автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Утилизация теплоты отработавших газов судовых дизелей в термоэлектрических генераторах



На правах рукописи

НГУЕН КОНГДОАН

УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ В ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРАХ

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

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 О ДЕК 2012

Астрахань - 2012

005047416

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном уч реждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный тех нический университет» (ФГБОУ ВПО «АГТУ») на кафедре «Эксплуатация водно г транспорта»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Виноградов Сергей Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Яковлев Павел Викторович ФГБОУ ВПО «АГТУ»

доктор технических наук, профессор Иванченко Александр Андреевич

ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций», заведующий кафедрой судовых энергетических установок, технических средств и технологий

Ведущая организация: ФБОУ ВПО «Государственная морская академия

им. адм. С.О. Макарова», г. Санкт-Петербург

Защита состоится «27» декабря 2012 г. в 14:00 часов на заседании диссертационногс совета Д 307.001.07 при ФГБОУ ВПО «АГТУ» по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Тати щева 16, главный учебный корпус, ауд. 313.

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просим направлять по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16, ФГБОУ ВПО «АГТУ», диссертационный совет Д 307.001.07, тел./факс (8512) 61-41-66, e-mail: evt2006@rambler.ru

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

С авторефератом можно ознакомиться на сайте АГТУ http://www.astu.org

Автореферат разослан «26» ноября 2012 г.

Учёный секретарь Диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

-ГХ^Р

А.В. Кораблин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Экономия энергетических ресурсов - одна из важных задач энергетики России и Вьетнама. Значимость ее определяется, с одной стороны, все возрастающим потреблением топлива и энергии в странах (в том числе на транспорте), с другой стороны - невозобновляемостью запасов органического топлива.

С 23 ноября 2009 г. вступил в силу Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Федеральным законом определен комплекс правовых, экономических и организационных мер, направленных на стимулирование энергосбережения и повышение энергетической эффективности.

В государственной программе Вьетнама «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в период с 2006 - 2015 г.» правительство отметило, что создание нового высокоэффективного энергооборудования, рациональное и полное использование энергетических ресурсов во всех отраслях народного хозяйства, особенно на транспорте, должны рассматриваться как важнейшие задачи.

Диссертационная работа выполнена в рамках научной тематики кафедры «Эксплуатация водного транспорта» и госбюджетной научной исследовательской лаборатории «Ретрофит технологии на транспорте» ФГБОУ ВПО «АГТУ».

Известно, что в главных двигателях судовой энергетической установки (СЭУ) в механическую энергию превращается менее 50...52% теплоты сгорания топлива. Утилизация теплоты - наиболее действенный метод повышения эффективности теплоиспользования в СЭУ. Одним из решений данной задачи является использование термоэлектрических генераторов (ТЭГ) на основе энергии теплоты отработавших газов (ОГ) судовых дизелей.

Благодаря последним достижениям в области разработки термоэлектрических материалов и систем возобновился интерес к применению ТЭГ в СЭУ. Преимущества ТЭГ -значительный моторесурс, отсутствие подвижных частей, бесшумная работа, экологическая чистота, универсальность в отношении способов подвода и отвода теплоты и возможности рекуперации отработанной тепловой энергии.

В настоящее время практически отсутствуют публикации работ по экспериментальным исследованиям ТЭГ и разработке методик расчета, с помощью которых можно определить геометрические параметры ТЭГ при проектировании и рабочие параметры при эксплуатации с учётом специфики условий работы СЭУ.

На основании вышеизложенного была определена необходимость проведения исследований по применению ТЭГ для утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей.

Объект исследования - система утилизации теплоты ОГ судовых дизелей с термоэлектрическим генератором.

Предмет исследования - тепловой потенциал ОГ дизелей судов Волго-Каспийского региона (ВКР), термоэлектрический генератор.

Цель работы — повышение технико-экономических показателей судовых энергетических установок за счёт применения ТЭГ для утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей.

В соответствии с целью ставятся следующие задачи исследования:

♦ провести анализ способов утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей и перспектив использования ТЭГ в судовой энергетике;

♦ выполнить сбор статистического материала по структуре СЭУ, режимам работы дизелей судов ВКР;

♦ провести натурные испытания на судах ВКР с целью оценки теплового потенциала ОГ судовых дизелей;

♦ провести теоретические исследования с разработкой уточненной методики расчета ТЭГ;

♦ провести испытания ТЭГ в составе экспериментальной установки с судовым дизелем;

♦ выполнить расчет и разработать предложения по использованию ТЭГ в СЭУ различны: типов судов ВКР.

Методы исследования. Методологической базой диссертации является исследовани: таких ученых как А.Ф. Иоффе, В. А. Кириллин, А. И. Бурштейн, А. Р. Регель, JI. И. Анаты чук, А. С. Охотин, Е. К. Иорданишвили, Г. К. Котырло, Ю. Н. Лобунец, О. В. Марченко Ю. Г Манасян, Р. В. Ковальский, В. П. Исаченко, М. А. Михеев, L. Е. Bell, R. W. Diller компании ОАО «КРИОТЕРМ» (г. Санкт-Петербург) и др.

В диссертационной работе использованы метод обработки и анализа статистически: данных, метод последовательных приближений. Научная новизна:

1) предложена уточненная методика с алгоритмом расчёта ТЭГ с учётом специфики уело вий работы СЭУ;

2) разработана новая конструкция ТЭГ для утилизации теплоты ОГ судовых дизелей;

3) разработаны научно-обоснованные рекомендации по использованию ТЭГ в СЭУ.

На защиту выносятся:

- результаты анализа состава, структуры, режимов работы энергетических установок дл: различных групп судов на примере Волго-Каспийского региона;

- результаты оценки теплового потенциала ОГ судовых дизелей;

- конструкция ТЭГ;

- алгоритм и методика расчета ТЭГ;

- результаты испытаний ТЭГ в составе экспериментальной установке с судовым дизелем;

- рекомендации по проектированию ТЭГ на судах.

Достоверность результатов основана на экспериментальных исследованиях, теоре тических обобщениях большого количества исследований отечественных и зарубежны; авторов. Использованы современные, сертифицированные средства и другие поверенньк контрольно-измерительные приборы для измерения параметров ТЭГ и судовых дизелей.

Расчётно-теоретические исследования и обработка экспериментальных данных про водились с использованием современных лицензионных программных продуктов «Astecl Electronics», «Mathcad 14», «Microsoft Office Excel 2007».

Измерения температуры ОГ производились с использованием газоанализатора teste 350-MARITIME, сертифицированного Germanischer Lloyd (GL). Измерения крутящих моментов производились с использованием тензометрического комплекса «Astech Electronics» (Англия), который одобрен и разрешен к применению «Lloyd's Register of Shipping». Практическая значимость работы:

- дополнен обширный материал по судам Волго-Каспийского региона и их энергетическим установкам, режимам работы главных дизелей (ГД) и вспомогательных дизелей (ВД);

- результаты испытаний на судах и оценки теплового потенциала ОГ могут использоваться для проектирования систем утилизации ОГ;

- разработана и предложена к использованию конструкция ТЭГ;

- результаты расчетов по уточненной методике могут использоваться для проектирования и разработки ТЭГ на судах.

Личный вклад автора. В диссертацию включены теоретические и экспериментальные результаты, полученные лично автором. При проведении отдельных технических работ помощь оказали сотрудники Испытательного центра "Marine technology service", кафедры «Эксплуатация водного транспорта», лаборатории тепловых двигателей кафедры «Судостроение и энергетические комплексы морской техники» ФГБОУ ВПО «АГТУ» и машинные команды судов «Казань-сити», «НРВ-50М», «НРВ-21М», «Аксиома», «Омский-143», «Бегей», «Композитор Гасанов» и др., за что автор выражает им признательность.

Апробация работы. Основное содержание исследований по мере их выполнения обсуждалось и докладывалось: на заседаниях кафедры «Эксплуатация водного транспорта», заседаниях Ученого совета института «Морских технологий, энергетики и транспорта» ФГБОУ ВПО «АГТУ»; на ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «АГТУ» (2010 - 2012 гг.); Ш-й Всеросс. конф. молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (г. Москва, МГТУ им. Баумана Н.Э., 09.2010г.); Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс» (У.М.Н.И.К.) (г. Астрахань, АИСИ 10.2010 г.); Международный научный семинар «Перспективы использования результатов фундаментальных исследований в судостроении и эксплуатации флота Юга России» (г. Астрахань, ФГБОУ ВПО «АГТУ» 10.2010 г.); Конкурс инновационных проектов в рамках выставки «Образование - инвестиции в успех» (г. Астрахань, 2010 - 2011гг.); Ш-й международный научно-практическая конференция «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, АГТУ 07.09.2012г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 научных работ, в том числе 4 по списку ВАК Министерства образования и науки России, а также патент РФ № 108214 «Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках».

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Общий объем составляет 156 страницы, 69 рисунков, 39 таблиц. Список использованных источников включает 130 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы, научная новизна, практическая ценность, область реализации результатов, дается краткое изложение глав работы.

