39.Хранение наливных грузов.

Нефть и нефтепродукты хранят в резервуарах нефтебаз. На­иболее распространены наземные хранилища, представляющие собой стальные резервуары вместимостью до 50 тыс. м3, и по­луподземные железобетонные хранилища вместимостью до 30 тыс. м3. Для хранения нефти иногда используют крупнотон­нажные танкеры, не занятые на перевозках. Темные нефтепро­дукты обычно хранят в железобетонных или бетонных назем­ных или полуподземных резервуарах с плоскими или кониче­скими крышками; их оборудуют системой подогрева и спуска нефтепродуктов. В стальных резервуарах разной формы, конст­рукции и вместимости хранят обычно светлые нефтепродукты. Сварные резервуары имеют маркировку РВС, клепаные — маркировку РВК.

Коэффициент заполнения резервуара зависит от его типа и конструкции, типа запорной арматуры, характеристики насос­ного агрегата, расстояния по вертикали от насоса до резерву­ара, точности указателя уровня жидкости, климатических усло­вий, сорта и температуры жидкости.

К проблемам, возникающим при хранении нефти и нефте­продуктов, относятся: снижение потерь от испарения, обеспече­ние пожарной безопасности хранилищ, охрана окружающей среды. Только из одного резервуара вместимостью 12,7 тыс. м3 в течение года испаряется почти 300 т бензина; 60% углеводо­родов попадают в атмосферу из резервуаров.

На процесс испарения нефтепродуктов оказывают влияние: зависимость парциального давления упругости насыщенных па­ров и плотности от температуры; изменение этих характеристик на разных этапах транспортировки; плотность паров, образую­щихся при испарении. При равновесии между жидкой и паровой фазами нефтепродукта в паровой фазе содержится больше углеводородов с высоким парциальным давлением паров, чем в жидкой. Поэтому по мере испарения в жидком остатке доля углеводородов с высокой упругостью паров уменьшается, пони­жается парциальное давление паров остатка, повышается его плотность. С этой особенностью процесса испарения нефти и нефтепродуктов связана качественная сторона потерь при транспортировке в результате испарения.

Испарение в резервуаре 'происходит до тех пор, пока прост­ранство над жидкостью не станет насыщенным парами при данной температуре. Если температура жидкости ниже темпе­ратуры ее кипения при данных температуре и давлении, то па­рообразование происходит с поверхности жидкости. Перенос паров с поверхности жидкости в газовое пространство емкости в изотермических условиях происходит только путем диффузии, так >как плотность паров больше плотности воздуха.

40. Номенклатура и свойства навалочных грузов.

Навалочными называются сухие грузы, перевозимые без тары — навалом. По транспортной классификации навалочные грузы относятся к виду грузов, опасных возможностью смеще­ния, и делятся на два класса:

класс 1-й — незерновые навалоч­ные;

класс 2-й — зерновые грузы.

При погрузке навалочных грузов на судно не требуется их специальной укладки и крепления. Грузы состоят из большого количества частиц разных форм и размеров (некоторые сорта угля имеют частицы в виде пыли, а бывают «частицы» массой до нескольких сотен килограммов): частицы обладают подвиж­ностью, которая характеризуется углом естественного откоса или сопротивлением сдвигу; пространство между частицами заполнено воздухом (газом) или воздухом и водой.

Степень и вид опасности при морской перевозке навалоч­ных грузов определяется способностью грузов: смещатьст к борту и создавать крен судна; разжижаться и перетекать к борту; самонагреваться и самовозгораться; создавать повышен­ные концентрации ядовитых и взрывоопасных газов; понижать концентрацию кислорода в атмосфере грузовых помещений; на­рушать местную или общую прочность корпуса судна; химиче­ски активно взаимодействовать с металлом корпуса судна и механизмов; вызывать порывистую качку (из-за низкого поло­жения центра тяжести груженого судна).

Специфические свойства навалочных грузов можно разде­лить на физические, химические и биологические.

К физиче­ским свойствам относятся: сыпучесть, способность к усадке и самосортировке, плотность, скважистость, сорбционность, тепло-и температуропроводность, абразивность, гранулометрический состав. К химическим свойствам относятся: самосогревание, самовозгорание, взрывоопасность, коррозионность.

Теплопроводность - вид теплопередачи при котором перенос тепла осуществляется на атомно-молекулярном уровне без макроскопических движений в теле. За единицу теплопроводности принята теплопроводность такой среды, в которой сквозь единицу поверхности, перпендикулярной направлению потока, при температурном градиенте, равном единице температуры на единицу длины, устанавливается тепловой поток, равный единице количества теплоты в единицу времени. Размерность – Вт/(м*К).

Температуропроводность - это скорость повышения температуры, происходящей в единице объема вещества, если ему сообщить количество теплоты, численно равное его теплопроводности. Размерность – м²/с.

Биологиче­скими свойствами из навалочных грузов обладают только зер­новые, которые продолжают свою жизнедеятельность в форме дыхания, дозревания, прорастания и т. п.

Навалочный груз может быть в трех транспортных состоя­ниях: относительно монолитном, сыпучем и разжижающемся.

