Ανάλυση της τεχνολογίας των μηχανών διπλού καυσίμου και μελέτη περίπτωσης μεγάλου δεξαμενοπλοίου

Μαντέλλος, Νικόλαος

Dual fuel low pressure engines technology analysis and large tanker case study

Διπλωματική εργασία

Author

Μαντέλλος, Νικόλαος

Date

2022-03-10

Advisor

Χατζηαποστόλου, Αντώνιος

Διπλωματική Εργασία (4.372Mb)

Keywords

Μηχανή Διπλού Καυσίμου ; Φυσικό αέριο ; Πιλοτικό καύσιμο ; Χαμηλή πίεση ; Εναλλακτικά καύσιμα ; Περιβαλλοντικό πρόβλημα ; Μεγάλο δεξαμενόπλοιο ; Dual fuel ; Low pressure ; Natural gas ; Alternative fuels ; Pilot fuel ; Environmental problem ; Large tanker

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, οι κανονισμοί που αφορούν στους εκπεμπόμενους ρύπους των εμβολοφόρων ναυτικών κινητήρων εσωτερικής καύσης γίνονται ολοένα και πιο αυστηροί. Αυτό έχει ωθήσει τη ναυτιλιακή κοινότητα στη λήψη μέτρων με σκοπό την ικανοποίηση αυτών των κανονισμών. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο, η χρήση του φυσικού αερίου ως εναλλακτικό καύσιμο είναι μια λύση πολλά υποσχόμενη, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη και δημιουργία μεγάλων ναυτικών μηχανών που είναι ικανές να το χρησιμοποιούν ως καύσιμο. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η δίχρονη μηχανή διπλού καυσίμου χαμηλής πίεσης που αναπτύχθηκε από τη WinGD και χρησιμοποιεί ως κύριο καύσιμο το φυσικό αέριο σε συνδυασμό με πετρέλαιο Diesel ως πιλοτικό καύσιμο. Μέσα από αυτή την εργασία παρουσιάζεται επιγραμματικά η πορεία της μηχανής εσωτερικής καύσης από την πρώτη δημιουργία της, στην εφαρμογή του αερίου ως καύσιμο και η εμφάνισή της στη ναυτιλία. Σημαντικό σκέλος είναι η παρουσίαση και η μελέτη της τεχνολογίας της δίχρονης ναυτικής μηχανής διπλού καυσίμου χαμηλής πίεσης, της παρουσίασης των πλεονεκτημάτων της έναντι των άλλων εναλλακτικών, όπως η αντίστοιχη μηχανή υψηλής πίεσης και η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της. Στη συνέχεια, μέσω του προγράμματος GTD της WinGD γίνεται εφαρμογή σε μεγάλο δεξαμενόπλοιο. Για την εύρεση των διαστάσεων και της χωρητικότητας του προς μελέτη πλοίου πραγματοποιείται μια τυπική διαδικασία προεκτίμησης του πρόσθετου βάρους. Παρουσιάζεται και επεξηγείται το περιβάλλον εργασίας του προγράμματος, ενώ στη συνέχεια με εφαρμογή των στοιχείων που υπολογίζονται μέσω της προεκτίμησης για το πλοίο προκύπτουν τα αποτελέσματα τα οποία αναλύονται με τη χρήση εικόνων, πινάκων και διαγραμμάτων.

Abstract

The regulations concerning the emission gasses of the internal combustion naval engines are becoming increasingly strict in the last few years. This has pushed the naval community into taking action in order to oblige to these regulations. In this new era, Natural Gas seems like a promising solution, which leads to the development of internal combustion naval engines capable of burning this kind of fuel efficiently. A prime example is the Two-stroke Dual-Fuel Low Pressure marine engine developed by WinGD and uses Natural Gas as its main source of fuel in combination with pilot Diesel. Through this thesis the history of the internal combustion engine is briefly presented, from its creation and the first diesel engine to gas engine and the big naval engines, used worldwide nowadays. An important part of this paper is the presentation and the study of the Dual-Fuel engine, the recognition of its benefits against the other competitors, like the high pressure Dual-Fuel engine and the overall understanding of this technology. In addition to this, a case study will take place in a large Oil Tanker, using the GTD package provided by WinGD. To find the necessary elements required for this case study, like the Deadweight, a preliminary study will be held. The work environment is presented and analyzed, while then with the appliance of the date acquired by the preliminary study, the results are taken and exhibited through pictured, tables and diagrams.