В первой главе проведен анализ энергетических параметров ОГ, способов утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей и перспектив использования ТЭГ в судовой энергетике.

Проведен анализ теплового баланса комбинированного двигателя внутреннего сгорания. Отмечено, что «потери» энергии с ОГ составляют 25...45% от теплоты сгорания использованного топлива. Приведенные данные свидетельствуют о существовании значительных резервов получения дополнительной мощности и повышения экономичности в случае утилизации теплоты, теряемой с уходящими в атмосферу продуктами сгорания.

Приведен обзор работ, посвященных исследования утилизации теплоты на судах. Показано, что большой вклад в области повышения эффективности СЭУ внесли исследования Н.В. Голубева, C.B. Камкина, М.М. Коркурошникова, Л.П. Коршунова, В.Г. Кривова, В.В. Маслова, М.К. Овсянникова, В.М. Селиверстова, И.Г. Беляева, В.К. Камнева. За рубежом большое внимание этим вопросам придают в Японии, Франции, Великобритании, США.

Проведен анализ перспектив использования ТЭГ в судовой энергетике. Отмечено, что дальнейшие исследования и разработки по практическому применению термоэлектричества развивались по направлениям: разработка технологии и получение новых более эффективных материалов; проектирование и оптимизация характеристик термоэлектрических генераторов различных конструкций; экспериментальные исследования ТЭГ различного назначения; совершенствование методов расчета энергетических характеристик ТЭГ.

Все более широкому развитию и применению ТЭГ способствуют такие их специфические возможности и достоинства, как безмашинный способ преобразования энергии, отсутствие движущихся частей и бесшумность работы, большая автономность и высокая надежность, долговечность и простота эксплуатации, малая инерционность, легкость регулирования и стабилизации параметров, возможность использования различных средств для

5

отвода теплоты и различных источников тепловой энергии, возможность подвода теплоты непосредственно от источника и др.

Отмечено, что одной из основных областей применения ТЭГ является утилизация бросовой теплоты для производства электрической энергии на транспортных установках (автомобилях, судах).

Проведен анализ работ и патентов по использованию ТЭГ в качестве элемента выхлопной системы. Рассмотрены различные конструкции ТЭГ, использование которых возможно в системах газовыхлопа дизелей. Отсюда следует, что вопрос применения ТЭГ в СЭУ является актуальным, и нуждаются в проведении научных исследований в этой области.

Первая глава заканчивается выводами и постановкой задач исследования.

Вторая глава посвящена анализу ЭУ судов, расчетно-экспериментальному исследованию теплового потенциала ОГ судовых дизелей на примере судов Волго-Каспийского региона (ВКР).

Дополнена база данных судов ВКР, в которую входят 245 судов, плавающих под флагом РФ и под контролем Астраханского филиала ФАУ «Российский морской регистр судоходства» (имеющего четыре участка - Астрахань, Волгоград, Махачкала, Самара).

Анализ энергетических установок судов ВКР позволяет сделать следующие выводы: 99.8% судов имеют машинно-движительный комплекс, представляющий собой двигатели с прямой передачей мощности на ВФШ; 98% судов являются двухвинтовыми, 2% - одновинтовыми или с винторулевыми колонками; 94,3% судов, СЭУ которых имеют в своем составе ГД и ВД мощностью, не превышающей 1000 кВт; топливо, применяемое на судах, в основном дизельное.

С помощью метода группировки проведена структура ГД судов ВКР по их характеристикам (рисунок 1), где указываются марки двигателей, а в скобках — номинальная мощность (кВт) и частота вращения (об/мин).

Проведен анализ режимов работы ГД и ВД судов ВКР, который показал, что ГД и ВД работают в широком диапазоне нагрузок. Работа ВД, как правило, характеризуется значительными отклонениями от номинальной мощности. В условиях промысловой работы нагрузка ГД не столь стабильна, как на ходовом режиме. В рамках отдельных рейсов нагрузка охватывает практический весь рабочий диапазон, причем 0...12% времени нахождения на промысле ГД не работают. Для нефтеналивных, транспортных и судов специаль-

ного назначения диапазон нагрузок ВД еще более широк и составляет от 40 до 95% от номинальных.

С целью оценки теплового потенциала ОГ дизелей судов ВКР проведены натурные экспериментальные исследования на судах для определения параметров дизелей, таких как: мощность, частота вращения, часовой расход топлива, температура ОГ после турбины турбокомпрессора на различных режимах работы.

Температура и состав ОГ определены с помощью штатных приборов и газоанализатора testo 350-MARITIME, сертифицированного Germanischer Lloyd. Общий вид газоанализатора testo 350-MARITIME показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Газоанализатор Рисунок 3 - Тензометрический комплекс "Astech

Testo 350-MARITIME Electronics"

Крутящий момент на гребном и коленчатом валах определялся по усредненной тензо-грамме при наклейке тензодатчиков на любой доступный участок валопровода с использованием тензометрического комплекса фирмы "Astech Electronics", одобренного «Lloyd's Register of Shipping» (Англия). Тензометрический комплекс "Astech Electronics" представлен на рисунке 3. Для измерения частоты вращения используются штатные приборы-тахометры.

Натурные испытания проводились после тщательной регулировки дизелей на судах «РК-2091» типа «Ярославец» с ГД ЗД6С2-01 (110, 1500); «НРВ-50М», «НРВ-21М» с ГД 6NVD48AU (485, 330); «Омский-143» с ГД 6NVD48-2AU (515, 300); «Аксиома» с ГД 8NVD48AU (736, 375); «Казань-сити» с ГД 8NVDS48-2AU (882, 390); «Бегей» с ГД 6Т 23LU-2 (460, 800) при работе дизелей на дизельном топливе; паром «Композитор Гасанов» с ГД 6VDS48/42 AL-2 (2650, 500) при работе дизелей на высоковязком топливе. В качестве примера на рисунке 4 показаны результаты измерения температуры ОГ ГД испытанных судов.

На основе данных, полученных в результате испытаний, проведены расчёты количества теплоты, уносимой ОГ и расход ОГ.

Относительное количество теплоты О Г, которое можно использовать в системе утилизации теплоты определяется по формуле:

(«у • ¿о +1)-Ср • fr -• ¿о - Cp-i, в;

где: - суммарный коэффициент избытка воздуха; L0- теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг; crf, с* - средняя удельная массовая изобарная теплоёмкость продуктов сгорания и воздуха, кДж/(кг.К); /г - температура ОГ, "С ; температура воздуха на входе в цилиндр дизеля, "С. Qр - низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

40 50 60 70 80 90 100

♦Дизель 8їЧУ048Аи * Дизель 6ЫУ048-2Аи

п, %

І,, °С

-Дизель 8ЫУ0548-2Аи -Дизель 6ЫУБ48А-и

/

/

Дизель 6Т 23Ш-2 Дизель 6У0848/42 АЬ-2

Рисунок 4 - Результаты измерения температуры ОГ главных дизелей

Эффективная мощность (Лу в кВт каждого режима обеспечивается частотой вращения двигателя, крутящим моментом и вычисляется по формуле:

N =

9550

где: Т,я - крутящий момент, Н.м; п - частота вращения вала, об/мин.

Часовой расход топлива на долевом режиме, кг/ч, определяется по формулам [Руководящий технический материал (РТМ 212.0142-86). Схемы утилизации теплоты судовых дизелей. Л.: Транспорт, 1989, - 42 е.], для дизеля с наддувом, работающего по винтовой характеристике:

/ \0.78 „ ,п( N. '

О = 0,826 •С?™' - — для дизеля с наддувом, работающего по нагрузочной характеристике:

= 0,577 • С"

ІУЄ ЛГ"

где: Отном- часовой расход топлива дизеля на номинальном режиме, кг/ч; Мен, Ие - эффективная мощность дизеля на номинальном и долевом режимах соответственно, кВт.

Абсолютное количество теплоты, уносимой с ОГ, кДж/ч, определяется по формуле:

Часовой расход ОГ, кг/ч, определяется как сумма часового расхода воздуха на входе в цилиндры и часового расхода топлива:

где: (?в - часовой расход воздуха на входе в цилиндры, кг/ч, определяемый через суммарный коэффициент избытка воздуха и часовой расход топлива:

По результатам испытаний и расчётов получены зависимости расхода ОГ и количества теплоты ОГ От от нагрузки ГД. Графики зависимости показаны на рисунке 5.

2500

Ц, .10-', кДж/ч

2000

п,%

6000 й„ кг/ч

70 80 90 100

О, .10-',

кДж/ч1400

Дизель 8ЫУО 48А-и

1600 -1----- 4200

40 50 60 70 80 90 100

Дизель 61МУ048А-2и

0,-10 V

кДж/ч

Дизель 6Т 23Ш-2

Дизель бІЧУО 48А-и

3000 О, .10 і, кДж/ч

п,%

Є,, кг/ч

Дизель 8КУ0848-2Аи

3800 12000

<ЭГ, кг/ч От ю-3,

кДж/ч

- 3400 10000

3000 8000

2600 6000

2200 4000 ■

1800 2000 •

1400 0 ■

-А-О.Т

32000 кг/ч

30000

Дизель 6У0848/42 АЬ-2

Рисунок 5 - Зависимость количества теплоты <2Г и расхода ОГ от нагрузки главных дизелей

Отмечено, что полученные данные используются для расчетов геометрических и рабочих параметров при проектировании ТЭГ, с помощью которых преобразовывается теп лота ОГ в электрическую энергию, а также других систем утилизации ОГ.

