Kuznetsov V. Development of scientific and technical fundamentals of increasing efficiency and compactness of power plants by heat transfer intensification in its elements
Українська версіяThesis for the degree of Doctor of Science (DSc)
State registration number
0525U000054
Applicant for
Specialization
- 05.05.03 - Двигуни та енергетичні установки
12-03-2025
Specialized Academic Board
Д 38.060.01
Admiral Makarov National University of Shipbuilding
Essay
Development of scientific and technical fundamentals of increasing efficiency and compactness of power plants by heat transfer intensification in its elements – Manuscript. Dissertation for the Doctoral Degree of Technical Sciences, Specialty 05.05.03 – Engines and Power Plants. – Admiral Makarov National University of Shipbuilding, Ministry of Education and Science of Ukraine, Mykolaiv, 2025. The dissertation is devoted to solving an important scientific and applied problem of increasing the efficiency of the energy resources use and reducing thermal and harmful exhaust gases emissions with sufficient resource and compactness of marine power plants. This aim is achieved by ensuring that the intensification of heat transfer is prioritized over the increase in drag coefficient due to the rational matching of the shape and surfaces area during the heat transfer in their elements. As a result of the performed research, reserves for increasing the efficiency of marine power plants have been identified by improving the combined processes of convective heat transfer in heat transfer elements and their rational indicators, depending on the functional purpose of heat exchangers. An approach and a factor for increasing the efficiency of marine power plants are substantiated, provided that the increase in the intensity of convective heat transfer is outstripped by the cost of moving heat carriers inside and outside the heat transfer surfaces of compact heat exchangers with restrictions on resource and weight-size parameters in the composition of power plants. This made it possible to substantiate the use of heat exchangers with efficient and compact channel bundles in power plants to improve their economic, environmental, resource and weight characteristics and to assess the improvement of power plants with improved economic, environmental, resource and weight characteristics through the use of heat transfer equipment with channel bundles of different shapes and spatial arrangement. The scientific and practical significance of the work is to develop a theoretical basis for increasing the efficiency of power plants with improved economic, environmental, resource and weight indicators by rationally organizing processes in heat exchangers during intermediate cooling, regeneration and utilization of working body heat due to the coordination of the shape and area of surfaces during convective heat transfer; methodology for improving power plants based on the rational organization of conversion processes.
Research papers
Кузнецов, В. В. Оценка влияния интенсификации процессов теплопередачи на технико-экономические и массогабаритные показатели теплообменных аппаратов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов, Д.Н. Соломонюк // Промышленная теплотехника [Фахове видання України]. – 2007. – Т. 29, № 7. – С. 117-120
Кузнецов, В.В. Проектирование теплообменных аппаратов для ГТУ сложных циклов / В.В. Кузнецов, Д.Н. Соломонюк // Вісник НТУ «ХПІ». Збірник наук. праць [Фахове видання України]. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2008. – № 35. – С. 78-88.
Кузнецов, В. В. Исследование теплообмена в пучках профилированных труб / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 4/6(40), 2009. – С. 44-47
Кузнецов, В. В. Модульные регенераторы для газотурбинных установок [Текст] / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 3/3(45), 2010. – С. 12-15
Кузнецов, В. В. Вдосконалення тепломасообмінних характеристик регенераторів промислових газотурбінних двигунів / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович // Вісник НУК [Електронне фахове видання України]. – Миколаїв: НУК, 2010. – № 4. – Режим доступу http://evn.nuos.edu.ua.
Кузнецов, В. В. Підвищення теплогідравлічної ефективності регенераторів газотурбінних установок / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович // Вісник НУК [Електронне фахове видання України]. – Миколаїв: НУК, 2011. – № 2. – Режим доступу http://evn.nuos.edu.ua.
Кузнецов, В. В. Теплоотдача при закрутке потока внутри трубчатых каналов теплообменных аппаратов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов, С.Н. Мовчан, В.И. Романов, А.П. Шевцов // Вісник НУК [Електронне фахове видання України]. – Миколаїв: НУК, 2011. – № 4. – Режим доступу http://evn.nuos.edu.ua.
Кузнецов, В. В. Представление и обобщение экспериментальных исследований теплоотдачи при закрутке потока внутри трубчатых элементов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов, С.Н. Мовчан, В.И. Романов, А.П. Шевцов // Збірник наукових праць НУК [Фахове видання України]. – Миколаїв: НУК, 2011. – № 5. – С. 69-75.
