., Шостак В.П. Системы судовых энергетических установок. Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1990. - 376 с.

14. Афган Н.Х., Карвальо М.Г. Экспертная система для управления топочными процессами парового котла // Теплоэнергетика. 1996. - № 6. - С. 68-75.

15. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплооб-менным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989. - 365 е., ил.

16. Беляев И.Г., Седых В.И., Слесаренко В.Н. Автоматизация процессов в судовой энергетике. Учеб. для вузов. Под ред. Слесаренко В.Н. М.: Транспорт, 2000. - 395 с.

17. Бердник А.Н. Исследование систем газотурбинного наддува четырёхтактных дизелей в зависимости от среднего эффективного давления. Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.08.05. Хабаровск: Хабаровский государственный технический университет, 2002. - 21 с.

18. Борисов Г.Б., Цирлин A.M. Выбор схем регулирования и параметров регуляторов для термодинамически оптимальных теплообменных аппаратов // Теплоэнергетика. 2003. № 1. С. 68-73.

19. Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. Часть вторая. Под ред. Вукаловича М.П. и Кириллина В.А. М., JL: Государственное энергетическое издательство, 1956. - 255 с.

20. Бродянский В.М., Верхивкер Г.П., Карчев Я.Я. и др. Под ред. Долин-ского А.А., Бродянского В.М. Эксергетические расчёты технических систем. Справочное пособие Киев: Наук, думка, 1991. - 360 с.

21. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. Под ред. Бродянского В.М. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.

22. Бродянский В.М., Сорин М.В. Принципы определения КПД технических систем преобразования энергии и вещества // Изв. вузов. Энергетика. 1985. -№ 1. - С. 60-65.

23. Брускин М.И. и др. Статистика морского транспорта. М.: Транспорт, 1971.-248 с.

24. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз, 1963. 708 с.

25. Верхивкер Г.П. О термодинамическом сопоставлении и анализе схем энерготехнологических установок // Изв. вузов. Энергетика. 1986. - № 11. - С. 9093.

26. Вейник А.И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи / Под ред. Гухмана А.А. М.: Металлургиздат, 1956. - 448 с.

27. Ветольский Э.М. Предотвращение аварий судовых паровых котлов. -Владивосток: Изд-во АТР, 1995. 116 с.

28. Возницкий И.В. Вопросы топливоиспользования на судах. М.: В/О Мортехинформреклама, 1983. - 32 с.

29. Вукалович М.П., Кириллин В.А., Ремизов С.А., Силецкий B.C., Тимофеев В.Н. Термодинамические свойства газов. М.: Издательство машиностроительной и судостроительной литературы, 1953. - 373 с.

30. Гохпггейн Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969. - 367 с.

31. Грозь С.М., Меркт Р.В., Челабчи В.Н. Вычислительная техника и программирование на ЭВМ. М.: В/О Мортехинформреклама, 1984. - 80 с.

32. С.Р. де Гроот. Термодинамика необратимых процессов. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956. - 280 с.

33. Гурвич A.M., Шаулов Ю.Х. Термодинамические исследования методом взрыва и расчёты процессов горения. М.: Издательство Московского университета, 1955. -162 с.

34. Гуревич A.M., Зинин В.И., Колесниченко А.Г., Нагибин А.Я., Пильдиш

35. B.Г. Основные направления развития судовых паровых котлов // Судостроение. -1987.-№12.-С. 12-15.

36. Гуревич A.M. Приближённые зависимости для теплового расчёта судовых котлов. // Судостроение. 1990. - № 6. - С. 21-25.

37. Данилов B.C. Оценка эффективности различных схем утилизации тепла в судовых дизельных установках // Двигателестроение. 1984. - № 9. - С. 12-15.

38. Дементьев К.С., Романов В.А., Турлаков А.С., Волков Д.И. Проектирование судовых парогенераторов. Учебник. Л.: Судостроение, 1986. - 336 с.

39. Денисенко Н.И., Боричев В.К. Причины повреждений судовых вспомогательных огнетрубных и огнетрубно-водотрубных котлов. Серия «Техн. экспл. флота», вып. № 16(708). М.: Мортехинформреклама, 1989. - С. 1-15.

40. Енин В.И. Котлы морских судов. Компановка и расчёт. Л. Морской транспорт, 1959, 422 с.

41. Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки. Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1993. - 218 с.

42. Енин В.И., Степанов B.C., Черненький В.А. Влияние температуры наружного воздуха на паропроизводительность утилизационного котла ледокола. Серия «Техн. экспл. флота», вып. № 16(612). М.: Мортехинформреклама, 1985.1. C. 7-12.

43. Захаров Н.Д. Эксергия органических топлив // Изв. вузов. Энергетика. -1970.-№9.-С. 63-67.

