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LNG儲(chǔ)罐低溫氮?dú)忸A(yù)冷數(shù)值模擬

文檔作者：朱建華1 文檔來源： 1上海中油白鶴石油燃?xì)庥邢薰?/div>		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年05月03日
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第36 卷第6 期（2017.06） 規(guī)劃設(shè)計(jì)
油氣田地面工程http://www.yqtdmgc.com
LNG 儲(chǔ)罐低溫氮?dú)忸A(yù)冷數(shù)值模擬*
朱建華1
摘要：為了提高對(duì)LNG 儲(chǔ)罐在超低溫作用下溫度場(chǎng)的性能特征的認(rèn)識(shí)，對(duì)LNG 儲(chǔ)罐氣相預(yù)冷進(jìn)
行數(shù)值模擬研究。基于Fluent 軟件k-ε模型分析低溫氮?dú)庠? m3 儲(chǔ)罐中的預(yù)冷情況，對(duì)不同進(jìn)
口流速下的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算與分析， 進(jìn)而得到低溫氮?dú)忸A(yù)冷完成所需的最佳流速及預(yù)冷時(shí)
間。結(jié)果表明，為保證規(guī)范設(shè)計(jì)要求，低溫氮?dú)鈨?chǔ)罐預(yù)冷中，流體溫降速率不應(yīng)超過5 K/h，需
適當(dāng)增加進(jìn)口流速，當(dāng)預(yù)冷達(dá)到165 K 時(shí)，入口流速約為25 m/s。
關(guān)鍵詞：LNG 儲(chǔ)罐；低溫氮?dú)?；?shù)值模擬
Doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2017.06.012
Numerical Stimulation of Cryogenic Nitrogen Pre-cooling in LNG Storage Tanks
Zhu Jianhua
Abstract：In order to improve the understanding of the temperature field of LNG storage tanks in ultralow
temperature，the study of numerical stimulation of gas plase pre-cooling in LNG storage tanks is
conducted. The k- ε model in the Fluent software is used to analyze pre- cooling situation of cryogenic
nitrogen inside the 5 m3 storage tank， to calculate and analyze temperature field under condition
of different inlet flow velocity，and then the optimum flow velocity and pre-cooling time for completing
pre-cooling can be obtained．The result indicates that fluid temperature drop rate shall not be more
than 5K/h during the process of cryogenic nitrogen pre- cooling of storage tanks in order to meet requirements
of standard and design， inlet flow velocity shall be appropriately increased， and inlet flow
velocity is about 25m/s when pre-cooling temperature reaches 165K．
Key words：LNG storage tank；cryogenic nitrogen；numerical stimulation
隨著世界能源需求的不斷增長，環(huán)境保護(hù)問題
日益嚴(yán)峻， 因而對(duì)LNG 的需求量也在不斷增加[1]。
目前國內(nèi)外對(duì)LNG 儲(chǔ)罐的研究主要集中于其絕熱
性能和建造施工技術(shù)， 而對(duì)于LNG 儲(chǔ)罐在超低溫
作用下整體溫度場(chǎng)的性能研究卻很少[2-3]。本文基于
Fluent 軟件中k-ε 模型， 對(duì)5 m3 LNG 儲(chǔ)罐進(jìn)行數(shù)
值模擬，分析其在改變?nèi)肟诹魉偾闆r下儲(chǔ)罐溫度場(chǎng)
的變化情況， 為LNG 儲(chǔ)罐的試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用提供
借鑒和參考[4-5]。
1 模型建立
1.1 物理模型
LNG 試驗(yàn)小罐結(jié)構(gòu)由內(nèi)罐、保冷層、外罐組成[6]。
內(nèi)罐直徑2 m， 外罐直徑3 m， 內(nèi)、外罐壁中間采
用聚氨酯泡沫填充，內(nèi)、外罐底采用高密度聚氨酯
泡沫填充。外罐頂部設(shè)置進(jìn)液管、泄壓管、排泄
管，管道采用聚氨酯泡沫管殼保溫。儲(chǔ)罐截面及材
質(zhì)物性如圖1 所示。
圖1 試驗(yàn)小罐截面圖
內(nèi)罐采用奧氏體不銹鋼材料， 材質(zhì)為
*基金論文：中國石油大慶油田有限責(zé)任公司科研項(xiàng)目“中型天然氣液化廠施工關(guān)鍵技術(shù)研究”（dqc—2014-elm-ky-003）。
1上海中油白鶴石油燃?xì)庥邢薰?
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