В третьей главе содержатся исследование термоэлектрических процессов, проходя щих в ТЭГ, анализ существующих методик и моделей расчета ТЭГ, разработка методика расчета энергетических характеристик ТЭГ, экспериментальные исследования с ТЭГ.

Отмечено, что инженерный расчет термоэлектрических устройств связан с извест ными трудностями, которые заключаются в том, что термоэлементы одновременно пред ставляют собой и один из участков электрической цепи, и теплопередающее звено. Теснау: взаимосвязь между электрическими и теплофизическими процессами требует при расчел ' термоэлектрических систем одновременного учета как электрических, так и теплотехнических параметров.

В общем виде для расчета ТЭГ применяют численные методы (например, метод последовательных приближений, метод средних параметров) с использованием компьютерных программ, которые позволяют решать задачи оптимального управления термоэлектрическими процессами, рассчитывать ряд конструкции ТЭГ и определять рациональные режимы их работы.

В данной главе представлена методика расчета энергетических параметров ТЭГ как устройства для утилизации теплоты ОГ на основе существующих методик расчета ТЭГ и теплообмена, описанных в работах Иоффе А.Ф., Кириллина В.А.. Бурштейна А.И., Ковальского Р.В., Манасяна Ю.Г., Исаченко В.П. и др.

Для проведения расчетно-теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция ТЭГ, на которую получен патент на полезную модель №108214 «Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках». В основу расчета ТЭГ положены элементы теории термоэлектрических эффектов (эффект Зеебека, эффект Пельтье и эффект Томсона) и процессов теплопередачи.

ТЭГ представляет собой съемную конструкцию (рисунок 6), которая встраивается в систему газовыхлопа дизеля. Устройство содержит горячий узел 1, к которому прижимаются термогенераторные модули 2 при помощи планок 3, образующих холодный узел. Полость охлаждающей воды 4 ограничена холодным узлом и кожухом 5. Фланцы 6 крепятся к торцам установки с одной стороны и к выхлопной трубе 1-е другой. Подвод и отвод охлаждающей воды осуществляется при помощи патрубков 8.

Г

Вход ОГ

Выход долы

Вхоа воды

Рисунок 6 - Термоэлектрический генератор 10

Устройство работает следующим образом: ОГ проходит внутри шестиугольной трубы. образованной горячим узлом 1, тем самым нагревая его и горячие спаи модуля. Охлаждающая вода, подводимая в полость охлаждения 4 и отводимая от нее при помощи патрубков 8, охлаждает холодный узел и холодный спай модуля. В результате разности температур между спаями возникает термоЭДС.

Отмечено, что рассмотренная методика расчета тепловых параметров ТЭГ не исключает полностью необходимости уточнений путем повторных вычислений, т.е. ряда последовательных приближений. Поэтому для первого приближения в расчете необходимо задаваться предварительными значениями этих температур. Начальные значения температур спаев термоэлементов приняты равными температурам спаев в режиме холостого хода. Так как в этом режиме ток отсутствует, температуры спаев в ТЭГ определяются точно также как в теплообменнике.

Для упрощения расчета приняты круглые сечения узлов ТЭГ, площади которых эквивалентны площадям соответствующих шестиугольных сечений узлов ТЭГ. На рисунке 7 представлен характер изменения температуры через слои ТЭГ.

Охлаждающая среда

Рисунок 7 - Характер изменения температуры через слои ТЭГ: 1 - стенка горячего узла; 2 - термогенераторный модуль; 3 - стенка холодного узла; 4 - межэлементный зазор; 5 - термоэлемент

Расчет начинается с задания длины всей поверхности теплообмена L (рисунок 6), температуры газа на выходе tr2, температуры воды на выходе t,2, температуры стенки горячего узла /ст|. температуры стенки холодного узла t^ в первом приближении.

Далее рассчитывают в первом приближении коэффициенты теплоотдачи газа аг и воды ав.

Отметим, что теплопроводность через стенку шестиугольной трубы рассматривается как через плоскую, поскольку толщина стенки мала по сравнению с эквивалентным диаметром газохода. Кривизной стенок во всех частях общего уравнения теплообмена можно пренебречь. Теплопередача через межэлементные зазоры мала и ею можно пренебречь. Теплопроводность через термоэлементы (с высотой <53) термогенераторных модулей рассматривается с учетом коэффициента/ определяемого отношением площади термогенераторного модуля к суммарной площади поперечного сечения термоэлементов модуля.

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле

где д\ - толщина стенки горячего узла, м; 82 - толщина керамической изоляции модуля со стороны стенки горячего узла, м; <53 - высота термоэлемента термоэлектрического модуля, м; ¿4 - толщина керамической изоляции модуля со стороны стенки холодного узла, м; <55 - толщина стенки холодного узла, м; — коэффициент теплопроводности стенки горячего узла, Вт/(м.К); Я2 - коэффициент теплопроводности керамической изоляции модуля со стороны стенки горячего узла, Вт/(м.К); А3 - коэффициент теплопроводности термоэлемента термоэлектрического модуля, Вт/(м.К); Л4 - коэффициент теплопроводности керамической изоляции модуля со стороны стенки холодного узла, Вт/(м.К); Л5 - коэффициент теплопроводности стенки холодного узла, Вт/(м.К).

Затем рассчитывают плотность теплового потока q, значения ¿ст1 и /ст6 во втором приближении. Если предыдущие и последующие приближения температур ¿СТ| и ?СТб совпадают с заданной точностью, то расчет продолжается, если же такого совпадения нет, то расчеты повторяют до тех пор, пока не достигнут требуемого совпадения. Далее рассчитывают температуры горячего спая гст3 и холодного спая термоэлемента /ст4 в первом приближении.

После этого, рассчитывают площадь поверхности теплообмена Р, с помощью которой определяют значение /г2 и 1в2 во втором приближении. Если предыдущие и последующие приближения Ь, /г2 и ?в2 совпадают с заданной точностью, то расчет продолжается, если же такого совпадения нет, то расчеты повторяют до тех пор, пока не достигнут требуемого совпадения.

Расчет продолжается с определением электрических параметров: сила тока в цепи /, напряжение на нагрузке и, электрическая мощность Р, к.п.д. ТЭГ ц.

При включении нагрузки в модулях возникают термоэлектрические эффекты Пель-тье, Томсона и Джоуля. При этом к горячим спаям надо подвести тепловой поток а от холодных спаев отвести тепловой поток которые увеличивают 30...40% по сравнению с тепловым потоком в режиме холостого хода ТЭГ.

{Эг и 2Х являются данными для определения температур на спаях гст3 и /ст4 в последующем приближении. Если предыдущие и последующие приближения /ст3 и /ст4 совпадают с заданной точностью, то расчет продолжается, если же такого совпадения нет, то расчеты повторяют до тех пор, пока не достигнут требуемого совпадения (на рисунке 8 они показаны штрих-пунктиром). Расчет решается методом последовательных приближений с использованием компьютерных программ. Для реализации данной методики автором предложен алгоритм расчета ТЭГ. Схема алгоритма расчета ТЭГ показана на рисунке 8.

Отмечено, что данная методика позволяет определить геометрические параметры ТЭГ при их проектировании и рабочие параметры (теплофизические и электрические) при различных режимах, варьировать соотношение между входными и выходными параметрами ТЭГ для определения рациональных режимов их работы.

С целью проверки адекватности методики расчета энергетических параметров ТЭГ была разработана методика экспериментальных исследований, согласно которой проводились исследования в лаборатории тепловых двигателей ФГБОУ ВПО «АГТУ».

ОГг Л, ^Ъ Л-4 а1

в

Рисунок 8 - Схема алгоритма расчета ТЭГ

Испытания проводились на экспериментальной установке, включающей в себя одноцилиндровый отсек дизеля 3"ЫУ024 с номинальной мощностью 16 кВт и частотой вращения 630 об/мин; нагрузочное устройство дизеля - нагреватель воздуха; ТЭГ; нагрузочное устройство ТЭГ; системы, обслуживающие дизель и ТЭГ; контрольно-измерительные приборы (рисунок 9).

ТЭГ установлен на газовыхлопном тракте дизеля. Конструкция ТЭГ представлена на рисунке 6. Горячим теплоносителем являются ОГ, поступающие от дизеля. Холодным теплоносителем является вода, подвод которой в ТЭГ осуществляет насос. В ТЭГ применяются 30 термогенераторных модулей типа ТГМ-287-1,0-1,5 (изготовитель ОАО «КРИОТЕРМ» г. Санкт-Петербург).

Рисунок 9 - Общий вид экспериментальной моторной установки: 1 - дизель ЗМ\Т)24; 2 — ТЭГ; 3 - выхлопная труба; 4 - термопары; 5 - входная труба воды; 6 - выходная труба воды; 7 - нагрузочное устройство ТЭГ

Нагрузочное устройство ТЭГ состоит из электрических ламп накаливания с номинальной мощностью 10 Вт и напряжением 60 В.

