12. Плотность и насыпная масса навалочного груза

В эксплуатационной практике плотность насыпных и навалочных грузов характеризуется величинами «удельный вес», «объемный вес» и «насыпной вес», которые в соответствии c ГОСТ 9867-61 не должны употребляться.

Насыпные и навалочные грузы представляют собой массу частиц различной величины и формы. Между такими частицами имеется свободное пространство или «скважины». Внутри самой частицы груза также имеются свободные пространства — поры и капилляры. Следовательно, объем насыпного груза в естественном состоянии зависит от величины этих свободных пространств, и можно различить несколько определений плотности насыпного или навалочного груза.

Плотность частиц груза, или объемная масса (часто называемая удельным весом), представляет собой отношение массы q частицы груза к ее объему V₀:

Назовем пористостью отношение объема пор и капилляров к объему частицы груза:

Тогда объемная масса может быть определена по известной плотности вещества (обычно постоянная величина) и значению пористости:

d ₀= ρ(1-П)

Пористость определяет, какое количество влаги может впитать груз, если его смачивать, и является одним из факторов, способствующих слеживаемости и смерзаемости навалочных грузов.

Скважистостью называется отношение объема свободных пространств между частицами груза к объему груза:

Скважистость в определенной мере характеризует воздухопроницаемость груза и является составляющей величиной при определении коэффициента проницаемости груза. Еще большее влияние скважистость оказывает на насыпную плотность груза.

Насыпной массой груза (или плотностью груза) называется масса насыпного или навалочного груза в единице его объема:

Плотность насыпного или навалочного груза зависит от плотности вещества, пористости и скважистости, что видно из следующих уравнений:

d = d ₀ (1-С) или d= ρ(1-П)(1-С)

Скважистость и, следовательно, плотность груза зависят от формы, размеров и взаимного расположения частиц. Для сравнительной оценки и выполнения различных расчетов определяют так называемую стандартную плотность груза путем определения массы груза в мерном сосуде с внутренними размерами 1000x1000x1000 мм. Груз засыпают в ящик осторожно. Горку над ящиком снимают рейкой. Утрамбовывать и встряхивать груз в ящике нельзя. Опыт повторяют не менее трех раз и выводят среднее. Для грузов с малыми размерами частиц (54-50 мм) можно использовать алюминиевые цилиндрические баки и другие сосуды емкостью 50—100 л. Линейный размер ящика всегда должен быть больше размера частицы груза не менее чем в 10 раз. Плотность рассчитывается по формуле

Стандартная плотность зерновых грузов (натурный вес) определяется при помощи специального весового устройства — пурки (СЛАЙД). Наибольшее распространение имеют пурки литровые и двадцатилитровые (в морских портах). В пурках можно определить стандартную плотность пылевидных и порошкообразных грузов с размерами частиц до 5—6 мм.

Плотность насыпного и навалочного груза зависит от его свойств, влажности, способа формирования штабеля, сроков и условий хранения и перевозки груза. Изменение влажности приводит к изменению плотности груза.

Для набухающих капиллярно-пористых тел изменение насыпной массы от изменения влажности характеризуется следующей зависимостью:

где w — влажность груза на сухую массу, %;

н, к — индексы, относящиеся к начальному и конечному состояниям.

Отношение фактической насыпной массы d_Ф к стандартной d_CT характеризуется коэффициентом уплотнения

Коэффициент уплотнения насыпного груза v можно определить по формуле

v = v₀ + бρ + η,

где v₀ — коэффициент начального уплотнения;

б — коэффициент уплотнения от статической нагрузки;

ρ — нагрузка на слой, т/м²;

η — коэффициент уплотнения от вибрации.

По данным ряда исследователей плотность засыпки зерна в силосы «косой струей» на 4% выше стандартной, «дождем» — на 10%. Загрузка трюмов зерном обычно производится пневматическими перегружателями «косой струей», поэтому можно принимать для судовых условий коэффициент уплотнения зерна v — 1,04. Характер изменения плотности насыпного груза на примере сахара-сырца .

Как указывает проф. Н. Е. Пестов, плотность удобрительных веществ на глубине штабеля 10—12 м выше, чем у поверхности, на 4—33%.

Средняя плотность груза в штабеле, имеющем форму обелиска, определяется по формуле

где d_F, d_f — плотность у подошвы и у поверхности штабеля соответственно;

F, f— площадь нижнего и верхнего оснований штабеля.

Коэффициентом проницаемости груза называется отношение объема воды, которая может проникнуть в груз при затоплении отсека, к объему самого груза. В первом приближении коэффициент проницаемости может быть определен по формуле

Удельным объемом навалочного и насыпного груза и называется объем 1 т груза в естественном состоянии. Удельный объем навалочного и насыпного груза равен обратной величине насыпной массы груза. Удельный объем каменных углей колеблется в пределах 0,8—1,1 м³/т. Руды и другие полезные ископаемые имеют очень малый удельный объем, в пределах 0,2—1,2 м³/т. Зерновые грузы в зависимости от удельного объема разделяются на «тяжелые» — пшеница, рожь, ячмень, рис, горох, кукуруза в зерне (1,13-М,54 м³/т) и «легкие» — овес, подсолнух, арахис, конопляное и льняное семя (1,5-гЗ,7 м³/т).

