ISSN: 1815-6770

СУДНОВІ ЕНЕРГЕТИЧНІ УСТАНОВКИ

Суднові енергетичні установки, випуск 44, 2022

Zinchenko S., Fomin O., Bordun T., Zinchenko H. Analysis of the transshipment of grain and feed products through the seaports of Ukraine in special conditions

Kozytskyi S.V., Kiriian S.V. Self-organization of nano-sized metal-containing lubricant additives

Knaub L.V., Lebedev B.V., Melnik A. A. Special aspects of parameter management of low cetane fuel injection

Khliyeva O., Sorokin R., Stukalenko O. A direct contribution of marine refrigeration to anthropogenic greenhouse gases emission - a short review

Zhuravlov Yu.I., Obertiur K.L., Kostyuchenko Ye.F. Оptіmіzаtіоn оf wеаr оf shаft-slіdіng mаtіng surfаcеs оf shіpbоrnе tеchnіcаl dеvіcеs (STS)

Богач В.М., Довіденко Ю.М., Дуранов О.П. Особливості роботи лубрикаторних систем суднових довгоходових двигунів

Голіков В.А., Нікольський В.В., Левінський М.В., Нікольський М.В., Слободянюк М.В. Модернізація системи віддаленого управління та контролю аварійного дизель-генератора навчального машино-котельного відділення

Коваленко І.В., Тютюник С.В. Єлинський І.Е. Дослідження процесу циклічного руйнування елементів кріплення суднових енергетичних та допоміжних установок

Козьміних М. А., Константінов О. І. Оцінка доцільності застосування холодильного агенту в залежності від умов експлуатації

Дулдієр О.П. Аналіз характеристик топкового пристрою з урахуванням явища переміжності потоку

Мадей В.В. Використання в суднових дизелях паливних сумішей до складу яких входить паливо біологічного походження

Малахов О.В., Яценко М.В., Маслов І.З., Найдьонов А.І., Генчев В.В. Режими взаємодії потоку з циліндричним трубопроводом, що рухається з коливаннями у вертикальній площині

Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів

Сагін С.В., Побережний Р.В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту

Столярик Т.О. Прогнозування механічних втрат в суднових дизелях

Шестопалов К. О., Хлієв Н. О., Хлієва О. Я. Аналіз доцільності застосування компресорно-ежекторної холодильної машини у судновій системі кондиціювання повітря

Zinchenko S., Fomin O., Bordun T., Zinchenko H. Analysis of the transshipment of grain and feed products through the seaports of Ukraine in special conditions

DOI: 10.31653/smf44.2022. 5-19

Abstract

The analysis of the transshipment of grain products through the sea-ports of Ukraine and their further transportation by sea transport vessels was carried out. The statistical data of the elevator capacities of the main ports of the Azov and Black Seas, as well as the transportation of their products to the countries of Africa, Europe and Asia are given. It has been determined that almost half of the agricultural products produced in Ukraine is an export potential that now needs to be realized in order to prevent hunger in the world and ensure the inflow of foreign currency into Ukraine - this is facilitated by the support of the UN and Turkey in the opening and operation of "grain corridors" through domestic Black Sea ports. On the example of the development of the agro-industrial complex, it has been proved that in the current conditions of the socio-economic development of Ukraine, the production and further sale of grain by sea transport are the most important tasks. Therefore, research and search for ways to improve the economic efficiency of the functioning of the grain production chain – transportation to the seaports of Ukraine – transportation by sea to foreign ports are especially relevant today. There is also a growing need for an integrated approach to the formation of new mobile small and efficient enterprises engaged in the production of animal feed. Based on the statistical data of world grain producers and logistics companies Alletch, Milagres, Strategyie Grains, Toepfer International, the dynamics has been studied and a predictive model of the world maritime grain traffic has been developed. It is shown that the mobilization and use of significant available reserves of the elevator industry of Ukraine will increase the production of high-quality and cheap basic types of food by 2.5…3 times, form the necessary fund of food products to further meet the needs of the domestic market and create their powerful export potential. The data of experts are given, according to which the export potential of only agricultural enterprises of the Azov region is 3.2…3.5 million tons of cargo. It is shown that it is impossible to store all this product in the Ukraine, it must be exported to consumers around the world, primarily to Africa and Asia. The global market for grain and feed products has been analyzed, according to which, by the end of 2022, grain production in Europe and Ukraine, as its component, will be reduced by 10 %. At the same time, the volumes of transportation of grain cargo through the sea-ports of Ukraine over the past seven years were analyzed. Based on this, it was found that more than 90 % of grain cargo is transported by sea transport vessels. In this regard, recommendations have been developed to restore and increase the export potential of grain by the seaports of Ukraine, which can increase by 1…2 million tons.

