發(fā)布時間：2020-03-25 08:24

【摘要】：隨著我國環(huán)境污染的日益加劇和能源消費(fèi)的日益增長,未來我國對清潔能源天然氣的需求將迅速增加,到2020年我國對液化天然氣(LNG)的需求量將達(dá)到6000萬噸,安全存儲對LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。LNG對存儲環(huán)境的要求較為苛刻,在長時間存儲過程中,儲罐內(nèi)容易發(fā)生液體劇烈蒸發(fā)引起的失穩(wěn)存儲現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就是分層翻滾,分層翻滾直接威脅LNG的安全存儲,因此研究儲罐內(nèi)LNG分層翻滾特性對LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著十分重要的意義。本文采用數(shù)值計算的方法,首先分析了分層完成之后儲罐內(nèi)部的液體運(yùn)動特性,然后研究了分層密度差對儲罐內(nèi)部液體存儲狀態(tài)的影響,最后分析了LNG中含氮量對其密度的影響,并且模擬了不同的充裝方式對分層的影響。本文研究表明:(1)分層演化過程中,儲罐內(nèi)部擾動首先出現(xiàn)在分界面附近,液面處與儲罐底部速度出現(xiàn)相對較晚并且速度最大值相對較小;(2)本次模擬中,速度值0.083 m/s可以作為判斷儲罐內(nèi)部液體是否處于安全存儲狀態(tài)的依據(jù),當(dāng)分層密度差較小(小于0.5 kg/m~3)時,儲罐內(nèi)部液體為自然對流循環(huán),儲罐處于安全存儲狀態(tài);(3)立式150 m~3LNG儲罐內(nèi)部由穩(wěn)定存儲向不穩(wěn)定存儲過渡的臨界密度差在0.4-0.6 kg/m~3這一區(qū)域附近,通過理論分析驗(yàn)證了實(shí)際工程中判斷分層是否發(fā)生依據(jù)的正確性;(4)LNG含氮量對密度具有顯著影響,微小的氮含量的差異也會導(dǎo)致LNG較大的密度差,這種密度差足夠引起分層;(5)對于密度不同的LNG之間,采取合理的充裝方式可以降低儲罐內(nèi)部分層發(fā)生的風(fēng)險。
【圖文】：

在蒸發(fā)的過程中，氮?dú)庖扔谄渌慕M分優(yōu)先蒸發(fā)，上層體的密度減小，與下層密度較大的液體產(chǎn)生分層；（2）外界部和側(cè)壁漏熱影響之下，下層的液體吸收熱量，溫度升高，的液體運(yùn)動強(qiáng)度不足以使上下層液體能夠在短時間內(nèi)混合均自層中，從而形成上層密度大下層密度小的不穩(wěn)定分層，上明顯的分界線；（3）向儲罐內(nèi)充注與原有 LNG 溫度、組分差進(jìn)液的方式充裝比LNG儲罐內(nèi)的原有液體密度小的新的LN的方式充裝比 LNG 儲罐內(nèi)的原有液體密度大的新的 LNG 時下層液體密度大，上層液體密度小的穩(wěn)定分層結(jié)構(gòu)[3]。有存在分層的 LNG 儲罐內(nèi)部液體的循環(huán)過程，甲烷在氣液使液體的表面冷卻，，表面層的密度增加，上層液體下沉；同入的熱量會使得底部液體溫度上升，密度減小，下層液體上部形成對流循環(huán)，確保液體的混合均勻[4]。

圖 1-2 出現(xiàn)穩(wěn)定分層的 LNG 儲罐[4]，上下液體層之間很少有熱和質(zhì)量交換，各層都有自己的對主要來自于儲罐底部與側(cè)壁，在上層液體的擠壓作用下，儲液體吸收滲入的熱量之后不能及時蒸發(fā)而處于過飽和狀態(tài)，液體對流循環(huán)強(qiáng)度會隨液體吸收熱量的增加和時間的推進(jìn)逐強(qiáng)到一定程度之后，層與層之間的分界面將會被打破，上下混合，使得下層處于過飽和狀態(tài)的液體在短時間內(nèi)迅速蒸發(fā)力急劇上升，超出儲罐的安全壓力范圍，這就是翻滾發(fā)生的過中，儲罐內(nèi)下層液體溫度變化可能會出現(xiàn)兩種情況：（1）通熱量小于下層液體吸收的熱量，下層液體被加熱；（2）通過大于下層液體吸收的熱量，下層液體被冷卻。而上層液體溫化會出現(xiàn)兩種可能：當(dāng)溫度升高對密度造成的影響大于輕組
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE88

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王萍;曹學(xué)文;彭文山;王文光;靳學(xué)堂;;大型LNG儲罐儲液分層特性對翻滾的影響分析[J];石油工程建設(shè);2015年04期

2 程旭東;徐劍;喬國發(fā);;大型液化天然氣儲罐內(nèi)液體內(nèi)分層和翻滾影響因素分析[J];化工學(xué)報;2009年12期

3 王海蓉;馬曉茜;;容器內(nèi)液化天然氣分層渦旋事故的診斷與識別[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年02期

4 王晶晶;馬曉茜;;LNG儲罐分層后主流區(qū)內(nèi)的混沌現(xiàn)象[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2007年01期

5 初燕群;陳文煜;牛軍鋒;劉新凌;;液化天然氣接收站應(yīng)用技術(shù)(Ⅰ)[J];天然氣工業(yè);2007年01期

6 王海蓉;馬曉茜;;液化天然氣(LNG)儲存容器中的分層與翻滾[J];低溫工程;2006年01期

7 馬曉茜,廖艷芬;液化天然氣儲運(yùn)與利用中的幾個關(guān)鍵問題[J];石油與天然氣化工;2005年05期

8 馬曉茜;LNG儲運(yùn)安全性問題的非線性機(jī)理及其智能評價[J];天然氣工業(yè);2003年06期

9 徐烈,孫恒,李兆慈,張存泉,趙蘭萍;溫度與充滿率對低溫容器無損貯存性能的影響[J];化工學(xué)報;2001年10期

10 李品友,顧安忠;液化天然氣渦旋的理論研究[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2000年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李政龍;LNG儲罐翻滾臨界判據(jù)及影響因素分析[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 候金偉;LNG儲罐分層與翻滾的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

本文編號：2599661