Обеспечение сохранности грузов и факторы внешней среды, влияющие на сохранность

В процессе перевозки на грузы оказывает воздействие окружающая среда – атмосферный воздух и забортная вода, которая омывает грузовые трюмы. Влияние гидрометеорологических условий внешней среды может привести к изменению физического и химического составов различных грузов и повлиять на их качество.

Грузовые помещения судов и склады являются закрытыми пространствами, в которых образуется свой микроклимат, правильное регулирование которого обеспечит гарантию сохранности грузов в процессе доставки.

Параметры окружающей среды.

Плотность воздуха – при t -0 °C и давлении 760 мм.рт.ст. равна 1,293 кг/м³ а плотность водяного пара равна 0,768 кг/м³. Отсюда следует, что при одинаковых условиях влажный воздух легче сухого.

Абсолютная влажность – масса водяного пара в 1 м³ смеси.

где:

• α – коэффициент объемного расширения;
• t – температура, °С;
• h – масса водяного пара.

Относительная влажность воздуха – отношение фактического количества водяных паров к тому количеству, которое может содержать воздух при данной температуре, находясь в состоянии насыщения.

Весовые количества воды в граммах, содержащееся в 1 м³ насыщенного водяными парами воздуха при атмосферном давлении в 760 мм. рт. ст. (нормальное давление), приведено в таблице 1.

 
Относительная влажность вещества – отношение массы жидкости, содержащейся в данном материале, к массе влажного материала.

где:

• q_вл – масса жидкости;
• q_с – масса сухого вещества.

Точка росы – температура воздуха, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться, т. е. появилась роса.

При дальнейшем понижении температуры воздуха (ниже точки росы) происходит конденсация влаги из воздуха. Выпадение конденсата на груз из окружающего воздуха наблюдается тогда, когда t° груза равна точке росы или ниже нее.

Такое влияние вызывает подмочку или увлажнение груза. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ опасность конденсации влаги и подмочки груза возникает тогда, когда холодный груз попадает в помещение с теплым влажным воздухом.

Принципы регулирования тепловлажностных процессов в трюмах и складах

Погруженный на судно в каких-то климатических условиях груз предохраняется от воздействия внешней среды обшивкой корпуса. Температура груза, особенно его внутренних слоев, не успевает сравняться с температурой внешней среды, каковы бы ни были продолжительность рейса и колебания наружной температуры. Теплопоступления через ограждения трюма составляют примерно 5-10 % от того количества тепла, которые необходимо для выравнивания температуры груза с наружной, причем воздействию наружной температуры подвергаются только пограничный слой груза. Глубина этого воздействия зависит от теплофизических свойств и структуры 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.

В дневное время в результате облучения судна солнечными лучами корпус судна сильно нагревается. Ночью в результате радиационного тепло­излучения надводная часть корпуса судна сильно охлаждается, температура палубы и надводного борта становятся ниже температуры наружного воздуха и температуры воздуха и груза в трюме.

В результате колебаний температуры палубы, в подпалубном пространстве развиваются вполне определенные термодинамические процессы. Эти процессы также, в определенной мере, зависят от эксплуатационных условий рейса. Так, в результате мойки палубы, температура палубы и подпалубного пространства резко падает, а относительная влажность воздуха повышается.

Увлажнение или усушка груза будет зависеть от параметров вентиляционного воздуха. Ночью, при резких колебаниях суточных температур, возможно отпотевание под палубой.

При переходе в одной климатической зоне в летних условиях температура воды ниже температуры воздуха, и надводная часть судна нагревается солнечными лучами, тепловые потоки направлены сверху вниз. Вместе с теплом сверху вниз движется влага. Происходит относительное увлажнение нижней части груза. Вентиляция трюма на данном переходе существенных изменений в микроклимат не внесет. Вентиляция усилит процесс теплопередачи наружного воздуха к грузу и, в зависимости от параметров воздуха, может увлажнить или высушить груз.

В ранний весенний период или поздний осенний период, когда температура воздуха ниже температуры воды, тепловые потоки, а вместе с ними потоки влаги, направлены снизу вверх. Если температура груза ниже температуры забортной воды, то тепловой поток направлен от подводной части трюмового ограждения к грузу и от него к надводной части. Средняя часть груза в результате таких потоков увлажняется, и груз может отсыреть. Влага, испаряющаяся из груза, насыщает подпалубное пространство, а затем конденсируется на внутренней стороне палубы. В трюме развиваются два нежелательных явления – отсыревание в средней части груза и конденсация влаги в подпалубном пространстве. Поверхностная вентиляция наружным воздухом груза вызовет осушение воздуха в подпалубном пространстве, прекратит конденсацию влаги на внутренней поверхности палубы и усилит процесс перемещения влаги в грузе снизу вверх, что приведет к высушиванию груза.