Kozytskyi S.V., Kiriian S.V. Self-organization of nano-sized metal-containing lubricant additives

DOI: 10.31653/smf44.2022. 20-27

Abstract

Recently, significant improvement in the tribological performance of lube oils has been achieved with the application of nano-sized metallic powders. Metal oxide nanoparticles form self-repairing, ultrastrong and ductile, antiwear and antifriction adhesive tribo-coats, characterized by excellent tribotechnical characteristics. This paper presents a study of self-organization in nonequilibrium systems and its tribological applications.

Practically all nanosystems are thermodynamically unstable; they are developed under conditions far from equilibrium. Substantial disequilibrium allows for spontaneous nucleation, while external action stops the growth and aggregation of the formed nanoparticles. Тhe nonequilibrium thermodynamic system loses stability when significant deviating from the equilibrium state, and then small fluctuations can lead to self-organization resulting in the formation of new spatial and time structures that do not develop at the equilibrium.

The formation of protective coatings on the rubbing surfaces from the nanoparticles has been explained by the ongoing nonequilibrium processes occurring in open thermodynamic systems. Under the load, metallic nanopowders, dispersed in lubricating fluids, form antiwear surface protective tribofilms of superior strength and enhanced ductilityю The formed films exhibit high elasticity and ductility in a contact zone with the operating medium. Wear-resistance of interacting surfaces increases from 4 to 20 times (depending on the operating conditions) compared to micro-sized MoS2 crystals due to the physical adsorption of MoS2 particles caused by Van der Waals forces, and due to the mechanical implantation of nano-sized MoS2 crystals into the metal surfaces. Similar results are observed for molybdenum and tungsten (MoW2) coatings 4 nm thick. The operational reliability of the frictional units, determined by the self-restoring tribocoats, has been explained by self-organization of nanopar-ticles of metal oxides on the friction surfaces for an account of dissipated energy under load.

Keywords: nanoparticles, specific surface energy, nonequilibrium system, self-organization, self-restoring tribofilm.

Knaub L.V., Lebedev B.V., Melnik A. A. Special aspects of parameter management of low cetane fuel injection

DOI: 10.31653/smf44.2022. 28-35

Abstract

A method of analyzing fuel injection parameters in diesel engines with an additional power supply system is proposed. On the basis of the proposed equations, the possibility of taking into account the features of alternative fuel injection parameters has been proved.

It has been proved that to ensure smooth operation of a diesel engine running on low-cetane fuel, in the start-up mode, the necessary parameters of injection and ignition are achieved with the help of parallel operation of the vortex evaporator-mixer;

Electromagnetic and electrodynamic drives of the nozzle needle allow to obtain the specified injection speed of small cycle feeds (up to 12-18 mm3/cycle) and the quality of spraying in the range of the average volume diameter of drops within 15-20 microns.

In case of using a separate double supply by a cam-driven plunger pump in volumes of 80 mm3/cycle and more, the first dose of 30-40 mm3/cycle should be injected into the intake manifold or at the beginning of the compression process in the cylinder.

Khliyeva O., Sorokin R., Stukalenko O. A direct contribution of marine refrigeration to anthropogenic greenhouse gases emission - a short review

DOI: 10.31653/smf44.2022. 36-44

Abstract

The direct contribution of marine refrigeration systems to anthropogenic greenhouse gases emission is discussed in the study. A review of the annual leakage rate of refrigerants from marine refrigeration systems is presented. The prospect of low-GWP refrigerants for marine refrigeration systems is considered. The approaches of decrease the direct contribution of marine refrigeration systems to total greenhouse gases emission are discussed.

Keywords: Refrigerant, Greenhouse Gas (GHG), Refrigerant Leakage, Global Warming Potential (GWP)

Zhuravlov Yu.I., Obertiur K.L., Kostyuchenko Ye.F. Оptіmіzаtіоn оf wеаr оf shаft-slіdіng mаtіng surfаcеs оf shіpbоrnе tеchnіcаl dеvіcеs (STS)

DOI: 10.31653/smf44.2022. 45-52

Abstract

The study of changes in the structure and strengthening of carbon α-martensite under different conditions of frictional loading, including at low (up to -196°С) temperatures.