Частота вращения коленчатого вала двигателя измерялась тахометром. Часовой расход топлива определялся объёмным способом при использовании штихпробера и секундомера. Расход воды на входе в ТЭГ определялся счетчиком горячей воды. Температуры газа и воды определялись термопарами. Расход газа определялся суммарными расходами топлива и воздуха. Сила тока и напряжение в цепи определялись мультиметром.

Дизель работал по нагрузочной характеристике на 4 режимах 10%, 25%, 50% и 75% от номинальной мощности. Температура воды на входе в ТЭГ /в1 = 15 °С. Расход воды в ТЭГ Св = 5,5 л/мин. Проведены экспериментальные исследования рабочих параметров ТЭГ при изменении нагрузки дизеля, нагрузочного коэффициента т = Ян/Я, равным отношению электрического сопротивления нагрузки К„ к внутреннему сопротивлению термоэлемента Я. Результаты экспериментальных исследований и расчета по предлагаемой методике показаны на рисунках 10 и 11.

Результаты сравнения экспериментальных данных и расчета показали удовлетворительную сходимость (погрешность не больше 10%), что говорит об адекватности предлагаемой уточненной методики.

Анализ результатов показывает, что при работе дизеля на режиме 75% от номинальной мощности и с нагрузочным коэффициентом т =1,097 достигается максимальная мощность ТЭГ Р = 45,84 Вт, напряжение Ь= 130 В, сила тока /= 0,353 А, коэффициент полезного действия ц = 2,35 %.

Тепловые и электрические параметры ТЭГ изменяются при изменении параметров горячего теплоносителя (газа). При увеличении мощности дизеля, происходит увеличение температуры и расхода газа, в результате этого температура газа и воды на выходе из ТЭГ, сила тока, напряжение, мощность и к.п.д. увеличиваются (рисунок 10).

■ экспериментальные данные

■расчет по предлагаемой методике

2.2

Рисунок 11 - Зависимость рабочих параметров ТЭГ от нагрузочного коэффициента т при работе дизеля на режиме 75% от номинальной мощности

,6

Ю 20 30 40 50 60 70

экспериментальные данные расчет по предлагаемой методике

80

Рисунок 10 - Зависимость рабочих параметров ТЭГ от режимов работы дизеля

Электрические параметры ТЭГ также изменяются при изменении нагрузочного коэффициента т. При увеличении т сила тока увеличивается, напряжение, мощность и к.п.д уменьшаются (рисунок 11).

Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций по использованию ТЭГ в СЭУ различных типов судов на примере Волго-Каспийского региона.

Проведено теоретическое обоснование возможности применения ТЭГ в СЭУ. Вопрос установки ТЭГ требуют тщательного технико-экономического анализа с учетом конкретных исходных данных экономической эффективности, необходимости в надежном источнике электроэнергии и ограничений по температуре ОГ, а также многих других факторов.

Отмечено, что ТЭГ, использующие теплоту ОГ судовых дизелей можно размещать непосредственно на газовыхлопном тракте в любой его части. Весьма важен и тот факт,

что для охлаждения ТЭГ может быть использовано оборудование системы охлаждения ди зелей.

На основе анализа статистического материала по структуре СЭУ, режимов работн: судовых дизелей, результатов натурных испытаний на судах, проведенных расчетно-тео ретических и экспериментальных исследований с использованием уточненной методикь расчета ТЭГ, разработанной конструкции ТЭГ с конкретным техническим решением былг проведены расчеты рабочих параметров ТЭГ в СЭУ судов различных проектов на пример Волго-Каспийского региона.

Расчеты ТЭГ проводились для судов «РК-2091» типа «Ярославец» с ГД ЗД6С2-0_ (110, 1500); «НРВ-21М» с ГД 6NVD48AU (485, 330); «Омский-143» с ГД 6NVD48-2AU (515, 300); «Аксиома» с ГД 8NVD48AU (736, 375); «Казань-сити» с ГД 8NVDS48-2AI (882, 390); «Бегей» с ГД 6T23LU-2 (460, 800); паром «Композитор Гасанов» с ГД 6VDS48/42AL-2 (2650, 500).

Расчет начинается с определением геометрических параметров при работе ГД на номинальном режиме. Конструктивными характеристиками ТЭГ являются длина поверхности теплообмена L, размер грани горячего узла а, размер грани холодного узла Ь, размер грани кожуха с (рисунок 7). Далее рассчитывают число термогенераторных модулей, число секций, электрические и тепловые параметры ТЭГ.

Основными исходными данными для расчета являются температура газа на входе ТЭГ ?гь°С; расход газа Gr, кг/с; температура воды на входе в ТЭГ /в1, °С; диаметр газовы хлопной трубы d, м; конструктивные и электрические характеристики генераторных моду лей; сопротивление нагрузки RH, Ом.

Основными результатами расчета являются температура газа на выходе из ТЭГ tr2,°С; обеспечивающий расход воды GB, м3/ч; температура воды на выходе из ТЭГ /в2, °С; силг тока в цепи /, А; напряжение на нагрузке U, В; мощность ТЭГ Р, кВт: коэффициент полезного действия Г].

С целью избежания низкотемпературной коррозии трубопровода ОГ в расчетах (при работе ГД на номинальном режиме) принята температура газа на выходе ТЭГ tr2 = 200 °С. Температура воды на входе в ТЭГ принята /в1 = 20 °С. Температура воды на выходе ТЭГ t„2 = 25 °С. В расчетах использовались генераторные модули ТГМ-287-1,0-1,5.

В расчетах также проведено исследование рабочих параметров ТЭГ при работе ГД на эксплуатационном режиме, с изменением нагрузочного коэффициента т, с регулированием температуры воды на выходе ТЭГ te2.

Расчеты выполняются методом последовательных приближений с использованием лицензионного программного продукта «Mathcad 14» по алгоритму, предложенному в главе 3.

В качестве примера на рисунках 12 и 13 представлены результаты расчета ТЭГ на судне «Казань-сити». В графиках приняты следующие обозначения:

-»-и —

•..... . —р

—

ч,%

Рисунок 12 - Зависимость рабочих параметров от нагрузочного коэффициента т ТЭГ ГД 8ЫУ0848-2Аи судна «Казань-сити»

ном — номинальным режим;

эксп — эксплуатационный режим.

Анализ результатов расчета показывает, что при работе ГД на номинальном режиме и m =1 достигается максимальная мощность ТЭГ Р = 10,95 кВт, напряжение U = 93 В, сила тока I — 118 А, коэффициент полезного действия r¡ = 2,5 %, расход воды G„ = 70 м3/ч.

При работе ГД на эксплуатационном режиме и m = 1 достигается максимальная мощность ТЭГ Р = 5,5 кВт, напряжение U = 66 В, сила тока / = 84 А, коэффициент полезного действия r¡ = 1,8 %, температура газа на выходе из ТЭГ tr2 = 170 °С, расход воды G„ = 49,63 м3/ч.

Максимальный коэффициент полезного действия tj,„ax = 2,6 % достигается при значении m = 1,42.

Тепловые и электрические параметры ТЭГ зависят от изменения параметров горячего (газа) и холодного (вода) теплоносителей. При уменьшении температуры и расхода газа температура газа на выходе ТЭГ, сила тока, напряжение, мощность и к. п.д. уменьшаются. При увеличении температуры воды на выходе из ТЭГ то есть уменьшение расхода воды температура газа на выходе из ТЭГ увеличивается, а сила тока, напряжение, мощность и к.п.д. ТЭГ уменьшаются.

Электрические параметры ТЭГ также зависят от нагрузочного коэффициента т. При увеличении m сила тока увеличивается, напряжение уменьшается. Мощность ТЭГ достигает максимального значения при m = 1, а к.п.д. при т~ 1,4.

По результатам расчетов спроектированы ТЭГ на газовыхлопных системах двух дизелей 8NVDS48-2AU (882, 390) судна «Казань-сити» мощностью 10,95 х 2

= 21,9 кВт, дизеля 8NVD48AU (736, 375) судна «Аксиома» с мощностью 8,9 кВт, двух дизелей 6T23LU (460, 800) судна «Бегей» мощностью 5,39 х 2 = 10,78 кВт, дизеля ЗД6С2-01 (110, 1500) судна «РК-2091» мощностью 1,86 кВт. двух дизелей 6VDS48/42 AL-2 (2650, 500) судна «Композитор Гасанов» мощностью 48,51 х 2 = 97,02 кВт, двух дизелей 6NVD48AU (485, 330) судна «Нефтерудовоз-21М» мощностью 6,23 х 2 = 12,46 кВт, двух дизелей 6NVD48-2AU (515, 300) судна «Омский-143» мощностью 6,14 х 2 = 12,28 кВт.

Для удобства и наглядности результаты расчетов ТЭГ на судах представлены на гистограмме (рисунок 14).

