|| В настоящее время вакуумирование танков используется довольно редко, поэтому оно может привести к полной остановке систем и механизмов из-за срабатывания аварийной остановки по вакууму в танках.
II Повторный запуск всего оборудования — дело долгое и хлопотное.
Количество вакуумных циклов при разбавлении атмосферы этим способом
n = ln C TP – ln C H
ln k
где k = pH /p K — коэффициент разряжения (сжатия), pH — первоначальное (абсолютное) давление в танке перед вакуумированием или опрессовкой (абсолютное давление = атмосферное + манометрическое); pK — конечное давление цикла (абсолютное) в танке после опрессовки или вакуумирования; CTP, CH — требуемая и начальная концентрация газа в атмосфере танка соответственно.
Пример: На судне вместимостью 8000 м3 по данным визуальной инспекции, имеется воздух в танках с содержанием (С H) 21% кислорода по объему. Рабочие компрессоры могут создать в танках вакуум 50% (-0,5 бара манометрическое давление или 0,5 бара абсолютное давление). По окончании продувки танков азотом атмосфера в танках должна содержать не более (С TP) 1% кислорода объема танка.
Определить, какое количество вакуумных циклов необходимо выполнить и какое количество азота при этом потребуется.
Решение: Рассчитаем количество вакуумных циклов:
n = ln l – ln 2l H = 0-3,04 = 4,41.
ln 1,0 0,69
0,5
Таким образом, достичь 1%-ного содержания кислорода в атмосфере танка можно примерно за 4,5 вакуумных цикла.
Поскольку степень вакуумирования составляет 50%, за каждый вакуумный цикл будет происходить смена 50% объема танка (в нашем случае 4000 м3).
Соответственно за 4,5 цикла будет израсходовано азота:
4,5 • 4000 = 18 000 м3.
Эту задачу можно решить «шаг за шагом», используя соотношение
СK (%) = p H ∙С H %,
p K
где С H — концентрация газа в начале каждого цикла; С K — концентрация газа в конце каждого цикла.
В нашем случае за первый вакуумный цикл концентрацию кислорода можно снизить до следующего
значения: (0,5/1,0) • 21% = 10,5%,
а за второй цикл: (0,5/1,0) . 10,5% = 5,25%,
за третий цикл: (0,5/1,0) • 5,25% = 2,63%,
за четвертый цикл: (0,5/1,0) • 2,63% = 1,31% и т. д.
Расход азота за 4 цикла составит: 8000 м3 • 50% = 4000 м3 - 4 = 16 000 м3.
Непрерывное разбавление. Сменить атмосферу в танке можно методом непрерывного разбавления. К сожалению, только такой метод применим на судах с танками типа «А», поскольку они характеризуются очень ограниченными величинами избыточного давления (250 мбар) и вакуума (3 мбар).
Для разбавления абсолютно не имеет значения, в каком месте танка подается азот и где происходит сброс смеси в атмосферу. Поэтому целесообразно инертный газ подавать с большой скоростью по газовой магистрали в нижнюю часть танка, а сбрасывать смеси газов через газовую магистраль танка в его верхней части.
Для танков типа «С» такой метод можно улучшить, отсасывая смесь газов из танка с помощью компрессоров и поддерживая небольшой вакуум в танке.
Инертизацию танков методом разбавления можно также выполнять последовательно, перепуская газ из одного танка в другой, но при этом значительно снижается скорость разбавления и, следовательно, увеличивается время. Поэтому лучший вариант — продувка в параллель.
Выбор метода замещения атмосферы в танке во многом зависит от конструктивных и технологических особенностей каждого судна. Как бы то ни было, важно при любом методе продувки танка регулярно контролировать атмосферу в нем и продувать все системы и механизмы.
Рассчитать время инертизации танков непрерывным разбавлением можно по специальной формуле. Если в танке однородная газовая среда (пары груза, азот, инертный газ, воздух), то количество обменов атмосферы танка, необходимое для полной смены его газовой среды, можно определить как
n = In C H + 1,
C K
где n — количество обменов объёма; In — натуральный логарифм; СH — процентное содержание кислорода до инертизации /вентиляции; СK — процентное содержание кислорода после инертизации/вентиляции.
Для более точных расчетов можно использовать следующую формулу:
V общ = V T • (n + p T )
p a
где n — количество смен объемов; р T — давление в танке (абс.); рa — атмосферное давление; V общ — общий объем азота, необходимый для продувки; V T - объем танков.
Пример: Содержание кислорода в танке объемом 4000 м3 до начала инертизации составляет 21% объема. Необходимо продуть танк до содержания кислорода 3% по объему.
Решение: Отношение процентного содержания кислорода до инертизации и после нее будет равно 7. Натуральный логарифм числа 7 составляет 1,95, необходимо произвести два полных обмена атмосферы танка, чтобы содержание кислорода в нем понизилось до 3% процентов. Это справедливо при наличии однородной смеси газов в танке, однако если сработает «эффект поршня», то число обменов будет меньше.
Вышеуказанную формулу используют при расчете времени инертизации танков азотом, т. е. если содержание кислорода в продувочном газе принято равным «0». Что же произойдет, если мы будем продувать атмосферу танка с помощью инертного газа, который содержит некоторое количество кислорода. В таком случае вышеуказанная формула примет вид
n = ln C H - O 2 иг +1,
СK - O2 иг
где O2 иг — содержание кислорода в инертном газе.