鄭代忠 (江蘇東方重工有限公司 靖江 214521)

葉愛君 (七〇八研究所 上海 200011)

利用宏命令計算貨油艙蒸汽耗量*

鄭代忠 (江蘇東方重工有限公司 靖江 214521)

葉愛君 (七〇八研究所 上海 200011)

宏命令;貨油艙;蒸汽耗量

詳細介紹了如何進行貨油艙蒸汽耗量計算,并結(jié)合49 000 t原油/成品油船實船設(shè)計,利用宏命令自動平衡蒸汽加熱系統(tǒng),使加熱時間符合設(shè)計要求,提高設(shè)計效率。

0 引 言

油船裝運較高粘度的油類時,為確保順利卸油,必須加熱讓貨油粘度降低,具有較高的流動性。貨油艙加熱系統(tǒng)設(shè)計的核心就是貨油艙蒸汽耗量計算。通過貨油艙蒸汽耗量計算,可以評估燃油鍋爐的容量、可以明確貨油艙加熱所需加熱盤管的長度、可以輔助貨油艙加熱系統(tǒng)的設(shè)計。本文將詳細介紹如何進行貨油艙蒸汽耗量計算,并結(jié)合49 000 t原油/成品油船實船設(shè)計,就利用宏命令自動平衡貨油艙蒸汽加熱系統(tǒng),進行闡述。

1 設(shè)計條件

貨油艙蒸汽耗量計算應(yīng)結(jié)合船舶運營實際,按照全船技術(shù)規(guī)格書要求,滿足一定的設(shè)計條件。利用設(shè)計條件來約束和校核貨油艙蒸汽耗量計算,使之符合設(shè)計要求。

設(shè)計條件主要包括所裝貨油成分、貨油密度、貨油比熱、貨油加熱起止溫度、貨油保溫溫度、加熱所需時間、設(shè)計環(huán)境溫度、加熱介質(zhì)條件等等。

以49 000 t原油/成品油船實船設(shè)計為例,其設(shè)計條件如表1:

表1 貨油艙設(shè)計條件[1]

2 蒸汽耗量計算

日本JAPAN STEEL公司在油船貨油艙加熱系統(tǒng)設(shè)計方面具有較高的知名度,同時在該領(lǐng)域占有較大的市場份額。本文將以49 000 t原油/成品油船實船設(shè)計為例,著重介紹JAPAN STEEL蒸汽耗量計算。

2.1 計算公式[2]

貨油艙蒸汽耗量計算過程中需要經(jīng)常用到兩個換熱臨時數(shù)值,這兩個換熱臨時數(shù)值可以說是整個貨油艙蒸汽耗量計算的基礎(chǔ)。具體如下:

式中 A——貨油艙不同換熱面的面積,m2;

K——貨油艙不同換熱面的換熱系數(shù),kcal/m2h℃;

θ——貨油艙不同換熱面對應(yīng)的外界溫度,℃;

W,Y——換熱臨時數(shù)值。

以49 000 t原油/成品油船No.1貨油艙(左)為例,兩個換熱臨時數(shù)值W及Y的計算結(jié)果如表2所示:

表2 某船換熱臨時數(shù)值計算

貨油艙加熱盤管表面積ASX:

式中 t——加熱時間,h;

θ0——貨油初始加熱溫度,℃;

θr——貨油加熱后的溫度,℃;

θX——貨油加熱瞬間溫度,℃;

r——貨油密度,kg/m3;

V——貨油艙凈容積,m3;

c——貨油比熱,kcal/kg℃;

KS——加熱盤管傳熱系數(shù),kcal/m2h℃。

貨油加熱初始階段:

貨油加熱結(jié)束時:

因此,實際加熱盤管表面積AS

同時,AS還應(yīng)滿足公式(7)及公式(8)限制條件:

式中 θm——貨油限定溫度,℃;

θS——加熱蒸汽平均溫度,℃;

AS——加熱盤管表面積,m2。利用設(shè)計條件及公式(1)～(8),就可以求出貨油艙加熱盤管表面積AS。進而算出貨油艙加熱面積容積比R、貨油艙加熱所需蒸汽耗量Gm以及貨油艙保溫所需蒸汽耗量Gk:

式中 R——貨油艙加熱面積容積比,m2/m3;

Gm——貨油艙加熱所需蒸汽耗量,kg/h;

Gk——貨油艙保溫所需蒸汽耗量,kg/h;

Δi——加熱蒸汽與凝水之間的焓差,kcal/kg。

2.2 加熱系統(tǒng)平衡

利用宏命令自動平衡貨油艙加熱系統(tǒng)需經(jīng)過如下步驟:

首先,利用EXCEL公式編輯及自動計算功能,將公式(1)～(11)編輯到對應(yīng)的EXCEL表格中。

對貨油艙加熱盤管表面積而言,加熱起始階段AS1及加熱結(jié)束時AS2可以利用已知條件計算出來。盡管根據(jù)公式(6)可以確定貨油艙加熱盤管表面積AS的范圍,但是事實上AS卻無法直接計算求得。而計算加熱所需蒸汽耗量、加熱面積容積比等均需要AS。

因此,我們不妨?xí)呵壹俣ˋS=AS2。以49 000 t原油/成品油船為例,此時所對應(yīng)的貨油艙匯總?cè)绫?所示:

表3 某船假定As情況下的加熱計算匯總

其次,打開EXCEL宏選項,利用Visual Basic編輯器。輸入下述宏:

Sub Yaj()

50

If(Range("B41").Value-Range("C23").Value)＞0.02)Then

Range("C35").Value=Range("C35").Value-0.01

GoTo 50

Else

End If

……

End Sub

最后,打開EXCEL宏選項,運行所編制的宏,即可自動平衡整個貨油艙加熱系統(tǒng)。

以49 000 t原油/成品油船為例,平衡后的加熱計算匯總?cè)绫?所示:

表4 某船平衡后的加熱計算匯總

2.3 設(shè)計流程圖(見圖1)

圖1

3 結(jié) 語

計算其他油船貨油艙加熱系統(tǒng)時,只需更改設(shè)計條件及換熱臨時數(shù)值,然后運行所編制的宏,即可自動平衡整個系統(tǒng)。利用EXCEL公式編輯及自動計算功能,結(jié)合宏命令,可以將一些復(fù)雜、費時的計算工作快速而準確地完成,大大提高了設(shè)計效率。

此外,上述計算方法還可以用于自動平衡全船水消防系統(tǒng)以及自動平衡燃油閉式溢流系統(tǒng)。

[1] 49 000 t原油/成品油船《全船技術(shù)設(shè)計規(guī)格書》[R].

[2] JAPAN STEEL APPROVAL DRAWING[M].

Steam Consumption Calculation for the Cargo Oil Tank Based on Macro Commands

Zheng Daizhong Ye Aijun

macro command;cargo oil tank;steam consumption

This paper introduces how to calculate the steam consumption for the cargo oil tank in detail.Combined with the real ship design of a 49 000 t crude/product oil tanker,the macro commands are used to balance the steam heat system automatically to ensure that the heat time can meet the design requirement,resulting in the increase of the design efficiency.

U 663.85

A

1001-9855(2010)06-0029-04

2010-08-19

鄭代忠(1976.02-),男,漢族,四川人,工程師,主要從事船舶輪機設(shè)計和建造工作。

葉愛君(1978.10-),男,漢族,湖北人,工程師,主要從事船舶輪機設(shè)計和建造工作。