Вантажознавство. МВ до лабораторних та практичних занять

60

т/м3

MAX = 20 + (20 – tMAX);

Н = 20 + (20 – tН).

Розрахунки Н та MAX необхідно робити з тією же точністю, з якої наведено .

За каліброваними таблицями танків (табл. 1) знаходимо для заданого танка максимальний об'єм (ємність) VMAX, який може зайняти вантаж при

tMAX.

Для цього в табл. 1 знаходимо заданий танк і у відповідному стовпчику об'єму (ємності) вибираємо максимальне (найбільше) значення із всіх наведених у цьому стовпці.

Визначаємо розрахункову масу вантажу QР при цій температурі, т

QР = VMAX MAX.

Так як кількість (маса) вантажу від температури не залежить, то можемо визначити об'єм вантажу при наливі VН, м3

VН = QР / Н. (1)

У каліброваній таблиці знаходимо (виписуємо) табличний об'єм VТ (м3), значення якого найбільш близьке до розрахованого об'єму VН. Для цього в табл. 1 для заданого танка в колонці об'єму (ємності) знаходимо два найближчих (сусідніх) об'єми, між якими перебуває значення VН.

Позначимо менше з них VМ, а більше – VБ.

Спочатку знаходимо різницю (прирощення) VМ між VН і нижнім (меншим) значенням VМ

VМ = VН – VМ.

Після цього знаходимо різницю VБ між VН і верхнім (більшим) значенням VБ

VБ = VБ – VН.

Якщо VМ > VБ, то VТ = VБ.

Якщо VМ < VБ, то VТ = VМ.

Якщо VМ = VБ, то VТ = VМ або VТ = VБ на розсуд студента. Розрахунки VН, QР, VМ, VБ, V здійснюються з точністю до трьох

знаків після коми.

Наприклад, VН = 380,37 м3, танк № 1. У каліброваній таблиці (табл. 1) танка № 1 у стовпчику ємності значення VН потрапить між 385,4 і 372,6, відповідно VБ = 385,4 м3, а VМ = 372,6 м3.

Розраховуємо VМ = 380,37 – 372,6 = 7,77 м3 і VБ = 385,4 – 380,37 = 5,03 м3.

Так як VМ > VБ (7,77 > 5,03), то VТ = VБ = 385,4 м3.

За рядком з об’ємом, який відповідає VТ, визначаємо (виписуємо) табличні значення:

висоти рівня вантажу hУТ, м;

61

висоти порожнечі hПТ, м;

кількість м3, яке треба залити (злити) у танк, щоб рівень вантажу змінився на 1 см , м3/см.

Тому що табличні значення VТ, hУТ, hПТ розташовані в одному рядку, то визначити їхнє значення можна не тільки за VТ, але й за hУТ або hПТ.

Алгоритм знаходження hУТ або hПТ за відомим (визначеним) значенням hУ або hП, аналогічний знаходженню VТ.

Визначаємо прирощення (зміну) розрахованого об'єму до табличного

V, м3

Наявність негативного (позитивного) знака в V і h говорить про напрямок дії з ними:

якщо V і h мають позитивний знак, то щоб одержати з VТ, hУТ і hПТ розрахункові значення, до них треба додати відповідне прирощення (зміну);

 якщо V і h мають негативний знак, то щоб одержати з VТ, hУТ і hПТ розрахункові значення, від них треба відняти відповідне прирощення (зміну).

Тоді значення висоти рівня вантажу (hУ) і порожнечі (hП) при наливі визначаємо з виразу, м

hУ = (hУТ + h);

hП = (hПТ – h). (4)

При визначенні hУ й hП варто звернути увагу на знак і розмірність величин які додаються або віднімаються (hУТ, hПТ і h).

Розрахунки здійснюються з точністю до 1 мм, тобто hУ, hП – до третього знака після коми (так як воні в м), а h – до другого (так як воно в см). Розрахунки hУ та hП здійснюються в метрах, тому hУТ, hПТ і h, при їхньому визначенні, повинні бути виражені в метрах.