Предлагается к прочтению: Несохранность грузов при транспортировке

Общие рекомендации: при переходе в весенне-осенних условиях в одной климатической зоне для предотвращения конденсации влаги на внутренней поверхности палубы необходимо осуществлять поверхностную вентиляцию груза наружным воздухом.

При переходе судна из теплой зоны в холодную теплый груз отдает свое тепло холодным частям трюма. Влага стремится из центра груза к краям. Выделившись из груза, влага конденсируется на частях трюма, что может привести к подмочке верхнего слоя находящегося в трюме груза, из-за падения капель конденсационной влаги со внутренней стороны палубы на груз. Вентиляция трюма наружным воздухом приводит к уменьшению или даже ликвидации процесса конденсации влаги на внутренних поверхностях трюмных ограждений, но при этом может отсыреть сам груз.

Общий вывод заключается в том, что при переходе из теплой зоны в холодную, при отсутствии вентиляции на этом переходе, неизбежно происходит конденсация влаги на внутренних поверхностях трюмных ограждений уже на вторые – третьи сутки. Однако следует помнить о том, что вентилировать теплый груз холодным наружным воздухом можно только в том случае, если относительная влажность этого воздуха меньше равновесной относительной влажности, соответствующей влажности груза при температуре вентиляционного воздуха. Радикальным средством ликвидации подмочки и отсыревания груза при переходе из теплой зоны в холодную является выравнивание температуры груза с температурой внешней среды. При этом происходит перераспределение влаги между грузом и трюмным воздухом. Влажность груза увеличивается за счет влаги трюмного воздуха, но настолько незначительно (» 0,001 %), что практически значения не имеет.

При переходе судна из холодных мест в теплые более холодный груз воспринимает от ограждающих частей трюма тепло. Наибольший тепловой поток направлен от нагретой солнцем палубы, затем от борта судна, омываемого водой. Вместе с тепловыми потоками направлены и потоки влаги, вследствие чего центральная часть груза увлажняется.

Абсолютная влажность воздуха в подпалубном пространстве растет засчет испарения влаги из груза. Однако относительная влажность воздуха в этом пространстве падает, относительная влажность воздуха в массе груза растет, стремясь к 100 %.

При вентиляции трюмов наружным воздухом на переходе с севера на юг теплый влажный воздух, соприкасаясь с более холодным грузом, охлаждается и может вызвать конденсацию влаги на грузе. Абсолютная влажность трюмного воздуха увеличивается в соответствии с ростом влагосодержания наружного воздуха из-за влагоотдачи груза. При переходе с севера на юг точка росы наружного воздуха становится выше температуры груза, и вентиляция наружным воздухом приводит к конденсации влаги на грузе. Отсюда следует вывод, что при переходе с севера на юг нельзя вентилировать трюмы наружным воздухом. При таком переходе трюмы должны быть задраены. Это приводит к тому, что температура груза по приходу в порт значительно ниже, чем точка росы наружного воздуха. При выгрузке в трюмы попадает теплый и влажный воздух, который, соприкасаясь с холодным грузом, образует конденсат на грузе.

Итак, при переходе с севера на юг вентилировать трюмы наружным воздухом нельзя, а перевозка груза в задраенном трюме приводит к отсыреванию груза в порту выгрузки.

Предотвратить эти нежелательные процессы можно только такой схемой вентиляции, которая позволит выровнять температуру груза с температурой внешней среды.

Конденсация не наступает, если точка росы воздуха меньше температуры груза или ограждений помещений, поэтому возможность и целесообразность вентиляции трюмов и складов вытекает из следующих условий:

• если точка росы вентиляционного воздуха равна температуре груза или выше нее, то вентилировать помещение нельзя;
• если точка росы вентиляционного воздуха ниже точки росы в помещении и температуры груза, то вентилировать помещение можно. Конденсация паров воздуха не произойдет.

Вентиляция, помимо регулирования температурно-влажностных процессов в грузовых помещениях, необходима для подавления биохимических процессов и жизнедеятельности микроорганизмов и вредителей грузов, удаления вредных продуктов распада веществ. Многие грузы в процессе хранения выделяют различные вещества (углекислый газ, этилен, метан и др.), которые удаляются при помощи системы вентиляцииСистемы отопления буксирных судов.

