導航：安全管理網>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

液化天然氣低溫儲運的安全性問題

文檔作者：馮碧萍文檔來源：廣州市特種承壓設備檢測研究院		點擊數：	更新時間： 2021年08月25日
下載地址：點擊這里	文件大小： 414.36 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：414.36 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：液化氣球罐工藝設計及安全閥計算

上一篇：液化天然氣的儲存與安全

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

2009年第4期
低溫工程
No.42009
總第170期
 CRYOGENICS
 Sum No.170
液化天然氣低溫儲運的安全性問題
馮碧萍
(廣州市特種承壓設備檢測研究院廣州510050)
摘要:從基本的連續(xù)性方程、動量方程和能量方程出發(fā),對LNG儲罐分層后液相區(qū)底層液體的
流動進行描述,化簡后得到 Lorena2方程,取三空間的相點進行渦旋關聯(lián)維數的計算,研究液相區(qū)底
層液體漏熱下關聯(lián)數隨溫差的變化規(guī)律。結果表明:LNG儲罐極小的熱量可導致分層后渦旋
現象的發(fā)生;定期對低溫絕熱壓力容器層進行真空度的測量等檢驗是保證其良好絕熱效果的有效
措施。
關鍵詞:液化天然氣渦旋關聯(lián)維數絕熱真空度
文獻標識碼:A文章編號: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
通常儲存在溫度為112K、壓力為0.1MPa左右的低
溫儲罐內,其密度為標準狀態(tài)下甲烷密度的600多
近年來國際油價持續(xù)攀升,替代能源特別是清潔倍。作為儲存、運輸液化天然氣的裝置,液化天然氣
能源越來越受到人們的關注。由于沿海經濟發(fā)達地儲罐屬于低溫壓力容器,具有體積小、儲存運輸方便
區(qū)資源匱乏,天然氣需求較大,且在城市燃氣、電、等特點LNG的主要成分為甲烷(含量為90%
化工等應用方面已具備完善的基礎設施,形成發(fā)展液98%),具有易燃易爆、低溫特性和易膨脹擴散性,其
化天然氣(liquefied natural gas,簡稱LNG)產業(yè)的有儲運過程中的安全性問題不容視-21
利條件,近年來中國LNG項目得到了迅速發(fā)展。
渦旋( rollover)是典型的非穩(wěn)性現象,事故發(fā)生
天然氣液化后其體積縮小到原來體積的1/625,時儲罐壓力急劇增大安全閥頻繁開啟,對LNG儲運
收稿日期:20090303修訂日期:2009-05-13
作者簡介:馮碧萍,女,46歲,主任工程師
萬方數據
PDF文件使用" pdf"pdffactory pro" www. fineprint. com. cn"試用版本創(chuàng)建www.fineprint.com.cn
52
低溫工程
2009年
安全構成重大威脅自LNG進入工業(yè)應用以來,影定“閱值”,上升的和下沉的液體交替排列,形成Be
響最大的是1971年8月發(fā)生在意大利 Spezia的nard熱對流,如圖2所示。
 SNAM LNG儲配站的翻滾事故。已有的對“渦旋”現
象的研究多關注于LNG分層、渦旋、振動的原因和預
防措施,但對內部流動、混合過程卻缺乏數學描述和
定量計算LNG渦旋是典型的非線性問題,大渦
旋申級成小渦旋的過程是典型的分形-1。本文通
01010
過計算關聯(lián)維數對LNG渦旋進行定量預測。
2LNG渦旋模型
LNG因老化或充注不當發(fā)生分層后,密度小的
圖2 Benard熱對流示意圖
液體在儲罐頂部,密度大的液體在儲罐底部,且壓力