Кузнецов, В. В. Снижение массогабаритных показателей регенераторов газотурбинных установок путем внутренней закрутки потока / В.В. Кузнецов, С.Н. Мовчан, А.П. Шевцов, С.Г. Ким // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 3/12(63), 2013. – С. 76–79
Кузнецов, В. В. Выбор материала теплообменной поверхности регенераторов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов // Збірник наукових праць НУК [Фахове видання України]. – Миколаїв: НУК, 2013. – № 3. – С. 52-55.
Дымо, Б. В. Повышение эффективности газовоздушного охладителя корабельной энергетической установки / Б.В. Дымо, А.Ю. Волошин, А.А. Епифанов, В.В. Кузнецов // Проблемы региональной энергетики. – Молдова: АНРМ, Институт Энергетики. – 2017. – № 2(34). – С. 112-123, doi 10.5281/zenodo.1189332.
Kuznetsov, V. V. Heat transfer inside the rough-walled tubular channels of power plant elements / V. V. Kuznetsov // Shipbuilding&Marine Infrastructure [Фахове видання України]. 2018, № 1(9), pр. 92-100. doi 10.15589/SMI. 2018.01.13.
Кузнецов, В. В. Снижение тепловой заметности кораблей класса корвет интенсификацией теплопередачи в элементах системы газовыхлопа / В.В. Кузнецов, С.А. Кузнецова // Збірник наукових праць НУК [Фахове видання України]. – 2018. – № 3-4. – С. 19-27, doi 10.15589/jnn20180303
Кузнецов, В. В. Оценка теплогидравлической эффективности профилирования оребренных поверхностей судовых утилизационных котлов / В.В. Кузнецов, Г.В. Кузнецов // Судостроение и морская инфраструктура [Фахове видання України]. 2018. – № 2. – С. 245-251. doi 10.15589/SMI. 2018.02.27
Кузнецов, В. В. Многоуровневая оценка эффективности процессов переноса теплоты в элементах энергетических установок // Проблемы региональной энергетики. – Молдова: АНРМ, Институт Энергетики. – 2020. – № 3(47). – С. 28-38, doi 10.5281/zenodo.4018947
Kuznetsov, V. V. Justification of efficiency of plain shaped heat exchange surfaces to increase the compactness of power plants / V.V. Kuznetsov // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 6/8 (108) 2020. p. 17-27, doi 10.15587/1729-4061.2020.214829.
Kuznetsov, V. Improvement of the cargo fleet vessels power plants ecological indexes by development of the exhaust gas systems / Valerii Kuznetsov, Boris Dymo, Svitlana Kuznetsova, Mykola Bondarenko, Andrii Voloshyn // POLISH MARITIME RESEARCH. – 2021. – 1(109). – Vol. 28; pp. 97-104. doi 10.2478/pomr-2021-0009.
Kuznetsov, V. The development of long-range heat transfer surfaces for marine diesel engine charge air coolers / Valerii Kuznetsov, Oleksiy Gogorenko, Svetlana Kuznetsova // Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin. – 2021. – 65(137). – pp. 51–57. doi 10.17402/460
Кузнецов, В. В. Ефективність суднових енергетичних установок з теплообмінними апаратами з трубних пучків з лунковими системами / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Авіаційно-космічна техніка і технологія [Фахове видання України]. – 2023. – № 4, спецвипуск 2(190). – С. 19-27.
Kuznetsova, S. Determination of rational design values for gas-air coolers components of exhaust gases of marine power plants / Svitlana Kuznetsova, Valerii Kuznetsov, Andrii Voloshyn // POLISH MARITIME RESEARCH. – 2023. – 3(119). – Vol. 30; pp. 81-88. doi 10.2478/pomr-2023-0041
Kuznetsov, V. Increasing the Economic Efficiency of Marine Power Plants Using Waste Heat Boilers with Controlled Flow Separation / Valerii Kuznetsov, Svitlana Kuznetsova // POLISH MARITIME RESEARCH. – 2024. – 3(123). – Vol. 31; pp. 94-101. doi 10.2478/pomr-2024-0039
Кузнецов В.В. Интенсификация теплопередачи в теплообменных аппаратах газотурбинных установок : монографія / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Миколаїв: Видавництво Торубари В.В., 2018, 200 с.
Патент України на корисну модель №37930, МПК F28F 1/12. Теплообмінна поверхня / Кузнецов В.В., Якимович А.В., Кузнецова С.А.; Заявник та власник патенту Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. – заявл. 29.07.2008; опубл. 10.12.2008, Бюл. №23.
