книги из ГПНТБ / Хордас, Г. С. Техническое кондиционирование воздуха и инертных газов на судах

УДК 629.12.061 : 628.84

Х79

чит

и топочных газов, получивших наименование систем инертных газов. Впервые предпринята попытка систематизировать и обобщить опыт создания этих систем в отечественном судострое­ нии и за рубежом. Рассмотрены способы применения кондицио­ нированного воздуха для обеспечения сохранности грузов при перевозке их водным транспортом. Показана эффективность использования кондиционированных выпускных и топочных (инертных) газов для предупреждения пожаров и взрывов в гру­ зовых цистернах танкеров, газовозов и других судов, сниже­ ния коррозии корпусных конструкций и ускорения грузовых операций. Приведены отечественные и зарубежные схемы и кон­

учитывающие технико-экономические показатели судна и ис­ пользующие диаграммы Id. Диаграммы Id построены примени­ тельно к физическим свойствам выпускных и топочных газов, свойствам твердых и жидких сорбентов в широком диапазоне температур, при которых производится обработка воздуха и газов (приложения I—IV). Отмечены прогрессивные методы из­ готовления и монтажа систем, направленные на повышение эффективности производства. Включены также необходимые данные по хладо- и теплоснажбению систем; рассмотрены осо­ бенности их эксплуатации, зависящие от вида перевозимого груза, района плавания, работы смежных систем и др.

Книга предназначена для инженерно-технических и науч­ ных работников судостроительной промышленности и смежных отраслей народного хозяйства, занимающихся проектирова­ нием, изготовлением и эксплуатацией систем технического кондиционирования воздуха и инертных газов, и может быть полезна студентам вузов и техникумов.

Илл. 124. Табл. 36. Литерат. 108 назв.

Рецензенты: к. т. н. П. Л. Лазарев и инж. П. А. Соколов

Научный редактор: к. т. н. В. В. Лоскутов.

31804-060 Х 048(01)—74 49—74

© Издательство «Судостроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая читателям книга является продолжением работы «Высоконапорные системы кондиционирования воздуха на судах», выпущенной издательством «Судостроение» в 1972 г., и вместе с ней составит единое издание, охватывающее современные методы конди­ ционирования воздуха и инертных смесей газов на судах. В книге впервые сделана попытка систематизировать и обобщить опыт разра­ ботки и создания в отечественном судостроении и за рубежом систем технического кондиционирования воздуха, 1 а также систем техни­ ческого кондиционирования выпускных и топочных газов, получив­ ших наименование систем инертных газов.

С ростом объема речных и особенно морских перевозок все боль­ шее значение приобретают вопросы обеспечения сохранности грузов в процессе их транспортировки. Состояние груза в значительной степени зависит от температуры и влажности воздуха в грузовом помещении.

В то время как с помощью высоконапорных систем комфортного кондиционирования воздуха поддерживаются заданные параметры микроклимата в обитаемых помещениях, задачей систем технического кондиционирования воздуха является создание таких параметров микроклимата в грузовых помещениях,2 которые способствовали бы сохранности грузов при перевозке в порт назначения независимо от внешних метеорологических условий в районе плавания. Вместе с тем поддержание на определенном уровне влажности воздуха в гру­ зовых помещениях позволяет существенно снизить скорость корро­ зии корпусных конструкций.

В связи с увеличением тоннажа нефтеналивных судов и строитель­ ством судов для перевозки сжиженных газов особенно остро встал вопрос об их пожаро- и взрывобезопасности, которая может быть обеспечена с помощью систем инертных газов, осуществляющих подачу кондиционированных выпускных и топочных газов в грузо­ вые помещения.

1 В стационарной практике в отличие от судостроения комплекс систем, обес­ печивающий кондиционирование воздуха для технических и технологических це­

лей, получил наименование систем технологического кондиционирования воз­ духа.

