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LNG儲罐低溫氮氣預冷數值模擬

文檔作者：朱建華1 文檔來源： 1上海中油白鶴石油燃氣有限公司		點擊數：	更新時間： 2023年05月03日
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第36 卷第6 期（2017.06） 規劃設計
油氣田地面工程http://www.yqtdmgc.com
LNG 儲罐低溫氮氣預冷數值模擬*
朱建華1
摘要：為了提高對LNG 儲罐在超低溫作用下溫度場的性能特征的認識，對LNG 儲罐氣相預冷進
行數值模擬研究。基于Fluent 軟件k-ε模型分析低溫氮氣在5 m3 儲罐中的預冷情況，對不同進
口流速下的溫度場進行了計算與分析， 進而得到低溫氮氣預冷完成所需的最佳流速及預冷時
間。結果表明，為保證規范設計要求，低溫氮氣儲罐預冷中，流體溫降速率不應超過5 K/h，需
適當增加進口流速，當預冷達到165 K 時，入口流速約為25 m/s。
關鍵詞：LNG 儲罐；低溫氮氣；數值模擬
Doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2017.06.012
Numerical Stimulation of Cryogenic Nitrogen Pre-cooling in LNG Storage Tanks
Zhu Jianhua
Abstract：In order to improve the understanding of the temperature field of LNG storage tanks in ultralow
temperature，the study of numerical stimulation of gas plase pre-cooling in LNG storage tanks is
conducted. The k- ε model in the Fluent software is used to analyze pre- cooling situation of cryogenic
nitrogen inside the 5 m3 storage tank， to calculate and analyze temperature field under condition
of different inlet flow velocity，and then the optimum flow velocity and pre-cooling time for completing
pre-cooling can be obtained．The result indicates that fluid temperature drop rate shall not be more
than 5K/h during the process of cryogenic nitrogen pre- cooling of storage tanks in order to meet requirements
of standard and design， inlet flow velocity shall be appropriately increased， and inlet flow
velocity is about 25m/s when pre-cooling temperature reaches 165K．
Key words：LNG storage tank；cryogenic nitrogen；numerical stimulation
隨著世界能源需求的不斷增長，環境保護問題
日益嚴峻， 因而對LNG 的需求量也在不斷增加[1]。
目前國內外對LNG 儲罐的研究主要集中于其絕熱
性能和建造施工技術， 而對于LNG 儲罐在超低溫
作用下整體溫度場的性能研究卻很少[2-3]。本文基于
Fluent 軟件中k-ε 模型， 對5 m3 LNG 儲罐進行數
值模擬，分析其在改變入口流速情況下儲罐溫度場
的變化情況， 為LNG 儲罐的試驗及實際應用提供
借鑒和參考[4-5]。
1 模型建立
1.1 物理模型
LNG 試驗小罐結構由內罐、保冷層、外罐組成[6]。
內罐直徑2 m， 外罐直徑3 m， 內、外罐壁中間采
用聚氨酯泡沫填充，內、外罐底采用高密度聚氨酯
泡沫填充。外罐頂部設置進液管、泄壓管、排泄
管，管道采用聚氨酯泡沫管殼保溫。儲罐截面及材
質物性如圖1 所示。
圖1 試驗小罐截面圖
內罐采用奧氏體不銹鋼材料， 材質為
*基金論文：中國石油大慶油田有限責任公司科研項目“中型天然氣液化廠施工關鍵技術研究”（dqc—2014-elm-ky-003）。
1上海中油白鶴石油燃氣有限公司
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