Загрязнение атмосферы (стр. 9 )

Методика расчета  перепада давления  по требованиям  Морского Регистра Судоходства РФ.

Расчеты перепада давления в системе контролируемого газоотвода по формуле Дарси  не устраивают европейские страны, поскольку в данной формуле используются внесистемные единицы измерения. Но  основные требования  к системе и её параметрам остаются прежними.

Также же как и в американских методиках расчета за основу принимается  давление паров груза при температуре +46оС. Также же как и в американской методике,  нормальной интенсивностью парообразования считается эмиссия паров 125% от интенсивности налива, но для грузов с абсолютным давлением насыщенных паров более 86,2 кПа, расчет  интенсивности парообразования k производится по формуле:

 

где Рг  - абсолютное давление насыщенных паров расчетного груза.

Например, для винидиленхлорида  .

Однако, в отличие от  методик USCG,  расчеты производятся не для максимальной интенсивности налива, т. е. для наихудшего варианта, а для 3-х основных  значений  интенсивности налива : максимальной, средней и минимальной, и для  диапазона грузов, абсолютное давление паров которых не превышает 86,2 кПа (0,862 бара). Для определения  сопротивления трубопроводов системы газоотвода  используются значения абсолютной шероховатости труб и  числа Рейнольдса, которое определяется отношением произведения  скорости движения потока газа  на  внутренний диаметр трубопровода к  кинематической вязкости газовой смеси(15х10-6 м2/с).  При выполнении расчета гидравлического сопротивления газоотвода для танкера-химовоза, максимальную плотность паровоздушной смеси рекомендуется принимать равной 3,6 кг/м3(для грузов с нормальной интенсивностью парообразования).

При наличии в Перечне грузов, разрешенных к перевозке на данном судне веществ, абсолютное давление насыщенных паров которых превышает 86,2кПа, выполняются дополнительные расчеты с использованием максимальных значений плотности паровоздушной смеси и коэффициента, учитывающего интенсивность парообразования для указанных грузов. При погрузке нефтяных грузов соотношение воздуха и паров груза в смеси принимается равным 50/50, в связи с чем, плотность паровоздушной смеси принимается равной 3,0 кг/м3. В случае необходимости, плотность паровоздушной смеси при температуре 46оС и соответствующем давлении открытия дыхательного клапана может быть определена по формуле:

,  кг/м3 

где - относительная плотность насыщенных паров конкретного груза, кг/м3,

Vn  - парциальный объем паров груза в смеси при температуре 46оС, определяемый по формуле 

 

Vв - парциальный объем воздуха в смеси при температуре 46оС, определяемый по формуле 

  Vв=1-Vn

- плотность воздуха при температуре 46оС и давлении открытия дыхательного клапана, кг/м3.

- абсолютное давление насыщенных паров груза при температуре 46оС, кПа,

Рсм - абсолютное давление паровоздушной смеси, кПа, равное абсолютному давлению открытия дыхательного клапана на газо-выпускном устройстве.

Ниже приведены расчеты  для  химовоза-продуктовоза дедвейтом  22000 тонн, с 14-ю грузовыми танками объединенными 250 мм трубопроводом  системы газоотвода, давление срабатывания дыхательных клапанов грузовых танков составляет 17,65 кПа.

Таблица 6. Значения плотности воздуха при температуре 46оС и различных пределах срабатывания давления открытия дыхательного клапана на газо-выпускном устройстве.

Манометрическое давление срабатывания, кПа	12,75	13,73	14,71	15,7	16,68	17,65	18,64	19,62	20,6
, кг/м3	1,241	1,252	1,262	1,273	1,284	1,294	1,305	1,316	1,326

Расчет производится также и  для трех значений плотности паровоздушной смеси (максимальной-3,6 кг/м3, средней-2,7 кг/м3 и минимальной - 1,3 кг/м3). На основании расчетов построены графики (рис.14-15)  суммарного гидравлического сопротивления судового трубопровода системы газоотвода и давления паровоздушной смеси на манифолде (РМ ) в зависимости от интенсивности налива груза и плотности паровоздушной смеси.

  .

Рис. 14. Гидравлическое сопротивление трубопровода выдачи в зависимости от интенсивности приема груза и плотности паровоздушной смеси.

Таблица 7. Суммарные гидравлические сопротивления трубопровода системы газоотвода при расчетных значениях интенсивности налива груза и плотности паровоздушной смеси

Интенсивность приема груза,	Суммарное гидравлическое сопротивление трубопровода, Па при ρсм кг/м3
м3/ч	1,3	2,7	3,6	5,608
2000	307	634	847	1833
3500	930	1921	2572	5609
5000	1891	3927	5233	11393

 

Рис. 15. Давление паровоздушной смеси у фланца выдачи в зависимости от плотности и интенсивности приема груза

               

Давление паровоздушной смеси на манифолде определяется как разность между 80% значения давления открытия дыхательного клапана (в данном случае14120 Па) и значением суммарного гидравлического сопротивления трубопровода (см. табл.8).

Таблица 8. Давление паровоздушной смеси на манифолде газоотводной системы.

Интенсивность приема груза,	Давление паровоздушной смеси на судовом манифолде,  Па  при ρсм кг/м3
м3/ч	1,3	2,7	3,6	5,608
2000	13813	13486	13273	12287
3500	13190	12199	11548	8511
5000	12229	10193	8887	2727

Согласно Циркуляру MSC/Circ. 585 и требованиям USCG,  гидравлическое сопротивление наиболее протяженного участка судового трубопровода выдачи паровоздушной смеси в приемные сооружения терминала не должно превышать 80% значения давления открытия дыхательного клапана на газовыпускном устройстве, т. е, для данного судна,  должно быть меньше, чем:

  17650 × 0,8 = 14120 Па (1440 мм вод. ст )

Выполненные расчеты показывают, что суммарное гидравлическое сопротивление судового трубопровода системы газоотвода при максимальной интенсивности налива  5000м3/ч одновременно во все танки не превышает допустимого значения даже при максимальной плотности паровоздушной смеси. При этом остается запас на преодоление сопротивления берегового трубопровода терминала.

Пример:

Судно осуществляет погрузку циклогексана, плотность паровоздушной смеси которого составляет  ρ=1,988кг/м3 (см. табл.9), одновременно во все грузовые танки. Учитывая, что коэффициент интенсивности парообразования данного груза принимается равным 1,25 , т. к. давление насыщенных паров его  менее 86,2 кПа, значения суммарного гидравлического сопротивления судового трубопровода системы газоотвода определяется методом графической интерполяции ( по графикам рис. 14,15) с применением формулы

  ,  Па 

где  -  плотность паровоздушной смеси конкретного груза, кг/м3 ;

-  расчетное гидравлическое сопротивление трубопровода при расчетной плотности смеси и конкретной интенсивности налива груза, Па;

  -  расчетная плотность паровоздушной смеси, кг/м3.

Для циклогексана суммарное гидравлическое сопротивление трубопровода составит:

при Q = 2000м3/ч    Па

при Q = 3500м3/ч  Па

при Q = 5000м3/ч  Па