Особенности проектирования нефтеналивных судов

 

Основные свойства жидких нефтепродуктов,

Перевозимых на судах

 

В составе номенклатуры нефтегрузов, перевозимых на речном транспорте, имеется несколько десятков наименований. В зависимости от физических свойств и особенностей транспортировки их делят на пять видов: нефть, тяжёлые нефтепродукты, легкие нефтепродукты, бензин и масла.

Нефть является продуктом добычи и представляет собой маслянистую горючую жидкость. Она – смесь углеводородов с примесями органических сернистых и азотистых соединений. Физические свойства нефти разнообразны. Она обладает высокой огне- и взрывоопасностью и меняет вязкость в зависимости от температуры.

Тяжёлые (тёмные) нефтепродукты включают мазуты различных марок, битум, гудрон, моторное топливо, осевое и зелёное масло. Характерной особенностью этой группы нефтепродуктов является высокая вязкость при обычной температуре окружающей среды, поэтому при грузовых операциях они, как правило, подогреваются.

Из лёгких (светлых) нефтепродуктов водным транспортом перевозятся дизельное топливо, керосин, топливо для реактивных двигателей, дистилаты.

Бензины по существующей классификации относятся к светлым нефтепродуктам, однако, в виду высокой огне- и взрывоопасности, а также токсичности их выделяют в особую группу.

Масла речным транспортом перевозят в ограниченном количестве, однако, их ассортимент широк. Качество масел очень чувствительно к воде, поэтому при погрузке суда тщательно осматриваются в присутствии грузоотправителя.

К основным свойствам нефтепродуктов, оказывающим непосредственное влияние на конструкцию судов и организацию перевозочногопроцесса, можно отнести плотность, вязкость, теплоёмкость, теплопроводимость, испаряемость и упругость паров, способность к электризации.

Плотность нефтепродуктов влияет на вместимость судна. Плотность – масса вещества, заключённая в единице объёма. Она зависит от температуры нефтепродукта. Плотность нефти и нефтепродуктов, в соответствиис ГОСТом, определяется при температуре 20 °С. Плотность нефтепродуктов при других температурах можно пересчитать по формуле:

 

(14.1)

 

где – плотность при 20 °С, кг/м³; – температурная поправка, кг/м³ × K; – фактическая температура нефтегруза, °С;

Вязкость жидкости влияет на гидравлическое сопротивление трубопроводов. От этого параметра зависит работа насосных установок, а также скорость стекания остатков нефтепродуктов в корпусе судна к приёмникам насосов и, следовательно, продолжительность грузовых операций. Различают динамическую и кинематическую вязкость. В гидравлических расчётах чаще всего используется кинематическая вязкость. Обычно определяется коэффициент кинематической вязкости мазутов и масел при определённой температуре. Большое влияние на вязкость оказывает температура нефтепродукта. Следует заметить, что с понижением температуры вязкость нефтепродуктов возрастает, нефтепродукты густеют и теряют подвижность. Переход из жидкого состояния в твёрдое происходит постепенно.

Температура помутнения определяет начало выделения кристаллов растворимого в топливе парафина или поглощённой им воды.

Температурой застывания считают температуру, при которой нефтепродукт, помещённый в специальную пробирку, в течение одной минуты не меняет положения уровня при наклоне её на 45°С. К примеру, температура застывания бензина доходит до –80°С; дизельных топлив – от –10°С до –60°С; некоторых сортов нефти и мазутов до –36°С и более.

Теплоёмкость характеризует количество теплоты, которое необходимо для нагревания единицы массы вещества на 1°С. В приближённых расчётах можно принять равной 2×10³ ДЖ/кг × K.

При оценке энергии, необходимой для подогрева груза, важным является такое качество нефтепродукта, как теплопроводность. Её можно оценить по коэффициенту теплопроводности, который определяется по формуле:

 

(14.2)

 

Испаряемость – способность жидкого нефтепродукта обращаться в парообразное состояние. Она оказывает большое влияние на потери нефтепродуктов во время транспортировки, на режим работы насосных установок, огне – и взрывоопасность, токсичность паров нефтепродуктов. Испаряемость нефтепродуктов зависит от упругости паров.

При проектировании нефтеналивных судов, прежде всего, необходимо учитывать взрыво – и пожароопасность нефтепродуктов, которые характеризуются температурой вспышки паров и температурой их воспламенения. Температура вспышки – минимальная температура, при которой смесь паров нефти (нефтепродукта) с воздухом вспыхивает при поднесении к ней пламени. Температура воспламенения – минимальная температура, при которой вспыхнувшая при поднесении пламени смесь горит не менее 5 секунд.

В соответствии с ГОСТом 19433–81 опасные грузы в зависимости от температуры вспышки делятся на классы и подклассы. Применительно к нефтепродуктам, перевозимым на судах, эта классификация выглядит следующим образом:

подкласс 3.1 – легковоспламеняющиеся жидкости с низкой температурой вспышки – жидкости, имеющие температуру вспышки ниже минус 18°С;

подкласс 3.2 - легковоспламеняющиеся жидкости со средней температурой вспышки – жидкости с температурой вспышки от минус 18°С до плюс 23°С;

подкласс 3.3 – легковоспламеняющиеся жидкости с высокой температурой вспышки – жидкости с температурой вспышки от 23°С до 61°С;

подкласс 9.1 – горючие жидкости с температурой вспышки от 61°С до 100°С.

По «Правилам пожарной безопасности нефтеналивных речных судов» нефтегрузы и приравниваемые к ним грузы (газовый конденсат и др.) в зависимости от температуры вспышки разделены на четыре класса:

1 – с температурой вспышки паров 28°С и ниже;

II – с температурой вспышки паров более 28°С и до 45°С;

III – с температурой вспышки паров более 45°С и до 120°С;

IV – с температурой паров более 120°C.

При проектировании наливных судов необходимо учитывать ещё одно важное обстоятельство. Нефть и нефтепродукты – грузы, боящиеся обводнения, которое снижает их качество. В свою очередь и попадание нефтепродуктов в водный бассейн, (тем более речной – ограниченный по размерам), вызывает далеко идущие негативные последствия в плане загрязнения окружающей среды, пагубного влияния на её флору и фауну.