Для универсальных портовых складов типичен естественный или естественно-принудительный воздухообмен, который осуществляется двумя путями:

• воздухообмен путем перемещения воздуха вследствие разности значений его удельного веса в холодном и теплом состоянии;
• воздухообмен вследствие ветрового напора наружного воздуха на ограждения склада.

Наилучшая вентиляция груза в складе достигается тогда, когда направление движения складского воздуха параллельно проходам между штабелями груза.

Так как портовые склады предназначены для краткосрочного хранения грузов, и двери складов большую часть времени открыты, специальных систем вентиляции в портовых складах обычно не сооружают. Воздухообмен в складах полностью зависит от аэродинамических условий, в которых находится склад. Ветер создает на поверхностях складов положительные и отрицательные давления. С наветренной стороны склада образуется зона повышенного давления (подпора). С тыловой стороны склада образуются зоны разряжения (аэродинамическая тень).

Так как в портовых складах постоянно хранятся различные грузы, а, следовательно, тепловлажностный режим в складе также изменяется и часто отличается от условий наружного воздуха, то между складом и наружным воздухом возникает естественный воздухообмен. Причинами естественного воздухообмена является разность плотности и разность давлений воздуха в складе и снаружи. Когда в складе температура выше, чем снаружи, наружный воздух поступает в склад через нижние отверстия (щели) и выходит через верхние.

При открытых дверях воздухообмен в складе будет почти полностью зависеть от распределения ветрового давления у стен и дверей склада. Все наветренные двери находятся под давлением, а подветренные – под разрежением.

Портовые склады, в зависимости от использования строительного материала, бывают деревянные, металлические, каменные и железобетонные. Металлические склады собирают из гофрированного железа или иного металла на металлическом каркасе.

Склад из металла защищает груз от вредного воздействия атмосферных осадков, солнечных лучей и, в некоторой степени, от воздействия влажного наружного воздуха, но плохо защищает от тепловых воздействий. На грузах, уложенных в металлические склады, не образуется конденсат, так как грузы сильно не переохлаждаются. Ограждения склада играют роль теплового экрана при радиационном теплообмене, и конденсат образуется на наружной поверхности складов. В то же время сами металлические склады сильно нагреваются солнечными лучами днем и сильно охлаждаются ночью.

Сильно нагретые стены и крыша передают свое тепло хранящемуся в складе грузу путем лучистого теплообмена. Это приводит к нагреву поверхности груза и испарению влаги из груза. Вследствие испарения влаги точка росы воздуха в складе днем резко возрастает. Ночью, когда стены и крыша становятся холодными, на их внутренней стороне выпадает роса. Если днем открыты двери склада, то выделившаяся из груза влага уходит из склада, и конденсации ночью может не быть. Однако снижение влажности воздуха вследствие дневной вентиляции приводит к уменьшению веса груза, что нежелательно. Вентилировать склад следует при понижении температуры ограждения до критической, т. е. когда температура ограждения приближается к точке росы внутреннего воздуха менее чем на 3°. Если температура ограждения становится равной или меньше точки росы внутреннего воздуха, вентиляция склада обязательна.

Микроклимат каменных и деревянных складов значительно отличается от микроклимата металлических. При отрицательных температурах наружной среды в складе теплее, чем снаружи, при положительных – холоднее. Неплотности в конструкции склада и раскрытые двери вызывают воздухообмен склада с наружным воздухом. В нижних слоях штабеля температура наиболее стабильна и меньше изменяется при колебаниях температуры наружной среды. Относительная влажность воздуха внутри складов, являющаяся функцией температуры, различна. Наименьшая относительная влажность воздуха наблюдается в верхней части склада, т. к. температура там выше. У пола склада относительная влажность наибольшая и отличается сравнительной стабильностью.

Чем меньше открывается склад для производства перегрузочных работ, тем стабильней поля температур и влажности в складе. Частое и длительное открывание дверей склада и смена груза приводят к большой подвижности полей температуры и влажности в складе, а при больших разностях температур груза и наружного воздуха интенсивный воздухообмен может привести к отсыреванию груза. Весной соприкосновение теплого и влажного наружного воздуха с холодным грузом может привести к образованию конденсата на грузе. Осенью резкое охлаждение теплого груза холодным наружным воздухом может привести к внутренней конденсации влаги в грузе и его переувлажнению. Поэтому рекомендуется весной и осенью чаще вентилировать склады с тем, чтобы выравнять температуру груза с температурой наружной среды. Вопрос возможности и целесообразности вентиляции склада должен решаться в зависимости от конкретных условий наружной среды.

