LNG薄膜罐施工期空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)效果模擬

1 概述

北京燃氣集團在天津南港工業(yè)區(qū)建造的國內(nèi)首座大型LNG薄膜罐外罐為預(yù)應(yīng)力混凝土罐，內(nèi)罐由絕熱板、不銹鋼波紋板組成

。絕熱板通過環(huán)氧樹脂膠粘接到混凝土罐內(nèi)壁上。為防止LNG薄膜罐泄漏，罐底和罐壁5 m以下的絕熱板中間還設(shè)有1層次屏蔽膜

。在LNG薄膜罐內(nèi)罐施工期間，絕熱板、次屏蔽膜的安裝都要求在一定的溫濕度環(huán)境下進行

。LNG薄膜罐外罐作為高大空間，合理的氣流組織設(shè)計尤為重要

。為滿足LNG薄膜罐內(nèi)罐施工環(huán)境參數(shù)要求，設(shè)置罐內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)。本文在一定送風(fēng)量、不同送風(fēng)溫度條件下，對空調(diào)送風(fēng)階段主要施工區(qū)域(外罐內(nèi)壁面)的溫度、風(fēng)速、相對濕度進行模擬研究。

【情景探究2】（2015年安徽文綜卷）2.簡述福建省交通運輸網(wǎng)的變化特點。3.說明交通條件改善對福建省城市化的促進作用。

2 空調(diào)系統(tǒng)

罐內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)見圖1?？照{(diào)系統(tǒng)由空調(diào)機組、風(fēng)管底部靜壓箱、豎直風(fēng)管等組成?？照{(diào)機組的室內(nèi)機安裝在儲罐內(nèi)部，室外機安裝在儲罐外部。室內(nèi)機連接到風(fēng)管底部靜壓箱，靜壓箱連接豎直風(fēng)管。經(jīng)空調(diào)機組處理后的空氣經(jīng)靜壓箱送入豎直風(fēng)管，并由豎直風(fēng)管側(cè)壁的小孔將空氣均勻吹向外罐內(nèi)壁面。

罐內(nèi)均勻分布48根豎直風(fēng)管，風(fēng)管吊裝點設(shè)置在儲罐吊頂，風(fēng)管距外罐內(nèi)壁面距離為4 m。風(fēng)管表面的小孔分布在風(fēng)管圓周的25%范圍內(nèi)，小孔孔徑為8 mm，中心距為20 mm。每根風(fēng)管的小孔數(shù)量為49 375個?；仫L(fēng)口位于空調(diào)室內(nèi)機的頂部，每臺空調(diào)室內(nèi)機均有1個回風(fēng)口。

3 數(shù)值模擬

① 基本參數(shù)

聯(lián)網(wǎng)收費是高速公路運營中的一項基本業(yè)務(wù)，征收的費用主要用來償還修路貸款和改善公路路網(wǎng)條件，是高速公路賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著高速公路收費業(yè)務(wù)的信息化程度不斷提高，特別是路網(wǎng)的規(guī)模越來越大，車輛的單次通行費用越來越高。部分車輛受利益驅(qū)使，往往會采用多種方式偷逃通行費并從中獲益，如利用加裝的假軸來減少通行費，而采用傳統(tǒng)的稽查方法已較難發(fā)現(xiàn)這種隱性逃費行為,不能滿足高速公路收費工作的管理要求。因此,利用高速公路收費數(shù)據(jù)甄別疑似假軸車輛成為一項重要且具有實際意義的課題。

LNG薄膜罐內(nèi)罐為56邊形，內(nèi)切圓直徑為86.7 m，穹頂最大高度為56.2 m，側(cè)面凈高為43.5 m。安裝要求的環(huán)境參數(shù)(外罐內(nèi)壁面處)為：溫度15～30 ℃，相對濕度小于70%?？紤]到施工人員的舒適性，外罐內(nèi)壁面的最佳風(fēng)速為0.2～0.3 m/s，不宜大于0.8 m/s。

為避免風(fēng)管發(fā)生喘振和產(chǎn)生較大風(fēng)噪，將靜壓控制在50～140 Pa，風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速控制在6～12 m/s，據(jù)此選取風(fēng)管管徑為650 mm

。借鑒散流器的水平射流速度和溫度衰減計算方法，確定風(fēng)管送風(fēng)量

。

設(shè)定外罐處于大氣環(huán)境中，圍護結(jié)構(gòu)傳熱為一維穩(wěn)態(tài)傳熱，考慮太陽輻射后將供冷期、供暖期最大冷熱負荷作為模型的熱邊界條件。供冷期、供暖期壁面熱流密度分別為122.1、40.3 W/m

，底面熱流密度分別為15.9、22.0 W/m

，頂面熱流密度分別為5.7、2.0 W/m

。圍護結(jié)構(gòu)的傳熱面積、傳熱系數(shù)見表1。室外空氣溫濕度、太陽輻照度選取天津地區(qū)典型年的逐時參數(shù)。

將LNG薄膜罐外罐簡化成直徑86.7 m、高43.5 m的圓柱體，并建立三維模型。豎直風(fēng)管上端與圓柱體頂面齊平，下端與圓柱體底面的距離為2 m。對罐內(nèi)空間進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格數(shù)量為234×10

個，最小網(wǎng)格尺寸為0.2 m，最大網(wǎng)格尺寸為5 m。

② 計算模型和邊界條件

供冷期罐內(nèi)空氣初始溫度分別取18、22、26 ℃，供暖期罐內(nèi)空氣初始溫度分別取26、28、30 ℃。環(huán)境壓力為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?/p>

(3)水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率達到國家考核要求難度逐年加大。黑龍江省國家重要水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率46.5%，距“十三五”期末達到70%的目標(biāo)要求差距較大。黑龍江省一些江河上游地區(qū)，尤其是江河源頭地區(qū)，在沒有人類生產(chǎn)活動或生產(chǎn)活動影響較小的情況下，河流腐殖質(zhì)等背景值因素影響水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率。黑龍江省耕地面積全國最多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用的化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑等產(chǎn)生的面源污染問題比較突出。

1)第1階段：隨著φ從0 rad增大至237π/1570 rad，可靠性指標(biāo)隨之增大且在φ=237π/1570 rad處取得最大值；隨著φ從237π/1570 rad增大至2π/3 rad，可靠性指標(biāo)隨之減小且在φ=2π/3 rad處取得最小值；隨著φ從2π/3 rad增大至6669π/7850 rad，可靠性指標(biāo)隨之增大且在φ=6669π/7850 rad處再次取得最大值。由此看出，這一階段打磨機器人可靠性指標(biāo)表現(xiàn)為先逐漸增大然后逐漸減小再逐漸增大。而可靠度遠遠高于實際要求的可靠度，其值均近似為1.0，即不易發(fā)生失效。

③ 求解方法

供冷期，單風(fēng)管送風(fēng)量(標(biāo)準(zhǔn)工況)為9 282.5 m

/h，送風(fēng)溫度分別為18、22、26 ℃時外罐內(nèi)壁面的溫度場、速度場分別見圖2、3。由圖2、3可知，送風(fēng)溫度為18 ℃時，外罐內(nèi)壁面空氣溫度范圍為17.2～20.4 ℃，大部分區(qū)域的風(fēng)速范圍為0.2～0.5 m/s。送風(fēng)溫度為22 ℃時，外罐內(nèi)壁面空氣溫度范圍為19.5～23.7 ℃，大部分區(qū)域的風(fēng)速范圍為0.2～0.8 m/s。送風(fēng)溫度為26 ℃時，外罐內(nèi)壁面大部分區(qū)域空氣溫度范圍為24.5～27.8 ℃，大部分區(qū)域的風(fēng)速范圍為0.2～0.8 m/s。由模擬結(jié)果可知，3種送風(fēng)溫度下，外罐內(nèi)壁面空氣平均相對濕度均小于70%。

4 模擬結(jié)果與分析

4.1 供冷期

溫度場、速度場、濕度場、熱輻射場的控制方程見文獻[10]。模擬采用ANSYS Fluent 19.0軟件求解器。罐內(nèi)流場計算采用RNG

-

模型

。控制方程中溫度場、速度場、濕度場、熱輻射場的參數(shù)采用二階迎風(fēng)格式計算。壓力采用標(biāo)準(zhǔn)壓力梯度模型，壓力速度耦合項采用SIMPLE算法。熱輻射場采用Surface to Surface模型計算。濕度項采用組分方程進行計算，空氣初始相對濕度為60%。豎直風(fēng)管的小孔出口為自由出流，回風(fēng)比例為100%。收斂條件為各計算項滿足迭代誤差：濕度、溫度項小于10

