大型LNG儲(chǔ)罐保冷性能的研究

1 概述

LNG儲(chǔ)罐的保冷性能直接關(guān)系到儲(chǔ)罐的安全運(yùn)營(yíng)，靜態(tài)蒸發(fā)率是衡量?jī)?chǔ)罐保冷性能的重要指標(biāo)

。文獻(xiàn)[2]建立了預(yù)測(cè)LNG儲(chǔ)罐靜態(tài)蒸發(fā)率和罐內(nèi)壓力變化的數(shù)學(xué)模型，分析了靜態(tài)蒸發(fā)率的影響因素。文獻(xiàn)[3]給出了多種LNG儲(chǔ)罐靜態(tài)蒸發(fā)率的測(cè)量和計(jì)算方法，并且詳細(xì)論述了各種測(cè)量方法的適用情況。以往文獻(xiàn)對(duì)大型LNG儲(chǔ)罐保冷性能的研究主要集中在熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算方法的分析上，對(duì)儲(chǔ)罐熱流量影響因素的研究較少。本文以某3×10

m

雙金屬LNG儲(chǔ)罐為例，給出了詳細(xì)的熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算方法，并計(jì)算分析了環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速、充滿率對(duì)儲(chǔ)罐熱流量的影響。

2 雙金屬LNG儲(chǔ)罐基本結(jié)構(gòu)

雙金屬LNG儲(chǔ)罐的主體結(jié)構(gòu)通常由不銹鋼外罐、不銹鋼內(nèi)罐、熱角保護(hù)層和保冷層等組成。本文以濟(jì)南某雙金屬LNG儲(chǔ)罐為例進(jìn)行計(jì)算分析，圖1和圖2為該LNG儲(chǔ)罐的保冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)外罐體材質(zhì)均為S30408不銹鋼，內(nèi)外罐之間填充保冷材料。本文約定，外罐罐壁板、內(nèi)罐罐壁板以及它們之間的夾層空間為罐壁，罐壁的保冷主要依靠膨脹珍珠巖和彈性玻璃纖維氈的雙層組合保冷材料；在外罐罐壁板內(nèi)側(cè)底部設(shè)有一定厚度的泡沫玻璃磚作為熱角保護(hù)層；內(nèi)罐罐底板以下的儲(chǔ)罐部分為罐底，罐底的保冷材料主要為泡沫玻璃磚；穹頂、吊頂板以及它們之間的玻璃棉和BOG儲(chǔ)存空間為罐頂，吊頂板和玻璃棉合稱為吊頂，罐頂?shù)谋＠渲饕揽康蹴數(shù)牟Ａ薇＠鋵印?/p>

3 儲(chǔ)罐熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率的計(jì)算

根據(jù)LNG儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析建立儲(chǔ)罐熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)模型做出如下5個(gè)假設(shè)：儲(chǔ)罐各層材料之間不存在空隙，忽略鄰層之間的接觸熱阻。罐內(nèi)處于氣液平衡狀態(tài)，罐內(nèi)溫度分布均勻且相等。將儲(chǔ)罐與外界環(huán)境的傳熱過程簡(jiǎn)化為一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程。 LNG的組成為純甲烷。大氣壓按101.325 kPa考慮。

3.1 無太陽輻射的罐壁熱流量計(jì)算

① 儲(chǔ)罐罐壁熱流量的計(jì)算

在無太陽輻射時(shí)，罐壁的熱流量主要是空氣傳遞給儲(chǔ)罐的熱流量。由于LNG與BOG對(duì)內(nèi)罐罐壁板內(nèi)表面的對(duì)流傳熱強(qiáng)度不同，需要分別考慮BOG和LNG對(duì)應(yīng)罐壁的熱流量。吊頂以上罐壁內(nèi)外溫差很小，忽略熱流量。根據(jù)圓筒壁的熱流量計(jì)算公式

可推導(dǎo)得到無太陽輻射時(shí)儲(chǔ)罐罐壁的熱流量計(jì)算公式，見式(1)、(2)。

使用直接請(qǐng)求策略，主要有兩種狀態(tài)，其一：直接表達(dá)會(huì)話核心，只用中心行為語。其二：使用稱呼語引起注意，然后表達(dá)核心內(nèi)容，即起始行為語+中心行為語。如（1）“幫我拿那件衣服看看。”“我要這個(gè)?！保?）“爸爸，給我打點(diǎn)錢。”“爺爺，您能給我講講你們時(shí)代的事嗎？”“xxx，清明一起去旅游吧？”采訪發(fā)現(xiàn)，留學(xué)生直接請(qǐng)求策略使用頻率相對(duì)不高，表意較委婉。