Патент України на корисну модель №65008, МПК F28F 1/12. Теплообмінна поверхня для експериментальних досліджень / Кузнецов В.В., Димо Б.В., Якимович А.В., Кузнецов В.Г., Кузнецова С.А.; Заявник та власник патенту Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. – заявл. 20.04.2011; опубл. 25.11.2011, Бюл. №22.
Патент України на корисну модель №69706, МПК F28F 1/12. Теплообмінна поверхня / Кузнецов В.В., Кузнецова С.А., Якимович А.В., Кузнецов В.Г.; Заявник та власник патенту Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. – заявл. 25.10.2011; опубл. 10.05.2012, Бюл. №9.
Патент України на корисну модель №135360, МПК F28F 1/10, F28F 1/16. Глушник / Кузнецов В.В., Кузнецова С.А., Кузнецов Г.В.; Заявник та власник патенту Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. – заявл. 28.01.2019; опубл. 25.06.2019, Бюл. №12.
Кучеренко, О. С. Перспективы создания и применения воздушных турбинных теплоутилизирующих установок / О.С. Кучеренко, С.Н. Мовчан, О.А. Филоненко, В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Вісник НТУ «ХПІ». Збірник наук. праць [Фахове видання України]. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2008. –№ 35. – С. 89-96.
Кузнецова, С. А. Енергозбереження при експлуатації ГПА на морських об’єктах видобутку та транспортування природного газу / С.А. Кузнецова, В.В. Кузнецов // Енергетика: економіка, технології, екологія. – 2008. – № 2. – С. 39-43.
Кузнецов, В. В. Оптимизация массогабаритных показателей регенераторов ГТУ / В.В. Кузнецов, Д.Н. Соломонюк // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 4/6(40), 2009. – С. 48–52.
Romanov, V. V. Performances and application perspectives of air heat recovery turbine units / V. V. Romanov, S. N. Movchan, V. N. Chobenko, O. S. Kucherenko, V. V. Kuznetsov, A. P. Shevtsov // The Present Status & Future Prospects. GT2010-23129 Proceedings of ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air, June 14-18, 2010, Glasgow, UK.
Кучеренко, О. С. Характеристики газотурбинных двигателей с воздушными турбинными теплоутилизирующими установками / О.С. Кучеренко, С.Н. Мовчан, О.А. Филоненко, В.Н. Чобенко, В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 3/3(45), 2010. – С. 26–32
Кузнецов, В. В. Тепло- и гидродинамическая эффективность пучков эллиптических труб / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович // Восточно-Европейский журнал передовых технологий [Фахове видання України]. 3/3(45), 2010. – С. 53–57.
Кузнецов, В. В. Оценка эффективности процессов интенсификации теплопередачи в теплообменных аппаратах / В.В. Кузнецов // Збірник наукових праць НУК. – Миколаїв: НУК, 2014. – № 6. – С. 40-43.
Кузнецов, В. В. Обобщение закономерностей при теплоотдаче закрученных потоков внутри трубчатых каналов теплопередающих устройств энергетических установок / В.В. Кузнецов // Збірник наукових праць НУК. – Миколаїв: НУК, 2015. – № 4. – С.46-52, doi 10.15589/jnn20150407
. Кузнецов В.В. Оценка влияния интенсификации процессов теплопередачи на технико-экономические и массогабаритные показатели теплообменных аппаратов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов, Д.Н. Соломонюк // Проблемы промышленной теплотехники: Тез. V Междунар. наук.-техн. конф. – Киев: ІТТФ НАНУ, 2007, С. 199-200
Кузнецов, В. В. Снижение энергопотребления в теплообменных аппаратах применением профилированных поверхностей / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович // Матеріали І МНТК «Холод в енергетиці і на транспорті: сучасні проблеми кондиціонування та рефрижерації», м. Миколаїв, 2008. Ч. ІІ. С. 266-267.
Кузнецов, В. В. Оценка массогабаритных показателей регенераторов с профилированными поверхностями для ГТУ сложных циклов / В.В. Кузнецов, Д.Н. Соломонюк // Матеріали ІV МНТК «Суднова енергетика: стан та проблеми». Україна, м. Миколаїв, 4-5 листопада 2009 р., С. 165-166.
Кузнецов, В. В. Снижение тепловых выбросов при эксплуатации морских объектов / В.В. Кузнецов, С.А. Кузнецова // Матеріали МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв: НУК, Україна, 2010, С. 190-191.