Рисунок 13 - Зависимость рабочих параметров от температуры воды на выходе из ТЭГ ГД 8>1\Т)848-2Аи судна «Казань-сити»

1 - 8NVDS48-2AU (882, 39 судна «Казань-сити»

2 - 8NVD48AU (736, 375) суда: «Аксиома»

3 - 6T23LU (460, 800) суд! : | «Бегей»

4 - ЗД6С2-01 (110, 1500) суда «РК-2091»

5 - 6VDS 48/42 AL-2 (2650, 50 судна «Композитор Гасанов»

6 - 6NVD48AU (485, 330) суда «Нсфтерудовоз-21M

7 - 6NVD48-2AU (515, 30 : судна «Омский-143»

Полученное электричество может использоваться для освещения, подзарядки аккуму ляторных батарей или для других потребителей с использованием инвертора. Полученна: горячая вода может быть использована для общесудовых нужд.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Результаты анализа энергетических параметров ОГ, способов утилизации теплово:: энергии ОГ судовых дизелей и перспектив использования ТЭГ в судовой энергетике сви детельствуют о существовании резервов получения дополнительной мощности и повыше ния экономичности СЭУ в случае утилизации теплоты ОГ в ТЭГ.

2. Результаты экспериментальных исследований и оценки теплового потенциала ОГ испытанных судов могут использоваться для проектирования систем утилизации ОГ на судах.

3. Предложенная уточненная методика с алгоритмом расчета ТЭГ позволяет определить геометрические параметры ТЭГ (длина, площадь поверхности теплообмена) при и: проектировании и рабочие параметры (теплофизические и электрические) при различны:-режимах.

4. Разработана новая конструкция ТЭГ для утилизации теплоты ОГ судовых дизеле" и получен на него патент №108214 «Устройство для утилизации теплоты отработавши:-, газов в судовых энергетических установках».

5. Результаты исследования ТЭГ в составе экспериментальной установке с судовьп дизелем ЗКУ024 подтверждают удовлетворительную сходимость (погрешность не больш 10 %) экспериментальных и расчетных данных по предлагаемой методике. Анализ графиков теоретического и экспериментального исследований (рисунки 10 и 11) показывает, чт электрические параметры ТЭГ не только зависят от параметров теплоносителя (газа) но п от электрической нагрузки (нагрузочный коэффициент т).

6. Выполнены расчеты ТЭГ в СЭУ различных типов судов. Получены конструктивные параметры (длина, площадь поверхности теплообмена), теплофизические параметры (температура и расход теплоносителей) и электрические параметры (мощность, сила тока, напряжение, к.п.д.) ТЭГ при различных режимах. Полученная взаимосвязь между входными и выходными параметрами ТЭГ позволяет определить рациональные режимы их работы.

7. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе ФГБОУ ВПО «АГТУ» и переданы для использования в ООО «Конструкторское бюро «ФЛОТПРОЕКТ» (г. Астрахань).

1 2 3 4 5 6 7

■ Номинальный режим ш Эксплуатационный режим

Рисунок 14 - Электрическая мощность

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Нгуен К.Д. Модельная экспериментальная установка с термоэлектрическим генератором [Текст] / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология,- 2010. - № 2. - С. 66-70. ISSN 2073-1574.

2. Нгуен К.Д. Методика расчета и оценки параметров экспериментального термоэлектрического генератора [Текст] / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология - 2011. - № 1. - С. 84-91. ISSN 2073-1574.

3. Нгуен К.Д. Применение термоэлектрических генераторов как средство утилизации сбросной теплоты судовых дизелей [Текст] / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология - 2011. - № 3. - С. 78-83 ISSN 20731574.

4. Нгуен К.Д. Теоретический и экспериментальный анализ тепловых выбросов с отработавшими газами судовых дизелей [Текст] / К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология,-2012.-№ 1.-С. 117-122. ISSN 2073-1574.

5. Патент № 108214 РФ, МПК H01L 35/02. Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках / С. В. Виноградов, К. Р. Халыков, К. Д. Нгуен, Е. Г. Корниенко, С. А. Слепухин. Опубл. 10.09.2011 Бюл. № 25.

в других изданиях

6. . Нгуен К.Д. Создание инновационного предприятия по проектированию и изготовлению термоэлектрических генераторов [Текст] / K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Материалы Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс» Сек. Машиностроение, электроника, приборостроение. - Астрахань: Изд-во АГТУ, - 2010 -Том 4-С. 14-17.

7. Нгуен К.Д. Утилизация теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках при помощи термоэлектрического генератора [Текст] / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Высокие технологии и фундаментальные исследования: Сб. трудов десяткой международной научно-практической конференции «исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 0911.12.2010г.). - С.: Изд-во Политехнический университет, 2010. - Том 2. - С. 176-178.

8. Нгуен К.Д. Некоторые результаты расчетно-теоретического анализа использования термоэлектрических генераторов в судовой энергетике [Текст] / C.B. Виноградов, К.Д. Нгуен, K.P. Халыков // Тез. докл. меж. отрас. науч. конф. АГТУ (г. Астрахань, 1923.04.2010г.). - Астрахань: Изд-во АГТУ, - 2010. - Том. 1. - С. 263. ISBN 978-5-89154-3485.

9. Нгуен К.Д. Расчетно-теоретические исследования использования термоэлектрического генератора на судах типа РО-8 [Текст] / К.Д. Нгуен, K.P. Халыков // Будущее машиностроения России: сб. тр. Всеро. конф. молодых ученых и специалистов, (г. Москва, 2225.09.2010г.) / МГТУ имени Н.Э. Баумана. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - С. 183184. ISBN 978-5-4253-0016-4.

10. Нгуен К.Д. Целесообразность внедрения нетрадиционных источников энергии [Текст] / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Материалы Международной научно-практической конференции «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, 07.09.2012г.).-Астрахань: Изд-во АГТУ, - 2012. - С. 73-77. ISBN 978-5-89154-469-7.

/

Подписано в печать «21» ноября 2012 г. Тираж 100 экз. Заказ № 695 Типография ФГБОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.

Перечень принятых условных обозначений и символов

Введение

Глава 1 Состояние вопроса по использованию теплоты отработавших 12 газов в судовых энергетических установках. Постановка целей и задач исследований

1.1 Анализ энергетических параметров теплоты отрабо- 12 тавших газов судовых дизелей

1.2 Системы утилизации теплоты отработавших газов су- 17 довых дизелей

1.2.1 Использование отработавших газов в системах с 18 утилизационными котлами

1.2.2 Использование отработавших газов в системах с 26 силовыми турбинами

1.3 Перспектива использования термоэлектрических генераторов в судовой энергетике

1.3.1 Термоэлектрические эффекты

1.3.2 Термоэлектрические материалы

1.3.3 Термоэлектрические генераторы 40 Основные выводы. Постановка цели и задач исследования

Глава 2 Расчетно-экспериментальное исследование теплового потен- 52 циала отработавших газов дизелей судов Волго-каспийского региона

2.1 Анализ энергетических установок судов Волго- 52 Каспийского региона

2.1.1 Разработка статистической базы данных судов и 52 их энергетических установок

2.1.2 Группирование статистического материала по 54 судам

2.2 Особенности режимов работы дизелей судов Волго- 60 Каспийского региона

2.2.1 Распределение времени работы главных и вспо- 60 могательных дизелей

2.2.2 Распределение нагрузок главных дизелей на до- 62 бывающих и обрабатывающих судах

2.2.3 Распределение нагрузок вспомогательных дизе- 63 лей на судах флота рыбной промышленности

2.2.4 Распределение нагрузок главных и вспомога- 64 тельных дизелей судов транспортного флота

2.3 Расчетно-экспериментальное исследование теплового 66 потенциала отработавших газов дизелей судов Волго-Каспийского региона

2.3.1 Натурные экспериментальные исследования на 66 судах Волго-каспийского региона

2.3.2 Оценка теплового потенциала ОГ судовых дизе- 85 лей

Актуальность работы. Экономия энергетических ресурсов - одна из важных задач энергетики России и Вьетнама. Значимость ее определяется, с одной стороны, все возрастающим потреблением топлива и энергии в странах (в том числе на транспорте), с другой стороны - невозобновляемостью запасов органического топлива [51].

С 23 ноября 2009 г. вступил в силу Федеральный закон № 261 -ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Федеральным законом определен комплекс правовых, экономических и организационных мер, направленных на стимулирование энергосбережения и повышение энергетической эффективности [106].

Проблема экономии энергетических ресурсов актуальна не только для России, но и для Вьетнама. В государственной программе Вьетнама «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в период с 2006 -2015 г.» правительство отметило, что создание нового высокоэффективного энергооборудования, рациональное и полное использование энергетических ресурсов во всех отраслях народного хозяйства, особенно на транспорте, должны рассматриваться как важнейшие задачи [128, 129].

Диссертационная работа выполнена в рамках научной тематики кафедры «Эксплуатация водного транспорта» и госбюджетной научной исследовательской лаборатории «Ретрофит технологии на транспорте» ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «АГТУ»).

