Введение к работе
Актуальность исследования. Важное значение для судового >нергомашиностроения приобретают в настоящее время исследования і опытно-конструкторские работы, направленные на решение проб-іемьі экологической безопасности судовых энерготехнологий. Одним із главных направлений охраны окружающей среды является предот-зращение загрязнения Мирового океана судовыми нефтесодержащими зодами (НСВ), сброс которых приводит не только к неблагоприятно-лу воздействию на экологию и санитарно-гигиенический режим моря, 10 и к невосполнимым потерям ценного энергетического сырья.
Поэтому большое внимание при эксплуатации судов уделяется вопросам, связанным с, очисткой НСВ перед сбросом их за борт или лх сдачей в порт на очистные комплексы, а также утилизацией непосредственно на судах. В этой связи актуальными являются разра-5отки, направленные на создание малоотходных энерготехнологий, эбеспечиващих возможность обезвреживания НСВ и загрязненных кефтеостатков (НО) непосредственно на борту судна'. Наиболее перспективным направлением, позволяющим решать эту задачу, является разработка метода огневого обезвреживания НСВ и НО путем сжигания их в виде эмульсии в смеси с товарным топливом в судовых котлах. Для успешной реализации системы топливоподготовки с использованием водотопливной эмульсии (ВТЭ) необходимо располагать соответствующей аппаратурой. 'Используемые в практике устройства для получения водотопливных эмульсий выпускаются в ограниченном количестве, не совершенны, а их технические характеристики, в большинстве своем, не соответствуют судовым условиям. Поэтому исследования, направленные на разработку, создание и внедрение в судовую практику эмульгирующих устройств, соответствующих современным требованиям, представляются актуальными и имеющими большой практический интерес.
Настоящая работа выполнялась по планам научно-технической программы Минвуза РСФСР "Мировой океан" 1981-85 гг. - тема 6.2."Сжигание обводненных нефтеостатков в судовых парогенераторах"; комплексной целевой программы Минрыбхоза СССР "Ремонт" 1982-85 .гг., - 13.01.4.01.02.03 "Разработка устройств и технологии для сжигания льяльных вод в судовых энергетических установках"; Минвуза СССР согласно приказу № 223 от 17.02.83 г. "О
координационном плане научно-исследовательских работ высших учебных заведений в области судостроения" - тема 4.4.4. "Энерготехнологическое использование морских, сточных и нефтееодер-жащих вод на рыбопромысловых судах и плавбазах"; отраслевой лаборатории "Энерготехнологическое использование морских, сточных и нефтесодержащих вод" (ЭТИЫСВ) Минрыбхоза СССР при Дальневосточном политехническом институте им. В.Ъ.Куйбышева.
Целью исследования является решение задачи огневого обезвреживания нефтесодержащих вод и нефтеостатков в судовых котлах путем разработки технологии их сжигания в виде ВТЭ, разработка способа приготовления ВТЭ и устройства для его осуществления.
Для достижения этой цели необходимо:
исследовать процессы воспламенения'капель ВТЭ с целью выбора оптимальных размеров капель эмульсии и её влагосодержа-ния;
исследовать условия возникновения и протекания гидродинамической кавитации с целью выбора оптимальных режимов кавита-ционного эмульгирования;
выбрать тип эмульгирующего устройства и рассчитать его основные параметры;
предложить рекомендации по расчету количественного накопления НСВ и НО (на основе имитационного моделирования) и выбору варианта их обезвреживания.
На.упная новизна работы заключается в следующем:
- впервые проведены исследования процессов фазовых превра
щений в каплях ЬТЭ при их нагревании на основе решения уравне
ния теплопроводности;
_^ разработаны методика и экспериментальная установка для определения кавитационных свойств судовых котельных тошшв;
даны рекомендации по выбору оптимальных (по производительности и дисперсности) режимов движения рабочей жидкости в перемешивающих устройствах;
разработан метод акустического анализа кавитации в жидких топливах, позволяющий выбирать соответствующие режимы работы перемешивающих устройств;
на основе проведенных исследований и опытно-конструкторских разработок предложено устройство, обеспечивающее получение
ВТЭ с заданными характеристиками, и методика его расчета;
- предложена имитационная модель накопления НОВ на рыбообрабатывающих судах за эксплуатационно-ремонтный период, на основе которой путем расчета удельных затрат на очистку и обезвреживание НОВ получены количественные соотношения эффективности различных способов обезвреживания для принятия проектного решения.