 Fig. 2 Sketeh of Benard thermal convection
較高。在周壁漏熱下,底層液體的傳熱傳質無法通過
分界面到達頂層,而頂層液體通過氣相空間蒸發(fā)釋放
用基本的守恒方程:連續(xù)性方程能量方程和動
熱量,此時上下兩層內部對流獨立進行,如圖1所示。量方程進行描述,引人流函數和溫度偏差項后,對方
當兩層密度足夠接近時發(fā)生快速混合,儲罐內過熱的程組進行取旋及無量化,應用 Galerkin低譜展開法
LNG大量蒸發(fā)引發(fā)渦旋事故。
和截譜法,考慮無滑移邊界條件,化簡后可得到
 Loren方程
 ds =-ox+oy
 d-rx-y-x
(1)
()()
d
 =-bz+sy
定義L為流動的水平幾何尺度,H為高度,8=
()()
L/H,b=4/(1+82);a為熱擴散系數,a為熱膨脹系
數,為運動粘度,Ra=ga(-T)av;Ra=
(1+82)3/82;r=Ra/apr=v/a,o=r;x和對流
運動的強度成比例:y與溫度差成比例:與垂直方向
上溫度梯度線性偏差成比例。
圖1熱侵襲下LNG儲罐分層渦旋的物理模型
4LNG渦旋的分形特性
 Fig.1 Sketeh of LNG autonomous natural conreetion
 after stratification in storage tank
LNG渦旋是相干結構的主要成員,驅動流體
的浮升力產生最大的渦,大渦旋不穩(wěn)定產生小尺度的
3 Benard熱對流
渦旋,它又不穩(wěn)定,便產生更小的渦旋,如圖3所示。
這種過程可以串連好多級,具有自相似性和無標度
假設分層后儲罐內部壓力一致,等于氣液交界面性,是典型的分形現象,可用關聯(lián)維數對渦旋運動狀
處溫度對應的飽和壓力;液化氣符合 Boussineq假設態(tài)和規(guī)律進行定量預測
液相區(qū)加熱的熱量均勻都為q忽略主流區(qū)向分層關聯(lián)維數的具體算法如下:直接在 Lorenz方程
區(qū)的傳熱 Benard對流用來模擬液相區(qū)中主區(qū)構成的三維相空間內取N個點{x,計算各點的間
的流動:底部LNG均勻加熱,溫度上升為T,頂部距=給出一個距離定義的相關函數
液體溫度為T,在H的高度空間內形成溫度梯度(T為系統(tǒng)吸引子自相似結構的無標度區(qū):
T)/H,當上下溫差不大時,流體只有熱傳導而無
對流,隨著溫度T達到一定程度,即溫度梯度達到一
C(r)=nr-xx|)(2)
N(n-1)
萬方數據
PDF文件使用" pdf"pdffactory pro" www. fineprint. com. cn"試用版本創(chuàng)建www.fineprint.com.cn
第4期
液化天然氣低溫儲運的安全性問題
53
8(x)=0≤0
(3)
x>0
凡距離x一x小于給定正數的矢量,成為有
關聯(lián)的矢量,相關函數就是計算在N(N-1)組矢量
中有關聯(lián)的矢量比例,刻畫了相點的聚散程度,D為
關聯(lián)維數,根據文獻[10]:
(r,)
C(2)
((4)
實際計算中在雙對數圖(nr-nC(r))上可由斜
率確定關聯(lián)維數。
5LNg渦旋的關聯(lián)維數
圖3渦旋的分形結構
 Fig.3 Fractal structure of vortexes
取立式LNG儲罐內液相區(qū)底層低溫液體為研究
對象,甲烷的充注量占95%,儲罐內徑為3m,其它物
其中日為 Heaviside單位函數:
性參數如表1所示。
表1典型液化天然氣物性參數
 Table Typical property parameters of LNG!)
/MPa./(/m
值10.10132523
 /(Pa') /[mW/(m K)]/t-1, [(kg)
0.36%
2.055
根據表1計算出方程(1)各控制參數,設定不同維范圍2

網友評論 more

化工安全論文最新內容

03-11