Известно, что в главных двигателях судовой энергетической установки (СЭУ) в механическую энергию превращается менее 50.52% теплоты сгорания топлива. Остальная часть энергии теряется либо с поверхности двигателя и его систем, либо с уходящими из него отработавшими газами (ОГ). Утилизация теплоты - наиболее действенный метод повышения эффективности теплоиспользования в СЭУ. Одним из решений данной задачи является использование термоэлектрических генераторов (ТЭГ) на основе энергии теплоты ОГ судовых дизелей.

Благодаря последним достижениям в области разработки термоэлектрических материалов и систем возобновился интерес к применению ТЭГ в СЭУ. Преимущества ТЭГ - значительный моторесурс, отсутствие подвижных частей, бесшумная работа, экологическая чистота, универсальность в отношении способов подвода и отвода теплоты и возможности рекуперации отработанной тепловой энергии.

В настоящее время практически отсутствуют публикации работ по экспериментальным исследованиям ТЭГ и разработке методик расчета, с помощью которых можно определить геометрические параметры ТЭГ при проектировании и рабочие параметры при эксплуатации с учётом специфики условий работы СЭУ.

На основании вышеизложенного была определена необходимость проведения исследований по применений ТЭГ для утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей.

Объект исследования - система утилизации теплоты ОГ судовых дизелей с термоэлектрическим генератором.

Предмет исследования - тепловой потенциал ОГ дизелей судов Вол-го-Каспийского региона, термоэлектрический генератор.

Цель работы - повышение технико-экономических показателей судовых энергетических установок за счёт применения ТЭГ для утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей.

В соответствии с целью ставятся следующие задачи исследования: провести анализ способов утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей и перспективы использования ТЭГ в судовой энергетике; выполнить сбор статистического материала по структуре СЭУ судов Волго-Каспийского региона (ВКР), режимам работы судовых дизелей;

Провести натурные испытания на судах с целью оценки теплового потенциала ОГ судовых дизелей;

Провести теоретические исследования с разработкой уточненной методики расчета ТЭГ;

Провести испытания ТЭГ в составе экспериментальной установки с судовым дизелем;

Выполнить расчет и разработать предложения по использованию ТЭГ в СЭУ различных типов судов.

Методы исследования. Методологической базой диссертации являются исследования таких ученых как А.Ф. Иоффе [33, 34], В. А. Кириллин [40], А. И. Бурштейн [10], А. Р. Регель, А. С. Охотин [68], Л. И. Анатычук [4], Е. К. Иорданишвили [32], Г. К. Котырло, Ю. Н. Лобунец [45], О. В. Марченко [55], Ю. Г Манасян [49], Р. В. Ковальский [41], В. П. Исаченко [35], М. А. Михеев [58], L. Е. Bell [112], R. W. Diller [115], компании ОАО «КРИО-ТЕРМ» (г. Санкт-Петербург) [99] и др.

В диссертационной работе использованы метод обработки и анализа статистических данных, метод последовательных приближений.

Научная новизна:

1) предложена уточненная методика с алгоритмом расчёта ТЭГ с учётом специфики условий работы СЭУ;

2) разработана новая конструкция ТЭГ для утилизации теплоты ОГ судовых дизелей;

3) разработаны научно-обоснованные рекомендации по использованию ТЭГ в СЭУ.

На защиту выносятся:

- результаты анализа состава, структуры, режимов работы энергетических установок для различных групп судов на примере Волго-Каспийского региона;

- результаты оценки теплового потенциала ОГ судовых дизелей;

- конструкция ТЭГ;

- алгоритм и методика расчета ТЭГ;

- результаты испытаний дизеля с ТЭГ;

- рекомендации по проектированию ТЭГ на судах.

Достоверность результатов основана на экспериментальных исследованиях, теоретических обобщениях большого количества исследований отечественных и зарубежных авторов. Использованы современные, сертифицированные средства и другие поверенные контрольно-измерительные приборы для измерения параметров работы ТЭГ и судовых дизелей.

Расчётно-теоретические исследования и обработка экспериментальных данных проводились с использованием современных лицензионных программных продуктов «Astech Electronics», «Mathcad 14», «Microsoft Office Excel 2007».

Измерения температуры ОГ производились с использованием газоанализатора testo 350-MARITIME, сертифицированного Germanischer Lloyd (GL). Измерения крутящих моментов производились с использованием тензомет-рического комплекса «Astech Electronics» (Англия), который одобрен и разрешен к применению «Lloyd's Register of Shipping».

Практическая значимость работы:

- дополнен обширный материал по судам Волго-Каспийского региона и их энергетическим установкам, режимам работы главных дизелей (ГД) и вспомогательных дизелей (ВД);

- результаты испытаний на судах и оценки теплового потенциала ОГ могут использоваться для проектирования систем утилизации ОГ;

- разработана и предложена к использованию конструкция ТЭГ;

- результаты расчетов могут использоваться для проектирования и разработки ТЭГ на судах.

Личный вклад автора. В диссертацию включены теоретические и экспериментальные результаты, полученные лично автором. При проведении отдельных технических работ помощь оказали сотрудники Испытательного центра "Marine technology service", кафедры «Эксплуатация водного транспорта», лаборатории тепловых двигателей кафедры «Судостроение и энергетические комплексы морской техники» ФГБОУ ВПО «АГТУ» и машинная команда судов «Казань-сити», «НРВ-50М», «НРВ-21М», «Аксиома», «Ом-ский-143», «Бегей», «Композитор Гасанов» и др., за что автор выражает им признательность.

Апробация работы. Основное содержание исследований по мере их выполнения обсуждалось и докладывалось: на заседаниях кафедры «Эксплуатация водного транспорта», заседаниях Ученого совета института «Морских технологий, энергетики и транспорта» ФГБОУ ВПО «АГТУ»; на ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «АГТУ» (2010 -2012 гг.); Ш-й Всеросс. конф. молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (г. Москва, МГТУ им. Баумана Н.Э., 09.2010г.); Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс» (У.М.Н.И.К.) (г. Астрахань, АИСИ 10.2010 г.); Международный научный семинар «Перспективы использования результатов фундаментальных исследований в судостроении и эксплуатации флота Юга России» (г. Астрахань, ФГБОУ ВПО «АГТУ» 10.2010 г.); Конкурс инновационных проектов в рамках выставки «Образование - инвестиции в успех» (г. Астрахань, 2010 -2011гг.); Ш-й международный научно-практическая конференция «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, АГТУ 07.09.2012г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 научных работ, в том числе 4 по списку ВАК Министерства образования и науки России, а также патент РФ № 108214 «Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках».

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Общий объем составляет 156 страницы, 69 рисунков, 39 таблиц. Список использованных источников включает 130 наименования.

5. Результаты исследования ТЭГ в составе экспериментальной установке с судовым дизелем ЗКУБ24 подтверждают удовлетворительную сходимость (погрешность не больше 10 %) экспериментальных и расчетных данных по предлагаемой методике. Анализ графиков теоретического и экспериментального исследований (рис. 10 и 11) показывает, что электрические параметры ТЭГ не только зависят от параметров теплоносителя (газа) но и от электрической нагрузки (нагрузочный коэффициент т).

6. Выполнены расчеты ТЭГ в СЭУ различных типов судов. Получены конструктивные параметры (длина, площадь поверхности теплообмена), теп-лофизические параметры (температура и расход теплоносителей) и электрические параметры (мощность, сила тока, напряжение, к.п.д.) ТЭГ при различных режимах. Полученная взаимосвязь между входными и выходными параметрами ТЭГ позволяет определить рациональные режимы их работы.

7. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе ФГБОУ ВПО «АГТУ» и переданы для использования в ООО «Конструкторское бюро «ФЛОТПРОЕКТ» (г. Астрахань).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Результаты анализа энергетических параметров ОГ, способов утилизации тепловой энергии ОГ судовых дизелей и перспектив использования ТЭГ в судовой энергетике свидетельствуют о существовании резервов получения дополнительной мощности и повышения экономичности СЭУ в случае утилизации теплоты ОГ в ТЭГ.

2. Результаты экспериментальных исследований и оценки теплового потенциала ОГ испытанных судов могут использоваться для проектирования систем утилизации ОГ на судах.

3. Предложенная уточненная методика с алгоритмом расчета ТЭГ позволяет определить геометрические параметры ТЭГ (длина, площадь поверхности теплообмена) при их проектировании и рабочие параметры (теплофи-зические и электрические) при различных режимах.

4. Разработана новая конструкция ТЭГ для утилизации теплоты ОГ судовых дизелей и получен на него патент №108214 «Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках».

1. Автомобильные двигатели. Под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.-591 с.

2. Амахин В.А. Исследование достоверности определения эффективной мощности главных судовых ДВС различными методами // Вестник МГТУ, том 11.-2008. -№3. -С. 464-470.

3. Анализатор дымовых газов Testo 350-MARITIME. Паспорт. ОКП 421515, и инструкция по использованию 2009г. Testo AG, Postfach 1140,79849 Lenzkirch, Testo-Strasse 1.

4. Анатычук JI. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Киев: Наук, думка, 1979.

5. Бабаев В.Н. Энергетические характеристики, методы их определения и анализ солнечных термобатарей в течение длительного времени их работы. Диссертация к. т. н., НПО "Солнце" АН ТССР, 1987 г.

