Замкнутые системы охлаждения энергоустановок судов с использованием импактных струй

УДК 62-713.1:621.436

К.Ю. ФЕДОРОВСКИЙ, Н.К. ФЕДОРОВСКАЯ

ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАДЕНИЯ ЭНЕРГОУСТАНОВОК
СУДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПАКТНЫХ СТРУЙ

Представлены результаты экспериментальных исследований по обеспечению теплоотдачи на внутренней поверхности судовой обшивки за счет использования импактных струй. С
учетом имеющихся конструктивных особенностей выполнено моделирование и исследование
течения  и теплоотдачи затопленных струй, натекающих на плоскую поверхность и радиально
растекающихся после этого. Проведенные визуальные исследования выявили различные режимы
радиального течения пристенной струи. Определены критические числа Рейнольдса и соответствующие  обобщающие уравнения подобия, описывающие теплоотдачу.
Ключевые слова: теплоотдача, импактная струя, режимы течения, коэффициент
теплоотдачи, экологический ущерб.

Обозначения:
d – внутренний диаметр сопла
h – зазор между кромкой сопла (стенкой экрана) и поверхностью
R – радиус вписанной окружности теплообменной поверхности
W – расход жидкости
Числа подобия:
Nu – Число Нуссельта
Pr  - число Прандтля
Re – число Рейнольдса.
Греческие символы:
α - коэффициент теплоотдачи
ξ  - коэффициент местного сопротивления
индексы:
s – поверхность
d – диаметр
h – зазор

Введение. Широко распространенные в настоящее время разомкнутые системы охлаждения судовых энергетических установок предусматривают потребление забортной воды.
Содержащиеся в этой воде планктон, икринки и рыбная молодь, попав в систему охлаждения
и пройдя фильтры, арматуры, насосы и теплообменники, практически полностью погибают.
Тем самым наносится существенный экологический ущерб рыбным запасам морей и внутренних водоемов.
Решение проблемы создания высокоэффективных экологически безопасных систем
охлаждения связано с разработкой и внедрением замкнутых систем охлаждения, исключающих прием забортной охлаждающей воды. Для отвода теплоты может быть использована
подводная часть судовой обшивки (рисунок 1). Как вариант для этого могут быть использованные имеющиеся на судне цистерны, например балластные. Важным преимуществом такого решения является простоты перевода уже существующих разомкнутых систем на работу по замкнутому контуру. Нагретая в энергетическом оборудовании вода сбрасывается в
цистерну, передавая свою теплоту через судовую обшивку забортной воде.