Газовоз: базовые принципы морской транспортировки газов

Глава 1. Перевозка газовых грузов в море

Существует много типов газовозов, перевозящих широкий спектр газовых грузов с использованием различных систем хранения и охлаждения. Этот учебный материал поможет вам разобраться в способах перевозки газовых грузов и в ключевых требованиях безопасности для таких судов.

1. Перевозка газовых грузов в море. Добро пожаловать в модуль по основам работы газовозов. В этой главе мы рассмотрим разные способы перевозки газовых грузов в море. После прохождения главы вы сможете:

– вспомнить, что температура кипения жидкости зависит от давления;

– различать конструкции газовозов, позволяющие перевозить углеводородные газы в жидкой фазе;

– в общих чертах описать требования ИМО к холодильным установкам газовозов.

Начмём не на судне и даже не на уровне моря, а… на горе.

Представьте, что мы поднялись на высокую гору, например Эверест. В базовом лагере на уровне моря воду для чая кипятят примерно при атмосферном давлении – 1 бар – и она закипает при 100 °C. А у нас ближе к вершине давление воздуха примерно в три раза ниже, и при таком давлении вода закипит уже при 72 °C. Чай получится так себе – но это будет не самая большая наша проблема.

Вы, вероятно, знаете, что этой связью между точкой кипения и давлением мы пользуемся и на судах при опреснении. Создавая вакуум, мы заставляем морскую воду кипеть уже при 40 °C. Благодаря этому в качестве греющей среды можно использовать охлаждающую воду рубашки дизеля – отличное решение: одновременно охлаждаем двигатель и утилизируем «потерянное» тепло.

Конечно, можно и наоборот: повышая давление, мы повышаем температуру кипения. Этим пользуются в скороварках: внутри выше давление – выше температура кипения – меньше время и затраты энергии на приготовление. Вот ключевая зависимость, которую нужно помнить: чем выше давление, тем выше температура кипения.

Газовые грузы почти всегда очень летучи: они кипят при температурах намного ниже обычных окружающих. Чтобы их было экономично перевозить, их нужно перевозить в жидкой фазе – так объм груза в разы меньше, чем в газовой.

Жидкость или газ? Мы говорили, что как жидкость груз занимает намного меньше места. Насколько меньше? Для LPG газообразной фазы нужно приблизительно в 270 раз больше объма, чем для его жидкости, а для LNG – в 600 раз больше.

Значит ли это, что такие грузы всегда надо перевозить при очень низких температурах? И да, и нет. Помните: если поднять давление, поднимется и температура кипения. Многие газы можно хранить при комнатной температуре – если сосуд достаточно прочный, чтобы выдерживать давление.

Если налить летучую жидкость в герметичный баллон, она начнт кипеть, над жидкостью накопится пар, и давление вырастет. Но по мере роста давления растт и температура кипения. Если окружающая температура ниже критической температуры (температуры, выше которой вещество не может существовать в жидкой фазе), система придт к равновесию: температура кипения станет немного выше окружающей, и кипение прекратится.

К слову, видели иней на стенках газового баллона, когда зимой с него берут газ для плиты? По мере расхода газа давление в баллоне падает, температура кипения снижается, и из жидкости испаряется новая порция газа. На испарение нужна теплота – она отнимается у окружающего воздуха через стенку баллона. Воздух у поверхности охлаждается, и содержащийся в нм водяной пар намерзает на баллоне. Побочный плюс – по верхней границе инея можно прикинуть уровень жидкости.

Из этого следует ещ один важный момент перевозки газовых грузов: чтобы жидкость превращалась в пар, нужна теплота. Если мы теплоизолируем грузовые танки, единственный источник теплоты – сам оставшийся жидкий груз. Он охлаждается, а вместе с понижением температуры падает и давление.

Итак, летучие углеводородные грузы (LPG, LNG) можно удерживать в жидкой фазе давлением, охлаждением или комбинацией обоих методов. Если используем охлаждение, разумно хорошо теплоизолировать танки – это снижает приток тепла извне и мощность (стоимость) холодильной установки.

Один и тот же груз можно перевозить разными способами. Исключение – LNG, который перевозится при низком давлении. Критическая температура метана (основной компонент LNG) столь низка (−83 °C), что при нормальной окружающей температуре метан остатся газом при любом давлении – поэтому LNG относят к газам. (Все давления далее – избыточные, т. е. сверх атмосферного.) Перевозка горючих газов при избыточном давлении делает возможным «утечку наружу» при негерметичности, препятствуя подсосу воздуха и образованию взрывоопасной смеси.

Мы относим LNG к категории «полностью охлажднных», но у LNG есть отличия: хотя его перевозят холодным и при низком давлении, судовой холодильный контур обычно не используется. Поскольку LNG – это в основном метан, который легче воздуха, его пары можно сжигать как топливо для ГЭУ. Хорошая теплоизоляция и утилизация паров испарения («boil-off») на нужды движения одновременно охлаждают танки и сдерживают давление.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.