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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

 

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