6. Баукин В.Е., Вялов А.П. и др. Оптимизация конструкции термоэлектрических генераторов большой мощности // Термоэлектрики и их применения : Доклады XIII межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2002г, с. 411 - 416.

7. Беляев И.Г. Эксплуатация судовых утилизационных установок. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987.- 175 с.

8. Блинов Д.Г. Решение задач термоэлектропереноса на основе вариационных принципов применительно к оптимальному проектированию термоэлектрических преобразователей. Диссертация к. ф-м. н., ИТМО АН БССР, 1990 г.

9. Брук В.М. Особенности воздухоснабжения дизеля при изменении атмосферного давления. Двигателестроение, 1980, №2. С.34 - 36.

10. Бурштейн А. И. Физические основы расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств. М.: Физматгиз, 1962.

11. Ваншейдт В. А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л.: Судостроение, 1977. 392 с.

12. Веденеев В.П., Гречко Н.М. и др. Технология термоэлектрических батарей радиально-кольцевой геометрии // Термоэлектрики и их применения : Доклады X межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2006г, с. 369 - 372.

13. Воробьев А. В. Судовые утилизационные комплексы с водогрейными котлами с улучшенными эколого-экономическими показателями Текст. : дис . канд. тех. наук : 05.08.05.- Астрахань, 2009.- 147 с.

14. Гедгаудас А., Смайлис В., Страздаускене Р. Определение выбросов оксидов азота двигателей морского парома в условиях эксплуатации. // Двигателестроение. 2005. -№ 4. - С. 33-38.

15. Генератор электроэнергии. Заявка № 2646021А1, Франция, МПК Н 01 Ь35/28, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1991 г., вып. 104, № 16.

16. Горбунов В. В., Олесов И. Ю. Отключатели цилиндров и циклов дизеля // Грузовик а. 1999. № 9. - С.26 - 29.

17. ГОСТ 10150-88. Двигатели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия. (С изменениями № 1-4). М.: Изд-во стандартов, 1989.

18. ГОСТ 10448-80. Двигатели судовые, тепловозные и промышленные. Приемка. Методы испытаний. (С изменениями №1 1984, №2 1986, №3 1989, №4 2000, №5 2007). -М.: ИПК Издотельство стандартов, 2004.

19. ГОСТ 11.004-74. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения. -М.: Изд-во стандартов, 1974. 20 с.

20. ГОСТ 30574-98. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросывредных веществ и дымность отработавших газов. Циклы испытаний. (С изменением №1 2006). Минск: Стандартинформ, 1999.

21. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия. (С изменениями №1 1983, №2 1987, №3 1989, №4 1989, №5 1990, №6 2008). М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.

22. ГОСТ Р 50761-95. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие требования безопасности. М.: Издательство стандартов, 1995.

23. Двигатели внутреннего сгорания. Теория и расчет рабочих процессов. 4-е изд., переработ, и дополн. Под общей редакцией A.C. Орлина и М. Г. Круглова. М.: машиностроение. 1984.

24. Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. / Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. Шк.,1995. -1 кн. - 268 с.

25. Денисенко Н.И., Костылев И.И. Силовые котельные установки. СПб.: ЭЛМОР, 2005.-286с.

26. Дмитриев A.B., Звягин И.П. Современные тенденции развития физики термоэлектрических материалов, успехи физических наук Август 2010 г Том 180, № 8, С.821-838.

27. Драгунов Г. Д., Медведев А. Н. Метод оценки эффективности отключения цилиндров автомобильного дизеля // Двигателестроение. 2007. - № 4-С. 20-22.

28. Драгунов Г. Д., Мурог И. А., Медведев А. Н. Эффективность отключения части цилиндров для повышения топливной экономичности дизеля Камаз-740.10 // Двигателестроение. 2010. - № 2 - С. 34 - 36.

29. Зайцев СВ. Перспективная схема утилизации теплоты в энергетических установках речных судов: Дис. .канд. техн. наук. Л., 1987 - 173 с.

30. Зорин И.В. Повышение эффективности термоэлектрических устройств путем улучшения использования их тепловых процессов. Диссертация к.т.н., ФТИ АН СССР, 1986 г.

31. Иорданишвили Е. К. Термоэлектрические источники питания. М.,1. Советское радио, 1968 г.

32. Иоффе А. Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М. - JL, Из - во АН СССР, 1960 г.

33. Иоффе А. Ф. Энергетические основы термобатарей из полупроводников. Л.: Изд-во АН СССР, 1950.

34. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача: учеб. для вузов. М.: Энергия, 1975. - 488 с.

35. Исследование теплофизических характеристик полупроводниковых термоэлементов. Отчет о НИР ГрПИ, 1986 г.

36. Источник, преобразующий тепловую энергию в электрическую. Заявка № 3735410, Германия, МПК Н 01 L 35 / 00, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1989 г., вып. 129, №23.

37. Калинина М.И. Регулирование охлаждения надувочного воздуха как средство повышения эффективности утилизации тепла. Двигателе-строение, 1980, №2, с.29 - 32.

38. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Из-во «Наука», 1970. 103 с.

39. Кириллин В.А. Техническая термодинамика: учебник для вузов / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 496 е.: ил.

40. Ковальский Р. В. Инженерные методы расчета термоэлектрических генераторов. М., Наука, 1990.

41. Колядин Е. А. Исследование и научное обоснование интенсификации теплообмена в судовых газотрубных утилизационных котлах Текст. : дис . канд. тех. наук : 05.08.05.- Астрахань, 2007.- 143 с.

42. Корнилов Э.В. Вспомогательные и утилизационные котлы морских судов. Одесса: Феникс, 2004. - 172с.

43. Коршунов Л.П. Утилизация тепла на судах флота рыбной промышленности. М: Легкая и пищевая промышленность, 1983.- 232 с.

44. Котырло Г.К., Лобунец Ю. Н. Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов. Справочник. Киев, «Наукова Думка», 1980.

45. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена Текст. 5-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

46. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М.: ФИЗМАТГИЗ, 1962.-352 с.

47. Ляшков В. И. Теоретические основы теплотехники: Учеб. пособие. 2-е изд., стер. М.: Изд-во Машиностроение-1, 2005. 260 с.

48. Манасян Ю. Г. Судовые термоэлектрические устройства и установки Текст. Л.: Судостроение, 1988 - 320 с.

49. Маницин В.В. Энергетические установки приемно-транспортных рефрижераторов. М.: Легкая и пищевая промышленности, 1984, 120с .

50. Масленников В.М. Проблемы развития энергетики Рос-сии./Теплоэнергетика (ТЭ). 2003, №9. С. 22-25.

51. Маслов В.В. Утилизация теплоты судовых дизелей. М.: Транспорт, 1990. 142 с.

52. Медведев А. Н., Меркулов Е. П. Повышение топливной экономичности и экологической безопасности дизельных двигателей // Научный вестник: Челябинск: изд-во ЧВАИ, 2003. Вып. 16. - С. 38 - 45.

53. Методы расчета и проектирования термоэлектрических преобразователей энергии / Лобунец Ю. Н. Отв. ред. Анатычук Л. П.; АН УССР. Ин-т проблем энергосбережения. Киев: Наук. Думка, 1989. - 176 с.

54. Методы расчета термоэлектрических генераторов / О. В. Марченко, А. П. Кашин, В. И. Лозбин, М. 3. Максимов. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. - 222 с.

55. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта: Учеб. пособие / Г. А. Конке, В. А. Лашко. М.:

56. Машиностроение, 2005. 512 е., ил.

57. Михайловский В.Я., Струтинская J1.T., Чайковская Е.В. Моделирование термоэлектрической системы генерирования тепловой и электрической энергии //Технология и конструирование в электронной аппаратуре. -2005,- №4.-С. 27-30.

58. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М., «Энергия», 1977. - 344 с. с ил.

59. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975. 496 с. с ил.

60. Нгуен К.Д. Методика расчета и оценки параметров экспериментального термоэлектрического генератора Текст. / C.B. Виноградов, K.P. Халы-ков, К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология — 2011.-№ 1.-С. 84-91.

61. Нгуен К.Д. Модельная экспериментальная установка с термоэлектрическим генератором Текст. / C.B. Виноградов, K.P. Халыков, К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология 2010. - № 2. - С. 66-70.

62. Нгуен К.Д. Теоретический и экспериментальный анализ тепловых выбросов с отработавшими газами судовых дизелей Текст. / К.Д. Нгуен // Вестник АГТУ. Сер.: морская техника и технология 2012. - № 1. - С. 117-122. ISSN 2073-1574.

63. Новиков А.И. Исследование влияния сопутствующих тепловых и термоэлектрических эффектов на характеристики термомодулей и уточнение методик расчета генераторов и охладителей: Дис. .канд. физико-мат.наук. Миасс, 2002.

64. Оснпков А.С. Повышение эксплуатационной надёжности термогенераторных модулей для тепловых двигателей методом акустической эмиссии. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(19), 2009 с. 28-34.

65. Отчет о научно-исследовательской работе. Утилизировать теплоту отработавших газов вспомогательных дизелей судов пр. 12911. Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства. 1991.

