Файл: Хордас, Г. С. Техническое кондиционирование воздуха и инертных газов на судах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 69
Скачиваний: 0
В целях упрощения дальнейших выводов примем w2 - 0, имея в виду, что скорость в разветвленной системе несравнимо мала относительно скорости в магистральном трубопроводе. Тогда
= 1/2Д У Рз~ Р; , " Ар'шт Ь К - h ± h t . |
(93) |
При ускорении судна, направленном вниз, в напорном стояке происходит увеличение сопротивления, вызывающее уменьшение производительности насоса. Одновременно в сливном стояке действие ускорения совпадает по направлению со скоростью движения рабо чей воды и инерционный напор увеличивает скорость протока жид кости. Однако разрыва струи не происходит по той причине, что это явление продолжается за время, равное полупериоду качки (2—5 с), в связи с чем разница в расходах может компенсироваться емкостью системы (трубопроводов, охладителей воздуха, расширителей и т. д.).
При ускорении судна, направленном вверх, происходит обратная картина: производительность насоса увеличивается, а скорость жидкости в сливном стояке уменьшается (система аккумулирует жидкость).
Приняв
|
Р-1 — |
Рн — |
Ар„ат |
h r — |
li = а , |
(94) |
|
|
|
g P >к |
|
|
|
|
|
где а — постоянная |
величина, выражение (93) можно преобразо |
||||||
вать к виду |
|
|
|
|
|
|
|
w n = 4,42 У |
a ± |
h [ = 4,42 \ г а |
] / |
1 ± - f sin (от \- Ф). |
(95) |
||
Таким образом, |
значение |
wu, |
так |
же |
как и величина h t , |
изме |
няется по синусоидальному закону.
Расчеты показывают, что даже для небольшого судна водоизме
щением около 940 т, имеющего размерения |
/ = |
49 м, b = 9,0 м и |
осадку около 4,0 м при скорости хода —7 уз, |
коэффициенты А, |
|
В, а, р и о могут достичь таких значений |
19 J, |
при которых отно |
шение — будет 14 и более.
Тогда скорость в патрубке на входе в работающую секцию в мо мент максимального возрастания величины sin (от + ф) достигнет 6 м/с вместо расчетного значения, равного 1,5 м/с. Для судна с боль шими размерениями из-за увеличения I и h r возрастание скорости wK будет превышать 6 м/с.
Такое периодическое увеличение скорости w n влечет нарушение равновесия в распределительном коллекторе, так как возрастание
ш2
величины -g"- [(см. формулу (78)] сводит на нет разность давлений
рк — ри> за счет чего в неработающей секции образуется пульсирую щий поток. Этот поток отепляется в неработающей секции и обусло вливает повышение температуры хладоносителя па выходе из машины.
223
Пользуясь приведенными формулами и зная размерения судна и места расположения машины и трубопровода, можно рассчи тать скорость хладоносителя на входе в испаритель и оценить устой чивость работы машины.
Немаловажное значение для обеспечения гидродинамической устойчивости имеет правильное расположение отливного коллектора. При недостаточном снижении отливного коллектора по отношению к отливным патрубкам испарителя возможен прорыв пара в коллек тор из неработающей секции, где давление уравнивается с давлением
конденсатора (см. гл. IV). |
|
1 |
Отливной коллектор должен быть занижен на расстояние (м) |
||
|
о |
|
hКОЛ > Р к - Р и |
А р пат |
(96) |
ёРж |
ёРж |
’ |
где обозначения те же, что и в формуле (78), но применительно к от ливному патрубку работающей секции испарителя.
С учетом качки это расстояние должно быть больше. Так как машины устанавливают вдоль диаметральной плоскости судна, а отливные патрубки располагают вдоль испарителя, для обеспе чения устойчивой работы машины в условиях качки величина сни жения
Рк-Ри |
^Рпат |
£Рж |
2 g £Рж |
(97)
1Фкр
где ср — угол крена, . . . °.
§ 18. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
При проектировании систем технического кондиционирования воздуха и инертных газов кроме расчетов по технико-экономиче скому обоснованию типа системы и состава оборудования, а также тепловлажностных и гидравлических расчетов должны быть рас смотрены следующие вопросы:
—производительность систем по воздуху и инертным газам и параметры последних;
—расположение основного оборудования и возможности его
агрегатирования;
— способы воздухораспределения в грузовых помещениях (трю мах и твиндеках) и способы подачи инертных газов в грузовые цистерны.
Применительно к рассматриваемым системам указанные вопросы имеют ряд особенностей.
