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天然气是一种高效、清洁的能源,受到了世界各国的青睐。液化天然气(LNG)为天然气的长距离输送、储存等各个方面提供了有利条件。目前,LNG的生产、贸易已经成为影响世界天然气供应格局的一个重要因素。我国也在大力发展LNG工业,LNG链的各个环节都有很大发展,并在沿海建设LNG接受站以接收从国外引进的LNG。 LNG储罐是LNG接收站的核心设备,储罐的正常运行是整个LNG接收站保持正常运转的关键。LNG是-162℃的超低温液体,在储存的过程中由于储罐漏热,导致一部分的LNG蒸发成气体,使罐内压力上升。而大型储罐的承压能力是较低的,为了保证储罐内的压力在设计允许范围内,需要通过蒸发气处理系统排出部分蒸发气以控制罐内压力。本文的目的就是研究LNG储罐内的液体的蒸发,模拟储存过程中储罐内蒸发气相空间的动态过程。 储存过程中LNG的气液两相组成和热力学性质一直随着液体的蒸发而不断变化的,模拟计算时需要对LNG热物性进行计算。根据LNG的性质,选取SRK状态方程计算LNG气—液两相平衡;选取LKP方程来计算LNG的热力学性质,因为它在计算流体热力学性质相当准确。 分析了LNG在储存过程中储罐的漏热。对于不同的储罐型式,分析了罐顶、侧壁和底部的热量泄漏形式,并对泄漏热流量的计算提出了通用的公式。 分析了LNG储存过程中罐内液体蒸发,经过分析得出储存过程中液体的蒸发发生在液体表面及其附近,而蒸发气相空间可认为与上层液体近似地达到了气—液两相平衡。在此基础上,描述了LNG在储存时气相空间动态变化过程,建立了大型LNG储罐的气相空间的动态模型。 最后,针对实际的储罐进行了模拟计算,通过分析计算结果,研究了各种因素对罐内压力的影响。对LNG储罐的操作和储罐的设计提出了一些建议。