44. Зинин В.И., Колесниченко А.Г., Косматенко В.П., Нагибин А.Я. Морские котлы с газотурбинным наддувом этапы и перспективы развития. // Судостроение. - 1993. - № 4. - С. 9-12.

45. Иванов В.Д., Смирнов Ю.А. Эксплуатация котельных установок дизельных судов. М.: Транспорт, 1971. - 192 с.

46. Ильинский Н.Ф., Цаценкин В.К. Приложение теории графов к задачам электромеханики. М.: Энергия, 1968. - 200 с.

47. Ипатов В.Б. Эксергетический анализ теплоэнергетического оборудования и определение тарифов в АО «ДАЛЬЭНЕРГО»: Дис. канд. техн. наук: 05.14.04. Владивосток, 1999. - 232 е.: ил.

48. Ипатов В.Б. Эксергетический расчёт блока 210 Мвт Приморской ГРЭС. (Учебное пособие). ДВГТУ, Владивосток, 1998. 48 с.

49. Калинина Е.И., Бродянский В.М. Основные положения методики термоэкономического анализа комплексных процессов // Изв. вузов. Энергетика. -1973. -№12. -С. 57-64.

50. Калинина Е.И., Бродянский В.М. Термоэкономический метод распределения затрат в многоцелевой технической системе // Изв. вузов. Энергетика. -1974. -№3.- С. 58-63.

51. Камкин С.В. Анализ коэффициента полезного действия судовых дизельных установок. М.: Транспорт, 1965. - 111 с.

52. Каневец Г.Е., Вукович JI.K., Никулыпин В.Р. Об оптимальном распределении эксергетических потерь // Изв. вузов. Энергетика. 1979. - № 9. - С. 112116.

53. Карасев Е.П. Определение доли конвективного тепловосприятия в высокофорсированной топке // Судостроение. 1974. - № 10. - С. 23-27.

54. Кафаров В.В. и др. Методика расчёта эксергии в процессах разделения нефти и нефтепродуктов // Химия и технология топлив и масел. 1977. - № 9. - С. 7-11.

55. Ковалёв А.П., Лелеев Н.С., Панасенко М.Д. и др. Под ред. Ковалёва А.П. Парогенераторы. М., Л.: Энергия, 1966. - 448 с.

56. Коломеец Ю.М. Повышение эффективности топливной системы котла в комплексе экологической безопасности судовой энергетической установки: Дис. канд. техн. наук: 05.08.05. Владивосток, 2001. - 153 с.

57. Конаков П.К., Филимонов С.С., Хрусталёв Б.А. Теплообмен в камерах сгорания паровых котлов. М.: Речной транспорт, 1960. - 269 с.

58. Костылев И.И., Коняев Д.В. Судовые системы теплоснабжения с органическим теплоносителем. // Судостроение. 1996. - № 7. - С. 22-25.

59. Королёв Н.И. Использование топлив и масел на морских судах. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1970. - 136 с.

60. Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских судов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1981. - 280 е., ил.

61. Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1962. - 443 с.

62. Кузнецов А.Г., Руденко А.В., Цирлин A.M. Оптимальное управление в термодинамических системах с конечной ёмкостью источников // Автоматика и телемеханика. 1985. - № 6. - С. 20-32.

63. Куликовский П.П. Испытания судовых паросиловых установок. М.: Речной транспорт, 1957. - 358 с.

64. Кюз В.В. Эксплуатационная эффективность энергетических установок рыбопромысловых судов. Мурманск: Мурманское книжное издательство, 1975. - 232 с.

65. Левшаков A.M. О термодинамической оценке теплообменных аппаратов с гетерогенными теплоносителями // Изв. вузов. Энергетика. 1974. - № 12. -С. 117-120.

66. Ле Суан Он. Эксергетический анализ глубокой утилизации тепла в су- . довых энергетических установках теплоходов. Автореф. дис. канд. техн. наук: 224. Одесса: Одесский институт инженеров морского флота, 1968. - 22 с.

67. Линецкий С.Б., Цирлин A.M. Оценка термодинамического совершенства и оптимизация теплообменников // Теплоэнергетика. 1988. № 10. С.87-91.

68. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчёт парового котла. Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 е., ил.

69. Лубочкин Б.И. Морские паровые котлы. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1970. - 368 с.

70. Лубочкин Б.И. Экономия топлива на морских пароходах. М.: Морской транспорт, 1958. - 156 с.

71. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. Теплотехника. Учебник для вузов / Под ред. Луканина В.Н. М.: Высш. шк., 2000 - 671 с.

72. Марчак И.И., Голышев Л.В., Мысак И.С. Методика определения потери тепла паровым котлом в окружающую среду // Теплоэнергетика. 2001. - № 10. -С. 67-70.