Кузнецов, В. В. Совершенствование методики расчета регенераторов с профилированными поверхностями нагрева для газотурбинных установок / В.В. Кузнецов, С.А. Кузнецова, А.В. Якимович // Суднова енергетика: стан та проблеми : матеріали V МНТК, Миколаїв: НУК, 2011. С. 101.
Кузнецов, В. В. Выбор материала поверхности теплообмена регенераторов газотурбинных установок / В.В. Кузнецов // Матеріали ІІІ МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2012, С. 262-264.
Кузнецов, В. В. Теплоотдача внутри трубчатых каналов теплообменных аппаратов с шероховатыми стенками // В.В. Кузнецов, С.Н. Мовчан, А.П. Шевцов // Матеріали ІІ МНТК «Сучасний стан та проблеми двигунобудування», м. Миколаїв: НУК, Україна, 2012, С. 69-71.
Кузнецов, В. В. Исследование сопряженного теплообмена в элементах турбинных установок / В.В. Кузнецов, А.В. Якимович, А.Ю. Волошин // Матеріали ІV МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2013, С. 408-410.
Кузнецов, В. В. Интенсификация теплопередачи в регенераторах газотурбинных установок при внутренней закрутке потока/ В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали ІV МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2013, С. 410-413.
Кузнецов, В. В. Обобщение закономерностей при теплоотдаче закрученных потоков внутри трубчатых каналов теплопередающих устройств энергетических установок / В.В. Кузнецов // Суднова енергетика: стан та проблеми: Матеріали VII МНТК, ч. 2. Миколаїв, НУК, 2015, С. 200-201.
Кузнецов, В. В. Теплоотдача внутри трубчатых каналов с шероховатыми стенками элементов энергетических установок / В.В. Кузнецов // Проблеми екології та енергозбереження в суднобудуванні: Матеріали ХІ МНТК, Миколаїв, НУК, 2016. С. 37-39.
Кузнецов, В. В. Оценка влияния профилирования поверхностей теплопередачи на их теплопередающие характеристики / В.В. Кузнецов, А.В. Язловецький, Г.В. Кузнецов // Матеріали VIII МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2017, С. 190-191.
Дымо, Б. В. Повышение эффективности газовоздушного охладителя корабельной энергетической установки / Б.В. Дымо, А.Ю. Волошин, А.А. Епифанов, В.В. Кузнецов // Суднова енергетика: стан та проблеми: Матеріали VІII МНТК, Миколаїв, НУК, 2017, С. 52-53
Кузнецов, В. В. Вдосконалення процесів шумоглушіння з охолодженням відпрацьованих газів в енергетичних установках кораблів типу корвет / В.В. Кузнецов, А.Ю. Волошин, А.В. Язловецький, Г.В. Кузнецов // Суднова енергетика: стан та проблеми: Матеріали VІII МНТК, Миколаїв, НУК, 2017, С. 310-313
Кузнецов, В. В. Повышение скрытности кораблей класса корвет / В.В. Кузнецов, Г.В. Кузнецов // Матеріали IХ МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв НУК, Україна, 2018, С. 167.
Кузнецов, В. В. Оценка эффективности процессов теплопередачи в теплообменных аппаратах энергетических установок / В.В. Кузнецов // Суднова енергетика: стан та проблеми: Матеріали IX МНТК, Миколаїв, НУК, 2019, С. 13-16.
Кузнецов, В. В. Многоуровневая оценка эффективности процессов переноса теплоты в элементах энергетических установок // Матеріали Х МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв: НУК, Україна, 2020, С. 389-393
Кузнецов, В. В. Перспективные поверхности теплопередачи охладителей наддувочного воздуха судовых дизельных двигателей / В.В. Кузнецов, А.А. Гогоренко, С.А. Кузнецова // Матеріали Х МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв: НУК, Україна, 2020, С. 167
Кузнецов, В. В. Покращення масогабаритних показників енергетичних установок інтенсифікацією теплопередачі в їх елементах / В.В. Кузнецов, С.А. Кузнецова, Г.В. Кузнецов // «НАУКОВІ ПІДСУМКИ 2020 РОКУ». Збірка наукових праць. – Харків: Технологічний Центр, 2020. – 70 с.
