Основы теории микроклимата трюмов

Основными факторами обеспечения сохранности грузов при морской грузоперевозки являются тепловлажностные и вентиляционные режимы перевозки грузов, составляющие сущность микроклимата трюмов. Теоретическими основами микроклимата трюмов являются законы тепломассообмена гигроскопических материалов, фундаментально разработанные советскими учеными школы акад. А. В. Лыкова. Микроклимат трюма морского судна представляет собой сложную теплофизическую задачу нестационарного тепломассообмена грузов с внешней средой.

Для трюмов сухогрузных судов характерными являются четыре состояния: свободный задраенный трюм, свободный вентилируемый трюм, задраенный трюм с грузом, вентилируемый трюм с грузом.

Первое характерное состояние трюма, когда трюм свободен от груза, вентиляционная система и люки задраены, представляет собой задачу конвективного теплообмена с участием лучистого теплообмена. Второе характерное состояние трюма наблюдается при аэрации свободного от груза трюма и представляет собой внутреннюю задачу взаимодействия конвективного, лучистого и вынужденного тепловлаговоздухо обменов. Третье характерное состояние трюма возникает при перевозке груза в трюме с закрытыми люками и задраенной вентиляционной системой и представляет собой сложную задачу тепломассообмена груза с воздухом трюма и теплообмена груза с внешней средой путем теплопередачи, конвективного и лучистого теплообмена. Оно часто имеет место в период шторма, тумана, дождя, зыби, когда вентиляция бездействует. Четвертое характерное состояние представляет собой сложную термодинамическую задачу тепломассообмена груза с внешней средой, с воздействием на эти процессы вынужденного и конвективного воздухообмена трюма с наружным воздухом.

В зависимости от условий конкретного рейса могут возникнуть следующие температурные схемы: температурное поле трюма однородно, температура надводной части трюма выше температуры подводной (летний переход в одной климатической зоне), температура надводной части трюма ниже температуры подводной (зимний переход в одной климатической зоне), температура груза меньше наружной температуры (переход с севера на юг), температура груза больше наружной температуры (переход с юга на север).

Однородное температурное поле трюма является практически маловероятным и может рассматриваться лишь с теоретической точки зрения.

Исследованиями установлено, что груз в трюме не успевает прогреваться или охлаждаться в соответствии с температурой наружной среды, каковы бы ни были продолжительность рейса и колебания наружной температуры. Теплопоступления через ограждения трюма составляют примерно 5—10% от того количества тепла, которое необходимо для выравнивания температуры груза с наружной, причем воздействию наружной температуры подвергается только пограничный слой груза.

Глубина теплового воздействия наружной среды на генеральный груз больше, чем для навалочного груза, что объясняется наличием воздушных каналов между отдельными местами, в которых возникают конвективные потоки воздуха, усиливающие теплообмен. Характерным является затухание воздействия внешней среды по мере удаления от ограждения трюма.

В результате облучения судна солнечными лучами корпус его сильно нагревается в дневное время. Ночью в результате радиационного теплоизлучения надводная часть корпуса судна сильно охлаждается, температура палубы и надводного борта становится ниже температуры наружного воздуха, температуры трюмного воздуха и груза. В результате колебаний температуры палубы в подпалубном пространстве развиваются характерные термодинамические процессы. Наклонной штриховкой показаны отрезки времени, когда температура палубы была ниже точки росы трюмного воздуха, т. е. когда имел место процесс конденсации влаги на внутренней поверхности палубы.

Кривые относительной влажности, температуры и точки росы воздуха показывают, что в момент восхода солнца сконденсировавшаяся за ночь влага быстро испаряется с поверхности палубы и насыщает воздух подпалубного пространства. Термодинамические процессы в трюме зависят от эксплуатационных условий рейса. Так, в результате мойки палубы в И—12 ч 23го и 24го числа температура палубы и подпалубного воздуха сразу упала, а относительная влажность повысилась.

Сущность микроклимата трюмов морских судов заключается в следующих основных положениях:

основная масса груза в течение рейса сохраняет свою первоначальную температуру. Область теплового воздействия внешней среды на насыпной и навалочный груз распространяется на глубину не более 0,6—1,0 м от поверхности груза и более значительна для генеральных грузов при условии обеспечения внутренней вентиляции груза;

на переходе судна из холодной зоны в теплую на всем протяжении перехода (кроме первых 2—3 суток) и в порту выгрузки существует опасность конденсации влаги на поверхность груза, которую можно ликвидировать только выравниванием температуры груза с температурой внешней среды;

на переходе судна из теплой зоны в холодную реально существует опасность конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений трюма, которую можно ликвидировать либо путем выравнивания температуры груза с окружающей, либо путем вентиляции трюмов сухим или наружным воздухом;

для обеспечения сохранности груза точка росы трюмного воздуха должна быть всегда меньше температуры груза на величину температурного запаса и меньше температуры ограждений минимум на 1—3°.

Наши приколюхи