利用宏命令计算货油舱蒸汽耗量*

郑代忠 (江苏东方重工有限公司 靖江 214521)

叶爱君 (七〇八研究所 上海 200011)

利用宏命令计算货油舱蒸汽耗量*

郑代忠 (江苏东方重工有限公司 靖江 214521)

叶爱君 (七〇八研究所 上海 200011)

宏命令;货油舱;蒸汽耗量

详细介绍了如何进行货油舱蒸汽耗量计算,并结合49 000 t原油/成品油船实船设计,利用宏命令自动平衡蒸汽加热系统,使加热时间符合设计要求,提高设计效率。

0 引 言

油船装运较高粘度的油类时,为确保顺利卸油,必须加热让货油粘度降低,具有较高的流动性。货油舱加热系统设计的核心就是货油舱蒸汽耗量计算。通过货油舱蒸汽耗量计算,可以评估燃油锅炉的容量、可以明确货油舱加热所需加热盘管的长度、可以辅助货油舱加热系统的设计。本文将详细介绍如何进行货油舱蒸汽耗量计算,并结合49 000 t原油/成品油船实船设计,就利用宏命令自动平衡货油舱蒸汽加热系统,进行阐述。

1 设计条件

货油舱蒸汽耗量计算应结合船舶运营实际,按照全船技术规格书要求,满足一定的设计条件。利用设计条件来约束和校核货油舱蒸汽耗量计算,使之符合设计要求。

设计条件主要包括所装货油成分、货油密度、货油比热、货油加热起止温度、货油保温温度、加热所需时间、设计环境温度、加热介质条件等等。

以49 000 t原油/成品油船实船设计为例,其设计条件如表1:

表1 货油舱设计条件[1]

2 蒸汽耗量计算

日本JAPAN STEEL公司在油船货油舱加热系统设计方面具有较高的知名度,同时在该领域占有较大的市场份额。本文将以49 000 t原油/成品油船实船设计为例,着重介绍JAPAN STEEL蒸汽耗量计算。

2.1 计算公式[2]

货油舱蒸汽耗量计算过程中需要经常用到两个换热临时数值,这两个换热临时数值可以说是整个货油舱蒸汽耗量计算的基础。具体如下:

式中 A——货油舱不同换热面的面积,m2;

K——货油舱不同换热面的换热系数,kcal/m2h℃;

θ——货油舱不同换热面对应的外界温度,℃;

W,Y——换热临时数值。

以49 000 t原油/成品油船No.1货油舱(左)为例,两个换热临时数值W及Y的计算结果如表2所示:

表2 某船换热临时数值计算

货油舱加热盘管表面积ASX:

式中 t——加热时间,h;

θ0——货油初始加热温度,℃;

θr——货油加热后的温度,℃;

θX——货油加热瞬间温度,℃;

r——货油密度,kg/m3;

V——货油舱净容积,m3;

c——货油比热,kcal/kg℃;

KS——加热盘管传热系数,kcal/m2h℃。

货油加热初始阶段:

货油加热结束时:

因此,实际加热盘管表面积AS

同时,AS还应满足公式(7)及公式(8)限制条件:

式中 θm——货油限定温度,℃;

θS——加热蒸汽平均温度,℃;

AS——加热盘管表面积,m2。利用设计条件及公式(1)～(8),就可以求出货油舱加热盘管表面积AS。进而算出货油舱加热面积容积比R、货油舱加热所需蒸汽耗量Gm以及货油舱保温所需蒸汽耗量Gk:

式中 R——货油舱加热面积容积比,m2/m3;

Gm——货油舱加热所需蒸汽耗量,kg/h;

Gk——货油舱保温所需蒸汽耗量,kg/h;

Δi——加热蒸汽与凝水之间的焓差,kcal/kg。

2.2 加热系统平衡

利用宏命令自动平衡货油舱加热系统需经过如下步骤:

首先,利用EXCEL公式编辑及自动计算功能,将公式(1)～(11)编辑到对应的EXCEL表格中。

对货油舱加热盘管表面积而言,加热起始阶段AS1及加热结束时AS2可以利用已知条件计算出来。尽管根据公式(6)可以确定货油舱加热盘管表面积AS的范围,但是事实上AS却无法直接计算求得。而计算加热所需蒸汽耗量、加热面积容积比等均需要AS。

因此,我们不妨暂且假定AS=AS2。以49 000 t原油/成品油船为例,此时所对应的货油舱汇总如表3所示:

表3 某船假定As情况下的加热计算汇总

其次,打开EXCEL宏选项,利用Visual Basic编辑器。输入下述宏:

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,打开EXCEL宏选项,运行所编制的宏,即可自动平衡整个货油舱加热系统。

以49 000 t原油/成品油船为例,平衡后的加热计算汇总如表4所示:

表4 某船平衡后的加热计算汇总

2.3 设计流程图(见图1)

图1

3 结 语

计算其他油船货油舱加热系统时,只需更改设计条件及换热临时数值,然后运行所编制的宏,即可自动平衡整个系统。利用EXCEL公式编辑及自动计算功能,结合宏命令,可以将一些复杂、费时的计算工作快速而准确地完成,大大提高了设计效率。

此外,上述计算方法还可以用于自动平衡全船水消防系统以及自动平衡燃油闭式溢流系统。

[1] 49 000 t原油/成品油船《全船技术设计规格书》[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

郑代忠(1976.02-),男,汉族,四川人,工程师,主要从事船舶轮机设计和建造工作。

叶爱君(1978.10-),男,汉族,湖北人,工程师,主要从事船舶轮机设计和建造工作。