(1)

(2)

式中

——無太陽輻射時(shí)內(nèi)罐LNG對(duì)應(yīng)壁面的熱流量，W

桔皮書是實(shí)施專利鏈接制度的基礎(chǔ)，只有列入桔皮書中的專利才能適用這一制度。列入桔皮書的專利情況能夠反映原研藥企業(yè)對(duì)這一制度的利用情況，桔皮書中登記的專利的量和類型變化也反映了藥品專利的發(fā)展情況和趨勢(shì)。

沒有選沈從文的作品，主要原因恐怕是魯迅不認(rèn)同沈從文的作品。但是，兩個(gè)人的矛盾影響了選本編選的可能是存在的。1935年11月，沈從文寫了《讀〈中國(guó)新文學(xué)大系〉》的書評(píng)，沒有談及自己的作品是否應(yīng)該入選，但認(rèn)為魯迅的選本“有抑彼揚(yáng)此處”，“取舍之間不盡合理”，特別點(diǎn)明未選入王統(tǒng)照等幾人的作品，對(duì)沉鐘社、莽原社的評(píng)價(jià)過高，“皆與印行這套書籍的本意稍稍不合”。

——LNG液位高度，m

——環(huán)境溫度，K

——LNG儲(chǔ)罐運(yùn)行溫度，K

——空氣對(duì)儲(chǔ)罐外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

——外罐外直徑，m

——罐壁保冷材料的總層數(shù)

——罐壁保冷材料層數(shù)的編號(hào)

——罐壁第

層保冷材料的熱導(dǎo)率，W/(m·K)

——罐壁第

層保冷材料的外直徑，m

——罐壁第

層保冷材料的內(nèi)直徑，m

——LNG對(duì)罐壁內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

——內(nèi)罐內(nèi)直徑，m

二是成立國(guó)務(wù)院直屬的跨部門、跨行政區(qū)的管理協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，推進(jìn)一體化管理。長(zhǎng)江大保護(hù)要一體化推進(jìn)已經(jīng)形成共識(shí)，建議成立國(guó)務(wù)院直屬的跨部門、跨行政區(qū)的管理協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。早在20世紀(jì)，部分發(fā)達(dá)國(guó)家開始建立強(qiáng)有力的流域管理機(jī)構(gòu)，它們以流域?yàn)閷?duì)象，建立流域管理機(jī)構(gòu)，并通過法律賦予有效的行政管理權(quán)。如美國(guó)田納西流域管理局、法國(guó)塞納河流域管理局、保護(hù)萊茵河國(guó)際委員會(huì)等。此外，日本“琵琶湖綜合發(fā)展工程”也非常成功，均可借鑒。

——無太陽輻射時(shí)內(nèi)罐BOG對(duì)應(yīng)壁面的熱流量，W

——內(nèi)罐BOG所占空間高度，m

——BOG對(duì)罐壁內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

空氣對(duì)儲(chǔ)罐外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨環(huán)境風(fēng)速的增大而增大，可按式(3)

計(jì)算。

=6.02+3.46

（3）估計(jì)該家庭使用節(jié)水龍頭后，一年能節(jié)省多少水？（一年按365天計(jì)算，同一組中的數(shù)據(jù)以這組數(shù)據(jù)所在區(qū)間中點(diǎn)的值作代表．）

(3)

式中

——環(huán)境風(fēng)速，m/s

② BOG對(duì)罐壁內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算

內(nèi)罐BOG與罐壁內(nèi)表面的對(duì)流傳熱可以近似看作豎直熱面的大空間自然對(duì)流傳熱，設(shè)BOG對(duì)應(yīng)罐壁內(nèi)表面的溫度為

，由于

和

溫差較小，計(jì)算時(shí)定性溫度取

，特征長(zhǎng)度取

，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(4)

。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，以及對(duì)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪要求的提升，給不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪技術(shù)也提出了新的要求。GPS技術(shù)作為新興技術(shù)測(cè)繪手段，在不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用十分廣泛，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的精準(zhǔn)定位，一方面提高了不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，另一方面也有效提高了測(cè)繪的整體效率，縮短了測(cè)繪工作的周期。同時(shí)，GPS技術(shù)在進(jìn)行定位測(cè)量中，還可以根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況開展測(cè)量分析，確保測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果具有更高的可靠性。另外，不同于其他測(cè)繪技術(shù)，GPS技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中不會(huì)受到氣候等外部因素的影響，可以實(shí)現(xiàn)全天候的測(cè)量，給不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作的開展提供了巨大的便利。

