Практическая работа № 4 Определение уровня заполнения танка

Тема: Расчет уровня груза в танке с учетом необходимого запаса емкости для расширения груза.

Цель: Ознакомиться с методикой определения количества наливного груза в танке в зависимости от температуры и свойств груза.

Литература:

3, 4, 5, 9, 13.

Методические указания

Плотность наливных грузов зависит от температуры, поэтому та же масса груза при разных температурах занимает разный объем, что может привести к разливу нефтепродуктов или нерациональному использованию вместимиости танков судна.

Танки при наливе необходимо заполнить так, чтобы на переходе, при повышении температуры, объем нефтепродуктов не превысил объем танка и не произошел разлива. С другой стороны, при максимальной температуре на переходе в танке не должно быть пустот, то есть танки должны быть заполнены максимально возможно. Наличие недогруза танков (пустот) приносит материальные потери, потому что оплачивается только перевозка груза.

Таким образом, необходимо останавливать погрузку отдельного танка в определенный момент времени, когда его загрузка не превысила критических значений. Такая задача возникает только в том случае, когда груз в последующем нагревается (из-за повышения температуры окружающей среды) и расширяется, то есть при переходе из холодной зоны в более теплую. При переходе из теплой зоны в холодную, танкер просто загружается до полной грузоподъемности. При этом танкер (отдельные танки) не загружается на весь объем, потому что должен оставаться определенный свободный объем на расширение груза при «малом дыхании» (изменении объема из-за разницы температуры днем и ночью.) На этот случай оставляется 2% емкости.

Для определения момента окончания загрузки танкера необходимо определить высоту груза в танке (размер пустоты) соответствующую требуемому количеству груза. Для определения уровня налива груза в танке необходимо:

- знать плотность груза (ρ) при наливе и при максимальной температуре;

- знать коэффициент объемного расширения наливного груза;

- иметь калибровочные таблицы танков;

- иметь надежные приборы для определения уровня груза. Температура на переходе определяется по прогнозам или по справочной литературе (лоции, карты гидрометеорологической обстановки и атласы).

В справочной литературе и в документах на груз, как правило, приводится плотность при 20°С ( ρ₂₀)

Перерасчет плотности груза от изменения температуры производится по формуле:

ρ_р = ρ + β · (t - t_р)

где ρ и ρ_р - соответсвенно плотность при известной и расчетной

температуре;

t и t_р - известная и расчетная температура; _-

β - коэффициент объемного расширения;

Пример выполнения работы:

Условия:

емкость танка № 2 - W = 813,91 м³;

температура налива - t_н = 5°С

максимальная температура при перевозке - t_мах = 25°С

плотность при расчетной температуре - ρ₂₀ = 0.7086 т/м³

Определить количество груза, которое следут погрузить в танк, также соответствующую высоту взлива в танке.

Решение:

1. Определяем минимальную плотность груза (при t_мах = 25°С)

ρ_мин = ρ₂₀ + β · ( 20 - t_мах) = 0,7086 +0,000897 (20 – 25) = 0.7041 т/м³

2. Определяем максимальное количество груза, которое можно погрузить в танк для нашого рейса (с учетом 2% запаса)

Q_мах = 0.98 · W · ρ_мин = 0.98 · 813,91 · 0.7041 =561,61 т.

3. Определяем максимальную плотность груза (при t_н = 5°С)

ρ_н = ρ₂₀ + β · ( 20 - t_н) = 0,7086 – 0,000897 (20 – 5) = 0.7221 т/м³

4. Определяем объем груза, который можно погрузить в танк для нашого рейса

V_н = Q_мах /ρ_н = 561,61/ 0.7221 = 777,75 м³.

5. Определяем высоту взлива груза в танке при окончании погрузки.

В калибровочной таблице находим ближайшее значение объема груза

V_таб = 786,5 м³ при h = 11,0 м.

соответственно ΔV = V_н - V_таб = 777,75 – 786,5 = - 8,75 м³;

Δ h = ΔV/ ΔV_удел = - 8,75 / 0,715 = - 12,24 см. (0,12 м.)

Значит, высота взлива груза в танке на конец его загрузки должна быть

h_н = h + Δ h = 11.0 + (- 0,12) = 10,88 м.

Таблица 1 Коэффициенты объемного расширения

ρ	β	ρ	β
0,7000-0,7099	0,000897	0,8500-0,8599	0,000699
0,7100 - 0,7199	0,000884	0,8600 - 0,8699	0,000686
0,7200 - 0,7299	0,000870	0,8700-0,8799	0,000673
0,7300 - 0,7399	0,000857	0,8800-0,8899	0,000660
0,7400 - 0,7499	0,000844	0,8900 - 0,8999	0,000647
0,7500 - 0,7599	0,000831	0,9000-0,9099	0,000633
0,7600 - 0,7699	0,000818	0,9100 - 0,9199	0,000620
0,7700 - 0,7799	0,000805	0,9200 - 0,9299	0,000607
0,7800 - 0,7899	0,000793	0,9300 - 0,9399	0,000594
0,7900 - 0,7999	0,000778	0,9400 - 0,9499	0,000581
0,8000 - 0,8099	0,000765	0,9500 - 0,9599	0,000567
0,8100-0,8199	0,000752	0,9600 - 0,9699	0,000554
0,8200 - 0,8299	0,000738	0,9700-0,9799	0,000541
0,8300-0,8399	0,000725	0,9800 - 0,9899	0,000528
0,8400 - 0,8499	0,000712	0,9900-1,0000	0,000515

