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LNG储罐低温氮气预冷数值模拟

文档作者：朱建华1 文档来源： 1上海中油白鹤石油燃气有限公司		点击数：	更新时间： 2023年05月03日
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第36 卷第6 期（2017.06） 规划设计
油气田地面工程http://www.yqtdmgc.com
LNG 储罐低温氮气预冷数值模拟*
朱建华1
摘要：为了提高对LNG 储罐在超低温作用下温度场的性能特征的认识，对LNG 储罐气相预冷进
行数值模拟研究。基于Fluent 软件k-ε模型分析低温氮气在5 m3 储罐中的预冷情况，对不同进
口流速下的温度场进行了计算与分析， 进而得到低温氮气预冷完成所需的最佳流速及预冷时
间。结果表明，为保证规范设计要求，低温氮气储罐预冷中，流体温降速率不应超过5 K/h，需
适当增加进口流速，当预冷达到165 K 时，入口流速约为25 m/s。
关键词：LNG 储罐；低温氮气；数值模拟
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
随着世界能源需求的不断增长，环境保护问题
日益严峻， 因而对LNG 的需求量也在不断增加[1]。
目前国内外对LNG 储罐的研究主要集中于其绝热
性能和建造施工技术， 而对于LNG 储罐在超低温
作用下整体温度场的性能研究却很少[2-3]。本文基于
Fluent 软件中k-ε 模型， 对5 m3 LNG 储罐进行数
值模拟，分析其在改变入口流速情况下储罐温度场
的变化情况， 为LNG 储罐的试验及实际应用提供
借鉴和参考[4-5]。
1 模型建立
1.1 物理模型
LNG 试验小罐结构由内罐、保冷层、外罐组成[6]。
内罐直径2 m， 外罐直径3 m， 内、外罐壁中间采
用聚氨酯泡沫填充，内、外罐底采用高密度聚氨酯
泡沫填充。外罐顶部设置进液管、泄压管、排泄
管，管道采用聚氨酯泡沫管壳保温。储罐截面及材
质物性如图1 所示。
图1 试验小罐截面图
内罐采用奥氏体不锈钢材料， 材质为
*基金论文：中国石油大庆油田有限责任公司科研项目“中型天然气液化厂施工关键技术研究”（dqc—2014-elm-ky-003）。
1上海中油白鹤石油燃气有限公司
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