На практиці часто-густо зустрічається й зворотне завдання, коли заміряють hП або hУ не для питань завантаження танка, а для визначення за результатами вимірів кількості прийнятого вантажу на танкер або фактичну кількість вантажу на танкері після його перевезення морем, тобто розраховують Q і V.

Для цього в каліброваній таблиці (табл. 1) за значенням hП або hУ знаходять, за раніше описаним алгоритмом, величину hУТ, hПТ, VТ і .

З рівняння 4 визначають h, а за рівнянням 3 – величину V. Після чого з рівняння 2 визначається VН, а за рівнянням 1 – значення QР, що й

62

було потрібно розрахувати.

Лабораторна робота № 9. Визначення режимів вентиляції вантажних приміщень

Мета роботи. Вироблення практичних навичок визначення параметрів повітря в конкретному приміщенні до, після та у процесі його вентиляції зовнішнім повітрям.

Загальні вказівки. Для забезпечення схоронності вантажу у вантажному приміщенні необхідно запобігти можливості конденсації вологи на вантажі, на огороджені приміщення, створити оптимальні температурноволожностні умови для вантажу.

Універсальні суховантажні судна та портові склади загального призначення, як правило, не мають спеціальних систем обробки вентиляційного (зовнішнього) повітря. Єдиним засобом регулювання тепловоложностних параметрів у вантажних приміщеннях є вентиляція їх необробленим зовнішнім повітрям.

Можливість і доцільність вентиляції залежить від параметрів зовнішнього повітря та їхнього співвідношення з параметрами системи «вантаж

– трюм (склад) – зовнішнє повітря». Для рішення будь-яких питань, які пов'язані зі станом такої системи необхідно оперативно та з достатньою точністю визначати її параметри. Найбільш динамічною складовою цієї системи є зовнішнє повітря, і визначення його параметрів має першорядне значення.

Приладами для визначення потрібних параметрів повітря в приміщеннях та назовні є термометри та гігрометри.

Гігрометр показує відносну вологість повітря ( ), принцип його дії заснований на зміні лінійного розміру певного матеріалу (волосся) при зміні вологості. Він простий в обігу та використанні, але його періодично необхідно калібрувати за допомогою вимірів відносної вологості психрометром.

Визначення відносної вологості повітря ( ) за допомогою психрометра засновано на різниці температур змоченого (вологого) і сухого термометрів цього приладу. Ця різниця забезпечується за рахунок зниження температури змоченого термометра через випар вологи з його поверхні. Чим менше , тим інтенсивніший випар і більше різниця температур.

Принцип дії психрометра заснований на фізичних законах, тому точність його вимірів залежить тільки від точності і якості його виготовлення. Так, при випаровуванні рідина переходить в газоподібний стан при температурі нижче за точку кипіння. Необхідна для цього теплова енергія (теплота випаровування) відповідає теплоті пароутворення. Джерелом її звично служить внутрішня енергія самої рідини, яка в результаті випаро-

63

вування охолоджується.

Для виміру температури повітря в основному використовують рідинні термометри. При використанні психрометра його не змочений (сухий) термометр може також служити для виміру температури повітря.

Існує декілька діаграм залежності температури, відносної вологості та точки роси, але найбільше зручно користуватися t- діаграмою вологого повітря. Використання t- діаграми (рис. 1) дозволяє визначити точку роси, калібрувати (перевіряти точність виміру) гігрометри, визначати парціальний тиск пару. Тому основою для визначення параметрів повітря за показниками психрометра, є t- діаграма.

На поле діаграми (рис. 1) під кутом 45 проведені градуйовані прямі (ціна ділення 1 С) насиченого паром повітря ( = 100 ). Паралельно їм, через проміжки вліво, нанесені нахилені прямі лінії меншого значення відносної вологості.