Таблица 2 Калибровочные таблицы емкости танков

Высота, м				Емкость, м3		Количеств м3 на 1 см	Высота, м		Емкость, м3		Количество м3 на 1 см
уровня		пустоты					уровня	пустоты
Танк № 1							Танк № 2
10,949	0,314		491,32		0,449		11,275	0,064	813,91	0,722
10,8	0,463		480,6		0,445		11,2	0,139	806,4	0,72
10,6	0,663		466,4		0,44		11	0,339	786,5	0,715
10,4	0,863		452,4		0,435		10,8	0,539	766,8	0,71
10,2	1,063		438,6		0,43		10,6	0,739	747,3	0,705
10	1,263		425		0,425		10,4	0,939	728	0,7
9,8	1,463		411,6		0,42		10,2	1,139	708,9	0,695
9,6	1,663		398,4		0,415		10	1,339	690	0,69
9,4	1,863		385,4		0,41		9,8	1,539	671,3	0,685
9,2	2,063		372,6		0,405		9,6	1,739	652,8	0,68
9	2,263		360		0,4		9,4	1,939	634,5	0,675
8,8	2,463		347,6		0,395		9,2	2,139	616,4	0,67
8,6	2,663		335,4		0,39		9	2,339	598,5	0,665
8,4	2,863		323,4		0,385		8,8	2,539	580,8	0,66
8,2	3,063		311,6		0,38		8,6	2,739	563,3	0,655
Танк № 3							Танк № 4
10,551	0,388			536,79	0,509		10,951	0,098	792,59		0,724
10,4	0,539			525,2	0,505		10,8	0,249	777,6		0,72
10,2	0,739			510	0,5		10,6	0,449	757,9		0,715
10	0,939			495	0,495		10,4	0,649	738,4		0,71
9,8	1,139			480,2	0,49		10,2	0,849	719,1		0,705
9,6	1,339			465,6	0,485		10	1,049	700		0,7
9,4	1,539			451,2	0,48		9,8	1,249	681,1		0,695
9,2	1,739			437	0,475		9,6	1,449	662,4		0,69
9	1,939			423	0,47		9,4	1,649	643,9		0,685
8,8	2,139			409,2	0,465		9,2	1,849	625,6		0,68
8,6	2,339			395,6	0,46		9	2,049	607,5		0,675
8,4	2,539			382,2	0,455		8,8	2,249	589,6		0,67
8,2	2,739			369	0,45		8,6	2,449	571,9		0,665
8	2,939			356	0,445		8,4	2,649	554,4		0,66
7,8	3,139			343,2	0,44		8,2	2,849	537,1		0,655

Таблиця 3 Варианты работ

Вариант	Номер танка		tн °С	tмах °С	ρ20 т/м³		Вариант	Но­мер танка	tн °С	tмах °С	ρ20 т/м³
1	1		0	21	0,7045		16	4	0	21	0,8545
2	2		3	23	0,7156		17	1	3	23	0,8656
3	3		6	22	0,7289		18	2	6	22	0,8789
4	4		9	28	0,7312		19	3	9	28	0,8812
5		1	12	25	0,7490	20		4	12	25 0,8У90
6		2	15	20	0,7509	21		1	15	20	0,9009
7		3	13	27	0,7656	22		2	13	27	0,9156
8		4	10	31	0,7734	23		3	10	31	0,9234
9		1	14	26	0,7856	24		4	14	26	0,9356
10		2	11	19	0,7978	25		1	11	19	0,9478
11		3	7	13	0,8080	26		2	7	13	0,9580
12		4	5	19	0,8190	27		3	5	19	0,9690~!
13		1	10	29	0,8234	28		4	10	29	0,9734
14 ! 2			13	22	0,8356	29		1	13	22	0,9856
15 ! 3			17	25	0,8487	30		2	17	25 0,9987

Контрольные вопросы:

1. Какие основные свойства наливных грузов и их номенклатура?

2. Как определяется количество груза, погруженного на танкер?

3. Что такое коэффициент объемного расширения и как он определяется?

4. С какой целью отбираются пробы нефти и нефтепродуктов, как они используются?

5. Как рассчитывается масса наливного груза?

6. Какой запас вместимости танка должен оставаться для компенсации суточных изменений температуры?

7. Что такое калибровочные таблицы и их содержание?

8. Мероприятия по устранению действия статического электричества.

9. Как определяется плотность груза при температуре налива?

10. Взаимодествие судна и терминала при погрузке/выгрузке.