液化天然气(liquefied natural gas,LNG)在充装和储运过程中,密度差分层现象易导致翻滚行为,对LNG储罐安全造成极大威胁.当初始密度差小于临界密度差时,储罐内相邻两层LNG的混合过程较平稳;当初始密度差大于临界密度差时,LNG翻滚强度显著增大,混合过程趋于剧烈.因此,研究不同罐容储罐的翻滚现象与临界密度差之间的联系尤为重要.采用商业数值软件FLUENT分别对5000、10000、30000、50000、80000、100000、120000、160000 m3储罐内分层LNG的翻滚现象进行数值分析,获得多罐容LNG储罐内的翻滚现象随初始密度差的变化规律,并确定各罐容的临界密度差范围.研究发现:LNG翻滚流速随着分层初始密度差的增加而增加,初始密度差是影响LNG翻滚的直接原因;同时,LNG翻滚的最大速度与初始密度差呈线性关系,即:当初始密度差越大,翻滚时最大速度越大,表征翻滚越剧烈,该线性关系式中的系数并非定值,其大小与储罐高度和直径等尺寸参数相关;此外,LNG发生翻滚时存在临界密度差,与储罐直径满足二次方函数关系,临界密度差随着储罐直径的增大而减小,分层的LNG达到临界密度差而更易发生剧烈翻滚现象;最后,针对不同储罐罐容,提出临界密度差区间,且大容量的储罐装载分层LNG时更易产生翻滚现象.

LNG翻滚;罐容;临界密度差;初始密度差;最大翻滚速度

吴松;梁辰伟;卢银彬

西安石油大学机械工程学院,西安710065

科学技术与工程

[1]吴松;梁辰伟;卢银彬-.液化天然气翻滚临界密度差的数值研究)[J].科学技术与工程,2022(31):13753-13759

临界密度差,初始密度差,多罐,最大翻滚速度

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