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

При больших скоростях хода судна и определенной метеорологи­ ческой обстановке влияние ветра может быть таково, что изменится давление в приемной и выпускной арматуре (жалюзийных решетках, вентиляционных головках). Это, в свою очередь, повлияет на расход воздуха. Как считает фирма Свенска Флекттфабрикен, про­ стейшим способом избежать этого является организация воздухораспределепия с доста­ точно высоким перепадом дав­ лений в системе. Тогда неболь­ шие изменения давления в ме­ стах приема и выпуска воздуха не окажут существенного влия­ ния. На основе этого фирмой разработаны высокопапорные системы техического кондицио­ нирования воздуха для сухо­ грузных неизолированных и изолированных трюмов и твин­ деков (рис. 111). В системе «Балансед Эйр Риниваль» наружный воздух поступает в централь­ ный высокопапорный агрегат,

Рис. ПО. Продольное ноздухорасиределение: а — расположение тру­ бопроводов воздуха; б — схема циркуляции

воздуха.

расположенный в мачтовой рубке. От агрегата воздух со ско­ ростью 15—25 м/с по трубопроводам направляется в выгородку, где расположены кондиционеры, в которых воздух охлаждается и осушается. В кондиционер встроены осевые вентиляторы, с помо­ щью которых осуществляется вертикальное распределение воздуха по всему объему грузового помещения. Одновременно такое же коли­ чество отработанного вентиляционного воздуха отсасывается агрега-

2 3 4

постоянное статическое давление поддерживается е коллекторах посредством регуляторов — аналогично высоконапорным системам комфортного кондиционирования воздуха 161 1. Предусмотрена воз­ можность рециркуляции воздуха.

Система обладает всеми преимуществами высоконанорных сис­ тем — малыми массой и габаритами трубопроводов и сведенным до минимума полезшим объемом, занимаемым ими, возможностью пере­ вода изготовления труб и фасонных частей на индустриальную ос­ нову. Кроме того, нужно подчеркнуть простоту управления (сосре­ доточено в одном месте).

Большое значение для эффективной работы системы инертных газов имеет выбор способа подачи газов в грузовые цистерны, причем здесь могут быть приняты альтернативные решения. С точки зрения снижения капитальных затрат па изготовление и монтаж системы наиболее целесообразно использование для подачи газов трубопро­ водов других систем. На нефтеналивных баржах, например, исполь­ зуют проложенные но палубе магистрали зачистной системы 1521. Отростки для подачи газов в каждый отсек присоединяются к маги­ страли в верхней части во избежание попадания в цистерны остат­ ков жидкого груза, скапливающихся в нижней части магистрали после зачистки. Возможна схема трубопроводов, при которой часть магистрали системы инертных газов используется в качестве трубо­ провода зачистной системы.

На ряде зарубежных судов .для подачи инертных газов исполь­ зуют грузовые системы, в частности, при сочетании системы венти­ ляции большой производительности типа «Коларвент» с системой инертных газов. В этом случае газы поступают в цистерны снизу.

В соответствии с Правилами Регистра СССР вводы трубопрово­ дов для подачи инертных газов в сухогрузные трюмы (твиндеки) необходимо располагать в нижней части охраняемых помещений. Помещения объемом 500 м3 и более должны иметь два входа в про­ тивоположных частях помещения. Вводы в грузовые цистерны нефтеналивных судов следует размещать в верхней части цистерн.

Для оценки эффективности различных способов подачи инерт­ ных газов большее количество испытаний провела компания Бри­ тиш Петролеум.

Эксперименты производились на двух танкерах дедвейтом по 200 000 т. Точки для забора проб были размещены в разных местах по длине п ширине, а также на различной глубине двух крупных грузовых цистерн. При этом использовали цистерны, как чистые, гак и содержащие газообразные углеводороды.

Опыты показали, что если плотность газов, поступающих в верх­ нюю часть цистерны, превышает плотность газов, находящихся внутри нее, то доминирующим будет процесс смешивания (разба­ вление); если же плотность поступающих газов меньше, чем плот­ ность содержимого цистерны, то основным будет процесс замещения (наслоение) (табл. 35). Процесс замещения предполагает установле­ ние стабильной границы между двумя газовыми смесями и теорети­ чески для удаления газов первоначального состава требуется только

236

одна смена объема. Однако стабильность этой границы колебалась от одного испытания к другому и для получения однородного конеч­ ного состава требовалось не менее полуторной кратности газообмена. В том случае, когда скорость подаваемых газов была высокой, ста­ бильность пограничного слоя нарушалась и наблюдалось смешение газов, которое требовало уже, чтобы кратность была не менее 3—4.

Незначительного различия в плотности газов было достаточно для изменения характера взаимодействия газовых смесей внутри грузовой цистерны. Содержание 1% углеводородов внутри цистерны уже вызывало изменение плотности, влияющей на характер взаимо­ действия.

На рис. 112 и 113 представлены результаты испытаний, получен­ ные во время продувания цистерн с помощью инертных газов в целях снижения содержания углеводородов. На рис. 112 приведены резуль­ таты испытаний для судна, где инертные газы подавались в верхнюю часть цистерны с выпуском углеводородов через трубу продувания. Доминирующим процессом в этом случае было замещение. На рис. 113 показаны результаты, относящиеся к судну, на котором инертные газы подавались по грузовому трубопроводу, расположенному на дне цистерны. В данном случае происходило смешивание, и процесс шел гораздо медленнее, хотя конечная смесь газов была более одно­ родной.

237

ваиия для выпуска газов и оказалось, что все уровни вентилирова­ лись удовлетворительно (рис. 114).

Как видно из рис. 115, во время первоначального продувания крупной цистерны с помощью трубы продувания небольшое коли­ чество газов с более высокой концентрацией кислорода, чем на других уровнях, находится в верхней части цистерны, но задолго до завершения продувания состав газов становится почти одно­ родным.

Рис114. Изменение концен­ трации кислорода в грузо­ вой цистерне, заполненной инертными газами, при ее вентиляции: а — выпуск га­ зов через трубу продувания; расход 10 200 м:|/ч, объем цистерны 22 000 ма; б — вы­ пуск газов через люк; расход 11 000 м:,/ч; объем цистерны

22 600 м:|.

Точки замеров: 1 — вверху; 2 — в средней части; 3 — у днища.

Продолжительность, ч

Таким образом, впуск инертных газов в соответствии с Пра­ вилами Регистра СССР сверху и использование трубы продувания для выпуска газов обеспечивает эффективное продувание и венти­ ляцию и при процессе смешивания, и при процессе замещения.

Вместе с тем, как указывает Р. М. Хоуж 187 1, при высоком дни­ щевом наборе между флорами и стрингерами могут образоваться застойные зоны, не охватываемые продуванием и вентиляцией ци­ стерн (рис. 116). Поэтому вопрос о количестве и расположении труб продувания должен рассматриваться в каждом конкретном случае. По нашему мнению, не исключен вариант, когда наряду с исполь­ зованием труб продувания понадобится пульсирующая подача инертных газов через днищевые трубопроводы грузовой и зачистпой систем. Выпускаемые из грузовых цистерн газы удаляются с по­ мощью газоотводных систем, которые могут быть автономными или групповыми, совмещаемыми с магистралями подачи инертных газов 139]. Подробное рассмотрение их в задачу книги не входит.

239

а)

винпащ шнаРном1иппт опя

Рис. 115. Изменение концентрации кислорода в грузовой ци­ стерне при продувании инертными газами, с выпуском газов через трубу продувания: я - - в носовой части; 'б —у смежной орошаемой переборки.

Рис. 116. Характер об­ разования застойных зон в днищевом на­ боре.

240