大型LNG船液货舱建造平台空调系统气流组织数值研究

发布时间：2017-09-15 05:07

  本文关键词：大型LNG船液货舱建造平台空调系统气流组织数值研究

  更多相关文章： 薄膜型LNG船 液货围护系统 室内环境控制 通风空调系统 气流组织数值模拟 气流组织评价

【摘要】：LNG船是运输-163℃液化天然气的专用船舶,在建造技术方面存在诸多难点,其中之一就是在液货舱建造过程中的舱内环境控制问题。由于构成薄膜型LNG围护系统的主要耐低温材料殷瓦钢极易在潮湿环境中腐蚀,所以在建造过程中需要严格控制舱室内的相对湿度和温度。液货舱单舱容积超过50,000m3,属于高大空间建筑,而气流组织均匀性问题一直是高大空间通风空调设计的难点。因此研究典型海滨气候条件下LNG船液货舱建造过程中的舱内环境控制问题具有一定的工程实际意义。本文提出较为完整的LNG船液货舱建造平台通风空调系统方案设计,然后用数值方法研究了液货舱建造平台空调系统冬夏季工况的气流组织分布特性。讨论了送风角度对工作区环境的温度、相对湿度、气态污染物空间分布特性的影响以及对换气效率、排热效率(能量利用系数)和排污效率的影响。接着通过文献研究法在清华大学建立的体育场馆气流组织评价体系基础上提出用于评价LNG船液货舱建造平台气流组织的综合评价模型,并采用该评价模型对所有的设计工况进行评价,以期能够指导实际工程应用。研究结果表明:(1)下送上回的气流组织方式能够在平台三层至九层之间形成大的气流循环,减小了各层工作区的温度、相对湿度差异;(2)当风口位置、送风速度以及送风温差相同时,夏季送风角度对换气效率、能量利用系数和排污效率影响较小;(3)冬季送风角度对换气效率、能量利用系数和排污效率有很明显的影响,但并不是严格的正相关关系;(4)气流组织综合评价方法兼有集总指标和局部指标的优点,既能够评价整体气流组织,又能够反映空间各点的环境参数,可以明确地帮助设计人员选择最佳的气流组织方案。本文的工作是对大型LNG船液货舱建造过程中环境控制问题的一次探索,也能够为液化天然气浮式生产储卸装置(LNG-FPSO)、液化乙烯气体(LEG)运输船等液货围护系统建造中的环境控制问题提供参考。
【关键词】：薄膜型LNG船 液货围护系统 室内环境控制 通风空调系统 气流组织数值模拟 气流组织评价
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U671;U674.133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 研究背景和意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-21
• 1.2.1 LNG船液货舱建造平台空调系统研究现状15
• 1.2.2 高大空间常见气流组织方式15-18
• 1.2.3 高大空间气流组织数值模拟研究现状18-21
• 1.2.4 总结21
• 1.3 本文主要研究工作21-23
• 第2章 LNG船液货舱建造平台空调系统方案设计23-37
• 2.1 地区气象参数及舱内设计计算参数23-24
• 2.2 液货舱建造平台空调系统方案设计24-26
• 2.2.1 夏季空气处理过程24-25
• 2.2.2 冬季空气处理过程25-26
• 2.3 液货舱建造平台空调系统设计计算26-31
• 2.3.1 空调负荷计算26-28
• 2.3.2 湿负荷计算28-29
• 2.3.3 风量计算29
• 2.3.4 冬季加湿量计算29
• 2.3.5 冬季蒸汽流量计算29-30
• 2.3.6 喷口送风设计计算30-31
• 2.4 液货舱建造平台空调系统风管设计31-36
• 2.4.1 风管布置31-32
• 2.4.2 风管水力计算32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 LNG船液货舱建造平台气流组织数值模拟方法37-45
• 3.1 室内空气流动数值模拟物理模型37-38
• 3.2 室内空气流动控制微分方程38-39
• 3.3 气态组分模型39
• 3.4 湍流模型39-41
• 3.4.1 MIT零方程模型39-40
• 3.4.2 标准k-ε 模型40
• 3.4.3 RNG k-ε 模型40-41
• 3.5 热辐射模型41-42
• 3.6 数值方法验证42-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 LNG船液货舱建造平台气流组织数值模拟结果与分析45-61
• 4.1 LNG船液货舱建造平台几何模型与边界条件45-49
• 4.1.1 几何模型45-47
• 4.1.2 边界条件47-49
• 4.2 夏季工况LNG船液货舱建造平台气流组织分析49-54
• 4.2.1 舱内速度分布49-50
• 4.2.2 舱内温度分布50-52
• 4.2.3 舱内相对湿度分布52-53
• 4.2.4 舱内气态污染物浓度分布53-54
• 4.3 冬季工况LNG船液货舱建造平台气流组织分析54-58
• 4.3.1 舱内速度分布54-56
• 4.3.2 舱内温度分布56-57
• 4.3.3 舱内相对湿度分布57-58
• 4.3.4 舱内气态污染物分布58
• 4.4 本章小结58-61
• 第5章 LNG船液货舱建造平台气流组织评价体系模型及应用61-83
• 5.1 通风效率评价指标61-63
• 5.1.1 换气效率61-62
• 5.1.2 排污效率62-63
• 5.1.3 排热效率63
• 5.2 气流组织评价指标63-64
• 5.2.1 空气扩散特性指标63-64
• 5.2.2 空气分布指标64
• 5.3 建造平台空调系统气流组织评价体系64-71
• 5.3.1 当前气流组织评价存在的问题64-65
• 5.3.2 建造平台空调系统气流组织设计目标65-66
• 5.3.3 建造平台空调系统气流组织评价方法66-71
• 5.4 夏季工况通风效率分析71-75
• 5.4.1 送风角度对换气效率的影响72-73
• 5.4.2 送风角度对排热效率的影响73-74
• 5.4.3 送风角度对排污效率的影响74-75
• 5.5 夏季工况气流组织综合评价75-76
• 5.6 冬季工况通风效率分析76-81
• 5.6.1 送风角度对换气效率的影响76-78
• 5.6.2 送风角度对能量利用系数的影响78-79
• 5.6.3 送风角度对排污效率的影响79-81
• 5.7 冬季工况气流组织综合评价81-82
• 5.8 本章小结82-83
• 结论83-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文89-91
• 致谢91-92

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