The Air Conditioning System in a Warship and especially in a Submarine satisfies more than just the need of tuning the temperature, inside all compartments, at an acceptable/desirable level. While the Air Conditioning Systems for IMO’s (International Maritime Organization) Ships subsist the interaction with external atmosphere, the submarine’s atmosphere is completely isolated from the external environment when the submarine is in a submerged condition. That differ is extremely significant, taking into consideration the fact that the submarine’s atmosphere is burden not only by temperature loads from machinery functioning, but also from gas emissions. This thesis constitutes a primal research aiming at the optimization of a Submarine’s Air Conditioning System by means of minimizing the energy consumption, through experimental methods which are aiming in optimizing the values of the factors that affecting the energy consumption. Since the main energy source for a submarine is her battery, we can easily presume that by minimizing the energy consumption we optimizing the operational use of her battery.
Furthermore, within that thesis we try to put forward the factors that are responsible for affecting the system’s energy consumption and we are trying through a best suited experimental design to tune those factors in our favor in order to achieve the best efficiency. All these are being made taking into account the fact that the system is not tuned for the conditions which the Greek Submarines are operating. On top of that, the system will be tuned taking into account the worst case scenario of operation, which states that the submarine will operate in diving mode with sea temperature exceeding 20˚C. That will maximize the amount of Heat Load that the system has to deal with, due to the inefficiency of sea water as a heat transferring medium from Submarine electronics. Finally, the outcome of this thesis justifies those factors, who mostly affect the energy consumption, based on the scenario described above, and conciders the best levels of those factors who lead to minimum energy consumption.
κλιματιστική εγκατάσταση σε ένα πολεμικό πλοίο και ιδιαίτερα σε ένα υποβρύχιο, αποτελεί μια ιδιάζουσα περίπτωση συστήματος η οποία θα πρέπει να ικανοποιεί πολύ περισσότερα από μια απλή απαίτηση για διατήρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας ενός χώρου σε ικανοποιητικά επίπεδα. Και αυτό γιατί, ενώ σε κλιματιστικές εγκαταστάσεις εμπορικών πλοίων υφίσταται αλληλεπίδραση της ατμόσφαιρας των χώρων του πλοίου με το εξωτερικό περιβάλλον, σε ένα υποβρύχιο το οποίο πλέει εν καταδύση, η ατμόσφαιρα του είναι τελείως απομονωμένη από την εξωτερική ατμόσφαιρα για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Το γεγονός αυτό παίζει σημαντικό ρόλο, δεδομένου ότι η ατμόσφαιρα αυτή επιβαρύνεται όχι μόνο θερμοκρασιακά από την θερμότητα εκπομπής λόγω χρήσης έτερων μηχανημάτων και συστημάτων, αλλά και από τις εκλύσεις επιβλαβών αερίων.
Για την εκπόνηση της εν λόγω διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιήθηκαν πηγές όπως το εγχειρίδιο χρήσης του συστήματος κλιματισμού του Υ/Β, διαδικτυακές πηγές προκειμένου να καταστούν κατανοητοί οι Θερμοδυναμικοί νόμοι που διέπουν την διεργασία που εκτελείται από το σύστημα κλιματισμού του Υ/Β, καθώς και κάθε άλλη εργασία συναφή με την μεθοδολογία βελτιστοποίησης απόδοσης συστημάτων κλιματισμού πλοίων. Από την μέχρι τώρα έρευνα, ελάχιστες πληροφορίες υφίστανται για τον τρόπο με τον οποίο δύναται να επιτευχθεί το ζητούμενο της πτυχιακής εργασίας, δεδομένου ότι το περιβάλλον και οι συνθήκες ατμοσφαίρας ενός Υ/Β σε κατάδυση, αποτελούν ιδιάζουσες συνθήκες, οι οποίες αποκλίνουν από τις συνθήκες οι οποίες επικρατούν σε ένα εμπορικό πλοίο. Οι περισσότερες εργασίες και μελέτες αφορούν στην αναζήτηση των παραγόντων εκείνων που επηρεάζουν την απόδοση κλιματιστικών συστημάτων εμπορικών πλοίων. Η παρούσα πτυχιακή εργασία, αποτελεί πρωτογενή εργασία, που αφορά σε Υ/Β τύπου 214 και σκοπό έχει να βελτιστοποιήσει μέσω πειραματικών μεθόδων, τις τιμές των επιπέδων των παραγόντων εκείνων οι οποίοι παίζουν ρόλο στην ενεργειακή κατανάλωση ενός συστήματος κλιματισμού Υποβρυχίου. Δεδομένου όμως ότι οι συνθήκες κάτω από τις οποίες καλείται το εν λόγω σύστημα να λειτουργήσει ποικίλουν, θα εξετάσουμε την δυσμενέστερη για αυτό περίπτωση συνθηκών λειτουργίας. Πιο συγκεκριμένα, η δυσμενέστερη κατάσταση λειτουργίας αφορά σε Υ/Β το οποίο πλέει εν καταδύση και με θερμοκρασία θαλάσσης >20˚C. Στην περίπτωση αυτή το θερμικό φορτίο το οποίο έχει να αντιμετωπίσει η κλιματιστική εγκατάσταση του Υ/Β μεγιστοποιείται, λόγω αδυναμίας χρήσεως της θάλασσας ως μέσου απαγωγής θερμότητας από τα ηλεκτρονικά συστήματα του Υ/Β, τα οποία είναι υδρόψυκτα. Δεδομένου ότι, η κύρια πηγή ενέργειας για ένα υποβρύχιο είναι η μπαταρία του, γίνεται εύκολα κατανοητό ότι η μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης επιδρά σημαντικά στην επιχειρησιακή βελτιστοποίηση της προς εκμετάλλευση ενέργειας η οποία είναι πεπερασμένη. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία επιχειρείται για την μελέτη της ανωτέρω περίπτωσης, η ανάδειξη των παραγόντων εκείνων που επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση του συστήματος και παράλληλα η επιλογή μέσω κατάλληλου πειραματικού σχεδιασμού των στάθμεων εκείνων των παραγόντων οι οποίοι οδηγούν στην βέλτιστη απόκριση, δηλαδή στην ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης του συστήματος. Όλα αυτά επιχειρούνται να καταστούν εφικτά για το περιβάλλον δράσεως των ελληνικών υποβρυχίων, δεδομένου ότι οι αρχικές ρυθμίσεις του κατασκευαστή αφορούν σε μια μέση κατάσταση η οποία ικανοποιεί την πλειοψηφία των αγοραστών. Από την εφαρμογή των πειραματικών μεθόδων και τις μεθοδολογίας του Taguchi προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα αναφορικά με το ποιες είναι η βέλτιστες στάθμες των παραγόντων για την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης και για την δυσμενέστερη κατάσταση λειτουργίας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, για την οποία υφίσταται και η μεγαλύτερη ενεργειακή επιβάρυνση του συστήματος.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
Βελτιστοποίηση Απόδοσης και Ενεργειακής Κατανάλωσης Κλιματιστικής Εγκατάστασης Υποβρυχίου με τη χρήση Πειραματικών Σχεδιασμών - Identifier: 80031
Internal display of the 80031 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
