Математические модели функционирования судового энергетического комплекса с глубокой утилизацией теплоты

• Автор: Цезары Бехрендт
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 374 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

I глава. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ

1 Л. Изменение внешних условий во время эксплуатации судна

1.2 Выводы

II глава. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕТОДИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ

МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ ПРОПУЛЬСИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДНА

2.1. Анализ существующих методов построения пропульсивных характеристик

2.1.1. Использование модельных испытаний винтов в свободной воде

2.1.2. Использование модельных испытаний корпуса

2.1.3. Использование модельных испытаний корпуса с собственным приводом

2.1.4. Использование измерений проводимых на судне
2.1.5. Оценка существующих методов построения пропульсивных
характеристик
2.2. Математические модели построения пропульсивных характеристик
систем с ВРШ
2.2.1. Численное представление модельных испытаний винта
2.2.2. Использование результатов модельных испытаний винтов в свободной воде при построении действительных пропульсивных характеристик
2.2.3. Аналитическое представление работы пропульсивного комплекса
2.2.4. Методика построения пропульсивных характеристик
2.2.5. Резерв мощности ГД
2.2.6. Оценка погрешностей новой методики построения пропульсивных характеристик
2.3. Выводы

III глава. ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕТОДИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАНИЯ
3.1. Математические модели определения параметров ОГ
3.1.1. Методика определения параметров ОГ по стехиометрическим зависимостям
3.1.2. Методика определения параметров ОГ двигателей типа MC
3.1.3. Методика определения параметров ОГ двигателей типа RTA
3.1.4. Компьютерные модели определения параметров ОГ
3.1.5. Математические модели использования отбросной теплоты в УК
3.2. Предлагаемая методика определения количества теплоты теряемой
с водой охлаждающей ГД
3.2.1. Оценка относительных показателей теплоты, уходящей с охлаждающей водой от ГД
3.2.2. Определение количества изменеий теплоты, уходящей с охлаждающей водой
3.2.3. Сопоставления разработанной методики расчета удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую воду с
результатами испытаний системы охлаждения двигателя
3.2.4. Использование тепловой энергии воды, охлаждающей двигатели для производства пресной воды в вакуумных опреснителях
3.2.5. Производство пресной воды с использованием способа обратного осмоса
3.2.6. Сравнительный анализ метода производства пресной воды в вакуумных испарителях и установках обратного осмоса
3.3. Предлагаемая методика определения количества теплоты, отбираемой
охлаждающей водой от наддувочного воздуха ГД
3.3.1. Относительные изменения количества теплоты, отбираемой от наддувочного воздуха в воздухоохладителе
3.3.2. Оценка количественных изменений теплоты, отбираемой водой от
наддувочного воздуха в воздухоохладителе

3.3.3. Использование теплоты наддувочного воздуха ГД для подогрева
питательной воды вспомогательных котлов
3.4. Анализ удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую воду
и наддувочный воздух современных ГД
3.4.1. Изменение удельных показателей отдачи теплоты в охлаждающую
воду
3.4.2. Изменение удельных показателей количества теплоты отбираемой
от наддувочного воздуха
3.5. Выводы
IV глава. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СУДНА НА ОСНОВАНИИ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Описание объекта исследований и методики проведения испытаний. Полученные результаты экспериментальных исследований
4.2. Действительная винтовая характеристика судна
4.2.1. Управление машинно-движительным комплексом в реальных условиях эксплуатации судна
4.3. Определение количества теплоты воды охлаждающей ГД, используемой
в вакуумном испарителе судна
4.3.1. Возвожности использования теплоты содержащейся в воде охлаждающей ГД для производства пресной воды
4.4. Оценка использования отбросной теплоты ОГ в УК
4.4.1. Возможность увеличения использования отбросной теплоты ОГ и наддувочного воздуха для производства пара в УК
4.5. Выводы
V глава. МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПОЛАГАЕМОЙ ТЕПЛОТЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ
5.1. Оценка эксэргетических потерь от передачи теплоты ОГ ГД окружающей среде
5.1.1. Анализ изменения теплосодержания продуктов сгорания
5.1.2. Анализ изменения энтропии продуктов сгорания

найти число Рейнольдса R„M = ,
расчитать коэффициент сопротивления трения си, = 0,075
(log^ -2)2
В конечном итоге
Rfm - сfm■ pv2M Sm кН (2.9)
3. Определение волнового сопротивления.
Волновое сопротивление находится по формуле
Rrm = R-tm- Rfm кН (2.10)
а коэффициент волнового сопротивления:
с№=% (2.11)
4. Расчет полного сопротивления действительного корпуса RTS Принимается, ЧТО коэффициент ВОЛНОВОГО сопротивления модели Crm имеет
то же значение и для действительного корпуса Crs

Коэффициент полного сопротивления судна Cjs определяется по:
CTS = CRS + CFS + СА кН (2.12)
где: Ср$ - коэффициент сопротивления трения судна, расчитываемый для всех скоростей судна vs с учетом длины корпуса Ls и кинематической вязкости морской ВОДЫ VsСА - поправочный коэффициент сопротивлений, учитывающий наличие выступающих частей на корпусе (боковой киль, цинковые антикоррозионные протекторы, руль) и коэффициент полноты корпуса, определяемый чаще всего эмпирическими зависимостями.
Окончательно:
Rts= 0,5 pv2sSsCK кН.
Для реального судна, вращающийся винт оказывает воздействие на корпус, изменяя распределение давлений в области кормы. Увеличению скорости потока воды перед вращающимся винтом сопутствует снижение давления. Возникающая сила засасывания АТ воздействует на корпус в направлении, обратном его перемещению. Сила засасывания АТ суммируется с сопротивлением корпуса. Для привода