Від цих градуйованих ліній через кожний градус проведені:горизонтально вліво – прямі лінії температури повітря (сухого,

тобто звичайного термометра);нагору та уліво – криві лінії температур змоченого (вологого) тер-

мометра;вертикально нагору та у низ – прямі лінії, які примикають до за-

микаючих (обмежуючих) поле діаграми зверху та знизу градуйованих горизонтальних прямих ліній точок роси .

Нижче поля діаграми розташована градуйована горизонтальна пряма лінія парціального тиску водяної пари (e, h).

Точка роси ( ) це така температура, при якій досягається 100 % відносна вологість (повітря максимально насичене паром) і починається конденсація вологи (випадає роса).

Відносна вологість = 100 є граничною, при якій починається процес конденсації. Вона не може бути більше 100 %, і якщо температура повітря або предмета менше , то відбувається конденсація надлишкової (більше 100 %) вологи в повітрі або на предметах.

Конденсація вологи в повітрі відбувається через наявність у ньому мікроскопічних завислих твердих часток різного походження. Такі частки в повітрі є центрами конденсації або кристалізації (утворення сніжинок).

Волога з повітря випадає на предметах, які має температуру рівну або меншу повітря.

Всі побудови на t- діаграмі здійснюються «подумки» (не рисуються), тому що будь-які побудови та відмітки бруднять діаграму, що може призвести її в повну непридатність для роботи.

Значення з t- діаграми необхідно знімати з максимально можливою точністю.

65

Порядок виконання роботи. Робота складається з п'яти завдань. Відповідно до заданого варіанта визначаємо з табл. 1 шифри вихідних даних для кожного завдання.

Таблиця 1

У табл. 2 за шифром вихідних даних і номеру завдання знаходимо та виписуємо для кожного завдання:

температуру сухого термометра психрометра tC, С;температуру вологого термометра психрометра, tВЛ С;температуру повітря зовні (tН) і в складі (tСК), С;температуру огородження складу (tО) і вантажу (tГР), С;відносну вологість повітря в приміщенні ( ), %;відносну вологість повітря зовні ( Н) і в складі ( СК), %;

пропорції суміші повітря зовні (NН) і повітря в складі (NСК).

Таблиця 2

Завдання 1. За допомогою психрометра визначена температура сухого термометра tC і змоченого (вологого) tВЛ. На підставі цих даних за t- діаграмою необхідно визначити відносну вологість , точку роси , пружність (парціальний тиск) водяної пари в міліметрах ртутного стовпа h

66

і в мілібарах e.

Знаходимо шкалу температур (нахилена градуйована пряма лінія (рис. 2, а лінія 1)) на якій розташовані обоє значення – tC і tВЛ. Від точки tВЛ проводимо криву лінію нагору ліворуч (рис. 2, а лінія 3), а від точки tC проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, а лінія 2) до перетинання ліній tC і tВЛ.

Рис. 2. Приклад порядку побудов на t- діаграмі

Коли точка перетинання tC і tВЛ лежить на нахиленій прямій лінії (рис. 2, а лінія 4), знаходимо величину (%), як значення, яке наведене на цій лінії.

Якщо ж точка перетинання tC і tВЛ не лежить на нахиленій лінії, то величина знаходиться інтерполяцією найближчих значень , між якими вона перебуває. Тобто пропорційним діленням відрізку прямої лінії (рис. 2, а лінія 2), котрий з’єднує два значення та проведенням подумки нахиленої лінії (рис. 2, а лінія 4), з необхідним значенням .

Із точки перетинання опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, а лінія 5) до перетинання зі шкалами , h, e і знімаємо їхнє значення. Вертикальну лінію для визначення значень , h, e (рис. 2, а лінія 5) можна вести як донизу, так і нагору.

Завдання 2. Задані tC (tВЛ) і , необхідно знайти , h, e.

