Офіційний веб сайт

Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій

м37

Представлено Національним університетом кораблебудування імені адмірала Макарова.

Автор: Козловський А.В., к.т.н., Коновалов А.В.,  Грич А.В., к.т.н., Остапенко О.В., к.т.н.

В роботі вирішено важливу науково-технічну проблему розробки технологій плазмохімічної інтенсифікації процесів в низькоемісійних камерах згоряння газотурбіних двигунів (ГТД) та термосорбційних технологій трансформації скидної теплоти установок автономного енергозабезпечення з охолодженням циклового повітря газопоршневих двигунах (ГПД), які забезпечують підтримання теплового стану двигунів на безпечному рівні і, як наслідок, підвищення їх паливної ефективності та екологічності.

Розроблено методики числового експерименту, схемо-технічні рішення і рекомендації з проектування та конструювання газотурбінних і газопоршневих установок із застосуванням плазмохімічних і термосорбційних технологій стабілізації теплового стану ГТД і ГПД з використанням скидного енергопотенціалу двигунів.

Результати досліджено впроваджені на підприємствах ДП НВКГ "Зоря"-"Машпроект", ПАТ "Завод "Екватор", ТОВ "Хладотехніка", ВАТ "Сандора"–"Pepsiсо Україна", м. Миколаїв, а також використовуються в навчальному процесі Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова.

 Економічний ефект від впровадження складає понад 3,5 млн. грн.

Кількість публікацій: 103, в т.ч. 37 статей, 66 тез доповідей. Отримано патент на корисну модель.

Надіслати коментар

Коментарі

Єпіфанов Сергій Валерійович

Наукова робота «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій» присвячена розробці новітніх технологій плазмохімічної стабілізації термохімічних і аеродинамічних процесів в камерах згоряння газотурбінних двигунів та термосорбційних технологій стабілізації теплового стану газопоршневих двигунів автономних тригенераційних установок шляхом охолодження циклового повітря абсорбційними термотрансформаторами.
Вибір авторами в якості об’єкта досліджень найбільш напружених елементів двигунів, від яких залежить не тільки паливна й екологічна ефективність, а й працездатність енергоустановок, в цілому свідчить про актуальність роботи. Безумовно, що вирішення таких складних завдань вимагало від авторів застосування сучасних методів комп’ютерного моделювання та натурних випробувань, з чим вони успішно впорались.
В результаті було запропоновано ряд новітніх технічних рішень для ГТД вітчизняного виробництва ДП НВКГ «Зоря»–«Машпроект» та для сучасних тригенераційних установок автономного енергозабезпечення на базі газових двигунів світових лідерів Jenbacher-General Electric. Натурні випробування енергоустановок підтвердили високу ефективність розробок авторів.
Варто зазначити, що результати досліджень довідались на щорічних Міжнародних конгресах двигунобудівників, починаючи з 2011 року, публікувались упродовж 5 років в журналі «Авіаційно-космічна техніка та технологія». Тому науковий загал добре знайомий з дослідженнями і підтримував їх заключними резолюціями конгресів. Таким чином, є достатні підстави вважати, що їх автори Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В. та Остапенко О.В. заслуговують присудження Державної премії Президента України для молодих вчених.

С.В. Єпіфанов, заслужений діяч науки і техніки України,
д-р техн. наук, професор,
завідувач кафедри конструкції авіаційних двигунів Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Туз Валерій Омелянович

Робота, яка присвячена скороченню споживання палива, вельми актуальна для енергетики України, яка характеризується значним дефіцитом власних паливних ресурсів природного походження. Робота перспективна завдяки високому інноваційному рівню запропонованих технічних рішень, що відкриває шлях до їх широкого впровадження як в існуючих, так і в сучасних світового рівня енергоустановках. Запропоновані підходи та методи вирішення поставлених наукових завдань доведені до конкретних технічних рішень, реалізованих в діючих установках. Їх висока ефективність підтверджена результатами моніторингу та експериментальними даними.
Вважаю що робота «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій» і її автори Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В., Остапенко О.В. гідні присудження премії Президента України для молодих вчених

Завідувач кафедри атомних електричних станцій
і інженерної теплофізики
Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут
імені Ігоря Сікорського"
д.т.н., професор В. О. Туз