2 При температуре воздуха в них выше 273 К в отличие от систем рефрижерации, поддерживающих ее ниже 273 К-

Системы технического кондиционирования воздуха и системы инертных газов по способам тепловлажностной обработки сред, незначительно различающихся физическими свойствами, схемным решениям и применяемому оборудованию во многом идентичны, что позволяет рассматривать их совместно.

До середины 30-х годов XX в. на водном транспорте практически не предпринимались какие-либо попытки эффективной защиты груза в период его транспортировки, несмотря на достаточно хорошо из­ вестное явление конденсации воды па внутренних поверхностях ограждений грузовых помещений и самом грузе. Лишь в конце 30-х годов за рубежом появились первые образцы оборудования для осу­ шения воздуха, подаваемого в грузовые помещения судов. Особенно интенсивно развернулись работы по созданию судовых систем тех­ нического кондиционирования воздуха в 50-х годах.

В СССР начало фундаментальным исследованиям способов фор­ мирования микроклимата в грузовых помещениях морских судов было положено в 1953— 1954 гг. работами Л. П. Андронова. В конце 50-х годов проектно-конструкторскими организациями были начаты работы по созданию первых образцов судовых систем технического кондиционирования воздуха и их оборудования, которые проводи­ лись с участием А. П. Лунева, В. П. Мокрецова, А. П. Федчуна, B. М. Шамшина, Е. И. Шифрина и др. Дальнейшие работы проводи­ лись с участием Л. М. Андреева, И. А. Рашевского, В. Д. Полончука, Е. Н. Шполянского и др.

Крупный вклад в развитие судовых систем технического кон­ диционирования воздуха внесли В. А. Загоруйко, А. Е. Пасс и др.

Системы инертных газов начали применять на зарубежных нефте­ наливных судах еще в 20-е годы, но только в 60-х годах началось ин­ тенсивное их внедрение. В СССР в начале 50-х годов В. С. Козловым, C. М. Муратовым и др. проводились работы по использованию вы­ пускных и топочных газов для предупреждения пожаров и взрывов в грузовых цистернах речных нефтеналивных судов. Рядом про­ ектно-конструкторских организаций велась разработка судового оборудования для получения и обработки инертных газов (В. А. Ар­ теменко и др.). В настоящее время работы'по дальнейшему совершен­ ствованию и повышению эффективности систем инертных газов и оборудования для них проводятся коллективами научных работни­ ков под руководством С. А. Богатых, В. Н. Языкова, в проектно­ конструкторских организациях с участием А. М. Барсика, М. А. Мележика, А. А. Мундингера и др.

Вотечественной и иностранной периодической литературе регу­ лярно публикуются материалы, посвященные применению на судах систем технического кондиционирования воздуха и особенно систем инертных газов, однако систематизация и обобщение накопленного опыта отсутствуют.

Внастоящей книге рассмотрены предпосылки, обусловившие появление систем технического кондиционирования воздуха и инерт­ ных газов, и показано их развитие в мировом судостроении.

4

В описании современных схем и конструкций систем и способов хладо- и теплоснабжения приводятся данные о конструкциях, изго­ товляемых как в СССР, так и за рубежом, что позволит читателю оценить высокий уровень отечественных разработок и использовать положительный опыт ряда иностранных фирм. При изложении мето­ дов проектирования упор сделан на необходимость выбора оптималь­ ных вариантов системы и состава оборудования на основе технико­ экономического анализа в зависимости от типа и назначения судна, района плавания, типа энергетической установки и т. д. Приведенный порядок расчетов с использованием обобщающих зависимостей, статистических коэффициентов и диаграмм позволяет значительно сократить объем проектных работ, обеспечивая при этом получение результатов с достаточной для практических целей точностью. Пока­ зано, что повышение производительности труда при изготовлении и монтаже рассматриваемых систем может быть достигнуто в значи­ тельной мере за счет агрегатирования механизмов и выполнения уз­ ловой сборки.

Вглаве, посвященной эксплуатации, указывается на необходи­ мость учета типа груза и особенностей рейса, а также учета взаимо­ связи работы системы инертных газов с характером проводимых опе­ раций (разгрузка, мойка цистерн и др.).