Объемный расход воздуха Lrp, поступающего в трюмы и твиндеки, нормируется кратностью воздухообмена п в зависимости от объема
VTp (м3) пустых трюмов и твиндеков. Величина |
LTp, таким образом, |
выражается в виде |
(98) |
Ltp= m Q -4 V Tp. |
224
В соответствии с действующими нормативами в зависимости от типа судна кратность воздухообмена принимается следующей:
Тип судна |
п , 1/ч |
Морские сухогрузные суданеограниченногорайона плавания |
3 |
Морские сухогрузные суда ограниченного района плавания, со |
|
вершающие рейсы в одной климатическойз о н е ...................... |
2 |
Балккэриеры и контейнеровозы, перевозящие неохлаждаемые |
|
контейнеры ..................................................................................... |
2 |
Речные сухогрузные су д а .................................................................. |
2 |
Сухогрузные суда, предназначенные в основном для перевозки |
|
овощей и ф р у кто в .............................................................................. |
25 |
Несколько отличные значения кратности воздухообмена в зави |
|
симости от конкретного груза принимаются за рубежом, в частности |
|
фирмой Свенска Флектфабрикен: |
|
Груз |
и ,1/ч |
Негигроскопический — изделия из металла, стекла, фарфора |
|
и пластмасс..................................................................................... |
5 |
Гигроскопический — бумага, бумажная масса, джут, кожи, тек |
|
стиль, хлопок, лес, табак, сахар и др........................................ |
5 |
З е р н о .................................................................................................... |
5 |
Овощи и фрукты................................................................................... |
15—30 |
Следует иметь в виду, что задаваемая кратность воздухообмена |
|
обусловлена возможностью вентиляции грузовых помещений без |
|
дополнительной тепловлажностной обработки воздуха. |
|
Сложнее обстоит вопрос с нормированием производительности |
|
систем инертных газов. |
|
Регистр СССР, исходя из возможности использования автоном |
|
ных генераторов инертных газов в качестве основного средства по |
|
жаротушения для сухогрузных трюмов, устанавливает, что произ |
|
водительность генераторов должна обеспечивать выработку газов |
|
в количестве, достаточном для заполнения не менее 25% объема |
|
наибольшего охраняемого помещения в течение 1 ч работы генера |
|
тора с момента начала его пуска, а запасы топлива должны обеспе |
|
чивать указанную производительность в течение не менее 72 ч. Что же |
|
касается использования газов в качестве предупредительного сред |
|
ства против возникновения пожара в грузовых цистернах нефте |
|
наливных судов, то производительность генераторов устанавли |
|
вается проектантом и является в каждом случае предметом специаль |
|
ного рассмотрения Регистром. |
|
За рубежом при выборе производительности системы в качестве |
|
критериев применяют превышение подачи инертных газов над про |
|
изводительностью грузовых насосов и кратность газообмена. Однако |
|
единый подход к определению этих величин отсутствует. Так, фирма |
|
ЖАКО считает, что производительность системы должна лишь на |
|
10% превышать скорость разгрузки [79]. В системах |
компании |
Бритиш Петролеум это превышание колеблется в пределах 20—80%. |
|
По мнению компании, в среднем оно должно приниматься равным |
|
33%. По правилам Регистра Ллойда эта величина составляет 25% |
15 Г. С. Хордас |
225 |
Характеристики систем инертных газов, установленных
|
|
обслужи,цистерн |
|
1 |
Максимальный грузооднойобъем хцистернывой 3м3,КГX |
Нагнетатель |
Скруббер |
|
|
|
грузовыхОбъем |
системойваемыхх |
..3м3,КГX |
по,Мощность натребляемая скрубсосом кВт,бера |
|||||
н |
Номинальная производитель 3/м3,-ностьюч 1 |
Номинальное статическое кПа,давление Потребляемая, ревмощность| продуважимекВт,нияI |
забортРасход ч/т,водыной |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Ти11 |
|
й) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
33,31 |
1,57 |
5,1 |
15,9 |
38 |
|
но |
16 |
|
30 |
38,02 |
2,00 |
5,9 |
15,9 |
43 |
1 арсльчатыи |
100 |
15 |
|
45 |
51,61 |
1,77 |
5,9 |
12,1 |
30 |
100 |
15 |
||
|
|||||||||
55 |
63,22 |
3,17 |
7,6 |
14,1 |
48 |
|
100 |
15 |
|
68 |
83,05 |
10,03 |
7,6 |
15,4 |
48 |
Комбиниро- |
100 |
18 |
|
|
|
|
|
|
|
ванный |
|
|
|
111 |
138 |
13,41 |
11,0 |
12,1 |
56 |
Орошающий |
170 |
34 |
|
215 |
266,18 |
27,53 |
23,0 |
12,6 |
132 |
с насадкой \ |
350 |
65 |
\
[98]. В Германском Ллойде конкретные значения не приводятся, дается лишь указание о том, что производительность системы должна быть несколько большей, чем требуется для заполнения цистерн [81 ].
Производительность системы, в свою очередь, определяет крат ность газообмена как при продувании всех грузовых цистерн одно временно, так и при продувании цистерны максимального объема, а также расход забортной воды, необходимой для очистки и охла ждения газов в контактных аппаратах. В табл. 32 приведены харак теристики систем в зависимости от дедвейта нефтеналивных судов, объема грузовых помещений и производительности грузовых насосов.
