Энергосберегающая установка речного судна

Виталий Никифорович Тимофеев; Ильяс Рахимзянович Салахов; Людмила Михайловна Кутепова; Николай Владимирович Гречко

doi:10.37890/jwt.vi77.450

В.Н. Тимофеев Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия
И.Р. Салахов Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия
Л.М. Кутепова Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия https://orcid.org/0000-0001-6600-5777
Н.В. Гречко Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия

DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi77.450

Аннотация

Настоящая статья относится к дизелестроению и может быть использована проектными организациями и судами речного флота, находящимися в эксплуатации. В устройстве энергосберегающей установки речного судна используется тепловой насос с высокотемпературным двухступенчатым компрессором и органический цикл Ренкина (ОЦР). В двухступенчатом компрессоре температура низкокипящего вещества достигает 100^оС. Далее этот пар конденсируется в конденсаторе ОЦР, при этом теплоноситель нагревается до 95-98^оС и через трехходовой кран происходит распределение полученного теплоносителя: часть потока теплоносителя поступает на объект отопления, другая часть теплоносителя через трехходовой кран поступает в испаритель ОЦР, где происходит теплообмен с низкокипящим веществом. Затем полученный пар с высоким давлением поступает в турбину. При этом паровая турбина приводится в действие с генератором и происходит выработка электрической энергии. Предложенная энергосберегающая установка может быть использована речными судами во время выполнения грузовых операций и вынужденных остановок, во время которых энергетическая установка: главный судовой дизель, дизель-генератор и вспомогательная котельная установка находятся в нерабочем состоянии, что приводит к существенной топливной экономичности судовой энергетической установки.

Ключевые слова: судовая энергетическая установка, энергосберегающая установка, речной транспорт, органический цикл Ренкина.

Литература

Механизмы управления рабочим процессом дизельного двигателя / С.Е. Андрусенко, О.Е. Андрусенко, В.В. Колыванов, Ю.И. Матвеев // Научные проблемы водного транспорта. – 2021. – № 68 (3). – С.98-108. DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi68.206.

Султангузин И.А., Потапова А.А. Высокотемпературные тепловые насосы большой мощности для теплоснабжения / И.А. Султангузин, А.А. Потапова // Новости теплоснабжения. – 2010. – № 10. – С.23-27.

Белов Г.В., Дорохова М.А. Органический цикл Ренкина и его применение в альтернативной энергетике / Г.В. Белов, М.А. Дорохова // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2014. – № 2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/organicheskiy-tsikl-renkina-i-ego-primenenie-v-alternativnoy-energetike (дата обращения: 28.04.2023).

Quoilin S., Van Den Broekb M., Declayea S., Dewallefa P., Lemorta V. Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems / S. Quoilin, M. Van Den Broekb, S. Declayea, P. Dewallefa, V. Lemorta // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2013. – Vol. 22. – P.168-186. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.01.028.

Li Y., Tang T. Performance Analysis and Optimization of a Series Heat Exchangers Organic Rankine Cycle Utilizing Multi-Heat Sources from a Marine Diesel Engine. / Youyi Li, Tianhao Tang// Entropy. – 2021. – Vol. 23(7):906. DOI: https://doi.org/10.3390/e23070906.

Xia X. X. et al. Working fluid selection of dual-loop organic Rankine cycle using multi-objective optimization and improved grey relational analysis / Xiao Xia Xia, Zhi Qi Wang, Nai Jun Zhou, Yan Hua Hu, Jian Ping Zhang, Yin Chen //Applied Thermal Engineering. – 2020. – Т. 171. – С. 115028. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115028.

Lion S., Vlaskos I., Taccani R. A review of emissions reduction technologies for low and medium speed marine Diesel engines and their potential for waste heat recovery / S. Lion, I. Vlaskos, R. Taccani // Energy Conversion and Management. – 2020. – Т. 207. – С. 112553. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112553.

Ping X. et al. Thermodynamic, economic, and environmental analysis and multi-objective optimization of a dual loop organic Rankine cycle for CNG engine waste heat recovery / Xu Ping, Baofeng Yao, Hongguang Zhang, Fubin Yang // Applied Thermal Engineering. – 2021. – Т. 193. – С. 116980. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.116980.

Wang M. et al. An innovative Organic Rankine Cycle (ORC) based Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) system with performance simulation and multi-objective optimization / Meng Wang, Rui Jing, Haoran Zhang, Chao Meng, Ning Li, Yingru Zhao //Applied Thermal Engineering. – 2018. – Т. 145. – С. 743-754. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.075.

Патент № 176333. Энергосберегающая установка речного судна: № 2016148025: заявл. 07.12.2016: опубл. 17.01.2018 / В.Н. Тимофеев, Н.Ф. Чесухин, Д.В. Тимофеев; заявитель, патентообладатель Тимофеев В.Н. – 7 с.

Тимофеев В.Н., Салахов И.Р., Кутепова Л.М. и др. Утилизация вторичной теплоты рабочих систем судовых двигателей внутреннего сгорания / В.Н.Тимофеев, И.Р.Салахов, Л.М.Кутепова, Н.В.Гречко, А.Р.Юнусова // Актуальные проблемы и перспективы развития системы отраслевого транспортного образования: Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции. Под ред. И.Р. Салахова. – Казань, 2022. – С. 124-135.

Данные авторов

Виталий Никифорович Тимофеев , Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия

д.т.н., доцент, заведующий кафедрой электромеханических объектов водного транспорта, Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, 420108, г. Казань, ул. Портовая, д. 19, e-mail: timofeev.vitaly2010@yandex.ru

Ильяс Рахимзянович Салахов , Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия

к.п.н., доцент, директор института, Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, 420108, г. Казань, ул. Портовая, д. 19, e-mail: vguvtkazan@yandex.ru

Людмила Михайловна Кутепова , Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия

к.п.н., доцент кафедры электромеханических объектов водного транспорта, Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, 420108, г. Казань, ул. Портовая, д. 19, e-mail: masa_m@bk.ru

Николай Владимирович Гречко , Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, г. Казань, Россия

к.т.н., доцент кафедры электромеханических объектов водного транспорта, Институт морского и речного флота имени Героя Советского Союза М.П. Деватаева – Казанский филиал Волжского государственного университета водного транспорта, 420108, г. Казань, ул. Портовая, д. 19, e-mail: nvg.vguvt@yandex.ru