(4)

式中

——內(nèi)罐BOG與罐壁內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的努塞爾數(shù)

——內(nèi)罐BOG與罐壁內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

——內(nèi)罐BOG的普朗特?cái)?shù)

、

、

根據(jù)式(5)、(6)、(7)

進(jìn)行計(jì)算。

2.3 4組患者治療前后才藤氏吞咽障礙評(píng)定結(jié)果比較 治療2周、4周后，觀察3組后一時(shí)間節(jié)點(diǎn)治愈率較前一時(shí)間節(jié)點(diǎn)均有顯著增加(均P<0.05)，同時(shí)，觀察3組治愈率較對(duì)照組、觀察1組、觀察2組相同時(shí)間節(jié)點(diǎn)有顯著增加(均P<0.05)；觀察1組與對(duì)照組比較，治愈率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；觀察2組治療1周、治療2周后與對(duì)照組比較，治愈率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，治療4周后治愈率較對(duì)照組明顯提高(P<0.05)。見表4。

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

式中

——內(nèi)罐BOG的熱導(dǎo)率，W/(m·K)

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要做的不僅是教給學(xué)生辦公軟件的應(yīng)用、網(wǎng)頁制造等方面的計(jì)算機(jī)知識(shí)，還要將更多的時(shí)間與精力放在學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)上來。我們當(dāng)前正處在一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，而對(duì)于中學(xué)生來說，網(wǎng)絡(luò)無疑是他們學(xué)習(xí)知識(shí)、認(rèn)識(shí)世界最有效、最便利的途徑。因此，教師要在日常教學(xué)之余教給學(xué)生一些正確的快速搜索信息、處理信息的方法，使學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)這一途徑解決問題。這樣不僅能夠逐步改善信息技術(shù)教育的現(xiàn)狀，使其朝著正確的方向發(fā)展，還能逐步增強(qiáng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

——重力加速度，m/s

，取9.8 m/s

——內(nèi)罐BOG的體脹系數(shù)，K

——BOG對(duì)應(yīng)罐壁內(nèi)表面的溫度，K

式中

——內(nèi)罐LNG對(duì)罐底上表面對(duì)流傳熱過程的努塞爾數(shù)

——內(nèi)罐BOG的密度，kg/m

——內(nèi)罐BOG的黏度，Pa·s

g

——內(nèi)罐BOG的比定壓熱容，J/(kg·K)

——BOG在溫度為273.15 K和壓力為0時(shí)的密度，kg/m

5.提升績(jī)效人員素質(zhì)，推動(dòng)績(jī)效審計(jì)不斷發(fā)展。油田企業(yè)內(nèi)部審計(jì)部門應(yīng)結(jié)合企業(yè)特點(diǎn)，一方面，積極吸納各專業(yè)技術(shù)人才加入審計(jì)隊(duì)伍，并注重其財(cái)經(jīng)審計(jì)知識(shí)、績(jī)效審計(jì)方法和技術(shù)的培訓(xùn)；另一方面，盡快建立一套切實(shí)可行的培訓(xùn)制度，進(jìn)一步督促審計(jì)人員對(duì)新業(yè)務(wù)的學(xué)習(xí)，快速掌握績(jī)效審計(jì)的方法和技術(shù)，著力培養(yǎng)復(fù)合型人才，優(yōu)化審計(jì)隊(duì)伍的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高審計(jì)人員素質(zhì)，加快建設(shè)適應(yīng)績(jī)效審計(jì)要求的審計(jì)隊(duì)伍，使之適應(yīng)績(jī)效審計(jì)發(fā)展的需要，組建一支具有多學(xué)科、復(fù)合型的審計(jì)隊(duì)伍。

——與空氣接觸的承臺(tái)下表面面積，m

使用云天化鎂立硼復(fù)合肥+四全水溶復(fù)合肥的示范田與對(duì)照田比較，前期長(zhǎng)勢(shì)明顯，中期病蟲害少、落果少，后期肥勁長(zhǎng)、不脫肥、著色好。云天化示范田與其它品牌對(duì)照田相比，同等的氣候條件下，示范田櫻桃畝增產(chǎn)28.5kg，增產(chǎn)率達(dá)8%。這表明，使用云天化系列化肥可以顯著提高該地區(qū)櫻桃的產(chǎn)量。