Кузнецов, В. В. Снижение выбросов NOx при эксплуатации судовых энергетических установок за счет модернизации системы газовыпуска / В.В. Кузнецов, Б.В. Дымо, С.А. Кузнецова, А.Ю. Волошин, Г.В. Кузнецов // Матеріали ІІІ МНПМК ОНМУ MPP&O-2021. Електронний ресурс http://2021.depas.od.ua/ru/glavnaya/
Кузнецов, В. В. Направления интенсификации процесов теплопередачи в элементах судовых энергетических установок для достижения их заданной эффективности / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали ІІІ МНПМК ОНМУ MPP&O-2021. Електронний ресурс http://2021.depas.od.ua/ru/glavnaya/
Кузнецов, В. В. Повышение теплогидравлической эффективности и компактности судовых утилизационных котлов / В.В. Кузнецов // Матеріали XII МНПК «СЕУТТОО», м. Херсон: ХДМА, 2021. С. 135-139
Кузнецов, В. В. Розвиток науково-технічних основ підвищення ефективності і компактності енергетичних установок інтенсифікацією теплопередачі в їх елементах / В.В. Кузнецов // Матеріали XII МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв: НУК, Україна, 2021. С. 30-32.
Кузнецов, В. В. Інтегральна оцінка ефективності суднових енергетичних установок з урахуванням теплообмінних апаратів / В.В. Кузнецов // Матеріали XII МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехниці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2021. С. 617-619
Кузнецов, В. В. Підвищення ефективності і компактності суднових енергетичних установок інтенсифікацією теплопередачі і їх елементах / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали X МНТК «Суднова енергетика: стан та проблеми», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2021. С. 214-217
Кузнецов, В. В. Проектний аналіз надійності теплопередавальних елементів суднових енергетичних установок. Матеріали ІV МНПМК ОНМА MPP&O-2022 / В.В. Кузнецов, А.П.Шевцов // Електронний ресурс https://2022.depas.od.ua
Кузнецов, В. В. Обґрунтування профілю поверхонь теплопередачі компактних теплообмінних апаратів з заданими масогабаритними показниками у складі енергетичних установок / В.В. Кузнецов // Матеріали XIIІ МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2022. С. 189-193
Кузнецов, В. В. Визначення умов комплексної технічної ефективності теплообмінних апаратів енергетичних установок / В.В. Кузнецов, Д.І. Чурсін, А.П. Шевцов // Матеріали XIIІ МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2022. С. 218-219
Кузнецов, В. В. Обґрунтування потенціалу ефективності охолоджувачів наддувного повітря суднових дизельних двигунів [Текст] / В.В. Кузнецов // Матеріали XIV МНПК «СЕУТТОО», м. Херсон, ХДМА, 2023, C. 219-220
Кузнецов, В. В. Математичне моделювання процесів переносу теплоти і маси в суднових енергетичних установках / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали XIV МНПК «СЕУТТОО», м. Херсон, ХДМА, 2023, C. 221-224.
Кузнецов, В. В. Підвищення ефективності і компактності енергетичних установок інтенсифікацією теплопередачі в їх елементах [Текст] / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // XXVIII Міжнародний Конгрес Двигунобудівників. Тези доповідей. 2023 р., м. Харків, С. 15-16.
Кузнецов, В. В. Підвищення ефективності суднових енергетичних установок профілюванням трубних пучків теплообмінних апаратів лунковими системами [Текст] / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали XIV МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2023. С. 150-152
Кузнецов, В. В. Оцінка ресурсу суднової енергетичної установки з трубчастими теплообмінними апаратами [Текст] / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали XV МНТК «Інновації в суднобудуванні та океанотехниці», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2024. С. 239-244
Кузнецов, В. В. Оцінка теплогідравлічної ефективності теплообмінних елементів суднових енергетичних установок при зовнішньому обтіканні труб різного перерізу [Текст] / В.В. Кузнецов, А.П. Шевцов // Матеріали VIII МНТК «Сучасний стан та проблеми двигунобудування», м. Миколаїв, НУК, Україна, 2024. С. 150-152
Files
Similar theses
0526U000033
Vitalii I. Zalozh
Methodology for Diagnosing Marine Diesel Engines Based on Working Process Parameters in Real Time
0525U000439
Alexander Khrulev
Method for experimental assessment of damage to internal combustion engines of vehicles
0425U000222
Teslenko Eduard V.
The development of working processes of a pneumatic engine with valve air distribution of a vehicle combined power plant
0525U000121
Oleksii D. Nikolaiev
Development of nonlinear and linear theory of liquid rockets longitudinal stability, taking into account new representations of dynamic processes in rocket propulsion system and rocket structure
0423U100196
Olesia Denysiuk
Increasing efficiency of a gas-turbine engine propfan with an ultra-high bypass ratio