These structural changes have a significant impact on the safe and controlled use of various modes of friction loading. This, in turn, affects the durability, reliability and performance of the “shaft-plain bearing” connections.

A systematic study of the structural factors that determine the wear resistance of iron alloys is the scientific basis for the development of effective methods for thermal, deformation and combined processing of steels and cast irons, as well as recommendations for optimizing the composition and structure of materials for wear parts of machines and devices, and also a tool.

It is shown that in high-alloy carbon-containing iron alloys (high-speed steels, high-chromium steels and cast irons) the metastable structures of high-carbon martensite and residual austenite have a higher resistance to adhesive and abrasive wear compared to the stable structures of highly tempered martensite hardened with special carbides.

It is shown that short-term annealing of thin-lamellar pearlite, which does not change the morphology and fineness of the carbide phase, but eliminates the excess carbon content in ferrite and the increased imperfection of cementite, causes a decrease in the ability to harden during friction and a sharp decrease in the wear resistance of hypereutectoid and eutectoid steels. In this case, there is a violation of the Hall-Petch type relationship between the tensile strength or fracture stress and the value of the interlamellar distance in pearlite.

The influence of the carbon content in martensite, the presence of residual austenite and carbide phases on the wear resistance and deformation hardening during various types of wear of carbon, low-alloy and cemented steels is shown.

A positive effect on the wear resistance of dynamic deformation aging of tetragonal martensite and deformation transformation of metastable residual austenite has been established, which can be effectively used to increase the resistance to adhesive and abrasive wear of highly alloyed alloys that contain a significant amount of special carbides in the structure.

Богач В.М., Довіденко Ю.М., Дуранов О.П. Особливості роботи лубрикаторних систем суднових довгоходових двигунів

DOI: 10.31653/smf44.2022. 53-63

Abstract

The publication is devoted the decision of an actual problem increase efficiency operation of ship diesel engines by perfection processes greasing of cylinders.


The outcomes bench and service tests of existing systems of lubrication of barrels of ship long-stroke diesel engines аre submitted. The main lacks of process of motion of oil in a system are established, and the characteristics of this process are determined.

Keywords: ship diesel engine, greasing system, greasing channel, greasing process, cylinder, piston, a piston ring.

Голіков В.А., Нікольський В.В., Левінський М.В., Нікольський М.В., Слободянюк М.В. Модернізація системи віддаленого управління та контролю аварійного дизель-генератора навчального машино-котельного відділення

DOI: 10.31653/smf44.2022. 64-70

Анотація

В навчальному машино-котельному відділенні національного університету «Одеська морська академія» використовується аварійний дизель-генератор від компанії Kohler у морському виконанні. Однак для використання в ряді дисциплін, зокрема «Технічне обслуговування, діагностика та ремонт суднових технічних засобів» він не придатний, оскільки не має можливості виводу основних параметрів для віддаленого управління та контролю.

В роботі аргументовано доведено необхідність модернізації системи управління за рахунок використання сучасного обладнання з можливістю відображення технологічного процесу в реальному часі за допомогою мобільних пристроїв.

Розроблена структурна схема модернізованої системи управління та контролю параметрів аварійного дизель-генератора в лабораторних умовах, а також здійснено вибір обладнання, зокрема програмованого логічного контролеру з вбудованим Web-сервером від компанії Phoenix_Contact. Розроблено фрагмент інтерфейсу обміну інформацією між аварійним дизель-генератором і мобільним пристроєм в програмному середовищі PLCNEXT ENGINEER.

Проведені випробування довели можливість використання обраного обладнання для відображення в реальному часі процесів, які відбуваються при роботі аварійного дизель-генератора.

Ключові слова: аварійний дизель-генератор, система віддаленого управління та контролю, Kohler, Phoenix_Contact, EduNet, PLCnext Control.

Коваленко І.В., Тютюник С.В. Дослідження процесу циклічного руйнування елементів кріплення суднових енергетичних та допоміжних установок

DOI: 10.31653/smf44.2022. 71-78

Анотація

У статті представлено опис побудови моделі втомного руйнування, що поєднує стадії утворення та зростання тріщини в елементах суднових конструкцій з концентраторами напруг.