Знаходимо шкалу температур (рис. 2, а лінія 1) на якій розташоване значення tС (tВЛ).

Якщо задано tВЛ, то від точки tВЛ проводимо криву лінію нагору ліворуч (рис. 2, а лінія 3) до перетинання з нахиленою прямою лінією (рис. 2, а лінія 4).

Якщо задано tC, то від точки tC проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, а лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією(рис. 2, а лінія 4).

Із точки перетинання опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, а лінія 5)

67

до перетинання зі шкалами , h, e і знімаємо їх значення.

Завдання 3. Визначити, чи буде у вантажному приміщенні відпрівання (конденсація вологи), якщо його вентилювали вдень повітрям з параметрами tН і Н, а вночі температура огородження стане tО, поверхні вантажу – tГР.

Знаходимо шкалу температур (рис. 2, а лінія 1) на якій розташовано значення tН. Від точки tН проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, а лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією Н (рис. 2, а лінія 4). Із точки перетинання опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, а лінія 5) до перетинання зі шкалою і знімаємо її значення.

Для того щоб зробити висновки порівнюємо tО й tГР із . Якщо більше або дорівнює однієї або обом відразу температурам у приміщенні (tО й tГР), то відбувається випадання вологи (відпрівання) на цьому предметі (предметах). Якщо ж менше – волога не випадає.

Завдання 4. Визначити параметри суміші повітря в складі (tСМ, СМ,СМ, hСМ, eСМ) після вентилювання, якщо в процесі вентиляції змішали дві частини (NН) зовнішнього повітря яке має параметри tН і Н з трьома частинами (NСК) складського повітря з параметрами tСК і СК.

На t- діаграмі знаходимо шкалу температур (рис. 2, б лінія 1) на якій знаходиться значення tН. Від точки tН проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, б лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією Н (рис. 2, б лінія 3). Позначимо цю точкою буквою «А» (рис. 2, б).

Знаходимо шкалу температур (рис. 2, б лінія 1) на якій знаходиться значення tСК. Від точки tСК проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, б лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією СК (рис. 2, б лінія 3). Позначимо цю точкою буквою «В» (рис. 2, б).

Точки А та В на рис. 2 можуть мінятися місцями.

Ці точки з'єднуємо прямою (рис. 2, б пряма А – В), яку ділимо на п'ять частин (тому що задано пропорцію NН = 2 до NСК = 3, які в сумі становить 5).

Від точки, що характеризує зовнішнє повітря (А), відкладаємо дві частини (рис. 2, б відрізок 5 лінії А – В) і знаходимо точку С, яка характеризує суміш.

Відкладати необхідну пропорцію можна й від точки В. Тоді від точки, що характеризує складське повітря (В), відкладаємо три частини (рис. 2, б відрізок 6 лінії А – В) і знаходимо точку С.

Для точки С знаходимо найближчу нахилену пряму лінію (рис. 2, б лінія 3) і визначаємо величину СМ.

Від точки С проводимо горизонтально праворуч пряму лінію (рис. 2,

блінія 2) до перетинання з нахиленою прямою шкали температур (рис. 2,

блінія 1) на якій знаходиться значення tСМ.

68

Із точки С опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, б лінія 7) до перети-

нання зі шкалами , h, e і знімаємо значення СМ, hСМ, eСМ.

Завдання 5. Визначити, чи буде відбуватися пароутворення від змішування зовнішнього повітря з повітрям у приміщенні, якщо задані значення tН, Н та tСК, СК, а відношення пропорцій зовнішнього повітря, що змішуються, NН і повітря в приміщенні NСК.

На t- діаграмі знаходимо шкалу температур (рис. 2, б лінія 1) на якій розташовано значення tН. Від точки tН проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, б лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією Н (рис. 2, б лінія 3). Позначимо цю точкою буквою «А» (рис. 2, б). Із точки А опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, б лінія 7) до перетинання зі шкалою «е» та знімаємо значення еН.

