大型LNG 储罐内压力及蒸发率的影响因素分析

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1、第３０卷第７期集输工程·１·大型LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素分析１１２１王武昌李玉星孙法峰臧垒垒１．中国石油大学（华东）２．中国石油北京油气调控中心王武昌等．大型LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素分析．天然气工业，２０１０，３０（７）：８７‐９２．４３摘要LNG在储罐内的蒸发对LNG储罐的安全有着非常大的影响。为此，以３×１０m的LNG储罐为例，在分析研究的基础上，基于质量守恒及能量守恒原理，建立了预测LNG储罐内压力及蒸发率的模拟模型，经试验验证该模型的计算结果较为准确可靠。利用该模型分析了密闭LN

2、G储罐内压力及蒸发率的影响因素。结果发现：密闭LNG储罐存在１个“最优直径”和“最优充满率”；LNG储罐保温层导热系数越大，LNG储罐内压力上升得越快，LNG安全储存时间就越短；环境温度越高，密闭LNG储罐的压力上升得越快，LNG安全储存时间越短；LNG含氮量、外界大气压对LNG储罐内的压力影响不大；LNG含氮量越高其的蒸发率越低，向LNG储罐内充注氮气可以有效地降低LNG储罐内液体的蒸发率。该项成果将为LNG储罐的设计及运行提供技术支持。关键词LNG储罐蒸发率影响因素初始充满率模拟含氮量大气压DOI：１０

3、．３７８７／j．issn．１０００‐０９７６．２０１０．０７．０２４温度分布情况，并在不考虑温度梯度时计算了容器中0前言［５］压力的上升并同实际情况作了比较。C．Beduz、R．在LNG储运过程中，由于LNG的低温特性及Rebiai和R．G．Scurlock等人对低温储存过程中突［１］LNG储罐隔热材料性能的局限性，环境向LNG储然发生液体大量气化，进而导致储罐内压力急剧上升［６］罐内漏热会引起罐内低温介质的内能增加、温度上升、的情况进行了探讨。Yu．A．Kirichenko和Zh．A．压力升高。当LNG储

4、罐内压力达到安全极限值后，Suprunova等人考虑到系统内部热动力状态改变明LNG储罐的安全阀必须打开，释放掉一部分蒸发气显，利用相似理论通过实验求取了描述系统传热流动［７］体，以保证LNG储罐的安全。把LNG储罐内的蒸发过程的实验关联式。C．M．Yu和N．U．Aydemir气体释放到空气中，不仅会增加储运成本，还可能会给对部分充满低温液体的卧式筒形储罐和球罐在均匀外［８］环境带来安全隐患。这就需要对LNG储罐内的压部受力作用下的热力响应作了分析。汪荣顺等人对［９］３力、温度及蒸发率特性加以分析研究，以便

5、节约资源。饱和均质模型进行了修正，并针对６m液氧储罐进２０世纪６０年代，Neff首先指出：封闭储罐中压力行了数值计算和实验研究，结果表明，修正后的饱和均的上升是低温液体安全储存所面临的一个关键问题，质模型和实验结果较为相符。徐烈等人分析了充满率［２］容器中压力可以通过储罐中的温度来计算。然而实和环境温度对升压速率的影响，给出了不同充满率下验证明，容器中的实际压力大于基于平均液体温度而储存压力与容器单位容积受热量的关系图，以及不同计算的压力。Swim和Schmidt研究了容器中液体的充满率下无损储存压力与时间

6、的关系图，提出了最佳［１０］自增压，并通过不同的分析方法来比较了试验结充满率的概念，还分析了不同充满率下液体中温度［３‐４］果。Scott等人研究了一个小型不锈钢液氦杜瓦中分层的情况，并提出了减少这种分层的途径。汪顺华基金项目：教育部新世纪人才支持计划（NCET‐０７‐０８４７），重大专项课题：FLNG／FLPG油气处理和液化关键技术研究（２００８ZX０５０２６‐００６）。作者简介：王武昌，１９７９年生，博士；主要从事水合物、天然气输送方面的研究工作。地址：（２６６５５５）山东省青岛市经济技术开发区长江西路

7、６６号中国石油大学（华东）储运工程系。电话：（０５３２）８６９８１２２４，１５８６３０１５０３６。E‐mail：wangwuchangupc＠１２６．com·２·天然气工业２０１０年７月等人针对LNG汽车储罐的无损储存规律，提出了三合漏热量为：［１１］区块计算模型，并编制程序进行了计算。ΔTQ＝effAmλ（３）δ由于商业价值的原因，国内外有关LNG蒸发率LNG储罐内流体内能的变化为：的数据及资料少之又少，为此，建立了计算模型并分析Q＝Uf－Ui＝fV［lffulfβ＋gρf（１矱－f）ρugf］－矱了各种

8、影响密闭储罐内压力及蒸发率的因素。iV［liulii＋βgi（ρ１－矱i）ugρi］矱（４）３３1LNG储罐蒸发率计算模型的建立式中V为LNG储罐体积，m；为储液密度ρ，kg／m；U为单位内能，J；为气相密度；Vρg为气相体积；l为LNG储罐的蒸发率是指LNG储罐的静态日蒸发液相密度；Vl为液相体积；eff为保温层导热λ系数，J／率，即储罐装有LNG时，静置达到热平衡后２４h内自３（m·℃）；Am为LNG储罐的传