Verbeteren energiebesparende apparaten met propellers daadwerkelijk de operationele efficiëntie van apparatuur?

Hoe werken energiebesparende apparaten met propellers in theorie om de efficiëntie te verbeteren? ​

Energiebesparende apparaten voor propellers zijn er in verschillende vormen, elk met zijn eigen mechanisme gericht op het vergroten van de operationele efficiëntie van apparatuur. Sommige apparaten zijn bijvoorbeeld ontworpen om de waterstroom (of lucht, afhankelijk van de toepassing) rond de propeller te optimaliseren. Neem het geval van de vinnen van de wieldoppen. Dit zijn kleine vinnen die op het oppervlak van de naafdop van de propeller zijn geïnstalleerd. Terwijl de propeller draait, absorberen de vinnen van de wieldop de rotatie-energie in het zog van de propeller. Ze genereren een positief koppel, waardoor tegelijkertijd de naafwerveling wordt geëlimineerd of verzwakt. Dit vermindert niet alleen de weerstand veroorzaakt door de naafwerveling, maar helpt ook bij het stroomlijnen van de waterstroom, waardoor de efficiëntie van de propeller wordt verbeterd.​

Een ander voorbeeld zijn de hydrodynamische kanalen op schepen. Deze kanalen zijn, net als de Becker Mewis Duct®, ontworpen om het zog van de romp recht te trekken en te versnellen wanneer deze de propeller binnendringt. Door dit te doen produceren ze een netto voorwaartse stuwkracht. De verbeterde slipstream achter het kanaal vermindert de naafwerveling aanzienlijk, wat leidt tot een betere stuwkracht en instroom naar het roer. De geïntegreerde vinnen in dergelijke kanalen hebben ook een statorachtig effect, waardoor een voorwerveling wordt gegenereerd die tegengesteld is aan de draairichting van de propeller, waardoor rotatie-energie uit de slipstream wordt teruggewonnen.

Verhogen deze apparaten echt de efficiëntie in maritieme toepassingen?

In de maritieme industrie is de impact van energiebesparende apparaten op de efficiëntie van propellers een onderwerp van groot belang. Denk eens aan de ervaring met grootschalige schepen. Als het om supergrote olietankers gaat, hebben sommigen geëxperimenteerd met het aanbrengen van speciale coatings op propellers. Een team van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft bijvoorbeeld een bionisch flexibel weerstandsreducerend materiaal ontwikkeld dat de kenmerken van dolfijnenhuid nabootst. Toen dit materiaal werd aangebracht op het oppervlak van de propeller van een 300.000 ton zware vrachtschip (VLCC), waren de resultaten opmerkelijk. De gegevens over het reële brandstofverbruik van schepen lieten een daling zien van ongeveer 2%. Tijdens de levensduur van het materiaal van 2,5 jaar werd een gemiddelde energiebesparing van circa 1,5% gerealiseerd. Dit geeft aan dat dergelijke energiebesparende apparaten in de context van grootschalig zeevervoer inderdaad kunnen bijdragen aan een verbeterde operationele efficiëntie

Voor verschillende typen schepen kan de situatie echter variëren. Kleinere schepen, zoals vissersboten of hogesnelheidsveerboten, hebben andere bedrijfsomstandigheden. Vissersboten opereren vaak in een meer complexe en variabele omgeving, met frequente veranderingen in snelheid en lading. Hogesnelheidsveerboten vereisen snelle voortstuwing en snelle manoeuvreerbaarheid. Werken dezelfde energiebesparende apparaten voor dit soort schepen nog steeds even effectief? Sommige vissers die energiebesparende apparaten op hun boten hebben geïnstalleerd, melden dat hoewel de apparaten een positief effect lijken te hebben tijdens langzaam varen, wanneer de boot moet versnellen om snel de visgronden te bereiken, de efficiëntiewinst minder duidelijk is. Dit roept vragen op over het aanpassingsvermogen van energiebesparende apparaten aan verschillende maritieme exploitatiescenario's

Hoe zit het met hun efficiëntie - versterkende effecten in industriële toepassingen?