Отримані результати підтверджують висловлені міркування про те, що при знакозмінному пружно-пластичному деформуванні використання в якості матеріалу для виготовлення обладннання меньш міцного металу, не може підвищити опору малоциклової втоми. Більше того, використання металу з дуже низькою межею плинності може призвести до істотного зниження довговічності композиції. Експерименти також показують, що зародження руйнування в металі, якщо судити про нього з моменту появи тріщини довжиною 1-2 мм, настає значно раніше, ніж слід було очікувати відповідно до тео-рії Менсона-Коффіна.

Також у статті показано що при відповідному підборі композиційних пар можна уникнути знакозмінного пластичного деформування в зразках для випробування.При цьому, однак, метал цього шару може відчувати пружне повторно-статичне деформування з деякою асиметрією циклу.

Дослідження впливу асиметрії циклу на опір зародження руйнування проводили на зразках Гросса-Стаута.

У статті показано що при визначенні значення параметра зі збільшенням товщини зразка та зростанням числа циклів до руйнування пояснюється переходом виду напружено-деформованого стану в зразках у вершині концентратора від плоского напруженого стану до плоскої деформації.

У повному обсязі розкрито порівняння розрахункових значень ефективного коефіцієнта концентрації напруги з експериментальними даними, наведеними в літературі, виконано їх зрівняння та показано їх досить гарну згоду для сталей різних класів. А також представлено порівняння експериментальних даних з розрахунковою кривою на межі втоми залежно від радіуса кругового отвору в плоских зразках із сталі 10Х13.

Ключові слова: комп'ютерне моделювання, руйнування втоми, мікро та макропластичні деформації, зварний шов, дефекти, тріщиностійкість.

Козьміних М. А., Константінов О. І. Оцінка доцільності застосування холодильного агенту в залежності від умов експлуатації

DOI: 10.31653/smf44.2022. 79-87

Анотація

Питання впливу властивостей холодильних агентів на атмосферу нашої планети в нинішній час мають вельми велике значення при проектуванні, експлуатації та модернізації систем охолодження, що застосовуються на транспорті.

Чинниками, які враховують цей вплив є показники GWP (Global Warming Potentional), ODP (Ozone Depletion Potentional), TEWI (Total Equivalent Warming Impact). Останній, в деякому ступені, враховує енерговитрати під час експлуатації холодильного обладнання.

Водночас напрямок пов'язаний зі зниженням енерговитрат та підвищення енергоефективності в процесі експлуатації холодильної установки залишається актуальним.

Найбільш простим та зручним при практичному використанні може бути метод, що дозволить зробити висновок про доцільність використання того чи іншого холодильного агенту з урахуванням як екологічних, так і енергетичних чинників.

Досягнути цієї цілі, в певній мірі, дозволяє застосування комплексного показника, при визначенні якого враховуються значення GWP та ODP, для врахування енерговитрат – значення холодильного коефіцієнту та потрібної потужності холодильного обладнання, для врахування конструктивних вимог до обладнання - значення тисків випарювання і конденсації та коефіцієнт подачі компресора.

Ключові слова: озоновий шар, парниковий ефект, енерговитрати, енергоефективність, холодильний агент, комплексний показник.

Дулдієр О.П. Аналіз характеристик топкового пристрою з урахуванням явища переміжності потоку

DOI: 10.31653/smf44.2022. 88-92

Анотація

Розглянута можливість використання методу оцінювання завершеності процесу горіння в топкових пристроях як залежності повноти його спалювання, яка визначає залежність температури потоку (теплових втрат) від коефіцієнта надлишку повітря з використанням поняття «відновленої» концентрації палива. Показано, що основною умовою використання методу є виділення областей процесу в яких  його скалярна структура відмінна. При цьому ці області розділені вузькими зонами, де змінюються закони горіння і скалярна структура процесу. Склад продуктів горіння і температура визначаються за умови його термодинамічної рівноваги. Процес розглянуто з урахуванням явища переміжності для скалярних полів з використанням змінної «відновленої» концентрацію палива. З огляду на те що опосередковано враховано вплив явища переміжності турбулентного потоку на фізико-хімічні перетворення палива, виділення тепла, рух і змішування газів метод дає можливість по новому оцінювати завершеність процесу горіння, а як результат на повноту спалювання палива. При цьому якісна зміна теорії горіння дає можливість розробки нових підходів до вирішення прикладних питань використання палива. Приклад розрахунку топкового пристрою з ротаційною форсункою показав що максимальна повнота спалювання палива досягається для значення коефіцієнту надлишку повітря α=1.1÷1.3, що відповідає як даним експлуатації так і експериментальним даними, які були отримані на для топкового пристрою суднової котлової установки KW100.

