Тепловой баланс не должен превышать суммарную холодопронзводительность установки повторного сжижения газа.

Время, которое потребуется на погрузку Тп, можно рассчитать как

Тп = Qт + Qi + QL + QA,

Q’net + Q’TR

где QT — количество теплоты, которое необходимо удалить из материала танка; Qi — количество теплоты, которое необходимо удалить из изоляции танка; QL — количество теплоты, которое необходимо удалить из груза; QA — количество теплоты, которое необходимо удалить из атмосферы танка; Q’TR — количество теплоты, проникающей в танк извне в единицу времени; Q’net — суммарная холодопроизводительность компрессорной установки; штрих означает величину в единицу времени (скорость).

Далее запишем

QT = mT • cT • (t1 – t2)

Qi = mi • ci • (t1 – t2)

QA = VT • ρA • ∆hA

где mT — масса танка; mL — количество груза к погрузке; cT — удельная теплоемкость материала танка; mi — вес изоляции танка; ci — удельная теплоемкость изоляции танка; VT — объем танка; ∆hA — разность энтальпии груза, поступающего на судовой манифолд, и груза в танке после погрузки; ρA — плотность паров груза в начале погрузки; ∆hL — разность энтальпии между атмосферой танка перед началом погрузки и жидким грузом в конце погрузки; t1 — температура поверхности танка перед погрузкой; t2 — температура поверхности танка после окончания погрузки.

Количество теплоты, которое нужно удалить из материала танка QT, находим умножением массы танка на удель­ную теплоемкость материала, из которого он изготовлен, и на разность температур поверхности танка до и после погрузки.

Количество теплоты, которое необходимо удалить из изоляции танка Qi определяют как произведение массы изоляции танка на ее удельную теплоемкость и на разность температур изоляции до и после погрузки. Окончательный результат нужно умножить на 0,5, поскольку часть изоляции в конце погрузки будет иметь температуру груза (внутрен­няя часть), а часть — температуру окружающей среды (внешняя часть изоляции).

Количество теплоты, которое необходимо удалить из груза, поступающего в танк, QL определим как произведе­ние массы фуза в танке на разность энтальпии до и после погрузки:

QL = mL • ∆hA

Количество теплоты, которое нужно удалить из ат­мосферы танка в процессе погрузки, можно определить, если нанести все известные параметры на упрощенную диаграмму Молье. Полагаем, что атмосфера танка перед началом погрузки содержит пары пропана при температу­ре 15° С и давлении 0,1 бара.

После погрузки и охлаждения груза до -23° С давление паров в танке будет соответствовать 1,19 бара.

Определим разность энтальпии между точкой А, соот­ветствующей температуре танка перед погрузкой, и точ­кой Т, соответствующей температуре танка после оконча­ния погрузки:

∆h = (940 - 469,2) = 470,8 кДж/кг.

Плотность паров пропана можно определить по таблице «Зависимость плотности перегретого пара пропана от давления и температуры». Она составит 1,95 кг/м³. Объем танка известен (1000 м³), так что можно определить количество теплоты, которую необходимо удалить из атмосферы танка в процессе Погрузки. Количество теплоты, поступающей в танк, Q’TR можно определить по специальным кривым (данная информация включается в построеч­ные чертежи судна заводом-изготовителем), а затем результат умножить на 0,5, что даст среднее количество теплоты, поступающее в танк, в зависимости от температуры окружающей среды.

Величины на графике (см. Приложение 1) выражены в кВт (напомним, что 1Вт ⁼ 1 Дж/с). Как рассчитать суммарную охлаждающую способность судовой компрессорной установки, мы рассматривали ранее:

Q’net = Vs • ρs • ∆h,

где Vs — объем всасывания компрессора; ρs — плотность паров груза; ∆h — разность энтальпии.

Пример 8. Атмосфера в танке перед началом погрузки состоит на 100% из паров пропана. Груз — пропан. Береговой газоотвод отсутствует.

Объем грузовых танков (6 танков)................................ 5200 м³

Количество груза к погрузке.........................................2707 Мт

Температура забортной воды.......................................... 11° С

Давление в танке перед погрузкой............................. 0,1 бара

Температура танков перед погрузкой............................... 18° С

Температура груза на манифолде................................... 10° С

Температура танка во время погрузки............................. -4° С

Вес материала грузовых танков..................................... 740 Мт

Удельная теплоемкость стали............................. 0,419 кДж/кгК

Суммарный вес изоляции танков.................................. 14,4 Мт

Удельная теплоемкость изоляции..........................0,84 кДж/кгК

Компрессорная установка:...................................... 3 одинаковых одноступенчатых компрессора

Давление всасывания на компрессорах.................... 3,15 бара

Давление нагнетания компрессоров............................. 7,6 бара

Температура всасывания.....................................................2° С

Температура нагнетания....................................................58° С

Скорость всасывания каждого компрессора............... 410 м³/ч

Атмосферное давление........................................... 1000 млбар

1. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо удалить из материала танка.

2. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо удалить из изоляции танков.

3. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо удалить из атмосферы танка.

4. Найти с помощью кривых «Приложения 1» количество теплоты, поступающее в танк из внешней среды.

5. Рассчитать суммарную холодопроизводительность компрессорной установки.

6. Рассчитать полное время, необходимое на погрузку, если во время погрузки используются все три компрес­сора.

Решение:

1. QT = mT • cT • (t1 – t2) = 740 • 10³ • 0,419 • (291 - 269) = 6,82 • 10⁶ кДж.

2. Qi = mi • ci • (t1 – t2) • 0,5 = 14,4. 10³ • 0,840 • (291 - 269) • 0,5 = 0,13 • 10⁶ кДж.

3. QL = m • ∆h = 2,707. 10⁶ • (549,3 - 514,0) = 95,56 • 10⁶ кДж.

4. QA ⁼ VT • ρA • ∆hA = 5,200 • 1,95 • (945 - 514) = 4,37 • 10⁶ кДж.

5. QTR = 19 kW. 0,5 = 9,5 = 9,5 • 3600 = 0,034 • 10⁶ кДж/ч.

6. Q’net = VS • ρS • ∆h = 410 • 8,8 • (894,2 - 578,3) = 1,14 • 10⁶кДж/ч,

Общее время, необходимое на погрузку

tп = QT + Qi + QL + QA = (6,82 + 0,13 + 95.56 + 4,37) • 10⁶ кДж = 31,6 ч

Q’net - QTR (3 • 1,14 - 0,034) • 10⁶кДж/ч

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: