船用 LNG 燃料储罐蒸发量与维持时间计算方法

在液化天然气(LNG)动力船舶设计中,船用 LNG 燃料储罐中的蒸发量和维持时间的计算,对于 LNG 动力船蒸发气体处理系统的设计有着重要意义。提出了一种基于 LNG 平均蒸发率的LNG 燃料储罐蒸发量和维持时间计算方法。利用传热学公式,对储罐分别装液氮和 LNG 时的蒸发率进行分析,得到储罐的液氮静态蒸发率和 LNG 静态蒸发率之间的关系。根据不同压力下的 LNG密度和汽化潜热的关系,得出储罐内部压力在小范围变化时的平均蒸发率计算公式。运用计算所得的 LNG 平均蒸发率推导出 LNG 蒸发量的计算公式,根据蒸发后储罐中气体质量的变化得出维持时间的计算公式。最后,以某20 m3 LNG 储罐为例,分别使用基于 LNG 平均蒸发率的方法和基于液氮蒸发率的方法计算了该 LNG 储罐的蒸发量和维持时间,其在维持时间内的蒸发量分别为20.72 kg 和34.1 kg,维持时间分别为21.64 d 和13.15 d,基于 LNG 平均蒸发率方法比基于液氮蒸发率方法得出的蒸发量少13.38 kg,维持时间多8.49 d。使用这2种方法进一步计算了蒸发量随时间的变化并进行了比较,结果表明,2种方法计算的储罐蒸发量随时间的变化总体趋势相同,但蒸发量和维持时间差别较大;与基于液氮蒸发率的方法相比,基于 LNG 平均蒸发率的方法所计算的结果更接近实际值,能更好地指导 LNG 动力船蒸发气体处理系统的设计。