外部環(huán)境通過BOG對(duì)應(yīng)罐壁傳入儲(chǔ)罐內(nèi)部的熱流量等于BOG從罐壁接收的熱流量，即：

=π

(

-

)

(10)

聯(lián)立式(4)和(10)，可求得

，然后代入式(2)可得到

。

③ LNG對(duì)罐壁內(nèi)表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算

LNG與罐壁內(nèi)表面的對(duì)流傳熱也可以近似看作豎直熱面的大空間自然對(duì)流傳熱，計(jì)算時(shí)定性溫度取

，特征長(zhǎng)度取

，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(11)

。

(11)

式中

——內(nèi)罐LNG與罐壁內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的努塞爾數(shù)

——內(nèi)罐LNG與罐壁內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

聯(lián)立式(16)和(17)，可求得

，然后代入式(14)和(15)可得到

和

。

——LNG在溫度為

時(shí)的普朗特?cái)?shù)

——LNG對(duì)應(yīng)罐壁內(nèi)表面的溫度，K

由于

與

差別較小，在計(jì)算中校正因子(

/

)

近似取1；

根據(jù)LNG熱導(dǎo)率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式

進(jìn)行計(jì)算；

按式(12)計(jì)算

，在

計(jì)算中LNG近似按純甲烷處理，甲烷在不同溫度下的密度可通過甲烷狀態(tài)圖

查得；LNG在溫度為

時(shí)的黏度

和比定壓熱容

L

根據(jù)文獻(xiàn)[12]中LNG黏度和比定壓熱容的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

(12)

式中

——LNG在

～

溫度范圍內(nèi)的平均體脹系數(shù)，K

——LNG在溫度為

時(shí)的密度，kg/m

——LNG在溫度為

時(shí)的密度，kg/m

——地面溫度，K

——LNG的溫度范圍下限，K

外部環(huán)境通過LNG對(duì)應(yīng)罐壁傳入儲(chǔ)罐內(nèi)部的熱流量等于LNG從罐壁接收的熱流量，即：

=π

(

-

)

(13)

聯(lián)立式(11)和(13)，可求得

，然后代入式(1)可得到

。

3.2 罐底熱流量計(jì)算

儲(chǔ)罐罐底不受太陽輻射的影響。罐底的熱流量主要包括2部分：空氣以對(duì)流傳熱的形式傳遞給儲(chǔ)罐的熱流量，土壤以導(dǎo)熱的形式傳遞給儲(chǔ)罐的熱流量。由于承重柱與周圍環(huán)境溫差較小，忽略其對(duì)流換熱的熱流量。地面處的承重柱溫度可按地面溫度進(jìn)行取值，在已知地面溫度的情況下可只對(duì)地面以上罐底部分進(jìn)行分析。由平壁的熱流量計(jì)算公式

可推導(dǎo)得到儲(chǔ)罐罐底熱流量的計(jì)算公式。

(14)

(15)

式中

——與空氣接觸的承臺(tái)下表面對(duì)應(yīng)罐底的熱流量，W

——LNG對(duì)罐底上表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力通常處于微正壓狀態(tài)，罐內(nèi)LNG和BOG與壓力有關(guān)的參數(shù)均按壓力為0進(jìn)行取值。

根據(jù)文獻(xiàn)[6]

中天然氣的熱導(dǎo)率計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算；

按式(8)計(jì)算

；BOG在273.15 K和壓力為0時(shí)的密度

在文獻(xiàn)[7]中查得；

根據(jù)文獻(xiàn)[8]中天然氣黏度的計(jì)算方法計(jì)算；BOG在溫度為

時(shí)的比定壓熱容

g

在文獻(xiàn)[9]中查得。

——罐底保冷材料的總層數(shù)

作為前明尼蘇達(dá)州參議員(1964－1976)、卡特時(shí)期副總統(tǒng)(1977－1981)，蒙代爾僅贏得明尼蘇達(dá)州和哥倫比亞特區(qū)的13張選舉人票，創(chuàng)下選舉人票最大差距紀(jì)錄——13：525。敗選后的蒙代爾離開政壇，重操舊業(yè)，加入明尼蘇達(dá)州一家律所，做起了律師的老本行?？肆诸D政府時(shí)期重返政壇，擔(dān)任美國(guó)駐日本大使(1993-1996)。之后從日本回到明尼蘇達(dá)老家，重新在律所做事，當(dāng)普通公民。