73. Милтон Д.Х., Лич P.M. Судовые паровые котлы. Пер. с англ. М.: Транспорт, 1985. - 295 с.

74. Мировое судоходство в 2000 году // Морской флот. 2001. - №5. - С.3-6.

75. Миронова В.А., Цирлин A.M. Предельные возможности и оптимальная организация регенеративного теплообмена // Теплоэнергетика. 1987. - № 2. - С. 32-36.

76. Мочан С.И. Экономичность мощных зарубежных котлов // Теплоэнергетика. 1988. - № 10. - С. 71-74.

77. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1980 - 469 с.

78. Орехов Ю.И. О конструктивных недостатках судовых вспомогательных котлов. // Судостроение. 1988. № 4. - С. 19-21.

79. Панасенко А. А., Слесаренко В.Н., Карастелёв Б .Я. Эксергетический анализ процесса в судовых вспомогательных котлах // Труды ДВГТУ. 2001. Выпуск 129.

80. Панасенко А.А. Особенности эксергетического анализа дизельных судов // Сборник докладов 49-й молодёжной научно-технической конференции «Творчество молодых интеграции науки и образования». - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2001. - С. 197-202.

81. Панасенко А.А. Прирост энтропии при работе котельной установки // Сборник докладов 49-й молодёжной научно-технической конференции «Творчество молодых интеграции науки и образования». - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2001.-С.214-218.

82. Панасенко А.А., Слесаренко В.Н. Повышение тепловой эффективности рабочих процессов в котельных установках // Повышение надёжности судового оборудования: Сб. научн. тр. / Мор. гос. ун-т / Отв. ред. Л.Б. Леонтьев. Владивосток: МГУ, 2002. - С. 105-109.

83. Панасенко А.А., Слесаренко В.Н. Эксергетический анализ процессов вспомогательного котла // Труды ДВГТУ. Владивосток, 2003. - С. 96 - 103. Выпуск 134. Теплоэнергетика.

84. Пеккер ЯЛ. Теплотехнические расчёты по приведенным характеристикам топлива (обобщённые методы). М.: Энергия, 1977. - 253 с.

85. Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций. РД 31.21.30-97. С.-Пб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 1997. - 344 с.

86. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур: Пер. с англ. Ю.А. Данилова и В.В. Белого. М.: Мир, 2002. - 461 е., ил.

87. Пушкин Н.И. Судовые паровые котлы. Теория и расчёты. Д.: Судостроение, 1965. - 510 с.

88. Ривкин СЛ., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. - 424 с.

89. Руденко А.В., Орлов В.Н. Предельные возможности необратимых термодинамических процессов (обзор) // Теплоэнергетика. 1984. № 9. - С. 68-70.

90. Селиверстов В.М., Бажан П.И. Термодинамика, теплопередача и тепло-обменные аппараты. Учебник для институтов водн. трансп. М.: Транспорт, 1988.-287 с.

91. Семёнов B.C., Черемисин В.И. Расчёт и выбор вспомогательных механизмов судовых дизельных энергетических установок. Учебное пособие. М.: Мортехинформреклама, 1990. - 39 с.

92. Сень Л.И., Сень A.JI. Улучшение качества и потребительских свойств котельных установок. Владивосток.: Изд-во ИНТЕРМОР; 1997. - 102 с.

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

94. Силюк С.М. К расчёту расходной характеристики парогенератора ТГМП-314 // Изв. вузов. Энергетика. 1979. - № 9. - С. 109-111.

95. Слабиков В.А. К вопросу об оценке экономичности работы ТЭЦ // Изв. вузов. Энергетика. 1974. - № 12. - С. 110-114.

96. Слесаренко В.Н. Дистилляционные опреснительные установки. М.: Энергия, 1980. - 248 с.

97. Слесаренко В.Н. Опреснительные установки. Владивосток.: Изд-во ДВГМА, 1999. - 244 е., ил.

98. Смирнов Ю.А., Иванов В.Д., Пиир В.И. Номограмма для определения расхода топлива на котельную установку теплохода. Техн. -экон. информ. Серия «Техн. экспл. флота», вып. № 30 (230). М.: Мортехинформреклама, 1970. - С. 21-23.

99. Смольник А.Ю. Состояние вспомогательных котельных установок морских судов. Экспресс-информ. Серия «Техн. экспл. флота», вып. № 18 (830). -М.: Мортехинформреклама, 1994. С. 1-7.

100. Современные судовые автоматизированные парогенераторные установки / Под ред. В.И. Енина. М.: Рекламинформбюро ММФ, 1975. - 75 с.

