C型LNG液货舱预冷方案研究
发布时间：2021-04-26 09:17
LNG液货舱在正式装载货物LNG前需要进行预冷操作缓慢降温。这是由于LNG是低于-162oC的超低温液货,为了结构安全考虑,不能在液货舱处于常温的状态下直接装载,否则将引起安全问题。本文从LNG液货舱预冷过程中所受局部温度应力的角度为液货舱设计预冷方案,主要研究的对象是独立C型LNG液货舱。采用有限元软件Ansys实现液货舱热应力耦合分析。首先建立液货舱热分析模型模拟液货舱预冷过程中各个时刻的温度场分布。然后将这个过程中各个时刻的温度场结果提取出来,转化为温度体载荷施加到液货舱热应力分析模型上,求解预冷过程中各个时刻液货舱的温度应力分布,并以规范中对液货舱应力的要求为判断依据,监控液货舱在预冷过程中各个时刻的温度应力是否在安全范围内。在液货舱热分析部分中必须建立货舱内的气体域模型,模拟舱内流动气体将喷淋点处的低温传递到舱壁其他位置的过程。这时需要对这部分气体域模型施加合适的传热系数。由于这部分牵涉到流动传热及相变等过程,这在Ansys中难以模拟,目前又没有合适的经验公式可以参考,因此采用Fluent软件对液货舱内气体域在预冷中的流动传热过程进行模拟。提取货舱在预冷...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 预冷技术简介及研究现状
1.2.1 预冷操作及技术简介
1.2.2 预冷预报技术研究现状与发展趋势
1.2.3 LNG液货舱热应力研究现状及发展趋势
1.3 论文研究内容与研究目的
2 预冷仿真过程原理及方法简述
2.1 传热分析原理简介
2.1.1 传热学基本原理
2.1.2 基于Ansys有限元的非稳态传热原理
2.1.3 基于Ansys的热应力耦合
2.2 结构许用应力说明
2.3 小结
3 舱内气体等效传热系数计算
3.1 Fluent软件及原理简介
3.1.1 多相流模型
3.1.2 用户自定义函数（UDF）简介
3.2 液货舱预冷过程流场分析
3.2.1 流场分析假设与简化
3.2.2 物性参数及相变模型设置
3.2.3 边界条件与初始条件
3.2.4 计算结果
3.3 等效传热系数计算
3.4 小结
4 基于有限元的液货舱预冷过程仿真
4.1 问题的假设与简化
4.2 液货舱预冷过程温度场分析
4.2.1 建立LNG液货舱热分析有限元模型
4.2.2 边界条件与初始条件
4.2.3 加载计算
4.3 预冷过程中结构温度应力计算
4.3.1 建立LNG液货舱热应力分析有限元模型
4.3.2 边界条件
4.3.3 加载计算
4.4 30方液货舱预冷过程有限元仿真
4.4.1 液货舱基本信息
4.4.2 喷淋方案设计
4.4.3 液货舱温度变化规律及预冷时间
4.4.4 预冷过程结构热应力变化规律
4.5 小结
5 喷淋方案设计关键问题研究
5.1 预冷局部最大喷淋面积计算
5.2 LNG液货舱喷淋孔布置优化研究
5.3 小结
6 不同尺度的C型液货舱预冷分析
6.1 最大喷淋面积计算
6.2 液货舱预冷时间分析
6.3 液货舱预冷热应力分析
6.4 冷却介质平均质量流量计算
6.5 小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用液化天然气储罐结构与设计[J]. 顾建辉. 中国新技术新产品. 2018(02)
[2]LNG储罐液氮预冷数值模拟研究[J]. 王胜利,王永兴,黄靖,韩嘉祥. 油气田地面工程. 2017(08)
[3]国内LNG运输技术与设备的发展现状[J]. 郭旭,罗晓钟,王荣华,王苏淮,徐周凯,王芳云,苗娜. 低温与特气. 2016(02)
[4]船用液化天然气储罐结构与设计[J]. 廖建明. 辽宁化工. 2016(02)
[5]基于FLUENT软件的大型LNG储罐预冷研究[J]. 董文浩,郑劲,许培林,郭海峰,季夏夏. 天然气与石油. 2015(04)
[6]LNG低温管道预冷过程数值模拟[J]. 严俊伟,李兆慈,赵多. 低温与超导. 2014(09)
[7]新型天然气运输船现状与展望[J]. 肖丽君,谭越. 中国造船. 2011(S1)
[8]LNG船舶预冷过程中冷却液的CFD模拟[J]. 王忠诚,李品友,金国平. 上海海事大学学报. 2010(04)
[9]LNG沉浸式气化器的数值模拟[J]. 毕明树,窦兴华. 天然气工业. 2009(01)
[10]MOSS型LNG船液货舱预冷规律分析[J]. 李博洋,陈景元. 青岛远洋船员学院学报. 2008(02)
硕士论文
[1]LNG船薄膜型液舱预冷过程数值预报与作业优化研究[D]. 徐松.浙江海洋学院 2015
[2]大型LNG储罐的热应力分析[D]. 李旭坤.哈尔滨工程大学 2013
[3]LNG船舶薄膜型液货舱预冷工艺研究[D]. 卢炜.大连海事大学 2012
[4]薄膜式LNG船液货舱热应力分析及其对结构强度的影响[D]. 任程.哈尔滨工程大学 2011
[5]LNG沉浸式燃烧型气化器数值模拟[D]. 于国杰.大连理工大学 2009
