【《某大型LNG储罐的保冷设计及漏热核算计算案例》2800字】

某大型LNG储罐的保冷设计及漏热核算计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u10991某大型LNG储罐的保冷设计及漏热核算计算案例 [15]。玻璃纤维：玻璃纤维是一种人造纤维，有玻璃棉、玻璃毡等多种形式具有密度小，工作温度范围广，可压缩性好，弹性高的特点，在目前LNG储罐中得到广泛使用，特别是用于金属内罐的保温，良好的适应因内罐在温度变化大时发生的形变，其热导率随着密度变化而变化。泡沫玻璃：泡沫玻璃主要成分为铝硅等无机化合物，其性质稳定，耐酸碱腐蚀，抗压能力强，工作范围广泛。膨胀珍珠岩混凝土：膨胀珍珠岩混凝土由水泥和珍珠岩混合而成，因而具有很强的抗压能力，同时也具备优良的保温性能，是理想的LNG罐底环梁的使用材料，其热导率约0.12～0.25W/(m·K)。综合以上各种保温材料的性能，结合目前国内外LNG储罐保温材料的使用情况，参考GB/26978.4表A.2全容罐绝热材料的使用情况，本罐罐顶的保温材料采用聚氨酯发泡料；罐壁因为工作或停工时温差较大会发生较大的变形，所以保温层必须结合两种材料使用，第一层采用具有弹性玻璃纤维毡，第二层采用膨胀珍珠岩；罐壁具体结构如图4-1所示：图4-1：罐壁保温层罐底的保温材料选择抗压能力优异的泡沫玻璃砖，但是在储罐罐壁保冷层和底部保冷层相交处的温度变化明显，会产生明显漏热，同时为防止少量液体LNG泄漏到罐底造成对外罐的损伤，故需要设置热角保护层。热角保护有连续型和不连续型，为了更好的保温效果，采用连续性设计，为方便施工使用与罐底相同材料泡沫玻璃砖，其高约3m，厚度200mm。环梁因需要承受较大压力故选择使用膨胀珍珠岩混凝土，具体结构如图4-2所示：图4-2：罐底保冷层1-混凝土，2-泡沫玻璃砖，3-热角保护块，4-外罐内壁，5-膨胀珍珠岩，6-环梁查找资料，得到各材料热工计算参数，相关设计及材料（从上到下，或者从里到外顺序）数据如下表：表格4-1：保温材料使用情况部位材料厚度（单位：mm）导热系数（W/m.k）罐顶聚氨酯发泡料10000.022罐壁上部玻璃纤维毡2000.037膨胀珍珠岩8000.022罐壁热角保护部分玻璃纤维毡2000.037膨胀珍珠岩6000.022泡沫玻璃砖2000.0335罐底中心干砂1000.58泡沫玻璃砖4000.0335膨胀珍珠岩混凝土1000.175泡沫玻璃砖4000.0335罐底边缘环梁膨胀珍珠岩混凝土5000.175膨胀珍珠岩混凝土1000.175泡沫玻璃砖4000.03351.2底部支撑环梁设计通常需要在内罐的底部设置一圈支撑环梁以承受来自罐顶和罐壁的重量，环梁材料为膨胀珍珠岩混凝土，在支撑储罐重量的同时还起着保温的作用，环梁直径与内罐直径相等。其设计计算标准可以根据GB26978中要求和SHT3068相关规定和公式来进行。1.先计算出内罐各部分重量如下表表格4-2：内罐部分重量部位罐壁罐顶保温材料重量（KN）4993122012.计算支撑环梁宽度--环梁宽度，单位米（m）；--罐壁底端传递给环梁的线分布载荷，单位千牛每米（KN/m）；--罐壁伸入环梁系数，宜取0.5；--储罐储存介质的重度，单位千牛每立方米（KN/m3）；--环梁顶面到最高液面的高度，单位米（m）；--环梁的容重，单位千牛每立方米（KN/m3），此处约10KN/m3--环梁内侧各层保冷层的平均容重，单位千牛每立方米（KN/m3）此处约为13.3KN/m3--环梁高度，单位米（m），此处设计为0.5m；通过以上计算，考虑到施工偏差等因素影响，故可将环梁圆整至0.6m。1.3漏热核算以上保冷层的设计仅仅只是设计了保冷层的结构形式、尺寸和材料选择，但是是否符合LNG储罐的保温需求还需要进一步的热工核算，因此本部分将对前面设计的保冷设计进行核算。1.3.1罐顶漏热计算本罐顶形式为双层拱顶，内外罐壁平行，保温材料为聚氨酯发泡料，因为金属导热性能良好，且罐壁很薄，故可以简化为一层球壁稳态导热模型，计算时按照球内壁温度-162℃，外壁温度50℃设计。根据传热学中傅里叶定律有：以上各式中各字母分别表示：--热流量密度，单位瓦每平方米（W/m2）；--聚氨酯发泡料工作时平均导热系数，单位（W/m·k）；--罐内壁工作时最低温度，单位开（K）；--设计最高温度，单位开（K）；--内罐内壁半径，单位米（m）；--罐外壁半径，单位米（m）；--热流量，单位瓦（W）；--罐顶球罐高度，单位米（m）；1.3.2罐底中心漏热计算LNG储罐罐底中心的保温形式和边缘部位有所差异，其中中间部分是由一层干沙，一层泡沫玻璃砖，以及一层膨胀珍珠岩混凝土组成，其导热模型可以简化为多层平壁的稳态导热模型，根据傅里叶定律可进行如下计算：--罐底中心漏热流量，单位瓦（W）；--罐底中心面积，单位平方米（m2）；、、--罐底中心各层厚度，单位米（m）；、、--罐底中心各层保冷层工作时平均导热系数，单位（W/m·k）；1.3.3罐底边缘漏热计算--罐底边缘漏热流量，单位瓦（W）；、、--罐底边缘各层厚度，单位米（m）；--罐底边缘面积，单位平方米（m2）；1.3.4罐壁上部漏热计算--罐壁上部（热角保护层以上）总漏热流量，单位瓦（W）；、--罐壁热角保护层以上部各层导热系数，单位（W/m·k）；、、--罐壁上部各层保温层直径，单位米（m）；1.3.5罐壁热角保护部分漏热计算--热角保护部分漏热流量，单位瓦（W）；--热角保护层部分内直径，单位米（m）；1.3.6总漏热量--LNG储罐总漏热流量，单位瓦（W）；其中负号代表吸热，约