Практическая ценность и реализация работы. Результаты работы были использованы ЦКБ "Восток" (г. Санкт-Петербург) для изменения системы IBM в техническом проекте малой рыбообрабатывающей базы проекта 13490 (совместное решение МРХ СССР и MC1I № СП-ЗІ/І88) и ВБТРФ ПО Приморрыбпром по модернизации системы ИЗМ РЫБ проекта 413.
Разработанная система топливоподготовки с использованием проточного кавитационного смесителя внедрена на объектах в/ч 26874, в/ч 20805, на т/х "Арсеньев" Бостокрыбхолодфлота, ПБ "Рыбак Балтики" Сахалинрыбпрома, берегой котельной Первомайского СРЗ (г. Владивосток). Конструкторская документация на проточный кавитационный смеситель передана НТИ ЦПКТБ "Каспрыба", Холм-ской БПТФ, ЦПКТБ "Севрыба", КБ "Каспрыбфлот", Преображенской БТФ, Дриморрыбпрому.
Опытный образец проточного кавитационного смесителя принят ведомственной комиссией, утвержден первым заместителем начальника ВРПО "Дальрыба" и рекомендован к внедрению на судах и береговых предприятиях ВРПО "дальрыба".
Результаты проведенных исследований, включенные в работу "Комплексный подход - основа повышения эффективности водообеспе-чения и предотвращения загрязнения моря", представленную на конкурс 1986 г. по охране окружающей среды, отмечены дипломом Ш степени Центрального Правления НТО судостроительной промышленности им. академика А.Н.Крылова.
Степень достоверности результатов. Использование при проведении экспериментальных исследований приборов, прошедших поверку в Приморском центре стандартизации и метрологии, измерительных устройств, прошедших тарировку в .теплотехнической лаборатории Дальневосточного морского пароходства, пьезокерамических излучателей, калиброванных по давлению в гидроакустическом бассейне,
подтверждают достоверность экспериментальных данных. Бее расчеты на ЭВМ проводились по программам, прошедшим предварительное тестирование. Расчеты, выполненные по предложенной модели процессов фазовых превращений в каплях ВТЭ,согласуются с опытными данными с точностью - 15 %. Обобщенная модель количественного накопления НОВ на рыбообрабатывающих судах получена на основе обработки статистических данных с доверительной вероятностью 0,9.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих семинарах и конференциях: Ш Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов "Современные проблемы теплофизики" (Новосибирск, 1984); Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы экономии энергоресурсов и использование альтернативных топлив в судовых дизельных и турбинных установках" (Ленинград, 1985); Межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Владивосток, 1985); Всесоюзной научно-технической конференции "Вопросы обеспечения охраны окружающей среды при эксплуатации судов и рекуперации вторичных ресурсов на предприятиях отрасли" (Николаев, 1986); заседании выездной сессии секции "Инженерные проблемы тепломассообмена при фазовых превращениях в теплообменной аппаратуре "Госкомитета по науке и технике (Владивосток, 1986); на конференциях профессорско-преподавательского состава дВШ им. В.В.Куйбышева (Владивосток/ 1983-87 гг. ) и Дальневосточного государственного технического университета (1993 г.); на семинарах секций "Судовые энергетические установки" Приморского краевого Правления НТО им. академика А.Н.Крылова (Владивосток, 1983, 1986, 1993 гг. ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, подготовлено 6 отчетов о НИР, получено 2 авторских свидетельства.
Автор защищает:
-
Обоснование и теоретическое исследование процесса фазовых превращений в каплях ВТЭ (физическую модель процессов, предшествующих воспламенению капель ВТЭ) и программу расчета теплообмена единичных капель ВТЭ.
-
Способ приготовления ВТЭ, устройство для его осуществ-
ления, результаты экспериментальных исследований по приготовлению ВТЭ.
3. Обобщенную модель.накопления НСВ на рыбообрабатывающих судах за эксплуатационно-ремонтный период и рекомендации по выбору вариантов их обезвреживания.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из наименований, приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, содеркит рисунков и таблиц.
