Приложение Г (обязательное). Расчет повышения давления в сосуде при бездренажном хранении сжиженного природного газа и допустимая степень заполнения криогенного топливного бака

Приложение Г
(обязательное)

Расчет повышения давления в сосуде при бездренажном хранении сжиженного природного газа и допустимая степень заполнения криогенного топливного бака

Г.1 Время повышения давления от начального до конечного значения (длительность бездренажного хранения) t, ч, вычисляют по формуле

,

(Г.1)

где - степень заполнения сосуда жидкостью;

- масса жидкости в сосуде, кг;

- теплоемкость жидкости, Дж/;

- масса стенок сосуда, кг;

- теплоемкость материала стенки сосуда, Дж/;

- конечная равновесная температура жидкости, K;

- начальная равновесная температура жидкости, K;

Q - тепловой поток к сосуду, Вт

Пример - Расчет времени, за которое давление в БКТ, заполненном СПГ, повысится до предельного значения, если объем бака 300 л (0,3 м³), масса внутреннего сосуда 160 кг, материал - сталь 12Х18Н9Т, степень заполнения 0,85, теплоприток к баку 6 Вт, начальное давление в баке 0,1 МПа, рабочее давление 1 МПа, теплоемкость стали 12X18Н9Т равна 300 Дж/.

По рисунку А.1 определяем температуры равновесной жидкости при давлениях 0,1 МПа и 1,0 МПа:

T_S0 = 111 K,

T_S = 148 K.

Определяем плотность жидкости при начальном давлении (см. рисунок А.2)

и массу жидкости в сосуде при полном заполнении

.

Время повышения температуры от T_S0 до T_S вычисляем по формуле (Г.1)

.

Таким образом, время бездренажного хранения полного бака составит около 24 сут, при этом давление в баке повысится до 1 МПа (10 бар).

Определяем время, за которое давление в том же баке поднимется с 0,3 МПа до 1 МПа, если масса газа равна 42 кг (степень заполнения равна 0,3):

.

Из вышеприведенного следует, что уменьшение массы жидкости в сосуде и повышение начального давления (и, соответственно, начальной температуры) приводят к сокращению длительности бездренажного хранения.

Г.2 Максимально допустимую при заправке СПГ степень заполнения БКТ вычисляют по формуле

,

(Г.2)

где - плотность жидкости при максимальном значении давления, кг/м³;

- плотность жидкости при давлении заправки, кг/м³.

Пример - Расчет максимальной степени заполнения БКТ при заправке СПГ в случае, если давление заправки равно 0,1 МПа, а рабочее давление сосуда равно 1,0 МПа.

По рисунку А.1 определяем значение температур, равновесных давлению заправки (0,1 МПа) и рабочему давлению (1,0 МПа). Имеем T_S = 111 K и T_S = 148 K. По рисунку А.2 определяем плотности жидкости при 111 K и 148 K, соответственно  = 420 кг/м³ и  = 360 кг/м³. Значение максимально допустимой степени заполнения БКТ при заправке вычисляем по формуле (Г.2)

.