Состав газов, подаваемых в грузовые цистерны, зависит от ре жима горения в топках котлов и камерах сгорания автономных генераторов. В табл. 33 приведена зависимость состава инертных
Таблица 33
Примерная зависимость состава инертных газов от коэффициента избытка воздуха
Коэффициент |
|
Объемная концентрация |
% |
избытка воздуха |
и иримссн |
СО, |
о, |
N2 |
|||
0,0 |
85,0 |
15,0 |
0,0 |
1,1 |
84,4 |
13,5 |
2,1 |
1,2 |
83,8 |
12,0 |
4,2 |
1,25 |
83,4 |
11,3 |
5,3 |
на различных судах компании Бритиш Петролеум |
|
|
Таблица 32 |
||||||
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
Удельные характеристики |
|
|||
Производитель грузовыхность насосовЛО"3, м3/ч |
Стоимостьсистемы, включаяпалубные трубопроводыЛ0 3, .ст.ф |
продувапри |
грузовойнии цистерны максималь |
объеманого |
Отношение: стоимость м./'ст.ф3 инерт газовных |
||||
продупри всехвании грузовых цистерн |
Расходзаборт водыной, кг/м3, инертныхгазов |
Отношениепро изводительно нагнетателясти производик тельностигру насосовзовых |
|||||||
|
|
Кратность |
газообмена |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
3,91 |
50 |
|
3,25 |
|
0,153 |
21,6 |
1,3 |
9,8 |
|
2,38 |
___ |
|
2,95 |
|
0,155 |
17,0 |
2,5 |
— |
|
3,28 |
— |
|
3,33 |
|
0,114 |
17,0 |
1,8 |
— |
|
4,83 |
— |
|
2,40 |
|
0,120 |
13,2 |
1,6 |
— |
|
5,78 |
___ |
|
0,76 |
|
0,091 |
13,2 |
1,3 |
■— |
|
8,96 |
— |
|
0 /2 |
|
0,080 |
15,5 |
1,2 |
— |
|
18,8 |
150 |
|
0,84 |
|
0,086 |
15,2 |
1,2 |
6,5 |
|
газов от коэффициента избытка воздуха. |
На рис. |
106 показана зави |
симость содержания твердых частиц (сажи) от концентрации кисло
рода [84]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Регистром СССР регламенти |
Ч |
250 |
|
|! |
|
|
|
|
|||||
руется |
содержание |
кислорода в |
|
|
|
|
|
|
|
||||
\ |
200 |
\ |
II |
|
|
|
|
||||||
инертных газах, оно не должно |
U |
|
|
|
|
||||||||
превышать 8 % |
по |
объему; |
при |
| 1 |
150 |
S 11 |
|
|
|
|
|||
этом в газах должны отсутствовать |
I » |
100 |
|
\ N |
|
|
|
,1 |
|||||
окись углерода и другие горючие |
|
\ |
\ |
' - - - . __ . 1 |
|
||||||||
примеси. Речной Регистр РСФСР |
Со $5 |
50 |
\ |
2 |
|||||||||
регламентирует |
содержание |
СО., |
|
|
ч >%_ . |
—д 1 |
|||||||
до 12%. При заполнении газами |
|
■0 |
0 ,5 |
1,0 |
1 ,5 2 ,0 |
2 ,5 |
3 ,0 3,5 |
||||||
грузовых трюмов, предназначен |
|
|
Содержание |
кислорода, |
% |
|
|||||||
ных для |
перевозки |
сухих грузов, |
Рис. 106. Взаимосвязь концентрации |
||||||||||
необходимо создать |
среду, не под |
||||||||||||
держивающую горение, с содержа |
кислорода в топочных газах |
и содер |
|||||||||||
жания твердых частиц в них при раз |
|||||||||||||
нием кислорода не более 14% по |
|
личных нагрузках котла. |
|
||||||||||
объему. |
|
|
|
перевозки |
/ — газы |
на выходе котла; 2 — газы |
после |
||||||
В помещениях для |
|
|
очистки скруббера. |
|
м3/ч |
||||||||
легковоспламеняющихся |
сухих |
----- нагрузка 90% (подача |
10 200 |
||||||||||
инертных |
газо в )------нагрузка 55% |
(по |
|||||||||||
грузов и в грузовых цистернах, |
|
дача 5100 мя/ч инертных |
газов). |
||||||||||
предназначенных |
для |
перевозки |
|
|
|
|
|
|
|
|
воспламеняющихся жидкостей первого и второго разрядов, пре дельное содержание кислорода должно быть не более 10%.
Следует иметь в виду, что но сравнению с требованиями других классификационных обществ требования Регистра СССР являются менее жесткими: они, безусловно, будут пересмотрены, и к довольно
226 |
15* |
227 |
|