——罐底保冷材料層數(shù)的編號(hào)

——罐底第

層保冷材料的厚度，m

——罐底第

層保冷材料的熱導(dǎo)率，W/(m·K)

10月10日，五師八十九團(tuán)“棉思眠”農(nóng)業(yè)合作社來了一位成都老板，他與“棉思眠”農(nóng)業(yè)合作社社長(zhǎng)陳建輝簽訂了2000套千層無網(wǎng)被合同，這是今年新棉下來后合作社簽訂的第一份訂單合同。

——承重柱對(duì)應(yīng)罐底的熱流量，W

——LNG的溫度范圍上限，K

——承重柱總截面積，m

LNG與罐底上表面的對(duì)流傳熱可以看作水平熱面向上的大空間自然對(duì)流傳熱，計(jì)算時(shí)定性溫度取

，特征長(zhǎng)度取0.25

，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(16)

。

(16)

上莊鄉(xiāng)正在向全省乃至省外大力推廣本鄉(xiāng)的舍飼養(yǎng)羊技術(shù)，希望各地都能通過該模式解決羊規(guī)?；B(yǎng)殖帶來的生態(tài)平衡問題，同時(shí)加速羊只的生長(zhǎng)速度，提高養(yǎng)殖戶的整體經(jīng)濟(jì)效益，為新野縣乃至河南省的畜牧產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

——內(nèi)罐LNG對(duì)罐底上表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

外部環(huán)境通過罐底傳入儲(chǔ)罐內(nèi)部的熱流量等于LNG通過對(duì)流傳熱從罐底接收的熱流量，即：

+

=(

+

)

(

-

)

(17)

式中

——罐底上表面的平均溫度，K

——LNG在溫度為

時(shí)的普朗特?cái)?shù)

3.3 無太陽輻射的罐頂熱流量計(jì)算

對(duì)于雙金屬LNG儲(chǔ)罐，穹頂不具備保冷性能，在計(jì)算分析中可以近似認(rèn)為穹頂內(nèi)外表面溫度相同且內(nèi)外表面積相同。

① 傳熱熱流量的關(guān)系

根據(jù)對(duì)流傳熱熱流量基本計(jì)算公式

可得無太陽輻射時(shí)空氣向穹頂傳遞的熱流量為：

=

(

-

)

(18)

式中

——無太陽輻射時(shí)空氣向穹頂傳遞的熱流量，W

——穹頂外表面面積，m

——無太陽輻射時(shí)穹頂溫度，K

同理可得穹頂向罐頂BOG傳遞的熱流量為：

=

(

-

)

(19)

式中

——無太陽輻射時(shí)穹頂向罐頂BOG傳遞的熱流量，W

——罐頂BOG對(duì)穹頂?shù)谋砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

——無太陽輻射時(shí)罐頂BOG溫度，K

同理可得罐頂BOG向吊頂傳遞的熱流量為：

=

(

-

)

(20)

式中

——無太陽輻射時(shí)罐頂BOG向吊頂傳遞的熱流量，W

——吊頂上表面面積，m

——罐頂BOG對(duì)吊頂上表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

——無太陽輻射時(shí)吊頂上表面溫度，K

根據(jù)兩表面封閉系統(tǒng)的輻射傳熱熱流量計(jì)算公式

，可得無太陽輻射時(shí)穹頂向吊頂輻射傳熱的熱流量為：

(21)

式中

——無太陽輻射時(shí)穹頂向吊頂輻射傳熱的熱流量，W

——斯忒藩-玻爾茲曼常量，W/(m

·K

)，取5.67×10

W/(m

·K

)

——穹頂內(nèi)表面的發(fā)射率

——穹頂內(nèi)表面對(duì)吊頂上表面的角系數(shù)

——吊頂上表面的發(fā)射率

根據(jù)平壁的熱流量計(jì)算公式得到無太陽輻射時(shí)吊頂上表面向儲(chǔ)罐內(nèi)部傳遞的熱流量為：

(22)

式中

——無太陽輻射時(shí)吊頂上表面向儲(chǔ)罐內(nèi)部傳遞的熱流量，W

——吊頂保冷材料的總層數(shù)

——吊頂保冷材料層數(shù)的編號(hào)

——吊頂?shù)?/p>

層保冷材料的厚度，m

——吊頂?shù)?/p>

層保冷材料的熱導(dǎo)率，W/(m·K)