Ключові слова: «відновлена» концентрація палива, повнота спалювання палива, явище переміжності, стехіометричний коеффіцієнт згоряння палива, коефіцієнту надлишку повітря.

Мадей В.В. Використання в суднових дизелях паливних сумішей до складу яких входить паливо біологічного походження

DOI: 10.31653/smf44.2022. 93-110

Анотація

Розглянута можливість використання в суднових дизелях паливних сумішей до складу яких входить паливо біологічного походження. Надано огляд світового виробництва та основних експлуатаційних характеристик рослинних олій, які використовуються в енергетичних установках як альтернативне паливо. Доведено, що найбільш доцільним видом рослинної олії, яку можливо використовувати в суміші з дизельним паливом для подальшого згоряння в суднових двигунах внутрішнього згоряння є ріпакова. Завданням дослідження було визначення впливу палива біологічного походження на економічні та екологічні показники суднового дизеля та визначення за цими показниками оптимальної концентрації біодизельного палива на різних експлуатаційних режимах роботи суднового дизеля. Дослідження виконувались на спеціалізованому судні дедвейтом 10820 тонн, що здійснювало короткочасні (протягом 4…6 днів) переходи між портами, в яких була передбачена можливість поповнення запасів альтернативного палива. Як таке використовувалось біопаливо B99.9 FAME, що складається з 99,9 % біодизельного палива та 0,1 % дизельного палива класу Ultra-Low Sulfur Diesel fuel (з наднизьким вмістом сірки 0,03 %). Як «базове» використовувалось паливо DMB, що рекомендовано для середньообертових дизелів, які виконують функції допоміжних двигунів. Вміст біопалива в паливної суміші змінювався в межах 5…20 % від загального об’єму. Дослідження виконувалися на суднових середньообертових дизелях 5DC-17A Tier II Daihatsu Diesel.

Дослідженнями встановлено, що для 5…20 % концентрації палива біологічного походження в складі паливної суміші і діапазоні експлуатаційних навантажень на судновий дизель 5DC-17A 30…80 % номінальної потужності спостерігається зменшення концентрації оксидів азоту у випускних газах на 3,86…24,59 % та зменшення об’ємного вмісту оксиду вуглецю в випускних газах на 3,14…26,47 %. Також встановлено, що використання паливних сумішей до складу яких входить паливо біологічного походження призводить до підвищення питомої витрати палива, що зменшує економічність роботи дизеля. З підвищенням вмісту біопалива в паливної суміші з 5 до 20 % питома ефективна витрата палива зростає на 1,54…8,53 %. При цьому найбільше зростання – 3,32…8,53 5 відповідає навантаженню 30 %, найменше – 1,54…3,08 % навантаженню 80 % за умовою 20 % вмісту біопалива в складі паливної суміші. Під час навантаження 40…50 % збільшення питомої витрати палива досягає 6,76 та 5,94 % відповідно. У зв’язку з цим, під час навантаження дизеля в діапазоні 30…40 % доцільно використання паливних сумішей з вмістом біопалива 5…10 %. Перевищення цей концентрації суттєво знижує економічність роботи дизеля.

Малахов О.В., Яценко М.В., Маслов І.З., Найдьонов А.І., Генчев В.В. Режими взаємодії потоку з циліндричним трубопроводом, що рухається з коливаннями у вертикальній площині