101. Сорин М.В., Бродянский В.М. Методика однозначного определения эксергетического КПД технических систем преобразования энергии и вещества // Изв. вузов. Энергетика. 1985. - № 3. - С. 78-88.

102. Соловьёв Б. Повышение эффективности использования топливо-энергетических ресурсов на судах //Морской флот. 1999. - № 6. - С. 22.

103. Справочник судового механика. Том первый / Под ред. JI.JI. Грицая. -М.: Транспорт, 1973. 696 с.

104. Справочник судового механика. Том второй / Под ред. JI.JI. Грицая. -М.: Транспорт, 1974. 679 с.

105. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Корн Г., Корн Т. М.: Наука, 1984. - 831 с.

106. Сыромятников В.Ф. Автоматика как средство диагностики на морских судах. JL: Судостроение, 1979. - 312 с.

107. Тарасов О.А. Требования к системам топливоподготовки транспортных судов морского флота. Техн.-экон. информ. Серия «Техн. экспл. флота», вып. № 18(199). М.: ЦБНТИ ММФ, 1969. - С. 3-15.

108. Таубман Е.И., Бильдер З.П. Термическое обезвреживание минерализованных промышленных сточных вод. JL: Химия, 1975. - 207 с.

109. Турлаков А.С., Нагибин А.Я., Андреев А.В. Тепловые характеристики топок судовых котлов // Судостроение. 1982. № 5. - с. 18-20.

110. Федоренко В.М., Залётов В.М., Руденко В.И., Беляев И.Г. Эксплуатация судовых котельных установок. Учеб. для высш. инж. мор. уч-щ. М.: Транспорт, 1991.-272 с.

111. Фомина В.Н., Артемьев Ю.П., Титова Е.Я. Высокотемпературный подогрев воздуха в котлах // Теплоэнергетика. 1988. № 9. - С. 18-18.

112. Хордас Г.С. Расчёты общесудовых систем: Справочник. JL: Судостроение, 1983. - 440 е., ил.

113. Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. Учебное пособие. JI. Судостроение, 1988. - 296 с.

114. Чернецкий В.Д. Минимизация потерь эксергии, обусловленных конечной разностью температур в теплообменниках криогенных установок // Известия академии наук. Энергетика. 1997. - № 6. С. 147-152.

115. Чмель В.Н., Дунаевская Н.И., Огий В.Н., Барбышев Б.Н. Повышение эффективности сжигания низкосортных топлив методом термохимической обработки // Изв. вузов. Энергетика. 1985. - № 3. - С. 96-100.

116. Шаргут Я.Я. Распределение затрат на производство тепла и электроэнергии на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1994. - № 12. - С. 62-66.

117. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968. - 280 с.

118. Шостак В.П., Редькин В.А. Себестоимость выработки электрической и тепловой энергии на морских транспортных судах // Судостроение. 1971. - №1. -С. 32-35.

119. Шкрабий Р.В., Чабан О.Й. Влияние малых изменений температуры на теплообмен в газоходах парогенераторов // Изв. вузов. Энергетика. 1973. - № 12. -С. 71-76.

120. Штым А.Н. Эксергетический метод анализа. (Методическая разработка). Владивосток, ДВПИ, 1987. 23 с.

121. Штым А.Н., Ипатов В.Б. Эксергетическая оценка работы Владивостокской ТЭЦ-2. (Учебное пособие). ДВГТУ, Владивосток, 1999. 55 с.

122. Штым А.С. Эксергетический анализ многоступенчатых термических опреснительных установок: Дис. канд. техн. наук: 05.08.05. Владивосток, 1979. -184 с.

123. Энергетическая установка т/х «Амур»: Техническое описание 17340. 360084.00бт0 / Разраб. ЦКБ «Балтсудопроект». -С.-Пб.: 1994. 72 с.

124. Ясников Г.П. Об эксергетических функциях потока и сложных термодинамических систем // Изв. вузов. Энергетика. 1975. - № 9. - С. 144-146.

125. Slesarenko V.N., Panasenko A. A. Thermodynamic perfection of auxiliary boiler installations // The First International Exergy, Energy and Environment Symposium (IEEES-1) (13-17 July, 2003 ): Proceedings of the Symposium. Izmir, Turkey, 2003.-P.29.

126. Van Dijk J.K., De Moel P.J., Van Den Berkmortel H.A. Optimization design and Cost water in Energetic plants. // Desalination, vol. 52 1984. P. 57-73.

127. Darwish M.A., El -Reface M.M. Developments in the multi-stage system. // Desalination, vol. 100- 1995. P. 35 64.

128. El Nushar A.M., A1 - Baghdari H.A. Exergy losses in multiple-effect Snrack desalination plant // Desalination, vol. 116 - 1998. P. 11 - 24.