Исследование судовой системы утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина при различных режимах работы двигателя

Энергосбережение, ужесточение нормативных требований по предотвращению загрязнения окружающей среды, повышение энергоэффективности и снижение эксплуатационных затрат в последнее время стали основными и общепринятыми задачами морской отрасли. Одним из способов решения этих задач на борту судна является применение системы утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина. В статье исследуется система утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина для химического/нефтеналивного танкера при различных режимах работы двигателя с использованием термодинамического, экологического и экономического анализа. В качестве источников отходящего тепла используются охлаждающая вода рубашки цилиндров, продувочный воздух, выхлопные газы, а также комбинация этих трех источников. В качестве рабочего тела выбран R245fa. Рассчитаны и представлены показатели эффективности четырех различных систем утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина, интегрированных с главным двигателем танкера. Результаты показывают, что применение судовой системы утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина позволяет повысить общий тепловой КПД судовой энергетической установки более чем на 6%, а комбинированная система может полностью покрывать потребность в электроэнергии для судоходства при работе двигателя на нагрузке 82% от максимальной продолжительной мощности или выше. По сравнению с другими системами утилизации отходящего тепла на основе органического цикла Ренкина комбинированная система имеет наибольшую капитальную стоимость, но самый короткий срок окупаемости. Кроме того, эта система позволяет сократить выбросы судна примерно на 6,9%. год