鄭代忠 (江蘇東方重工有限公司 靖江 214521)

葉愛(ài)君 (七〇八研究所 上海 200011)

利用宏命令計(jì)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(ài)君 (七〇八研究所 上海 200011)

宏命令;貨油艙;蒸汽耗量

詳細(xì)介紹了如何進(jìn)行貨油艙蒸汽耗量計(jì)算,并結(jié)合49 000 t原油/成品油船實(shí)船設(shè)計(jì),利用宏命令自動(dòng)平衡蒸汽加熱系統(tǒng),使加熱時(shí)間符合設(shè)計(jì)要求,提高設(shè)計(jì)效率。

0 引 言

油船裝運(yùn)較高粘度的油類時(shí),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(dòng)性。貨油艙加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心就是貨油艙蒸汽耗量計(jì)算。通過(guò)貨油艙蒸汽耗量計(jì)算,可以評(píng)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(zhǎng)度、可以輔助貨油艙加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文將詳細(xì)介紹如何進(jìn)行貨油艙蒸汽耗量計(jì)算,并結(jié)合49 000 t原油/成品油船實(shí)船設(shè)計(jì),就利用宏命令自動(dòng)平衡貨油艙蒸汽加熱系統(tǒng),進(jìn)行闡述。

1 設(shè)計(jì)條件

貨油艙蒸汽耗量計(jì)算應(yīng)結(jié)合船舶運(yùn)營(yíng)實(shí)際,按照全船技術(shù)規(guī)格書要求,滿足一定的設(shè)計(jì)條件。利用設(shè)計(jì)條件來(lái)約束和校核貨油艙蒸汽耗量計(jì)算,使之符合設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)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(shí)間、設(shè)計(jì)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(shí)船設(shè)計(jì)為例,其設(shè)計(jì)條件如表1:

表1 貨油艙設(shè)計(jì)條件[1]

2 蒸汽耗量計(jì)算

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

2.1 計(jì)算公式[2]

貨油艙蒸汽耗量計(jì)算過(guò)程中需要經(jīng)常用到兩個(gè)換熱臨時(shí)數(shù)值,這兩個(gè)換熱臨時(shí)數(shù)值可以說(shuō)是整個(gè)貨油艙蒸汽耗量計(jì)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(duì)應(yīng)的外界溫度,℃;

W,Y——換熱臨時(shí)數(shù)值。

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

表2 某船換熱臨時(shí)數(shù)值計(jì)算

貨油艙加熱盤管表面積ASX:

式中 t——加熱時(shí)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(shí):

因此,實(shí)際加熱盤管表面積AS

同時(shí),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(jì)條件及公式(1)～(8),就可以求出貨油艙加熱盤管表面積AS。進(jìn)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(dòng)平衡貨油艙加熱系統(tǒng)需經(jīng)過(guò)如下步驟:

首先,利用EXCEL公式編輯及自動(dòng)計(jì)算功能,將公式(1)～(11)編輯到對(duì)應(yīng)的EXCEL表格中。

對(duì)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(shí)AS2可以利用已知條件計(jì)算出來(lái)。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(shí)上AS卻無(wú)法直接計(jì)算求得。而計(jì)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(shí)所對(duì)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(jì)算匯總

其次,打開EXCEL宏選項(xiàng),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(xiàng),運(yùn)行所編制的宏,即可自動(dòng)平衡整個(gè)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(jì)算匯總?cè)绫?所示:

表4 某船平衡后的加熱計(jì)算匯總

2.3 設(shè)計(jì)流程圖(見(jiàn)圖1)

圖1

3 結(jié) 語(yǔ)

計(jì)算其他油船貨油艙加熱系統(tǒng)時(shí),只需更改設(shè)計(jì)條件及換熱臨時(shí)數(shù)值,然后運(yùn)行所編制的宏,即可自動(dòng)平衡整個(gè)系統(tǒng)。利用EXCEL公式編輯及自動(dòng)計(jì)算功能,結(jié)合宏命令,可以將一些復(fù)雜、費(fèi)時(shí)的計(jì)算工作快速而準(zhǔn)確地完成,大大提高了設(shè)計(jì)效率。

此外,上述計(jì)算方法還可以用于自動(dòng)平衡全船水消防系統(tǒng)以及自動(dòng)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(jì)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(jī)設(shè)計(jì)和建造工作。

葉愛(ài)君(1978.10-),男,漢族,湖北人,工程師,主要從事船舶輪機(jī)設(shè)計(jì)和建造工作。