Первое состояние характерно для грузов с углом естествен­ного откоса более 35° и рудных концентратов при малой влаж­ности;

второе состояние — для зерновых и других грузов с уг­лом естественного откоса не более 35°;

третье — для рудных концентратов и подобных им грузов при повышенной влажно­сти. Под действием динамических нагрузок при погрузке и пе­ревозке навалочный груз может перейти из монолитного состо­яния в сыпучее; некоторые грузы при увлажнении и действии динамических нагрузок могут перейти из сыпучего состояния в разжиженное.

Навалочные грузы имеют свободные пространства внутри отдельных кусков (поры и капилляры) и между кусками (на­зовем их условно скважинами). Следовательно, если какая-ли­бо закрытая емкость заполнена однородным навалочным гру­зом массой G, то объем V груза равен вместимости емкости и слагается из объема Vв вещества самих кусков или частиц, объема капилляров и пор Vп, скважин между кусками Vc:

V = Vв+Vп+Vc

Пустоты (поры и капилляры) могут быть заполнены возду­хом (иным газом), водой. Такая структура определяет важней­шие физические свойства и характеристики навалочных грузов.

Отношение массы G груза к суммарному объему вещества Vв груза и капилляров Vп во всех частицах груза называется объем­ной массой навалочного груза:

ρ_о= G/ (Vв +Vп)

Для частицы груза отношение объема пор и капилляров Vпо к объему самой частицы называется пористостью Кп:

Kп = Vпo/(Vво+Vпо)

Величина Кп определяет, какое количество влаги может впи­тать груз при его смачивании, а от этого зависит слеживаемость и смерзаемость груза.

Скважистость Кс — отношение объема свободного простран­ства между частицами груза к объему самого груза:

Kс=Vс/V

Величина Кс характеризует воздухопроницаемость груза. Отношение массы G груза к общему объему V груза назы­вается насыпной массой навалочного груза ρ:

ρ=G/(Vв+Vп+Vс)=G/V

Стандартной плотностью навалочного груза является масса груза в мерном ящике с внутренними размерами 1000х1000х1000 мм. Используются и другие мерные сосуды разной, но точно известной вместимости. Линейные размеры мерного ящика или сосуда должны быть больше размеров частиц не менее чем в 10 раз.

Стандартная плотность зерновых грузов (называется иног­да натурой зерна), а также пылевидных и порошкообразных определяется при помощи специального весового устройства — пурки вместимостью обычно 1 л или 20 л (0,002 м3).

Плотность навалочных грузов способна меняться под дей­ствием динамических сил и статистических нагрузок вследст­вие более компактной укладки частиц и уменьшения скважи­стости. Изменение плотности груза зависит от способа и высо­ты загрузки (штабеля), интенсивности действия внешних сил (вибрация и качка судна). Уплотнение груза под действием разных нагрузок характеризуется коэффициентом уплотнения Ку, который представляет собой отношение фактической насып­ной массы ρ_ф к стандартной ρ_ст:

Ку= ρ_ф/ ρ_ст

При морской перевозке уплотнение навалочного груза ха­рактеризуется усадкой ΔV, которая определяется (в процентах) через объемы груза до уплотнения (V₁) и после (V₂):

ΔV = (1 — V₁/ V₂)*100 = (Ky- 1)* 100

Под влиянием вибрации, качки, статического давления вы­шележащих слоев груза объем груза уменьшается, в трюмах образуются пустоты и свободная поверхность груза. Такое яв­ление резко отрицательно влияет на остойчивость судна.

Коэффициент проницаемости навалочного груза Кпр — это отношение объема свободных пространств в грузе к объему са­мого груза:

Knv = (Vn+Vc)/V

По физическому смыслу Кпр характеризует количество во­ды, которое может проникнуть в груз, например при затопле­нии трюма, полностью загруженного навалочным грузом.

Величина, обратная насыпной массе навалочного груза, на­зывается удельным объемом груза; она равна объему, зани­маемому грузом массой 1 т в естественном состоянии.

Влажность — важная транспортная характеристика нава­лочного груза. Обычный способ ее определения — высушивание образца в сушильном шкафу при температуре 105—110°С до достижения постоянного веса пробы. Влажность w° груза (в процентах) в этом опыте определяется как отношение мас­сы влаги, испарившейся при высушивании g_вл, к первоначаль­ной массе образца g_об, называется относительной влажностью навалочного груза:

w°=100* g_вл/ g_об

Отношение массы испарившейся влаги к массе сухого остат­ка после высушивания g_с (в процентах) называется абсолютной влажностью груза:

w=100* g_вл/ g_с

Наиболее удобно на практике применение приборов, ис­пользующих кондуктометрический метод, основанный на прин­ципе замера электрического сопротивления образца гру­за, помещенного между двумя электродами (приборы типа ВЭ-2, ВП-4).

Влажность груза в значительной мере определяет состоя­ние и поведение груза под воздействием статических и динами­ческих нагрузок. С увеличением влажности угол естественного откоса растет до определенного предела, затем резко снижа­ется; влияние влажности на объемную массу груза разное в зависимости от гранулометрического состава груза; изменение влажности влияет на силы сцепления и прочностные характе­ристики груза.