Знаходимо шкалу температур (рис. 2, б лінія 1) на якій розташовано значення tСК. Від точки tСК проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, б лінія 2) до перетинання з нахиленою прямою лінією СК (рис. 2, б лінія 3). Позначимо цю точкою буквою «В» (рис. 2, б). Із точки В опускаємо вертикальну лінію (рис. 2, б лінія 7) до перетинання зі шкалою «е» та знімаємо значення еСК.

Далі розраховуємо параметри суміші за виразах tСМ = (tН NН + tСК Nск) / (NН + NСК);

еСМ = (еН NН + еСК NСК) / (NН + NСК).

Знаходимо шкалу температур (рис. 2, б лінія 1) на якій розташовано значення tСМ. Від точки tСМ проводимо горизонтально ліворуч пряму лінію (рис. 2, б лінія 2). На шкалі парціальних тисків (шкалі «е») знаходимо значення еСМ і від цієї точки проводимо нагору вертикальну пряму лінію (рис. 2, б лінія 7) до припинення з лінією tСМ.

Якщо точка перетинання на полі діаграми, то пароутворення не відбувається.

Якщо точка перетинання поза полем діаграми, то відбувається пароутворення (конденсація надлишкової вологи в повітрі).

Лабораторна робота № 10. Визначення режимів вентиляції на переході

Мета роботи. Вироблення практичних навичок визначення параметрів повітря в конкретному вантажному приміщенні судна на переході та рішення питань про доцільність і можливість вентиляції.

Загальні вказівки. Великі матеріальні втрати під час перевезення приносить підмокання (підмочка) вантажів. Для забезпечення схоронності вантажу у вантажному приміщенні необхідно запобігти можливості конденсації вологи на вантажі, на огородженні приміщення, створити оптимальні температурно-воложностні умови для вантажу.

69

Універсальні суховантажні судна в основному обладнані тільки системою механічної вентиляції. На деяких суднах може зустрічатися система кондиціювання повітря (осушення зовнішнього повітря). Повну підготовку вентиляційного повітря можуть робити, як правило, тільки рефрижераторні судна. Тому основним способом підтримки необхідних параметрів повітря у відсіках універсального судна є вентиляція зовнішнім (непідготовленим) повітрям.

На твіндечних універсальних суднах поділ відсіку на трюм і твіндек не забезпечує їхню взаємну герметизацію. Тобто через поділяючу їх палубу проникають різні впливи (запах, пил, волога, вода й ін.), але такий вплив дуже повільний. Палуба між трюмом і твіндеком в основному приймає на себе статичні навантаження. Крім того, система розподілу повітря на суднах, як правило, розміщується так, щоб забезпечити окрему вентиляцію кожного вантажного приміщення. Тому в питанні вентиляції трюм і твіндек можна розглядати як різні (окремі) приміщення. При цьому треба враховувати те, що умови (параметри повітря та температура вантажу) у трюмі та твіндеку до вентиляції однакові, так як їхнє завантаження здійснювалося в порту при тих самих погодних умовах.

Температура огородження трюму визначається температурою забортної води, тому що в більшості випадків майже весь трюм знаходиться нижче ватерлінії. Температура огородження твіндека визначається температурами верхньої палуби, яка обмежує його зверху, і зовнішнього повітря, що визначає температуру надводних бортів. Загальною для трюму та твіндека є температура поділяючої їх палуби, яка дорівнює температурі повітря у відсіку (рис. 1).

Рис. 1 Схема розподілу температур у відсіку судна

Необхідність вентиляції з точки зору запобігання підмокання (випаданні вологи) визначається за співвідношенням значення температур предметів (огородження, вантажу й ін.) у вантажному відсіку (ti) і точки роси повітря ( О) у цьому відсіку (трюмі та твіндеку). Так як система вентиляції