Вичужанін Володимир Вікторович. Науково-технічні основи експлуатації суднових центральних систем комфортного кондиціювання повітря

brief description

Вичужанін Володимир Вікторович. Науково-технічні основи експлуатації суднових центральних систем комфортного кондиціювання повітря : Дис... д-ра наук: 05.22.20 2009

Вичужанiн В.В.Науково-технічні основи експлуатації суднових центральних систем комфортного кондиціювання повітря.Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.20Експлуатація та ремонт засобів транспорту. Одеський національний морський університет, Одеса, 2009.
Дисертація присвячена розвитку науково-технічних основ методів термо-економічного аналізу для оцінки якості функціонування й підвищення ефективності експлуатації суднових центральних систем комфортного конди-ціонування повітря (СККП).
Проведено дослідження ефективності функціонування й створення енер-гетичних моделей устаткування центральних СККП в експлуатаційних режимах роботи з наступною розробкою нових технічних рішень.

Одержані в роботі наукові результати забезпечують розв’язання поставлених конкретних завдань наукового дослідження і в цілому науково-прикладної проблеми розробки науково-технічних основ ефективної експлуатації суднових центральних систем комфортного кондиціювання повітря з підтриманням в населених приміщеннях необхідної якості мікроклімату при максимальній енергоефективності його керування з урахуванням особливостей умов суднової експлуатації. На основі аналізу та узагальнення отриманих наукових і прикладних результатів сформульовано наступні висновки по роботі в цілому:
1. У дисертації наведене теоретичне обґрунтування і нове вирішення науково-прикладної проблеми, яке полягає у створенні методології визначення та підтримки енергоефективних керованих режимів роботи комплексів ЦСККП+СХ+НП з урахуванням періодичного характеру теплового навантаження, взаємозалежності їх ланок у процесі роботи як багатопараметричних, із багатьма зв’язками, елементів зі змінними параметрами та забезпеченням результуючої температури в населених приміщеннях, а також розробці технічних засобів контролю та керування енергоефективними режимами роботи.
2. Визначення керованих режимів роботи комплексів ЦСККП+СХ+НП при мінімумі приведених витрат, взаємозалежності їх ланок у процесі роботи як багатопараметричних, із багатьма зв’язками, елементів зі змінними параметрами забезпечує зниження енерговитрат на підтримку комфортного мікроклімату в населених приміщеннях на 20-40 %.
3. Врахування періодичного характеру теплового навантаження, взаємозалежності ланок суднових комплексів ЦСККВ+СХ+НП у процесі роботи як багатопараметричних, із багатьма зв’язками, елементів зі змінними параметрами дозволяє підтримувати енергоефетивні керовані режими роботи комплексів і нормативний комфортний мікроклімат у населених приміщеннях з максимальною величиною відносної погрішності 1-2 %.
4. Оптимізація експлуатаційних режимів роботи суднових комплексів ЦСККП+СХ+НП при періодичних теплових навантаженнях із застосуванням термоекономічної моделі при мінімумі змінної частини приведених витрат і наявності системи обмежень комплексу дозволяє встановити ступінь енергоефективності роботи кожного агрегату, забезпечити вибір оптимізованих експлуатаційних і керуючих параметрів, що мають найбільший вплив на ефективність СККП, підвищити енергетичні показники (у порівнянні з традиційними методами організації термовологісної повітрообробки забезпе-чується зниження енерговитрат на 20-40 %).
5. Розроблені ексергетичні моделі агрегатів системи, що встановлюють кількісні та якісні залежності між ексергетичними потоками на виходах агрегатів в енергоефективних режимах роботи системи і керуючими впливами, а також встановлені ексергетичні характеристики зв'язків між окремими агрегатами з урахуванням взаємодії агрегатів із навколишнім середовищем рекомендується використовувати при термоекономічній оптимізації експлуатованої та модернізованої суднової центральної СККВ, при визначенні оптимальних величин керуючих параметрів.
6. Встановлено, що періодичний характер зовнішніх і внутрішніх навантажень приводить до мінливості та відхилення фізичних властивостей конструкцій огородження приміщень судна від розрахункових значень. Залежно від швидкості повітря на витіканні з повітророзподільника та способу його розподілення збільшуються значення коефіцієнту тепловіддачі: від повітря до зовнішньої обшивки приміщення в 34 рази; від внутрішньої обшивки до повітря приміщення в 2,2 рази.
7. Використання при експлуатації центральної СККП методу врахування закономірностей періодичних впливів температури зовнішнього повітря, температури поверхонь, що огороджують приміщення, інтенсивності сонячної радіації, рухливості повітря та його розподілу на температурні параметри приміщення судна дозволяє обґрунтовано використовувати в розрахунках середні величини температурних параметрів, що забезпечує скорочення витрат електроенергії на 17 %, холоду на 40 % і приведених витрат на експлуатацію системи на 10 % у порівнянні із традиційними способами експлуатації центральних СККП.
8. Встановлений періодичний характер зміни радіаційної температури всередині приміщення з урахуванням періодичного характеру зміни визначальних температур поверхонь, що огороджують приміщення, рухливості повітря, а також способів його подачі в приміщення дозволяє підвищити точність обчислення радіаційної температури в порівнянні з існуючими методами на 20 %.
9. У розробленій математичній моделі приміщення як багатопараметрич-ного, з багатьма зв’язками, об'єкту керування за результуючою температурою враховуються закономірності зміни зовнішніх і внутрішніх періодичних теплових впливів, рухливість повітря за бортом і всередині приміщення, спосіб його повітророзподілення, параметри приміщення в перехідних процесах. Отримані результати використовуються для визначення оптимальних значень параметрів настроювання системи керування за результуючою температурою.
10. Обгрунтовано, що моделі нестаціонарних режимів роботи суднового комплексу ЦСККП+СХ і його агрегатів при періодичних зовнішніх і внутрішніх навантаженнях повинні досліджуватися в класі багатовимірних, із багатьма зв’язками, систем, що дозволяє врахувати взаємну залежність параметрів повітря, а значить забезпечити підтримку заданих параметрів режимів комплексів.
11. Використання розробленої методології проектування технічних засобів контролю та керування режимами роботи суднових комплексів ЦСККП+СХ+НП, спрямованої на створення центрального пристрою програмно-логічного керування, локальної системи керування, пристроїв задатчика технологічних параметрів, визначення результуючої температури й контролю параметрів повітряного середовища дозволяє забезпечити задану якість регулювання в широкому діапазоні зміни навантаження, змінювати значення регульованих параметрів інтегрального показника комфортності в населених приміщеннях з урахуванням нерегульованих параметрів, забезпечувати функціонування СККП в оптимальних енергетичних режимах повітрообробки.
12. Розроблені методи та технічні рішення з підвищення ефектив- ності функціонування суднових центральних СККП впроваджено на суднах ДП «Укрферри Шипменеджмент», а також у проектах Морського Інженерного Бюро при оснащенні суден центральними СККП. Вони є універсальними і можуть використовуватися при експлуатації та модернізації як суднових, так і стаціонарних центральних СККП.