Безродний Михайло Костянтинович

Підвищення паливної ефективності та екологічності енергетичних установок є проблемою, актуальною для енергетики України. Ознайомившись з рефератом роботи, вважаю за необхідне відзначити неординарний підхід до скорочення теплових втрат при термосорбційній трансформації скидного тепла в холод, які навіть у сучасних, світового рівня, установках автономного енергозабезпечення на базі газопоршневих двигунів, сягають 30–40 %.
Автори вирішують проблему шляхом застосування багатопоточної подачі зворотного теплоносія до двигуна з різною температурою залежно від вузлів охолодження (з температурою теплоносія не вище припустимої 70°C) та відведення теплоти від двигуна (з температурою понад 70°C), що дозволяє підвищувати температуру теплоносія на виході з когенераційного модуля, тобто отримувати більш високопотенційну теплоту. А це, в свою чергу, підвищує ефективність роботи і самого термосорбційного термотрансформатора – збільшує виробництво холоду, який використовується для охолодження повітря на вході двигунів і надувного повітря двигунів, а також на технологічні потреби.
Авторами реалізована також низка інноваційних рішень з кондиціювання повітря машинної зали автономної теплоелектростанції на базі двигунів внутрішнього згоряння, більш ефективних порівняно з кращими світовими зразками подібних установок.
Вважаю, що колектив авторів Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В., Остапенко О.В. заслуговує присудження премії Президента України для молодих вчених за роботу «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій»

Професор кафедри теоретичної
та промислової теплотехніки КПІ ім. Ігоря Сікорсьного
д.т.н., професор М.К. Безродний

Парафійник Володимир Петрович

Робота присвячена вирішенню проблеми скорочення споживання газоподібного палива, відповідно й шкідливих викидів газотурбінними та газопоршневими двигунами. Її вирішення особливо гостро стоїть для України, оскільки в її енергетичному балансі природній газ займає вагому частку й визначає ступінь енергетичної залежності.
То ж автори зробили свій посильний внесок в її забезпечення шляхом розробки і впровадження доволі ефективних інноваційних технологій, що базуються на застосуванні плазмохімічних стабілізаторів процесів горіння в ГТД та термотрансформаторів-тепловикористовуючих холодильних машин для охолодження циклового повітря газопоршневих двигунів. Хоча абсорбційні машини загалом і відомі, проте автори знайшли нові шляхи подальшого вдосконалення систем утилізації на їх основі, що забезпечило скорочення до мінімуму теплових втрат, які в типових установках сягали 30-40% загальної теплоти, відведеної від двигунів. Відповідно скорочується й емісія парникових газів.
Особливо гарну перспективу розроблені технології мають в газотурбінних газоперекачувальних агрегатах компресорних станцій, визнаним лідером з виробництва яких є ПАТ "Сумське НВО". То ж ми готові розглянути питання їх впровадження у складі наших агрегатів.
На наш погляд, автори роботи «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій» заслуговують здобуття премії Президента України для молодих вчених.

Парафійник В. П., доктор технічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник Спеціального конструкторського бюро ПАТ "Сумське НВО"

Лабай Володимир Йосифович

Робота присвячена зменшенню споживання палива газотурбінними та газопоршневими двигунами, передусім завдяки скороченню втрат під час трансформації скидної теплоти в установках автономного енергозабезпечен-ня із застосуванням найперспективніших технологій, а саме – комбінованого виробництва енергії.
За результатом моніторингу пілотної енергоустановки автори показали, що втрати під час трансформації теплоти доволі суттєві і становлять понад 30 %. Вони вперше розробили новітні технології трансформації скидної теп-лоти з виробництвом холоду, який своєю чергою застосували для охоло-дження повітря на вході двигунів з відповідним скороченням споживання ними палива. Можливість поширення розроблених авторами схемотехнічних рішень, що реалізують ці технології, на типові установки надає роботі ваго-мого практичного значення. Не викликає сумнівів і наукова новизна запро-понованих ними принципових науково-технічних рішень.
Виходячи з зазначеного, робота "Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плаз-мохімічних та термосорбційних технологій" та її автори Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В., Остапенко О.В. заслуговують присудження пре-мії Президента України для молодих вчених.

Професор
кафедри теплогазопостачання і вентиляції
Національного університету "Львівська політехніка",
доктор технічних наук, професор В. Й. Лабай

Гавриш В.І.

Робота присвячена вирішенню проблеми ефективного використання газоподібного палива газотурбінними та газопоршневими двигунами. Ця проблем особливо актуальна для України, тому що природний газ складає велику частку в енергоспоживанні нашої країни.
Автори роботи зробили достатньо вагомий внесок в її вирішення шляхом розробки перспективних плазмохімічних та термосорбційних технологій для газотурбінних та газопоршневих двигунів.
Особливо хочу відмітити практичну спрямованість роботи, а також на запропоновані авторами схемо-технічні рішення, які реалізують плазмохімічні та термосорбційні технології підвищення паливної ефективності та екологічності теплових двигунів. Ряд цих рішень вже впроваджено і вони можуть бути використані в проектних та конструкторських установах енергетичного машинобудування та суднобудування, в комунальній енергетиці, газотранспортній системі.
Наведені результати досліджень не тільки виявили ряд невідомих раніше фактів, а й окреслило можливі напрямки подальшого вдосконалення екологічних і теплових характеристик газотурбінних та газопоршневих двигунів.
Відмічу самостійність та оригінальність роботи авторів, що підтверджується п’ятьма патентами України, отриманими ними. Крім того, запропоновані технології дозволять отримати значний економічний ефект від їх використання на підприємства-виробниках енергетичного обладнання: ПАТ "Завод "Екватор", ТОВ "Хладотехніка" (м. Миколаїв).
Автори роботи «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій» Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В., Остапенко О.В. заслуговують здобуття премії Президента України для молодих вчених.

