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低温储罐充液后夹层压力变化规律研究

王鹏程  
【摘要】:低温储罐作为贮存和运输低温液体的设备,在空气分离系统、低温气化站、LNG加气站、调峰站、等低温领域中得到广泛应用。因其贮存介质温度远远低于环境温度,低温储罐应具有良好的绝热性能才能保证正常工作。真空绝热型低温储罐作为低温储罐的一大类,其绝热性能主要取决于储罐夹层的真空度。工程实践表明,充液会引起储罐夹层真空度发生变化,进而影响到低温储罐的绝热性能。因此,研究低温储罐充液后夹层真空度的变化对评估低温储罐绝热性能有重要的意义。 低温储罐充液后内罐由于温度变化产生了冷缩现象,导致夹层空间增大,同时夹层内平均温度降低,夹层吸附剂作用以及夹层气体中水蒸气凝结等,都会促使夹层压力发生变化。因此,本文首先从理论上分析充液后低温储罐内罐的冷缩量,提出了内罐当量长度的概念,进而得出夹层体积变化量计算模型。其次,深入分析了低温储罐的传热过程,在假设表观导热系数的前提下,提出了夹层平均温度的计算方法。通过对夹层吸附机理进行总结分析,得出低温工况下,低温储罐夹层吸附剂作用导致夹层气体的质量下降,同时,分析了夹层温度降低对夹层水蒸气含量的影响。最后,在考虑充填系数的情况下,利用理想气体状态方程,综合分析了充液后夹层的空间体积、平均温度、气体质量的变化,得出了充液后夹层压力的变化规律。根据提出的计算模型,以50m3的真空粉末绝热储罐为例得出充液后夹层压力降低为初始压力的32%,并采用计算机模拟的方法对充液后低温储罐内罐的冷缩变形、夹层温度的变化进行了数值模拟与分析,其模拟结果和理论分析吻合很好。 通过研究发现,低温储罐内罐充液后夹层真空度会有一定程度升高,即绝对压力下降,这在一定程度上冲减了由于夹层漏放气而产生的压力升高的现象,维持了储罐的绝热性能,对低温储罐绝热是有利的。


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