[6]LNG船液货舱温度及应力场有限元分析研究[D]. 余祥虎.武汉理工大学 2009
[7]LNG沉浸式汽化器流动传热过程数值模拟[D]. 窦兴华.大连理工大学 2007
[8]LNG船舶推进装置的选择与管理[D]. 仉大志.大连海事大学 2007
[9]液化天然气船液货舱绝热技术及传热计算分析[D]. 邱林.上海海事大学 2004
[10]全冷式LPG船舶液货系统的仿真研究[D]. 徐帮林.大连海事大学 2002
本文编号：3161158
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 预冷技术简介及研究现状
1.2.1 预冷操作及技术简介
1.2.2 预冷预报技术研究现状与发展趋势
1.2.3 LNG液货舱热应力研究现状及发展趋势
1.3 论文研究内容与研究目的
2 预冷仿真过程原理及方法简述
2.1 传热分析原理简介
2.1.1 传热学基本原理
2.1.2 基于Ansys有限元的非稳态传热原理
2.1.3 基于Ansys的热应力耦合
2.2 结构许用应力说明
2.3 小结
3 舱内气体等效传热系数计算
3.1 Fluent软件及原理简介
3.1.1 多相流模型
3.1.2 用户自定义函数（UDF）简介
3.2 液货舱预冷过程流场分析
3.2.1 流场分析假设与简化
3.2.2 物性参数及相变模型设置
3.2.3 边界条件与初始条件
3.2.4 计算结果
3.3 等效传热系数计算
3.4 小结
4 基于有限元的液货舱预冷过程仿真
4.1 问题的假设与简化
4.2 液货舱预冷过程温度场分析
4.2.1 建立LNG液货舱热分析有限元模型
4.2.2 边界条件与初始条件
4.2.3 加载计算
4.3 预冷过程中结构温度应力计算
4.3.1 建立LNG液货舱热应力分析有限元模型
4.3.2 边界条件
4.3.3 加载计算
4.4 30方液货舱预冷过程有限元仿真
4.4.1 液货舱基本信息
4.4.2 喷淋方案设计
4.4.3 液货舱温度变化规律及预冷时间
4.4.4 预冷过程结构热应力变化规律
4.5 小结
5 喷淋方案设计关键问题研究
5.1 预冷局部最大喷淋面积计算
5.2 LNG液货舱喷淋孔布置优化研究
5.3 小结
6 不同尺度的C型液货舱预冷分析
6.1 最大喷淋面积计算
6.2 液货舱预冷时间分析
6.3 液货舱预冷热应力分析
6.4 冷却介质平均质量流量计算
6.5 小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用液化天然气储罐结构与设计[J]. 顾建辉. 中国新技术新产品. 2018(02)
[2]LNG储罐液氮预冷数值模拟研究[J]. 王胜利,王永兴,黄靖,韩嘉祥. 油气田地面工程. 2017(08)
[3]国内LNG运输技术与设备的发展现状[J]. 郭旭,罗晓钟,王荣华,王苏淮,徐周凯,王芳云,苗娜. 低温与特气. 2016(02)
[4]船用液化天然气储罐结构与设计[J]. 廖建明. 辽宁化工. 2016(02)
[5]基于FLUENT软件的大型LNG储罐预冷研究[J]. 董文浩,郑劲,许培林,郭海峰,季夏夏. 天然气与石油. 2015(04)
[6]LNG低温管道预冷过程数值模拟[J]. 严俊伟,李兆慈,赵多. 低温与超导. 2014(09)
[7]新型天然气运输船现状与展望[J]. 肖丽君,谭越. 中国造船. 2011(S1)
[8]LNG船舶预冷过程中冷却液的CFD模拟[J]. 王忠诚,李品友,金国平. 上海海事大学学报. 2010(04)
[9]LNG沉浸式气化器的数值模拟[J]. 毕明树,窦兴华. 天然气工业. 2009(01)
[10]MOSS型LNG船液货舱预冷规律分析[J]. 李博洋,陈景元. 青岛远洋船员学院学报. 2008(02)
硕士论文
[1]LNG船薄膜型液舱预冷过程数值预报与作业优化研究[D]. 徐松.浙江海洋学院 2015
[2]大型LNG储罐的热应力分析[D]. 李旭坤.哈尔滨工程大学 2013
[3]LNG船舶薄膜型液货舱预冷工艺研究[D]. 卢炜.大连海事大学 2012
[4]薄膜式LNG船液货舱热应力分析及其对结构强度的影响[D]. 任程.哈尔滨工程大学 2011
[5]LNG沉浸式燃烧型气化器数值模拟[D]. 于国杰.大连理工大学 2009
[6]LNG船液货舱温度及应力场有限元分析研究[D]. 余祥虎.武汉理工大学 2009
[7]LNG沉浸式汽化器流动传热过程数值模拟[D]. 窦兴华.大连理工大学 2007
[8]LNG船舶推进装置的选择与管理[D]. 仉大志.大连海事大学 2007
[9]液化天然气船液货舱绝热技术及传热计算分析[D]. 邱林.上海海事大学 2004
[10]全冷式LPG船舶液货系统的仿真研究[D]. 徐帮林.大连海事大学 2002
本文编号：3161158
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