【摘要】：這些年來,天然氣作為一種清潔能源逐漸被廣泛使用。陸上的LNG運(yùn)輸主要通過管道和運(yùn)輸車,LNG運(yùn)輸船是海上運(yùn)輸LNG的主流。LNG運(yùn)輸船通常使用超低溫的儲液罐保存液態(tài)天然氣。在運(yùn)輸過程中,LNG儲液罐的外部環(huán)境會隨著航線發(fā)生變化,液罐因?yàn)橥獠凯h(huán)境的不同,吸收不同的熱量進(jìn)入罐內(nèi)。導(dǎo)致部分液體蒸發(fā)形成蒸汽,這部分蒸汽又會進(jìn)一步引起罐內(nèi)壓力增大。因?yàn)長NG的易燃、易爆特性,會產(chǎn)生安全隱患。并且蒸發(fā)過多天然氣氣體也會造成運(yùn)輸成本的上升。LNG液罐的絕熱性能對LNG運(yùn)輸船的安全運(yùn)輸有重要的意義,因此本文對獨(dú)立C型液罐的溫度場和蒸發(fā)率進(jìn)行研究。本文的第一部分首先對液態(tài)天然氣的熱力學(xué)性質(zhì)做了簡單的概述。能夠準(zhǔn)確的計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)對研究熱力學(xué)過程有很大的幫助。并給出了熱力學(xué)性質(zhì)和天然氣的遷移性質(zhì)計(jì)算相關(guān)的公式。最后對穩(wěn)態(tài)溫度場的熱分析原理進(jìn)行了介紹,包括熱分析的特點(diǎn)、熱分析單元、熱載荷和邊界條件。本文的第二部分首先對ANSYS熱分析的的具體過程進(jìn)行概述,并給出了熱傳導(dǎo)微分方程。隨后基于某小型液氮儲罐實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,進(jìn)行LNG儲液罐的蒸發(fā)模型分析,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。提出了LNG儲液罐蒸發(fā)率預(yù)測方法,并進(jìn)行了有限元分析,得出了一些LNG儲液罐的蒸發(fā)率規(guī)律。本文的第三部分首先基于穩(wěn)態(tài)溫度場理論,對6000m~3LNG儲液罐進(jìn)行了數(shù)值分析,求得熱量分布情況,對儲液罐在不同外界溫度下的相應(yīng)蒸發(fā)率進(jìn)行預(yù)測,并考慮了熱輻射影響下的蒸發(fā)率情況。其次,對蒸發(fā)率的公式進(jìn)行了歸納總結(jié),計(jì)算了儲罐的靜態(tài)蒸發(fā)率,并推導(dǎo)計(jì)算了,6000m~3LNG儲液罐不同內(nèi)壓的靜態(tài)蒸發(fā)率。得出不同內(nèi)壓下蒸發(fā)率規(guī)律。最后使用飽和均質(zhì)模型,對LNG的靜態(tài)自然升壓和無損儲存時(shí)間進(jìn)行了研究計(jì)算,研究了無損儲存時(shí)間在不同設(shè)計(jì)壓力下和不同外界溫度下的規(guī)律。本文的第四部分基于氣液平衡理論,利用Aspen Hysys軟件,對LNG密閉儲罐的壓力進(jìn)行研究。首先建立密閉LNG儲罐內(nèi)靜態(tài)蒸發(fā)的模型,簡要的介紹了結(jié)構(gòu)單元節(jié)流閥和分離器(儲罐)。其次,給出了LNG儲罐靜態(tài)蒸發(fā)Hysys動(dòng)態(tài)模型以及相應(yīng)的模擬方法和工況。最后,分析了儲罐內(nèi)壓力變化,不同LNG組分對儲罐內(nèi)壓力的影響,不同充滿率對儲罐壓力的影響。本文的研究內(nèi)容對LNG船獨(dú)立C型液罐傳熱與蒸發(fā)情況有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2678769