【摘要】：液化天然氣加氣站中,液態(tài)天然氣(LNG,Liquid natural gas)在低溫潛液泵作用下,通過(guò)管線從儲(chǔ)罐進(jìn)入低溫潛液泵入口,此管線中自蒸發(fā)流阻特點(diǎn)及受力分布影響加氣站的正常穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)LNG在流動(dòng)過(guò)程中存在由溫度變化、壓力變化引起的自蒸發(fā)現(xiàn)象,本文通過(guò)建立LNG自蒸發(fā)數(shù)學(xué)模型,研究了LNG蒸發(fā)氣化流動(dòng)過(guò)程及流動(dòng)損失與蒸發(fā)氣化強(qiáng)度的關(guān)系。研究結(jié)果表明:所提出的新算法實(shí)現(xiàn)了LNG自蒸發(fā)流動(dòng)過(guò)程的模擬,揭示了管線內(nèi)氣液兩相流特點(diǎn)和流動(dòng)損失與蒸發(fā)氣化強(qiáng)度間的關(guān)系,即適量氣化促進(jìn)LNG流動(dòng),劇烈氣化阻礙LNG流動(dòng)。以AllProps數(shù)據(jù)庫(kù)中液態(tài)甲烷和氣態(tài)甲烷的物性參數(shù)近似代替液態(tài)天然氣和氣態(tài)天然氣的物性,得到液態(tài)/氣態(tài)天然氣在壓力范圍0.1MPa~1MPa、溫度范圍在95K~150K之間的物性數(shù)據(jù),并將物性參數(shù)進(jìn)行程序化處理,建立物性數(shù)據(jù)庫(kù);編程控制不同壓力下的飽和溫度,通過(guò)所建立的液體自蒸發(fā)數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)液體自蒸發(fā)流動(dòng)過(guò)程。分析液化天然氣蒸發(fā)氣化所產(chǎn)生的氣液兩相流流動(dòng)特點(diǎn),得到管線內(nèi)部壓力分布、氣體分布及湍動(dòng)能分布云圖,對(duì)比研究了影響液態(tài)天然氣蒸發(fā)氣化的因素。在局部阻力方面,采用數(shù)值模擬的方法從流體溫度、液體含氣率、壁面粗糙度等實(shí)驗(yàn)難以控制的方面對(duì)液化天然氣在彎頭、低溫截止閥內(nèi)的流動(dòng)損失變化規(guī)律進(jìn)行研究。通過(guò)建立低溫截止閥和彎頭的流道模型和結(jié)構(gòu)模型,采用VOF(Volume of fluid)模型,捕捉氣體在彎頭和截止閥內(nèi)部的位置,分析研究氣體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。提出了一種基于模擬流場(chǎng)的管道應(yīng)力變形研究分析方法,研究了液化天然氣流動(dòng)過(guò)程中流體與壁面熱流固耦合問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了將離散化的溫度場(chǎng)加載為管道應(yīng)力分析的邊界條件,避免了整體加載應(yīng)力邊界條件的不足,得到了潛液泵池入口管線應(yīng)力和變形的分布特點(diǎn),找到了應(yīng)力最大截面和變形最大位置并得到了最大應(yīng)力處應(yīng)力變化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE626.7
【圖文】：

圖 2-1 壓力分布Fig2-1 Pressure distribution圖 2-2 速度矢量圖Fig2-1 The velocity vector diagram動(dòng)，由于流動(dòng)轉(zhuǎn)向的存在，出現(xiàn)直管段進(jìn)入轉(zhuǎn)向段時(shí)，外壁的壓，內(nèi)壁側(cè)的流體速度相對(duì)增大。；內(nèi)壁側(cè)低壓區(qū)流體被由外側(cè)擴(kuò)

圖 2-2 速度矢量圖Fig2-1 The velocity vector diagram動(dòng)，由于流動(dòng)轉(zhuǎn)向的存在，出現(xiàn)直管段進(jìn)入轉(zhuǎn)向段時(shí)，外壁的壓，內(nèi)壁側(cè)的流體速度相對(duì)增大。；內(nèi)壁側(cè)低壓區(qū)流體被由外側(cè)擴(kuò)化天然氣的的儲(chǔ)存溫度是-162℃的保冷方法下，也避免不了液體。氣液兩相流是低溫液化天然氣

t=0.036s t=0.044s t=0.052s t=0.06s t=0.068s圖 2-3 小氣泡在彎頭內(nèi)的運(yùn)動(dòng)Fig2-3 Movement of small bubble in elbow彎頭內(nèi)，沿著液化天然氣流動(dòng)方向，單個(gè)小氣泡逐漸向內(nèi)壁靠近，在流動(dòng)方向完全轉(zhuǎn)變后，氣泡完全貼近彎頭內(nèi)壁側(cè)流動(dòng)。在彎頭的流道中，由于液化天然氣流動(dòng)方向的改變，因此出現(xiàn)了從彎頭彎曲中心指向管子外壁側(cè)的轉(zhuǎn)向離心力。這使流道內(nèi)的液體從起始流道流向到轉(zhuǎn)向流道時(shí)，外壁側(cè)的壓強(qiáng)變大，內(nèi)壁側(cè)的壓強(qiáng)變小；同時(shí)，由于液體和氣體的密度相差很大，氣體向內(nèi)壁側(cè)運(yùn)動(dòng)。流體轉(zhuǎn)向結(jié)束后的直管段，氣泡沿著內(nèi)壁側(cè)向前運(yùn)動(dòng)。2.3.2.2 多氣泡（垂直于壁面）在中間進(jìn)入多氣泡（垂直于壁面）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2759103