Гавриш В.І., д-р екон. наук, канд. техн. наук, завідувач кафедри тракторів та сільськогосподарських машин, експлуатації і технічного сервісу Миколаївського національного аграрного університету

Тарасов Олександр Іванович

Робота присвячена вирішенню проблеми ефективного використання енергетичних ресурсів в Україні застосуванням новітніх технологій плазмохімічної інтенсифікації горіння вуглеводневих палив в газотурбінних двигунах та термосорбційної трансформації скидної теплоти в газопоршневих двигунах.
Відмітимо, що створення високоефективних і конкурентоспроможних вітчизняних теплових двигунів є актуальним народногосподарським завданням. При розробці перспективних зразків двигунів і модернізації існуючих особливу увагу необхідно приділяти поліпшенню характеристик найбільш теплонапруженого вузла двигуна – камери згоряння. Тому дослідження технології плазмохімічної інтенсифікації процесів горіння палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, що забезпечує зниження рівня викидів шкідливих речовин, являє собою актуальне науково-прикладне завдання. Зазначимо також, що технологія ступінчастої трансформації скидної теплоти термосорбційними трансформаторами енергії в системах утилізації та охолодження циклового повітря газопоршневих двигунах установок автономного енергозабезпечення забезпечує стабілізацію теплового стану подібних двигунів і, як наслідок, їх високу термодинамічну ефективність. Поєднання вказаних напрямків дозволить в значній мірі розв'язати завдання створення високоефективних енергетичних систем з мінімальними викидами токсичних компонентів.
Напрям роботи, поданої на здобуття премії Президента України для молодих вчених, є сучасним, актуальним і представляє широкий інтерес для досліджень.
Результати цієї роботи з позитивним практичним результатом можуть бути використані в НВКГ “Зоря”-“Машпроект” (м. Миколаїв), ПАТ "Сумське НВО ім. М.В. Фрунзе" (м. Суми) при модернізації існуючих газотурбінних агрегатів та проектуванні перспективних зразків нової техніки.
На мій погляд, автори роботи «Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій» Козловський А.В., Коновалов А.В., Грич А.В., Остапенко О.В. заслуговують здобуття премії Президента України для молодих вчених.

Тарасов О.І., доктор технічних наук, професор кафедри турбінобудування Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

Білека Борис Дмитрович

Представлена робота, по суті, складається з двох частин:
у першій – наведено результати розрахунково-експериментального дослідження використання плазмохімічного стабілізатора для зменшення пульсацій тиску в жаровій трубі низькоемісійної камери згоряння, що підвищує рівень надійності і суттєво поліпшує екологічні характеристики газотурбінних двигунів (ГТД);
друга - присвячена дослідженню пілотної установки автономного енергозабезпечення на базі газопоршневих двигунів (ГПД) та розробці інноваційних рішень з її вдосконалення.
В обох розробляються і досліджуються засоби підтримання на безпечному рівні термічного стану найбільш напружених вузлів двигунів: камер згоряння ГТД і робочих циліндрів ГПД, що визначають паливну ефективність і екологічність двигунів. Оскільки робочі процеси сучасних ГТД і ГПД відзначаються значними тепловими і динамічними навантаженнями на їхні елементи, то актуальність і складність поставлених авторами питань не викликає сумніву. У разі ГТД їх вирішення пропонується застосуванням плазмохімічних стабілізаторів процесу горіння, а у випадку ГПД – охолодженням циклового наддувного повітря абсорбційними термотрансформаторами на відміну від традиційного радіаторного. Такі абсорбційні термотрансформатори є складовою частиною газопоршневих установок комбінованого виробництва енергії, тепла та холоду, а отже і застосування їх за дещо іншим призначення складнощів не викликає. Це свідчить про високий інноваційний рівень розробок завдяки використанню вже наявного обладнання, з одного боку, а з іншого – про їх оригінальність, оскільки в світовій практиці експлуатації таких установок наявний охолоджувальний потенціал абсорбційних термотрансформаторів не використовується для підвищення паливної ефективності самих ГПД шляхом охолодження їх циклового повітря.
Отже науковий рівень вирішення проблемних питань достатньо високий, а новизна запропонованих рішень не викликає сумніву. Ступінь впровадження розробок і подальші його перспективи доволі значні, причому практично у всіх галузях економіки: від промислової і комунальної енергетики до агропромислових комплексів, що безумовно сприятиме досягненню енергетичної безпеки держави.
Виходячи з наведеного, вважаємо, що робота заслуговує бути відзначеною премією Президента України для молодих вчених.