Вкниге принята Международная система единиц (СИ). Однако ввиду того, что еще по-прежнему широко используется техническая система (МКХСС), в необходимых случаях параллельно даны значе­

ния величин и в этой системе.

Параграфы 19 и 20 гл. VI подготовлены канд. техн. наук В. Б. Про­ топоповым и инж. С. В. Огневым.

Отзывы и замечания просьба направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя 8, издательство «Судостроение».

5

ГЛАВА I

РАЗВИТИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

ИИНЕРТНЫХ ГАЗОВ НА СУДАХ

§1. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕВОЗКИ СУХИХ ГРУЗОВ ВОДНЫМ ТРАНСПОРТОМ И ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЯВЛЕНИЯ

СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

В течение двух последних десятилетий объем морских грузопото­ ков постоянно возрастал и к началу 70-х годов достиг 2,1 млрд, т, в том числе 1,2 млрд, т — нефть и нефтепродукты, 900 млн. т — сухие

В 50—60-е годы значительно расширилась номенклатура массо­ вых грузов, перевозимых морским транспортом. Одним из распро­ страненных видов массовых грузов стали минеральные удобрения (поташ, селитра, фосфаты). Развитие химической промышленности способствовало началу перевозок морем и искусственных удобрений. В связи с ростом потребления стали увеличился объем морских пере­ возок металлолома. Регулярный характер приобрели грузопотоки

7

марганцевой и никелевой руды, бокситов и глинозема, алюминия, цемента; возросли объемы морских перевозок этих видов груза. Ежегодно увеличиваются объемы морских грузопотоков леса и лесо­ материалов: круглого леса, пиломатериалов, шпал, фанеры и плит, бумаги и целлюлозы, пульпы, щепы.

б)

Рис. 2. Изменение параметров наружного воздуха и тем­ пературы груза при переходе судна: а — из английского порта до порта Кейптаун; б — из индийского порта до порта Александрия.

1 — температура наружного воздуха; 2 —температура точки

росы наружного воздуха; 3 — температура груза. Участок маршрута с температурой груза: I — выше темпера­ туры точки росы наружного воздуха; II — ниже температуры

точки росы наружного воздуха.

В 60-е годы морские грузопотоки генеральных грузов составляли 11в общего объема морских перевозок, а их ежегодный прирост был равен 1,5%. Невысокие темпы прироста объема морских грузопото­ ков генеральных грузов до некоторой степени объясняются тем, что основной грузооборот генеральных грузов осуществляется в пределах отдельных стран и континентов; кроме этого, сдерживающим факто­ ром является высокая стоимость транспортировки генеральных гру­ зов морем (она составляет 2/3 общей стоимости этих грузов).

8

С ростом объема морских перевозок особо актуальной становится задача предотвращения порчи груза в процессе его транспортировки. В течение рейса судна температурно-влажностные условия внешней среды изменяются. По мере изменения широты местонахождения судна, перехода из одного морского района в другой и выхода судов смешанного плавания из рек в море наблюдаются повышение или понижение температуры и влажности наружного воздуха и связанной с этими параметрами темпера­ туры точки росы (рис. 2).

В период плавания и стоянки

впортах могут наблюдаться резкие суточные колебания па­ раметров наружного воздуха (рис. 3). Изменение параметров наружного воздуха вызывает

жающей средой. К негигроскопическим ‘относятся грузы, не содер­ жащие воду. В эту категорию грузов входят изделия из металла, как, например: трубы, станки, различные машины, листовой ме­ талл, прокат, а также консервированные продукты и многие др. Негигроскопические грузы не поглощают и не выделяют воду. Однако они могут быть весьма существенно повреждены при кон­ денсации паров воды на их поверхности.

К основным причинам, вызывающим порчу как гигроскопических, так и негигроскопических грузов, перевозимых морем, можно отнести:

1 Несмотря на наличие воды, гигроскопические грузы в отличие от наливных относят к сухим грузам.

9