——內(nèi)罐BOG對(duì)吊頂下表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m

·K)

根據(jù)對(duì)流傳熱熱流量基本計(jì)算公式，可得無太陽輻射時(shí)吊頂下表面向內(nèi)罐BOG傳遞的熱流量為：

=

(

-

)

(23)

式中

——無太陽輻射時(shí)吊頂下表面向內(nèi)罐BOG傳遞的熱流量，W

——吊頂下表面面積，m

——吊頂下表面溫度，K

② 對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算

穹頂近似按水平面處理，罐頂BOG與穹頂?shù)膶?duì)流傳熱可以看作水平熱面向下的自然對(duì)流傳熱。由于穹頂不具有保冷性能，

和

均接近

，計(jì)算時(shí)定性溫度取

，特征長(zhǎng)度取

/(π

)，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(24)

。

(24)

式中

——罐頂BOG對(duì)穹頂內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的努塞爾數(shù)

——罐頂BOG對(duì)穹頂內(nèi)表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

——罐頂BOG在溫度為

時(shí)的普朗特?cái)?shù)

罐頂BOG與吊頂上表面的對(duì)流傳熱可以看作為水平冷面向上的自然對(duì)流傳熱，吊頂上表面和罐頂BOG溫度雖然與環(huán)境溫度有一定溫差，但是溫差較小，計(jì)算時(shí)定性溫度近似取

，特征長(zhǎng)度取

/4，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(25)

。

(25)

式中

——罐頂BOG對(duì)吊頂上表面對(duì)流傳熱過程的努賽爾數(shù)

——罐頂BOG對(duì)吊頂上表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

內(nèi)罐BOG與吊頂下表面的對(duì)流傳熱可以看作為水平熱面向下的自然對(duì)流傳熱，計(jì)算時(shí)定性溫度近似取

，特征長(zhǎng)度取

/4，其實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式見式(26)

。

(26)

式中

——罐頂BOG對(duì)吊頂上表面對(duì)流傳熱過程的努塞爾數(shù)

——罐頂BOG對(duì)吊頂上表面對(duì)流傳熱過程的格拉曉夫數(shù)

③ 吊頂向儲(chǔ)罐內(nèi)部傳遞的熱流量求解

傳入與流出穹頂?shù)臒崃髁肯嗟?，即?/p>

=

+

(27)

穹頂向罐頂BOG傳遞的熱流量等于罐頂BOG向吊頂傳遞的熱流量，即：

=

(28)

從穹頂和罐頂BOG流入到吊頂上表面的熱流量等于從吊頂上表面經(jīng)吊頂各層流出到內(nèi)罐BOG的熱流量，見式(29)。

+

=

(29)

從吊頂上表面經(jīng)吊頂各層流入到吊頂下表面的熱流量等于從吊頂下表面流出到內(nèi)罐BOG的熱流量，見式(30)。

=

(30)

聯(lián)立式(24)～(30)，可求得

和

，然后代入式(22)可求得

。

3.4 有太陽輻射的罐壁和罐頂熱流量計(jì)算

在有太陽輻射時(shí)，儲(chǔ)罐罐壁外表面和穹頂(穹頂內(nèi)、外表面溫度相同)在接收太陽輻射熱后溫度升高，增加儲(chǔ)罐罐壁和罐頂?shù)臒崃髁?。罐壁和穹頂外表面附近空氣溫度相比無太陽輻射時(shí)的溫升見公式(31)

。以

表示不同朝向的儲(chǔ)罐外表面，將儲(chǔ)罐罐壁外表面按8個(gè)朝向各占罐壁外表面積1/8進(jìn)行處理。以東朝向罐壁面為例，正東左右各偏22.5°(共45°)的罐壁圓柱面為東朝向罐壁面(

=1)，其他方向以此類推，西、南、北、東南、東北、西南、西北朝向罐壁面分別為

=2～8，穹頂外表面近似按水平表面(

=9)進(jìn)行處理。儲(chǔ)罐各朝向的日平均太陽輻射照度可在文獻(xiàn)[13]

中查得。罐外表面的太陽輻射熱吸收系數(shù)

參照GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄第B.5條選取。

(31)

式中 Δ

——太陽輻射導(dǎo)致的

朝向儲(chǔ)罐外表面附近空氣溫度相比無太陽輻射時(shí)的溫升，K

——儲(chǔ)罐不同朝向外表面的編號(hào)