DOI: 10.31653/smf44.2022. 111-120

Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів

DOI: 10.31653/smf44.2022. 121-131

Анотація

Зазначено, що в теперішній час основним джерелом енергії суднових двигунів внутрішнього згоряння є нафтове паливо, яке окрім головної функції – виділення енергії під час згоряння, також виконує ще одну важливу функцію – мащення прецизійних пар паливної апаратури. З урахуванням сучасних вимог, що висуваються до палива особливу увагу потрібно приділяти такої характеристиці палива як здатність до мащення. Припущено, що саме здатність до мащення забезпечує якісну та надійну роботу паливної апаратури двигунів внутрішнього згоряння, яка у свою чергу є одним із відповідальних вузлів дизеля. Підкреслено, що у паливному насосі високого тиску та форсунках що є основними елементами паливної апаратури основну роботу виконують прецизійні деталі, які переміщаються щодо один одного та паливо, яке знаходиться в зазорі між ними. Саме вони утворюють тріаду тертя метал – мастильний шар палива – метал. У зв'язку з цим були і залишаються актуальними теоретичні та експериментальні дослідження, спрямовані на підвищення експлуатаційної надійності паливної апаратури суднових дизелів. Перспективними у цьому напрямі є методи та засоби, що дозволяють підвищити довговічність паливної апаратури за рахунок управління триботехнічними процесами, що перебігають на її робочих поверхнях. Зазначе-но, що під час роботи паливного насосу високого тиску на плунжер, що здійснює зворотно-поступальний рух, діють неврівноважені радіальні сили, які виникають в результаті перепаду тиску рідини, нерівномірності швидкості відносного переміщення поверхонь, що труться, і конструктивних особливостей деталей як плунжерної пари, так і сполучення кулачок розподільного валу – ролик товкача. Під час активного ходу плунжера перепад тиску рідини найбільше впливає на виникнення неврівноважених радіальних сил і на його зміщення в отворі втулки. Під час холостого ходу плунжера перепад тиску рідини практично відсутній. Крім того, при відносному переміщенні між поверхнями, що труться, деталей тріади тертя виникає гідродинаміч-ний тиск шару рідини. Гідродинамічний тиск, нерівномірно розподі-лений поверхнею тертя, також призводить до зміщення плунжера в отворі втулки і перерозподілу радіальних зазорів. При порушенні співвісності між плунжером і втулкою та за наявності відхилень від циліндричності деталей створюються умови для нерівномірного зношування. Доведено, що активним засобом попередження цього явища є утворення в зоні тертя орієнтованої структури молекулярного шару палива, що виконую функції мащення та попереджує безпосередній контакт прецензійних пар.

Ключові слова: судновий дизель, суднове паливо, паливна апаратура, паливний насос високого тиску, мащення деталей суднового дизеля, мастильний шар, орієнтована структура палива, динамічні навантаження

Сагін С.В., Побережний Р.В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту

DOI: 10.31653/smf44.2022. 132-141

Анотація

Виконано аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Визначено, що зниження токсичності випускних газів це може бути досягнуто шляхом використання: циклу Міллера з одночасним високим наддувом (або двохступінчастим наддувом), забезпеченням рециркуляції випускних газів, використанням систем позациліндрового очищення газів (селективного каталітичного нейтралізатора та фільтра твердих частинок), забезпеченням займання від стиснення гомогенізованого повітряно-паливного заряду, створенням та використанням водопаливних емульсій. Зазначено, що в даний час для всіх суднових дизелів встановлюються екологічні стандарти, які істотно розрізняються за кількістю нормованих токсичних компонентів та їх гранично допустимим рівням в залежності від характеристик двигуна. Освітлено комплектація, особливості роботи та переваги наступних технології та систем, що використовуються з метою підтримання екологічності роботи суден морського та внутрішнього транспорту: технологія, що забезпечує процес займання від стиснення гомогені-зованого заряду; технологія, що забезпечує перебіг робочого циклу в циліндрі дизеля за циклом Міллера; технологія селективної каталітичної нейтралізації оксидів азоту; системи, що сприяють удосконаленню робочого процесу (акумуляторні системи подачі палива, системи електронного управління зміною фаз газорозподілу, периферійні пристрої сумішоутворення та очищення випускних газів). Також розглянута можливість використання альтернативних видів палива. Розглянута та виконана оцінка основних методів, що забезпечують зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. При цьому встановлено, що застосування селективного каталітичного нейтралізатора, що забезпечує 90…95 % зниження викидів оксидів азоту; переведення дизелів на використання газового палива сприяє зниженню концентрації оксидів азоту в випускних газах на 85…90 %; забезпечення перебігу робочого циклу дизеля за циклом Міллера призводить до 45…50 % зниження емісії оксидів азоту; за умовою реалізації процесу займання від стиснення гомогенізованого заряду досягається зниження емісії оксидів азоту на 35…50 %.