Клименко В.М., член-кореспондент НАН України, д-р техн. наук, професор, головний науковий співробітник Інституту технічної теплофізики НАН України, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки
Білека Б.Д., д-р техн. наук, провідний науковий співробітник відділу нестаціонарного тепломасопереносу в процесах сушіння Інституту технічної теплофізики НАН України, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки

Ванєєв Сергій Михайлович

Робота відзначається глибоким дослідженням процесів поширення полум'я в камерах згоряння газотурбінних двигунів під дією продуктів плазмохімічного стабілізатора, заснованим на залежності енергії активації реакції часткового окиснення палива, а також дослідженням теплофізичних процесів впливу охолодження повітря ГПД на термодинамічну ефективність газопоршневих двигунів.
Для підтвердження отриманих результатів розрахунків і верифікації розроблених математичних моделей у роботі представлені обширні експериментальні дані, які добре корелюються з даними числового моделювання.
Результати теоретичного дослідження доведені до конкретних зразків, ефективність яких підтвердили дані натурних випробувань і впровадження.
Високий науковий та інноваційний рівень дослідження з підтвердженням практикою впровадження його результатів характеризують роботу "Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій" як достойну присудження премії Президента України для молодих вчених.

С.М. Ванєєв,
Завідувач кафедри технічної теплофізики
Сумського державного університету
канд. техн. наук, доцент

Фордуй Сергiй Георгiйович

Установка автономного електро-, тепло- та холодопостачання - перша на Україні і східній Європі - введена в експлуатацію на заводі ТОВ "Сандора"–"Pepsiсо-Україна" у 2011р. Проектування та монтаж газопоршневої установки "GЕ Energy–Jenbacher" виконано НВП "СИНАПС"–"GE Energy", а абсорбційних чілерів-термотрансформаторів для холодопостачання технологічного виробництва та охолодження повітря машинної зали і на вході газопоршневих електрогенераторів - ТОВ "Хладотехніка" (м.Миколаїв).
Схема системи холодопостачання розроблена ТОВ "Хладотехніка" сумісно з кафедрою кондиціювання та рефрижерації Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова за участі авторів роботи.
Результатом дослідження і моніторингу установки автономного енергопостачання на заводі ТОВ "Сандора"–"Pepsiсо-Україна", починаючи з 2011року, стали новітні, захищені патентами України, технічні рішення з подальшого вдосконалення установки, представлені в роботі "Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій".
Розроблені авторами інноваційні технології термосорбційної трансформації скидної теплоти для отримання холоду будуть впроваджуватись і на інших підприємствах корпорації Pepsicо Europe/Pepsicо Україна.
На наш погляд, автори роботи "Підвищення паливної ефективності та екологічності газотурбінних і газопоршневих двигунів застосуванням плазмохімічних та термосорбційних технологій" заслуговують присудження премії Президента України для молодих вчених.

С.Г. Фордуй , канд. техн. наук,
технічний керівник напряму енергоресурсів та енергозбереження
Pepsicо Europe/Pepsicо Україна /ТОВ "Сандора"

Бузник Ігор Олексійович, ТОВ "Хладотехника"

Наше підприємство ТОВ "Хладотехника", м. Миколаїв, спроектувало, виготовило, змонтувало, налаштувало та ввело в експлуатацію у 2011 році тригенераційну систему холодопостачання на базі абсорбційних чілерів у складі першої в Україні тригенераційної установки автономного енергозабезпечення заводу ТОВ "Сандора" у с. Мішково-Погорілово Миколаївської обл. –"Pepsiсо-Україна".

Система холодопостачання на базі абсорбційних бромістолітієвих чілерів розроблялась за участі авторів представленої роботи. Експлуатація тригенераційної установки на заводі ТОВ "Сандора" виявила вади типових технічних рішень і резерви її вдосконалення. До таких відносяться розроблені авторами конкурсної роботи нові технічні рішення системи охолодження і повітропостачання газогенераторів, утилізації тепла бромістолітієвими чілерами, які забезпечують скорочення втрат теплоти та збільшення виробництва електроенергії при зменшенні споживання газу двигунами.

Це дало значний економічний ефект і поштовх для впровадження нами розробки і на інших підприємствах України, для яких ми проектуємо, монтуємо та налаштовуємо обладнання на базі чілерів такого типу. Інноваційні рішення захищені патентами Національного університету кораблебудування ім. адм. Макарова.

Високий інноваційний рівень розробок дає підстави для підтримки їх реалізації у масштабах всієї країни, а їх авторів - достойними присудження премії Президента України для молодих вчених.

І. О. Бузник
директор ТОВ "Хладотехника"

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.