بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این مقاله بیان نتایج تحقیقات انجامشده درزمینه بازیافت حرارت اتلافی از گازهای اگزاست کشتیها جهت بهینهسازی مصرف انرژی میباشد. تقرباًی 25/5 درصد از انرژی ورودی به موتور دیزلی مورد مطالعه توسط گازهای خروجی از اگزوز و به ترتیب 12/9، 6/2 و4/2 درصد انرژی ورودی از طریق کولرهای هوایی و آب خنککن و روغن روانساز موتور اتلاف میشود. سیستمهای بازیابی حرارت - - WHRs 1 از حرارت اتلافی جهت استفاده دیگر من جمله تولید توان، تولید آب شیرین، تأمین بار سرمایش، تهویه، گرمایش و.. استفاده میشود. با استفاده از بازیابی حرارت اتلافی راندمان سیستم افزایشیافته، میزان مصرف سوخت به میزان 10 درصد کاهشیافته و بهتبع آن کاهش آلایندههای محیط زیستی را در بردارد. استفاده از این سیستمها تولید توان بر روی کشتی را انعطافپذیرتر کرده که این مسئله بر روی طراحی کشتیها تأثیرگذار میباشد. با استفاده از گرمای تلفشده از موتور، بهرهوری از فرایند احتراق را میتوان به میزان قابلتوجهی بهبود داد. همچنین با استفاده از سیستم بازیافت حرارتی میتوان 11/4 توان اتلافی را به انرژی مکانیکی و از مابقی آن برای سایر استفادهها نظیر پیشگرمایش هوای احتراق و تولید سرمایش، آب شیرین و... استفاده نمود.
واژههای کلیدی
بازیابی حرارت اتلافی، کشتی، موتور دیزل2
-1 مقدمه
سیستمهای بازیابی اتلاف حرارت اتلافی یکی از روشهای متداول جهت بالا بردن بازده انرژی سیستمها و کاهش میزان مصرف سوخت و اثرات زیستمحیطی میباشد. موتورهای دیزلی بازده ای در حدود 60٪ دارا میباشند. بنابراین مقدار قابلتوجهی از انرژی ورودی وسیله گازهای اگزاست3 و آب خنککن4 به اتمسفر آزاد میشود.[1] با استفاده از بازیابی حرارت اتلافی موتور، بازده فرآیند احتراق میتواند قابلتوجهی بهبودیافته و مصرف سوخت میتواند تا 10 درصد کاهش یابد.[1] با در نظر گرفتن حرارت اتلافی بهعنوان منبع گرما و آب دریا بهعنوان منبع خنککننده حداقل شرایط لازم برای اجرای یک سیکل تولید توان و سرمایش فراهم میباشد که امکان اجرای این سیستم ها نیاز به بررسی بیشتر دارد. بازیابی حرارت اتلافی بهعنوان یک اقدام کنترلکننده محیط زیستی که بسیار موردنظر طراحان و بیمهکنندگان کشتیها نیز می باشد.
تجزیه و تحلیل موازنه انرژی برای پیدا کردن امکان بازیافت حرارت اتلافی طبق تحقیقات انجامشده روی موتور دیزل دو زمانه5، دیزل MAN و Wartsila با کمی تقریب، نشان میدهد از 100 درصد انرژی ورودی 25/5 درصد از طریق گازهای اگزاست به دمای محیط تخلیه شده است. همچنین به ترتیب 12/9، 6/2 و4/2 درصد انرژی ورودی از طریق کولرهای هوایی و آب خنککن و روغن روانساز موتور اتلاف میشود .[1,2,5] با فرض اینکه عملیات بهطور متوسط موتور در شرایط 280 روز سال و 24 ساعت در روز کار کند میزان 58/34 کیلووات انرژی برابر با 31726 تن سوخت - مازوت - 6 قابل بازیابی وجود دارد[1] ، که چگونگی استفاده از این حرارت در ادامه بیان شده است.
-2 روش تحقیق
در مقاله حاضر با مروری بر تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر درزمینه بازیابی حرارت اتلافی از کشتیها سعی بر ترویج بهینهسازی مصرف انرژی در این سازهها شده است. ابتدا انواع اتلافات و مشخصات آنها بیانشده است. در مرحله با مرور منابع استفادههای این حرارتها متعارف با شرایط و بار مورد نیاز کشتیها بیان شده است. لازم به ذکر است. لازم به ذکر است در مرور منابع فقط و تنها بر روی تحقیقات انجام شده بر روی کشتیها تمرکز داشته و به تحقیقات مرتبط با موضوع که در خشکی انجام شده توجهی نشده است.
-3 فعالیت و اقدامات اصلی طرح تحقیق
1-3 مشخصات گاز اگزاست موتور دیزل
در موتور کشتی به جهت بالا بودن دبی هوای موردنیاز احتراق، مکش هوا بهصورت اجباری از طریق یک کمپرسور هوا صورت میپذیرد. کمپرسور هوا موجب میشود مقدار زیادی از سوخت بهصورت مؤثرتر سوزانده شوند افزایش میدهد. توان لازم برای این کمپرسورهای از طریق توربینهای نصبشده در خروجی گازهای اگزاست تأمین میشود. سیستم توربوشارژر یک سیستم اجتناب ناپذیر و دائمی در کشتیها محسوب میشود و گازهای خروجی از این توربوشارژر ورودی WHRs محسوب میشود. در بحث بازیابی حرارت اتلافی کیفیت حرارت اتلافی که بسته به میزان و دمای حرارت اتلافی میباشد بسیار حائز اهمیت میباشد.
نوع حرارت اتلافی همیشه یکی از قیود سیستم پیشنهادی محسوب میشود. در شکل 2 نمودار میزان حرارت اتلافی دمای آن بر اساس لود موتور نشان داده شده است. اغلب موتورها در بار 50 تا 100 کار میکنند بنابراین دمای اگزاست آنها 250 تا 220 درجه سانتیگراد متغیر میباشد. [2] با به مشخصات حرارت اتلافی اندازهگیری شده، ظرفیت برای بازیابی حرارت اتلافی در کشتیها بسیار امیدوارکننده است. با توجه به اینکه میزان حرارت اتلافی و دمای آن برای انواع مختلف کشتیها متغیر میباشد راهحلهای ارائهشده بسیار متنوع میباشند. دومین مسئله تأثیرگذار در - WHRs - دمای تشکیل اسیدسولفوریک به سبب وجود رطوبت در گاز میباشد. نقطه شبنم7 گازهای اگزاست بین 115 تا 140 درجه سانتیگراد متغیر میباشد.[3]