Взаимовлияние и совместимость грузов при хранении и перевозке

Транспорт осуществляет перевозки грузов, обладающих разнообразными физико-химическими свойствами. В процессе хранения и перевозки грузы взаимодействуют не только с окружающей средой, но и между собой.

С точки зрения сохранности грузов, их взаимное влияние следует рассматривать как один из агрессивных факторов внешней среды. Его игнорирование приводит к полной или частичной порче грузов и потере ими товарных качеств. С особой остротой проблема учета взаимного влияния грузов встает при размещении большого количества партий разнообразных грузов в одном складе, а особенно на одном судне, имеющем ограниченное число грузовых помещений.

Вопрос о совмещении и разделении грузов при хранении и перевозке решается следующим образом. По совместимости все грузы разделены на три группы: обладающие агрессивными свойствами, подверженные воздействию агрессивных факторов и нейтральные.

Группу грузов, обладающих агрессивными свойствами, делят на подгруппы.

1. Влаговыделяющие (хлопок, зерновые грузы). Они подразделяются на гигроскопические, биологические и искусственно увлажненные. Гигроскопические грузы не всегда выделяют влагу, они могут и поглощать ее, искусственно увлажненные грузы могут только выделять влагу, если парциальное давление в них выше, чем в воздухе, биологические грузы всегда выделяют влагу, образующуюся в процессе их жизнедеятельности.
2. Тепловыделяющие. Подразделяются на грузы с повышенной температурой и нагревающиеся при увлажнении (зерновые, уголь, хлопок).
3. Самовозгорающиеся (хлопок, уголь).
4. Газовыделяющие (нефть, нефтепродукты).
5. Ядовитые (кислоты, щелочи, химикаты).
6. Пылящие (пищевые, строительные, удобрения).
7. Одорирующие (выделяющие запахи: керосин, соленая рыба, табак).
8. Опасные как носители карантинных объектов (живые грузы, кожсырье).

Группа грузов, подверженных воздействию агрессивных факторов, состоит из следующих групп:

1. Портящиеся под воздействием влаги (окисляющиеся, изменяющие структуру – сахар, соль и др., загнивающие и выделяющие газы при увлажнении);
2. Портящиеся под воздействием теплоты (овощи, напитки);
3. Легковоспламеняющиеся от нагревания и окисления (нефтегрузы, кислоты);
4. Подверженные воздействию ядовитых веществ (пищевые, бумага, ткани);
5. Портящиеся от пыли (бумага, ткани);
6. Воспринимающие запахи (масло, молоко, мука);
7. Подверженные воздействию карантинных объектов.

Группы нейтральных грузов – нерудные строительные материалы, ЖБИ и т. д. Грузы этой группы не обладают агрессивными свойствами и не подвержены воздействию агрессивных факторов.

Читайте также: Тара, упаковка и маркировка грузов

Степень совместимости оценивается по семибальной системе:

• совместная перевозка на одном судне запрещается;
• через отсек от других грузов – грузы должны быть разделены двумя стальными водонепроницаемыми переборками;
• в совместном отсеке – грузы должны быть разделены вертикальной стальной водонепроницаемой переборкой;
• в одном отсеке, разделенным переборками;
• в одном помещении, при условии разделения грузом, нейтральным по отношению к двум перевозимым;
• в одном помещении, но с сепарацией;
• без ограничений.

Условия совместимости грузов при перевозке и хранении приведены в таблице 2.

Транспортные характеристики отдельных категорий грузов

Действующие правила перевозок подразделяют на три группы, отражающие особенности техники движения и транспортных характеристик грузов:

• правила перевозки сухих грузов (насыпных, навалочных, штучных, скоропортящихся и др.);
• правила перевозки нефтепродуктов наливом;
• правила буксировки судов и плотов.

Форма предъявления груза к перевозке определяет способ его транспортирования и хранения. Например, жидкие грузы перевозятся на специализированных судах – танкерах. Тот же продукт, упакованный в тару, перевозят уже на обычных сухогрузных судах, и технология хранения, перегрузки и перевозки, а также правила перевозкиПравила перевозки грузов существенно отличаются от первого случая.