Propellerachtige apparaten worden ook veel gebruikt in industriële omgevingen, zoals in grootschalige mengtanks in chemische fabrieken of ventilatiesystemen in industriële gebouwen. Bij het mengproces van een chemische fabriek worden grootschalige propellers gebruikt om verschillende stoffen te roeren. De installatie van energiebesparende apparaten heeft hier tot doel de mengefficiëntie te verbeteren en tegelijkertijd het energieverbruik te verminderen. Sommige energiebesparende voorzieningen, zoals speciaal ontworpen voorwervelgeleiders, worden vóór de propellers in mengtanks geïnstalleerd. Deze geleiders moeten de stroom van de stoffen die worden gemengd optimaliseren, waardoor de propeller efficiënter kan werken. Maar werkt het in de praktijk ook echt?

In sommige gevallen kan de complexe aard van de stoffen die worden gemengd, zoals vloeistoffen met een hoge viscositeit of stoffen met mengsels van vaste stoffen en vloeistoffen, voor problemen zorgen. De energiebesparende apparaten moeten zorgvuldig worden gekalibreerd op de specifieke eigenschappen van de stoffen en de bedrijfsparameters van de propeller. In een ventilatiesysteem van een industrieel gebouw zijn de propellers verantwoordelijk voor het verplaatsen van grote hoeveelheden lucht. Energiebesparende apparaten, zoals aerodynamisch ontworpen diffusors die rond de propeller zijn geïnstalleerd, zijn bedoeld om de luchtstroomverdeling te verbeteren en de weerstand die de propeller moet overwinnen te verminderen. Maar behouden deze apparaten, gezien de constante veranderingen in de behoefte aan luchtvolume als gevolg van verschillende werkuren en omgevingsomstandigheden in het gebouw, hun efficiëntie en verbeteren ze hun mogelijkheden?

Zijn er factoren die de efficiëntie kunnen belemmeren - verbetering van deze apparaten?

Er zijn verschillende factoren die mogelijk het vermogen van energiebesparende apparaten voor propellers om de operationele efficiëntie van apparatuur te verbeteren, kunnen belemmeren. Een belangrijke factor is de compatibiliteit tussen het apparaat en de apparatuur zelf. Als het energiebesparende apparaat niet goed is ontworpen of geïnstalleerd om te voldoen aan de specifieke kenmerken van de propeller, zoals de grootte, rotatiesnelheid en het type vloeistof waarmee het werkt (water, lucht of andere stoffen), functioneert het mogelijk niet zoals verwacht. Als bijvoorbeeld een energiebesparend apparaat voor een propeller, ontworpen voor een langzaam draaiende propeller met een grote diameter, wordt geïnstalleerd op een snelle propeller met een kleine diameter, kan dit feitelijk de weerstand vergroten en de algehele efficiëntie verminderen.

Een andere factor is het onderhoud en de instandhouding van het energiebesparende apparaat. Na verloop van tijd kunnen deze apparaten vuil, corrosie (in het geval van maritieme of industriële toepassingen met bijtende stoffen) of mechanische slijtage ophopen. In een mariene omgeving kunnen zeepokken en andere mariene organismen zich bijvoorbeeld hechten aan het oppervlak van een energiebesparend propellerapparaat, waardoor de hydrodynamische eigenschappen ervan veranderen. Als dit niet regelmatig wordt schoongemaakt en onderhouden, kan dit leiden tot een afname van de efficiëntie van het apparaat, waardoor de mogelijkheden worden vergroot. Bij industriële toepassingen kan de slijtage van bewegende delen van het energiebesparende apparaat, zoals de vinnen van een vinsysteem met wieldop, het vermogen om goed te functioneren beïnvloeden en zo de algehele efficiëntieverbetering van de propeller belemmeren.