13. Методы измерения и расчета количества грузов на транспортных средствах и в складах

14. Методы оценки вида и степени опасности груза

15.Методы оптимизации загрузки транспортных средств и портовых складов;

16.Методы определения совместимости перевозки грузов

17. Методы определения загрузки транспортных средств

18.Методы выбора и расчета потребности сепарационного материала

19.Методы и способами обеспечения сохранности грузов и транспортных средств

20. определения загрузки транспортных средств различными видами грузов;

21. Оптимизация загрузки портовых складов;

22. Определения удельного погрузочного объема генерального груза;

23. Расчета потребного сепарационного материала;

24. Распределения грузов по грузовым помещениям;

25. Выбора режима хранения и перевозки отдельных категорий груза.

26. Комплектацие грузов по грузовым помещениям транспортных средств;

27. Оценка влияния груза на выбор транспортного и перегрузочного оборудования и специализированных транспортных средств.

28. Структура взаимодействий груза

29. Структура взаимодействия груза с техническими средствами транспорта.

30. Основы сохранения качества скоропортящихся грузов

31. Природа и химический состав скоропортящихся продуктов

32. Физические свойства скоропортящихся продуктов

33. Процессы, происходящие в продуктах при хранении и перевозках

34. Виды, причины и проявления порчи продуктов

35. Объемно-массовые характеристики генеральных грузов.

Отдельное грузовое место характеризуется следующими размерениями: длина l, ширина b, высота h, объем v, масса брутто q. В эксплуатационных расчетах всегда принимаются габаритные размеры грузового места, а объем места представляет собой объем описанного параллелепипеда.

Удельным объемом груза (м³/т) называется объем единицы массы груза, он определяется как отношение суммарного объема грузовых мест к суммарной массе брутто грузовых мест:

Для груза, состоящего из грузовых мест одинаковых размеров и с одинаковой массой, можно определить удельный объем как отношение габаритного объема места к массе брутто.

Габаритный объем места u_м определяется как произведение его максимальных геометрических размеров — длины l, ширины b, высоты h — с учетом всех выступающих частей — планок, накладок и т. п, Фактический объем места удобно определить при помощи коэффициента формы k_ф по формуле

где для:

кипового и мешкового груза k_ф = 0,88-0,98;

груза цилиндрической формы k_ф = 0,785;

круговой бочки (клепка имеет вид дуги окружности)

параболической бочки (клепка имеет вид параболы)

D, d — диаметры бочки максимальный и у доньев соответственно.

При укладке груза в штабель объем штабеля будет превышать сумму объемов мест, так как между местами груза неизбежно остаются свободные пространства. Учесть это приращение объема можно путем введения коэффициента укладки K_ук которым называется отношение объема штабеля к сумме габаритных объемов мест груза:

Удельный объем штабеля определится:

где Q — масса груза в штабеле, т.

Коэффициент укладки зависит от величины ящиков и кип и при складировании принимается равным К_ук = 1,1…1,3. Коэффициент укладки зависит от формы и размеров мест, от способа и плотности укладки груза. Для грузов прямоугольной формы и катно-бочковых, уложенных ровными рядами, коэффициент укладки равен произведению линейных коэффициентов укладки:

Линейным коэффициентом укладки называется отношение линейного размера штабеля к соответствующей сумме размеров мест. Он зависит от отношения линейного размера свободного пространства между местами к соответствующему размеру места:

где i, β, δ — размеры свободного пространства между местами по

длине, ширине и высоте соответственно, м; l, b, h — длина, ширина, высота места, м; L, В, H — длина, ширина, высота штабеля, м. Коэффициент укладки может быть вычислен с достаточной точностью по формуле

Для катно-бочковых грузов, уложенных тройником или пятериком, и ящиков, уложенных со смещением на ширину планки, коэффициент укладки может оказаться меньше единицы, так как высота штабеля в этом случае меньше суммы высот грузовых мест.

При укладке мелкоштучных грузов на поддоны потери полезной кубатуры грузовых помещений возрастают. По исследованиям П. Р. Ду-бинского, при пакетировании грузов их объем возрастает за счет неплотности укладки отдельных мест в пакете от 1 до 11%, за счет поддона — от 13 до 40, за счет зазоров между пакетами — от 14 до 16%. Удельный объем пакетированного груза больше удельного объема того же груза при обычной укладке в 1,4-—1,6 раза. Коэффициент укладки пакетированного груза с увеличением высоты пакета уменьшается (СЛАЙД).

Удельным погрузочным объемом и (м³/т) называется объем, который занимает 1 т груза в трюме судна в среднем:

где W — объем (грузовместимость) трюма, занятый грузом, масса которого равна Q.