Разработка и исследование технологии заправки автотранспорта сжиженным природным газом

• Автор: Славин, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Условные обозначения

1 Обзор литературных данных и постановка задачи исследования

1.1 История вопроса

1.2 Экологические предпосылки использования СПГ

1.3 Экономические предпосылки использования СПГ

1.4 Описание процесса заправки бака

1.5 Формулировка цели исследования

2 Исследование процесса захолаживания криогенного бака

2.1 Двумерная модель заправки бака

2.2 Нульмерная модель захолаживания бака

2.3 Аналитическая модель захолаживания бака

3 Исследование процесса накопления жидкости
3.1 Термодинамика процесса накопления жидкости 3
3.2 Заправка равновесной жидкостью
3.3 Заправка недогретой жидкостью
3.4 Выбор оптимального метода получения недогретой жидкости
3.5 Выбор оптимального метода заправки
3.6 Утилизация паров СПГ
4 Экспериментальное исследование заправки криогенного бака
4.1 Экспериментальная система
4.2 Согласование нульмерной модели захолаживания с экспериментом
4.3 Согласование аналитической модели захолаживания с экспериментом
4.4 Захолаживание бака с закрытым дренажом
4.5 Влияние выноса жидкости в дренаж на процесс захолаживания бака
Выводы
Литература

Условные обозначения
и - внутренняя энергия термодинамической системы 2 - количество теплоты, поступающее в систему Р - давление
V- объем термодинамической системы в пределах контрольной поверхности С - массовый расход потока, поступающего в систему к - удельная энтальпия т— время
су - изохорная теплоемкость парожидкостной смеси Срг - изобарная теплоемкость газа
суг - изохорная теплоемкость газа р - плотность Т - температура Т8 - равновесная температура у - удельный объем
т - масса системы термодинамической системы
8 - толщина стенки
и - вертикальная скорость
]¥- горизонтальная скорость
х - координата вдоль потока
Я - вертикальная координата
а - коэффициент теплоотдачи по газу
В - диаметр тела
в - температура стенки
Мст ~ масса стенки
У - площадь
сст - теплоемкость материала стенки г - теплота парообразования

X - коэффициент трения среды в канале £ - коэффициент гидравлического сопротивления Р] - давление на входе в заправочную линию П - периметр
АТ - температурный напор г/г - динамическая вязкость газа
Хг - коэффициент теплопроводности газа
Д, - температурный коэффициент объемного расширения газа
Рж - площадь контакта жидкости со стенками
аж - коэффициент теплоотдачи по жидкости
хб - массовое паросодержание
/крит ~ пл°ЩаДь КрИТИЧеСКОГО СечеНИЯ
V, - локальная скорость звука
с1 — проходной диаметр канала
ф - коэффициент дренажных потерь
0,о с - теплоприток из окружающей среды
Индексы
к-к- й поток массы
вх - входящий поток массы
вых - выходящий поток массы
' - насыщенная жидкость
" - насыщенный пар
нач - начальные условия
ст - материал стенки
ср - среднеинтегральное за промежуток времени

Рисунок 3.10. Максимально возможный теплоприток к трубопроводам
Исходя из полученных зависимостей, можно дать следующие рекомендации по оптимизации процесса заправки насыщенной жидкостью:
1) гидравлическое сопротивление заправочных коммуникаций должно быть минимально возможным. Это решение позволяет оптимизировать заправку сразу относительно двух критериев: максимизации скорости заправки и минимизации дренажных потерь;
2) оптимальное гидравлическое сопротивление дренажных коммуникаций зависит от приоритета между указанными выше критериями оптимальности:
- при необходимости ускорения заправки определяется из (3 .4) и (3.5), но при этом оптимум С,вых является достаточно
формальным и мало влияет на скорость заправки (см. рис. 3.3);
- при необходимости минимизации дренажных потерь ^дых должно
быть максимально возможным;
3) теплоприток к криогенным трубопроводам мало влияет на скорость заправки, но его увеличение может вызвать рост дренажных потерь при низком уровне давления в заправочной емкости;