Ключові слова: судновий дизель, паливо для суднових дизелів, екологічні показники роботи дизелів, емісія оксидів азоту, паливна економічність

Столярик Т.О. Прогнозування механічних втрат в суднових дизелях

DOI: 10.31653/smf44.2022. 142-156

Анотація

Розглянута можливість діагностування механічних втрат суднових дизелів за структурними характеристиками моторного мастила, яке використовується в його системі мащення. Як механічні втрати приймався механічний коефіцієнт корисної дії дизеля, як структурні характеристики моторного мастила – крайовий кут змочування та товщина шару моторного мастила. Висунути та доведена наукова гіпотеза – моторні мастила з більш вираженими структурними характеристиками забезпечують менші механічні втрати під час передачі корисної роботи споживачам енергії.

Дослідження виконувались в наукової лабораторії та на суднових середньообертових дизелях. Завданням дослідження було встановлення взаємозв’язку між структурними характеристиками моторних мастил, що використовуються в суднових дизелях, з механічними втратами, що виникають під час передачі потужності від дизеля до споживачів енергії, та визначення показнику моторного мастила, за яким можливо виконувати прогнозування механічних втрат в суднових дизелях. Дослідження виконувались у два етапи: у науковій лабораторії вивчалися структурні характеристики різних моторних мастил – крайових кутів змочування, а також товщини шару моторного мастила; на морському транспортному судні вивчався вплив моторних мастил із різними структурними характеристиками на механічні втрати суднового дизеля.

Комплексними дослідженнями встановлено зв'язок структурних характеристик моторних мастил зі зміною їх експлуатаційних характеристик та механічними втратами, що виникають під час передачі корисної потужності споживачам енергії. Як ці показники використовувалися залишкове лужне число масла і механічний коефіцієнт корисної дії дизеля. Для моторного мастила, яке має наступні структурні характеристики: крайовий кут змочування 20,4 град, товщина масляного шару 3,9 мм за 1000 годин експлуатації на різних режимах зниження залишкового лужного числа мастила становить 20,42 %, зміна механічного коефіцієнту корисної дії знаходиться в межах 83,8… 88,7 %. Для моторного мастила з крайовим ом змочування 17,5 град та товщиною мастильного шару 2,6 мм аналогічні парамет-ри становлять 26,76 % та 80,1…86,3 %.

Шестопалов К. О., Хлієв Н. О., Хлієва О. Я. Аналіз доцільності застосування компресорно-ежекторної холодильної машини у судновій системі кондиціювання повітря

DOI: 10.31653/smf44.2022. 157-165

Анотація

Актуальність роботи пов’язана з необхідністю підвищення ефективності суднової холодильної техніки з метою зниження електроспоживання та емісії парникових газів. Проаналізовано доцільність використання комбінованої компресорно-ежекторної холодильної машини замість традиційної парокомпресійної у судновій системі кондиціювання повітря. Система, що розглядається, складається з двох холодильних машини: парокомпресійної і ежекторної, де кон-денсатор першої та випарник другої є одним теплообмінником. В якості джерела теплоти для генератора ежекторної ступені запропоновано використовувати воду охолодження головного двигуна, яка може забезпечити температуру генерації 85 °С. Робочою речовиною ежекторної ступені було обрано холодоагент R1233zd(E) з причини його низького потенціалу глобального потеплення та негорючості. Для аналізу було обрано судновий кондиціонер з холодопродук тивністю 174,1 кВт. Оцінено потужність комбінованої системи при температурі конденсації холодоагенту компресійної ступені tконд=25…35 °С (враховувалася потужність компресора, а також насосів холодоагенту та води генератору) та порівняно з потужністю традиційної парокомпресійної холодильної машини при tконд=42,4 °С. Показано, що при tконд=35 °С у компресорній ступені (температурі кипіння у ежекторній ступені 30 °С) загальне енергоспоживання у порівнянні з традиційною парокомпресійною машиною зменшується на 8 %. При tконд 30 °С та 25°С, потужності комбінованої холодильної системи на 22 % та 43 % менше, відповідно, ніж для традиційної парокомпресійної. Подальше зменшення температури конденсації недоцільно з технічних причин. Отриманий результат вказує на перспективність обраного способу підвищення ефективності суднової холодильної техніки, але потрібний подальший більш глибокий аналіз, з паралельним урахуванням усіх технічних труднощів реалізації запропонованого рішення.

Ключові слова: суднова холодильна техніка, комбінована компресорно-ежекторна холодильна машина, потенціал глобального потеплення холодоагенту, енергетична ефективність.

Новини