Анализ факторов, влияющих на ежедневную скорость испарения криогенных хранилищ

Ежедневная скорость испарения, также известная как скорость кипения, является ключевым параметром производительности криогенных резервуаров, содержащих жидкости, такие как СПГ, жидкий азот или жидкий кислород. Понимание факторов, влияющих на эту скорость, имеет важное значение для эффективности эксплуатации, безопасности и долгосрочной оптимизации хранения.

1. Производительность изоляции резервуара

Качество теплоизоляции: высокопроизводительная вакуумная или многослойная изоляция уменьшает проникновение тепла из окружающей среды. Деградированная изоляция или пробелы увеличивают теплопередачу, ускоряя испарение.

Толщина изоляции: Более толстые изоляционные слои обеспечивают лучшее тепловое сопротивление, снижая скорость кипения.

2. Температура окружающей среды и условия окружающей среды

Количества температуры: более высокие температуры окружающей среды увеличивают передачу тепла в резервуар, повышая скорость испарения.

Солнечное излучение: воздействие прямого солнечного света или жаркой среды может повысить температуру поверхности резервуара, способствуя увеличению кипения.

Ветер и конвекция: сильный поток воздуха вокруг резервуара может улучшить передачу тепла, незначительно увеличивая скорость испарения.

3. Дизайн резервуара и структурные факторы

Геометрия цистерны: сферические цистерны обычно имеют более низкие соотношения площади поверхности к объему по сравнению с цилиндрическими цистернами, что приводит к более низким скоростям кипения.

Материал резервуара: теплопроводность материала влияет на проникновение тепла; нержавеющая сталь или сплавы с низкой проводностью помогают уменьшить испарение.

Ориентация резервуара: горизонтальное по сравнению с вертикальным позиционированием влияет на воздействие поверхности и конвективную теплопередачу.

4. Уровень жидкости и соотношение наполнения

Низкие уровни наполнения: увеличение уллаге (паровое пространство) может позволить большее поглощение тепла в газовой фазе, увеличивая кипение.

Высокие уровни наполнения: уменьшенное паровое пространство ограничивает поглощение тепла, но может увеличить давление, если вентиляция недостаточна.

5. Условия эксплуатации

Контроль давления: рабочее давление резервуара влияет на температуру насыщения жидкости. Более высокое давление увеличивает температуру кипения, снижая испарение.

Операции вентиляции и облегчения: частая вентиляция для контроля давления может привести к более высоким измеренным скоростям кипения.

Передача жидкости: операции наполнения, вывода или рециркуляции могут привести к теплу и турбулентности, временно увеличивая испарение.

6. Техническое обслуживание и возраст танка

Деградация изоляции: со временем изоляционные материалы могут ухудшиться, что приводит к увеличению проникновения тепла.

Утечка или несовершенства: Микроутечки или плохие уплотнения позволяют проникнуть тепло и воздух, повышая кипение.

На ежедневную скорость испарения криогенных хранилищ влияет сочетание тепловых, структурных, эксплуатационных и экологических факторов. Оптимизация изоляции, конструкции резервуара, контроля давления и эксплуатационных процедур являются ключом к минимизации кипения, повышению безопасности и повышению эффективности хранения. Непрерывный мониторинг и обслуживание необходимы для эффективного управления этими влияющими факторами.

Ссылки

EN 14620 - Проектирование и изготовление криогенных сосудов.

NFPA 55 - Кодекс сжатых газов и криогенных жидкостей.

Barron, R.F. (1999). Криогенные системы, 2-е издание. CRC Press.

Брэтт, Р. & Mort, P. (2015). Криогенная инженерия: 50 лет прогресса. Спрингер.

ISO 21014 - Криогенные сосуды - Руководящие принципы измерения температуры и давления.