LNG儲罐分層翻滾數(shù)值分析.pdf

1、LNG是在氣田中自然開采出來的可燃?xì)怏w經(jīng)過預(yù)處理、冷卻、液化后再節(jié)流膨脹而得到以液態(tài)形式存在的天然氣。在 LNG的儲存過程中容易發(fā)生一種“翻滾”現(xiàn)象。LNG在常壓下沸點(diǎn)大約為-162℃，在儲存過程中靠近罐壁處的LNG容易受到環(huán)境漏熱的影響，罐內(nèi)已分層的LNG在各自的分層區(qū)形成獨(dú)立的自然對流循環(huán)，并通過層與層之間的液-液界面進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，使罐內(nèi)不同LNG的密度不斷發(fā)生變化，當(dāng)密度接近相等時(shí)罐內(nèi) LNG發(fā)生強(qiáng)烈混合，罐內(nèi)大量液體在短時(shí)間內(nèi)

2、蒸發(fā)，釋放大量的蒸發(fā)氣，這種現(xiàn)象稱為“翻滾”。翻滾現(xiàn)象容易在儲罐周圍形成爆炸性混合云團(tuán)，或者引發(fā)沸騰液蒸汽膨脹爆炸BLEVE，對LNG的儲運(yùn)安全造成嚴(yán)重影響和威脅。
　　本文通過ICEM CFD軟件建立LNG儲罐分層翻滾的物理模型，用二維瞬態(tài)方法近似模擬真實(shí)儲罐從分層到翻滾的過程。模擬過程用ANSYS FLUENT軟件的多相流VOF模型，分別模擬了儲罐側(cè)壁和罐底在不同漏熱強(qiáng)度下和不同初始密度差下儲罐內(nèi) LNG的翻滾過程，并繪制了L

3、NG儲罐內(nèi)不同高度處和氣-液界面處的流速和密度的變化曲線圖，并對不同工況下的翻滾過程進(jìn)行理論分析。
　　數(shù)值模擬計(jì)算表明：不同工況下 LNG儲罐內(nèi)發(fā)生翻滾現(xiàn)象的時(shí)間是不同的。同樣的LNG儲罐增大側(cè)壁和罐底的漏熱強(qiáng)度，會使翻滾現(xiàn)象提前發(fā)生；同樣的漏熱強(qiáng)度下，罐內(nèi)不同初始密度差的LNG，密度差越小，越容易翻滾，需要的時(shí)間越少。通過觀察不同高度處罐內(nèi) LNG的密度和流速變化，發(fā)現(xiàn)由于漏熱等因素產(chǎn)生的自然對流是翻滾現(xiàn)象的直接動力。