，速度項小于10

，湍流項小于10

，連續(xù)項小于10

。采用CFD POST軟件分別對罐內(nèi)溫濕度、風(fēng)速等模擬結(jié)果進行后處理。

結(jié)合模擬結(jié)果，供冷期的送風(fēng)溫度宜選取22 ℃。與送風(fēng)溫度18 ℃相比，不僅能滿足施工環(huán)境參數(shù)要求，還能有效控制空調(diào)系統(tǒng)能耗。

4.2 供暖期

供暖期，單風(fēng)管送風(fēng)量(標(biāo)準(zhǔn)工況)為9 282.5 m

/h，送風(fēng)溫度分別為26、28、30 ℃時外罐內(nèi)壁面的溫度場、速度場分別見圖4、5。由圖4可知，送風(fēng)溫度為26 ℃時，外罐內(nèi)壁面空氣溫度范圍為19.2～25.6 ℃。送風(fēng)溫度為28 ℃時，外罐內(nèi)壁面空氣溫度范圍為21.5～27.8 ℃。送風(fēng)溫度為30 ℃時，外罐內(nèi)壁面空氣溫度范圍23.8～30.0 ℃。由圖5可知，3種送風(fēng)溫度下外罐內(nèi)壁面大部分區(qū)域風(fēng)速分布不均勻，風(fēng)速超過0.8 m/s，對施工人員的舒適性造成不良影響。由模擬結(jié)果可知，3種送風(fēng)溫度下，外罐內(nèi)壁面空氣平均相對濕度均小于70%。

2.2.2 等離子雙極電切設(shè)備 常用4 mm 30°內(nèi)窺鏡，配合F24～F27電切鏡鞘及電切環(huán)可用于多數(shù)膀胱腫瘤的切除。灌洗液使用生理鹽水。相對于傳統(tǒng)單極電切，等離子雙極電切被認為可減少手術(shù)并發(fā)癥風(fēng)險(如由于閉孔神經(jīng)反射所致的膀胱穿孔)，并提供更好的組織標(biāo)本，但結(jié)果尚有爭議[4]。對于過度肥胖患者，有可能需要使用加長電切鏡。

結(jié)合模擬結(jié)果，供暖期的送風(fēng)溫度宜選取26 ℃。不僅能滿足施工環(huán)境參數(shù)要求，還能有效控制空調(diào)系統(tǒng)能耗。

5 結(jié)論

供冷期的送風(fēng)溫度宜選取22 ℃，供暖期的送風(fēng)溫度宜選取26 ℃。不僅能滿足施工環(huán)境參數(shù)要求，還能有效控制空調(diào)系統(tǒng)能耗。

[ 1 ] 季超，楊琴. 我國建造薄膜罐可行性分析[J]. 石油規(guī)劃設(shè)計，2016(3)：8-9.

[ 2 ] 章澤華，張奕，艾紹平. 薄膜型LNG儲罐[J]. 石油工程建設(shè)，2013(3)：1-3.

[ 3 ] 宋忠兵，徐岸南，劉恒. LNG接收站薄膜型儲罐技術(shù)研究[J]. 船舶與海洋工程，2017(6)：17-19，43.

[ 4 ] 谷云飛，陳熙，王亮，等. 薄膜型LNG貨物維護系統(tǒng)模擬艙的建造關(guān)鍵技術(shù)[J]. 船舶與海洋工程，2015(2)：62-68.

[ 5 ] 潘冬梅，徐象國，王怡琳，等. 高大空間氣流組織模擬[J]. 暖通空調(diào)，2018(1)：131-139.

[ 6 ] 劉海燕，周前，宋艷蘋，等. 高大空間建筑空調(diào)氣流組織模擬分析[J]. 河南城建學(xué)院學(xué)報，2020(1)：77-82.

[ 7 ] FONTANININ A，OLSEN M G，GANAPATHYSUBRAMANIAN B. Thermal comparison between ceiling diffusers and fabric ductwork diffusers for green buildings[J]. Energy & Buildings，2011(11)：2973-2987.

[ 8 ] POIHODA S R O. Textile air difusers technical data[ M].Hlinsko : P0IHODA Press ,2010:3- 14.

[ 9 ] 單濱，林艷艷. 散流器平送氣流組織計算方法的優(yōu)化[J]. 山西建筑，2016(31)：127-128.

[10] 孫少哲. 大型LNG船液貨艙建造平臺空調(diào)系統(tǒng)氣流組織數(shù)值研究(碩士學(xué)位論文)[D]. 鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2016：18-19.

[11] CHEN Q. Ventilation performance prediction for buildings：A method overview and recent applications[J]. Building & Environment，2009(4)：848-858.