12 000 m3 LNG加注船液货舱热分析

韩宇，郑坤，牛志刚，李萌，杨静

(中海油能源发展股份有限公司 采油服务分公司，天津 300452)

LNG需要低温存储，罐内货物温度较低，与罐外环境温度存在较大温差，虽然罐体采取了绝热措施，但罐内的货物仍会因漏热而蒸发。为避免液货罐内货品超压排放，LNG船舶需要计算货品的蒸发量，并据此设计合适的蒸发气(BOG)处理装置[1-4]，液货舱定量热分析尤其重要。考虑对12 000 m3LNG加注船液货舱进行热分析，计算不同环境温度和不同的LNG组分下的储罐热性能，为后续BOG处理装置选型提供基础。

1 计算内容与方法

计算对象为12 000 m3LNG加注船，配置有2个6 000 m3的独立C型LNG储罐，罐内装载的货品为LNG，组分为甲烷0.918 6、乙烷0.056 1、丙烷0.011 2、异丁烷0.001 3、正丁烷0.002 2、异戊烷0.000 3、正戊烷0.000 6、氮气0.009 7。

分别计算储罐通过各漏热途径漏入液货罐的热量。漏热途径有通过罐体、下部固定端鞍座、下部滑动端鞍座、上部支撑、纵向支撑、止浮装置和气室，采用有限元计算软件ANSYS建立有限元计算模型[5]，计算各部分的漏热量，以及液货罐的总漏热量和液货的蒸发量。

2 材料属性及热边界条件

在漏热量计算中，涉及到的材料如下。①9%Ni钢，用作罐体、鞍座、支撑、止浮和气室组件；②聚氨酯泡沫，用作罐体及相关组件的绝热层[6]；③木质材料，用作鞍座和止浮装置中的部分组件；④胶，用于粘接木质材料与钢材。各材料导热系数见表1。

表1 材料的导热系数 W/(m·K)

液货罐内的压力为标准大气压100 kPa，罐内的温度为对应的液货在大气压下的饱和温度，为-164 ℃。计算中，罐内壁的温度取为液货的温度，即-164 ℃。……