导航： >> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

液化天然气低温储运的安全性问题

文档作者：冯碧萍文档来源：广州市特种承压设备检测研究院		点击数：	更新时间： 2021年08月25日
下载地址：点击这里	文件大小： 414.36 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：414.36 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：液化气球罐工艺设计及安全阀计算

上一篇：液化天然气的储存与安全

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2009年第4期
低温工程
No.42009
总第170期
 CRYOGENICS
 Sum No.170
液化天然气低温储运的安全性问题
冯碧萍
(广州市特种承压设备检测研究院广州510050)
摘要:从基本的连续性方程、动量方程和能量方程出发,对LNG储罐分层后液相区底层液体的
流动进行描述,化简后得到 Lorena2方程,取三空间的相点进行涡旋关联维数的计算,研究液相区底
层液体漏热下关联数随温差的变化规律。结果表明:LNG储罐极小的热量可导致分层后涡旋
现象的发生;定期对低温绝热压力容器层进行真空度的测量等检验是保证其良好绝热效果的有效
措施。
关键词:液化天然气涡旋关联维数绝热真空度
文献标识码:A文章编号:1000-6516(200904-0051-04
 Study on safety of LNG during storage and transportation in low temperature
 Feng Biping
 (Guangahou Inspection Institute of Special Presure Equipments,Guangrhou 510050,China)
 Abstract: Continuity equation, momentum and energy equationg were developed to describe the ther.
 mal convection in the bottom region of LNG's liquid phase after stratified, which were simplified to Lorenz
 equations. Correlation dimension of vortexes were calculated by the time series in Lorenz three-dimension
 phase-space to study the regular patterm as temperature changed under thermal attack. The results indicate
 that little heat flux absorbed by LNG tank could cause rollover, periodie inspection should be done to ensure
 the safety in use of the low-temperature vessels, which including the measurements of vacuum degree and so on.
 Key words: liquefied natural gas; rollover; correlation dimension; thermal insulation; vacuum degree
1引言
通常储存在温度为112K、压力为0.1MPa左右的低
温储罐内,其密度为标准状态下甲烷密度的600多
近年来国际油价持续攀升,替代能源特别是清洁倍。作为储存、运输液化天然气的装置,液化天然气
能源越来越受到人们的关注。由于沿海经济发达地储罐属于低温压力容器,具有体积小、储存运输方便
区资源匮乏,天然气需求较大,且在城市燃气、电、等特点LNG的主要成分为甲烷(含量为90%
化工等应用方面已具备完善的基础设施,形成发展液98%),具有易燃易爆、低温特性和易膨胀扩散性,其
化天然气(liquefied natural gas,简称LNG)产业的有储运过程中的安全性问题不容视-21
利条件,近年来中国LNG项目得到了迅速发展。
涡旋( rollover)是典型的非稳性现象,事故发生
天然气液化后其体积缩小到原来体积的1/625,时储罐压力急剧增大安全阀频繁开启,对LNG储运
收稿日期:20090303修订日期:2009-05-13
作者简介:冯碧萍,女,46岁,主任工程师
万方数据
PDF文件使用" pdf"pdffactory pro" www. fineprint. com. cn"试用版本创建www.fineprint.com.cn
52
低温工程
2009年
安全构成重大威胁自LNG进入工业应用以来,影定“阅值”,上升的和下沉的液体交替排列,形成Be
响最大的是1971年8月发生在意大利 Spezia的nard热对流,如图2所示。
 SNAM LNG储配站的翻滚事故。已有的对“涡旋”现
象的研究多关注于LNG分层、涡旋、振动的原因和预
防措施,但对内部流动、混合过程却缺乏数学描述和
定量计算LNG涡旋是典型的非线性问题,大涡
旋申级成小涡旋的过程是典型的分形-1。本文通
01010
过计算关联维数对LNG涡旋进行定量预测。
2LNG涡旋模型
LNG因老化或充注不当发生分层后,密度小的
图2 Benard热对流示意图
液体在储罐顶部,密度大的液体在储罐底部,且压力
 Fig. 2 Sketeh of Benard thermal convection
较高。在周壁漏热下,底层液体的传热传质无法通过
分界面到达顶层,而顶层液体通过气相空间蒸发释放
用基本的守恒方程:连续性方程能量方程和动
热量,此时上下两层内部对流独立进行,如图1所示。量方程进行描述,引人流函数和温度偏差项后,对方
当两层密度足够接近时发生快速混合,储罐内过热的程组进行取旋及无量化,应用 Galerkin低谱展开法
LNG大量蒸发引发涡旋事故。
和截谱法,考虑无滑移边界条件,化简后可得到
 Loren方程
 ds =-ox+oy
 d-rx-y-x
(1)
()()
d
 =-bz+sy
定义L为流动的水平几何尺度,H为高度,8=
()()
L/H,b=4/(1+82);a为热扩散系数,a为热膨胀系
数,为运动粘度,Ra=ga(-T)av;Ra=
(1+82)3/82;r=Ra/apr=v/a,o=r;x和对流
运动的强度成比例:y与温度差成比例:与垂直方向
上温度梯度线性偏差成比例。
图1热侵袭下LNG储罐分层涡旋的物理模型
4LNG涡旋的分形特性
 Fig.1 Sketeh of LNG autonomous natural conreetion
 after stratification in storage tank
LNG涡旋是相干结构的主要成员,驱动流体
的浮升力产生最大的涡,大涡旋不稳定产生小尺度的
3 Benard热对流
涡旋,它又不稳定,便产生更小的涡旋,如图3所示。
这种过程可以串连好多级,具有自相似性和无标度
假设分层后储罐内部压力一致,等于气液交界面性,是典型的分形现象,可用关联维数对涡旋运动状
处温度对应的饱和压力;液化气符合 Boussineq假设态和规律进行定量预测
液相区加热的热量均匀都为q忽略主流区向分层关联维数的具体算法如下:直接在 Lorenz方程
区的传热 Benard对流用来模拟液相区中主区构成的三维相空间内取N个点{x,计算各点的间
的流动:底部LNG均匀加热,温度上升为T,顶部距=给出一个距离定义的相关函数
液体温度为T,在H的高度空间内形成温度梯度(T为系统吸引子自相似结构的无标度区:
T)/H,当上下温差不大时,流体只有热传导而无
对流,随着温度T达到一定程度,即温度梯度达到一
C(r)=nr-xx|)(2)
N(n-1)
万方数据
PDF文件使用" pdf"pdffactory pro" www. fineprint. com. cn"试用版本创建www.fineprint.com.cn
第4期
液化天然气低温储运的安全性问题
53
8(x)=0≤0
(3)
x>0
凡距离x一x小于给定正数的矢量,成为有
关联的矢量,相关函数就是计算在N(N-1)组矢量
中有关联的矢量比例,刻画了相点的聚散程度,D为
关联维数,根据文献[10]:
(r,)
C(2)
((4)
实际计算中在双对数图(nr-nC(r))上可由斜
率确定关联维数。
5LNg涡旋的关联维数
图3涡旋的分形结构
 Fig.3 Fractal structure of vortexes
取立式LNG储罐内液相区底层低温液体为研究
对象,甲烷的充注量占95%,储罐内径为3m,其它物
其中日为 Heaviside单位函数:
性参数如表1所示。
表1典型液化天然气物性参数
 Table Typical property parameters of LNG!)
/MPa./(/m
值10.10132523
 /(Pa') /[mW/(m K)]/t-1, [(kg)
0.36%
2.055
根据表1计算出方程(1)各控制参数,设定不同维范围2

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11