——

朝向日平均太陽輻射照度，W/m

——儲(chǔ)罐外表面的太陽輻射熱吸收系數(shù)

儲(chǔ)罐罐壁外表面附近空氣的平均溫升為：

(32)

式中 Δ

——太陽輻射導(dǎo)致的罐壁外表面附近空氣溫度相比無太陽輻射時(shí)的平均溫升，K

有太陽輻射的罐壁熱流量計(jì)算方法與無輻射時(shí)的相同，只是計(jì)算過程中用到的環(huán)境溫度不同。太陽輻射下罐壁熱流量計(jì)算用到的環(huán)境溫度

等于

加上溫升Δ

。

同理，太陽輻射下罐頂熱流量計(jì)算用到的環(huán)境溫度

等于

加上溫升Δ

。

3.5 LNG蒸發(fā)量的計(jì)算

本文定義

為儲(chǔ)罐單日接收太陽輻射的時(shí)間占單日總時(shí)間(24 h)的比例，對(duì)儲(chǔ)罐有太陽輻射和無太陽輻射時(shí)的熱流量進(jìn)行加權(quán)平均可得儲(chǔ)罐總熱流量的計(jì)算公式，見式(33)。

=

+

+(1-

)(

+

+

)+

(

+

+

)

(33)

式中

——儲(chǔ)罐的總熱流量，W

——儲(chǔ)罐單日接收太陽輻射的時(shí)間占單日總時(shí)間(24 h)的比例

——有太陽輻射時(shí)LNG對(duì)應(yīng)罐壁的熱流量，W

——有太陽輻射時(shí)BOG對(duì)應(yīng)罐壁的熱流量，W

——有太陽輻射時(shí)吊頂向儲(chǔ)罐內(nèi)部傳遞的熱流量，W

儲(chǔ)罐24 h內(nèi)LNG蒸發(fā)的質(zhì)量可通過式(34)、(35)計(jì)算，其中LNG的氣化潛熱

可通過文獻(xiàn)[6]

查得。

=

(34)

式中

——24 h內(nèi)環(huán)境流入儲(chǔ)罐的總熱量，J

——時(shí)間，s，取86 400 s

儲(chǔ)罐24 h內(nèi)LNG蒸發(fā)的質(zhì)量為：

(35)

式中

——24 h內(nèi)LNG蒸發(fā)的質(zhì)量，kg

——LNG的氣化潛熱，J/kg

3.6 靜態(tài)蒸發(fā)率的計(jì)算

LNG儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率是指LNG儲(chǔ)罐在額定充滿率(額定充液高度時(shí)儲(chǔ)存LNG的體積與LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐總?cè)莘e之比)下，靜置達(dá)到熱平衡后，折算成在儲(chǔ)罐外部環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(1.013 25×10

Pa，293.15 K)下儲(chǔ)罐24 h內(nèi)自然蒸發(fā)產(chǎn)生的LNG蒸發(fā)氣(BOG)的質(zhì)量與儲(chǔ)罐有效容積(額定充滿率時(shí)儲(chǔ)存LNG的體積)下LNG總質(zhì)量的比例，其計(jì)算公式見式(36)。

(36)

式中

——LNG儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率

——

取293.15 K時(shí)儲(chǔ)罐24 h內(nèi)LNG蒸發(fā)的質(zhì)量，kg

——LNG的密度，kg/m

——LNG儲(chǔ)罐的有效容積，m

4 實(shí)例計(jì)算

4.1 熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算

應(yīng)用上述計(jì)算方法對(duì)濟(jì)南市某3×10

m

雙金屬LNG儲(chǔ)罐的熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率進(jìn)行計(jì)算分析。案例儲(chǔ)罐的基本參數(shù)和保冷材料的物性參數(shù)見表1、2，表2中的參數(shù)參照GB 50264—2013《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A和GB/T 13350—2017《絕熱用玻璃棉及其制品》第5.6.3條。

儲(chǔ)罐熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率計(jì)算用到的其他參數(shù)如下：

=293.15 K；

=111.15 K；

=23.6 m，

=1.9 m；濟(jì)南市全年平均風(fēng)速為2.6 m/s，取

=2.6 m/s；

=0.717 4 kg/m

；

=3.24×10

Pa·s；

g

=2.202 kJ/(kg·K)；

=0.01 W/(m·K)；

=140 K時(shí)

=400 kg/m

，

=100 K時(shí)