66. Официальный сайт РМРС, раздел «Регистровая книга судов» / режим доступа http://www.rs-head.spb.ru/ru/regbook/.

67. Охотин А. С., Ефремов А. А., Охотин В. С., Пушкарский А. С. Термоэлектрические генераторы.-М., Атомиздат, 1976 г.

68. Панель термоэлектрических преобразователей. Заявка № 2620573, Франция, МПК Н 01 Ь 35 / 32, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1989 г., вып. 129, № 19.

69. Патент № 108214 РФ, МПК Н01Ь 35/02. Устройство для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках / С. В. Виноградов, К. Р. Халыков, К. Д. Нгуен, Е. Г. Корниенко, С. А. Слепу-хин. Опубл. 10.09.2011 Бюл. № 25.

70. Патент № 1285168, МПК Р0Ш5/02, Н01Ь35/32. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / А. Н. Войченко, Г. К. Котырло, Г. В. Лексунов, М. В. Страдомский, В. В. Стрекопытов. Опубл. 23.01.1987. Бюл. №3.

71. Патент № 2191447, МПК Н01Ь35/02. Термоэлектрический генератор / Баукин В.Е.; Вялов А.П.; Горбач В.Д.; Муранов Г.К.; Соколов О.Г. Опубл. 20.10.2002.

72. Патент № 2196242, МПК Р02С5/00. Двигатель внутреннего сгорания / В.К. Орехов. Опубл. 10.01.2003.

73. Патент № 5216, МПК Р02С 5/02. Устройство для получения электрической энергии и утилизации тепла в отдаленных и труднодоступных районах / В.Н.Тимофеев, Г.Е.Чекмарев, А.А.Ильина и др. Опубл. 16.10.97. Бюл. № 10.

74. Патент № 69925, МПК F02G 5/00, F01K 15/04. Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля / В.Н.Тимофеев, Д.В.Тимофеев. Опубл. 10.01.2008. Бюл. №1.

75. Патент № 92247, МПК H01L35/28. Судовой термоэлектрический генератор / В.Н.Тимофеев, Д.В.Тимофеев. Опубл. 10.03.2010. Бюл. № 7.

76. Поздняков Б. С, Коптелов Е. А. Термоэлектрическая энергетика. М., Атомиздат, 1974 г.

77. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3. Гольцман Б. М., Кудинов В. А., Смирнов И. А., Изд-во «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1972. 320 с.

78. Портативный термоэлектрический генератор. A.c. № 1235425, Россия, МПК Н 01 L 35 / 02, Бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки", 1987 г., №37.

79. Разработка системы подачи и сжигания топлива термоэлектрического генератора мощностью 25 Вт для маяков. Отчет о НИР Донского политехнического института, 1989 г.

80. Разработка термоэлектрического блока для электролиза жидких синтетических углеводородных энергоносителей. Отчет о НИР Черновицкого госуниверситета, 1989 г.

81. Разработка, изготовление и внедрение опытных образцов термоэлектрогенератора на газовом топливе с повышенными техникоэкономическими характеристиками НПО "Квант", 1987 г.

82. Разработка, создание и внедрение в производство термогенератора на газовом топливе с повышенными технико-экономическими показателями. Отчет о НИР НПО "Квант", 1986 г.

83. Райшев Д. В. Система утилизации тепла с термоэлектрическим генератором для строительных машин (на примере бульдозера Б-ЮМ): Дис. .канд. тех. наук. Тюмень, 2004.

84. Руководящий технический материал (РТМ 212.0142-86). Схемы утилизации теплоты судовых дизелей. Л.: Транспорт, 1989, 42 с.

85. Самойлович А. Г. Термоэлектрические и термомагнитные методы превращения энергий. М.: Издательство ЛКИ, 2007. - 224 с.

86. Селиверстов В.М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках -Л.: Судостроение, 1973.- 251 с.

87. Судовые двигатели внутреннего сгорания: Учебник / Ю.Я.Фомин, А.И.Горбань и др. Л.: Судостроение, 1989. - 344 с.

88. Сычёв В. В. Нанотехнологии для энергосбережения: прогноз наиболее значимых областей исследования. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 6 стр.118-128.

89. Таманджа Ибрагим. Повышение эффективности совместной работы судового дизеля и утилизационного котла на долевых режимах Текст. : дис . канд. тех. наук : 05.08.05.- Астрахань, 2000.- 154 с.

90. Термоэлектрики и их применения : Доклады IX межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2004г.

91. Термоэлектрики и их применения : Доклады У1 межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 1998г.

92. Термоэлектрики и их применения : Доклады VII межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2000г.

93. Термоэлектрики и их применения : Доклады VIII межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2002г.

94. Термоэлектрики и их применения : Доклады X межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2006г.

95. Термоэлектрики и их применения : Доклады XI межгосударственного семинара. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург., 2008г.

96. Термоэлектрические материалы и преобразователи. Пер. с англ. А. М. Брагинского и др., М.: Мир, 1964.

97. Термоэлектрические модули и устройства на их основе. Справочное пособие. СПб: ИПФ «Криотерм», - 2004. 53с.

98. Термоэлектрический генератор на полупроводниковой основе и способ его изготовления. Патент № 4129867, Германия, МПК Н 01 L 35 / 14,28,34, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1993 г., вып. 129, №6.

99. Термоэлектрический генератор с легирующей примесью и способ изготовления такого генератора. Патент № 4129868, Германия, МПК Н 01 L 35 / 14, 22, 34, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1994 г., вып. 104, № 11.

100. Термоэлектрический генератор. Заявка № 88 / 05964, Великобритания, МПК Н OIL 35 /28, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1988 г., вып. 129, № 16.

101. Термоэлектрический преобразователь тепловой энергии. Патент №2225161, Великобритания, МПК Н 01 Б 35 / 28, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1988 г., вып. 129, № 24.

102. Уонг В. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. -М.: Атомиздат, 1979.

103. Устройство и способ применения термоэлектрического генератора. Патент США № 4767467, МПК Н 01 Б 35 / 28, Бюллетень "Изобретения за рубежом", 1989 г., вып. 129, №9.

104. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»

105. Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы.

106. Учебное пособие. изд. 2-е, перераб. И доп. - JL: Судостроение, 1988. -296 е., ил.

107. Ципленкин Г. Е., Дейч Р. С., Иовлев В. И. Турбокомпаундные системы как средство утилизации отходящего тепла силовых установок с ДВС // Двигателестроение. -2009. -№ 1. С. 28 - 34.

108. Ципленкин Г.Е., Красовский О.Г., Дейч Р.С., Иовлев В.И. Силовая турбина как средство улучшения экономичности дизелей // Двигателестроение. -1993. -№3. С. 13-19.

109. Чарыкулиев Ата. Разработка и исследование термоэлектрических генераторов с различными источниками тепла и оптимизация их характеристик. Диссертация д. т.н., НПО "Солнце" АН ТССР, 1990 г.

110. Andreas Bitschi. Modelling of thermoelectric devices for electric power generation. Dissertation submitted to the Swiss Federal Institute of Technology Zurich-2009,- 144c.

111. Bell L. E. Alternate thermoelectric thermodynamic cycles with improved power generation efficiencies / 22nd International Conference on Thermoelectrics. France. - 2003. - P. 558-562.

112. Codan E. Optimising the Turbocharging of large Engines in the Future. CIMAC 1998, Copenhagen, v. 4, P. 967-984.

113. Crane D. T. Modeling high-power density thermoelectric assemblies which use thermal isolation / 23rd International Conference on Thermoelectrics. -Adelaida, Australia. 2004. - P. 86-92.

114. Katsumi M., Nakano R., Ymamoto T. and other. The evolution of MACH30G toward the more efficient gas engine. Paper № 86, CIMAC 2007, Vienna.

115. Kondo M., Sakane A. Development of the l,000kW-class gas engine (MD20G). Paper № 135, CIMAC 2007, Vienna.

116. Kyrtatos N. P., Kleimola M., Marquard R. The HERCULES Project: A major R&D effort for marine engines of high efficiency and low emissions. Paper № 31, CIMAC 2007, Vienna.

117. Mathiprakasam B., Sutikno T., Beeson J. Analitical model for predicting the performance of thermoelectric generators // 14th International Conference on Thermoelectric Energy Conversion. Arlington, USA. - 1982. - P. 61-66.

118. Milan H. Cobble. Calculations of Generator Performance // CRC Handbook of thermoelectric. 1995. - Chapter 39.

119. Ohtsu M., Shimada K. Utilization of Excessive Turbocharger Efficiency. Paper № 123, CIMAC 2007, Vienna.

120. Optimising turbocharger energy. The Motor Ship, April 1989, 24, 26.

121. Reference-list MAN B&W. Power turbines (PTG).

122. Shiraishi K., Kimura M., Teshima T. Development and application of MET-MA turbochargers, Paper № 30, CIMAC 2007, Vienna.

123. The Motor Ship, February 1985.128. tietkiemnangluong.com.vn129. www.chinhphu.vn130. www.kryotherm.ru