=460 kg/m

；

=116.43×10

Pa·s；

L

=3.22 kJ/(kg·K)；

=0.48 W/(m·K)；

=293.15 K；罐底承重柱數(shù)量為144根，直徑1 m，高出地面1.5 m，

=113.09 m

；

=0.8，

=0.7；

=0.03 W/(m·K)；

=10.3×10

Pa·s；

vg

=2.202 kJ/(kg·K)；

=0.48；濟(jì)南不同朝向表面接收的日平均太陽輻射照度見表3

；假設(shè)儲(chǔ)罐單日接收太陽輻射的時(shí)間為12 h，即

=0.5；在溫度為111.15 K和壓力為0時(shí)，

=509.74 kJ/kg，

=450.74 kg/m

。

基于以上已知參數(shù)，計(jì)算可得儲(chǔ)罐各部分熱流量，見表4。利用式(33)～(36)，計(jì)算可得儲(chǔ)罐的靜態(tài)日蒸發(fā)率

=0.074 8%?？梢?，儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率較小，符合國(guó)際上對(duì)大型LNG儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率控制要求：罐容為(1～5)×10

m

的大型LNG儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率≤0.08%

。

4.2 儲(chǔ)罐熱流量影響因素分析

由于儲(chǔ)罐熱流量在有無太陽輻射工況下的差別較小，并且受外部環(huán)境條件和運(yùn)行工況影響的變化趨勢(shì)相同，下面以無太陽輻射工況為例，對(duì)儲(chǔ)罐各部分熱流量的影響因素進(jìn)行計(jì)算分析。

.

.

環(huán)境溫度的影響

儲(chǔ)罐在額定充滿率和環(huán)境風(fēng)速為2.6 m/s情況下各部分熱流量隨環(huán)境溫度的變化見圖3。罐壁、罐頂和罐底的熱流量隨環(huán)境溫度的變化基本呈線性變化規(guī)律，其變化率分別為182.5、94.3、51.8 W/℃。儲(chǔ)罐各部分熱流量受環(huán)境溫度影響較大。

.

.

環(huán)境風(fēng)速的影響

LNG儲(chǔ)罐外部的環(huán)境風(fēng)速主要是通過改變儲(chǔ)罐外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)來影響儲(chǔ)罐各部分的熱流量，儲(chǔ)罐在不同環(huán)境風(fēng)速下的外表面表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可按式(3)計(jì)算。儲(chǔ)罐在額定充滿率和環(huán)境溫度取濟(jì)南全年平均氣溫15.15 ℃情況下各部分的熱流量隨環(huán)境風(fēng)速的變化見圖4?？梢?，隨著環(huán)境風(fēng)速的增大，儲(chǔ)罐的各部分熱流量都會(huì)增加，但是增加的幅度較小，環(huán)境風(fēng)速對(duì)儲(chǔ)罐各部分熱流量的影響較小。

.

.

儲(chǔ)罐充滿率的影響

LNG儲(chǔ)罐充滿率主要影響罐壁的熱流量，圖5為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐在環(huán)境風(fēng)速為2.6 m/s和環(huán)境溫度為15.15 ℃時(shí)罐壁熱流量隨儲(chǔ)罐充滿率的變化曲線?？梢?，隨著儲(chǔ)罐充滿率的增加，儲(chǔ)罐罐壁熱流量呈線性變化規(guī)律，平均每增加10%的充滿率，BOG對(duì)應(yīng)罐壁的熱流量減少3 278.7 W，LNG對(duì)應(yīng)罐壁的熱流量增加3 325.9 W，儲(chǔ)罐罐壁總熱流量增加47.2 W，儲(chǔ)罐充滿率對(duì)儲(chǔ)罐罐壁熱流量的影響較小。

5 結(jié)論

根據(jù)LNG儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)，給出了儲(chǔ)罐熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率的計(jì)算方法，利用該方法對(duì)濟(jì)南某3×10

m

雙金屬LNG儲(chǔ)罐熱流量和靜態(tài)蒸發(fā)率進(jìn)行計(jì)算，分析儲(chǔ)罐熱流量的影響因素，結(jié)果表明：

① 案例儲(chǔ)罐的靜態(tài)蒸發(fā)率為0.074 8%，靜態(tài)蒸發(fā)率較小，儲(chǔ)罐的保冷性能良好。

② 環(huán)境溫度對(duì)儲(chǔ)罐熱流量的影響較大，環(huán)境風(fēng)速和充滿率對(duì)儲(chǔ)罐熱流量的影響較小。

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