蒸发率是衡量低温液体储运容器的重要指标。本文研究了低温液体储罐蒸发率计算方式与试验测试方法,根据漏热量、密度、公称容积等条件,计算低温液体的储罐蒸发率,并且分析了试验测试方法所需要的环境条件和修正系数。对两种办法来进行了比较,分析了两种方法的联系与区别。研究了影响蒸发率的各种各样的因素,根据计算方式与试验测试方法运用VisualBasic语言开发出一套计算软件,软件具有依据输入的漏热量等初始条件,计算LNG、液氮、液氧、液氩等低温液体储罐的蒸发率功能。软件的界面友好,可操作性较强。

  随着国民经济的快速发展和低温技术的普及,液氮、液氧、液氩、液氢、液氦、液化天然气等低温液体的应用日趋广泛,各行各业对储存和输送低温液体的低温容器的需求一直增长[1]。尤其是近几年,随着改革开放的深入, 国外主要跨国气体公司竞相在我国建立合资企业,带来了先进的空分设备、技术和管理,使我国低温液体的产量大幅度提高,供应的地区和范围逐步扩大,价格大幅度降低,促进了低温液体的应用,带动了我国低温容器的发展,使低温容器成为一个新兴的行业。

  随着低温技术的普及,低温液体从最早的高端技术应用逐步向工业生产和民用生活领域内渗透。低温液体适用领域的拓展也带动了低温容器的设计及制造向着多元化方向改进。 固定式的低温容器趋于规模化,移动式的低温储运容器趋于集约化。然而气体产品有两种储存运输状态:一种是气态产品,如氧气、氮气等,一般会用地面钢瓶充装进行储存和运输,另一种为低温液态产品,如液态氧、液态氮、 LNG等,一定要采用低温液体容器或低温液体槽车盛装,并经专用设备汽化后供给用气系统使用。其中,作为最能体现获得与保持低温、实现低温技术应用领域必不可少的低温液态气体储运技术,在保持气体质量、提高气体利用率、安全性和经济性等方面,较之采用钢瓶充装储运,具有更大的优越性。世界上业发达国家气体产品的储存,除用管网直接集中输送外, 90%以上均采用低温液体储运方式[2] 。因此, 了解低温液体储运技术的发展现状, 熟悉低温液体贮运设备的结构,掌握低温液体储运过程中蒸发率的测定与计算方式,有很重要的意义。

  低温液体,含LNG,在密闭储存过程中,由于漏热不可避免的存在,液体不断蒸发造成压力上升,最后导致气体泄放。因此,蒸发率是衡量低温液体储运容器的重要指标。本课题拟开发一套软件,实现LNG等低

  低温绝热与储运技术是低温产生、保持和应用必不可少的技术,如液化器的保温、低温液化气体的储存与运输、低温度的环境的获得与保持,各种低温下的应用等均离不开低温绝热以及低温储运技术。因此,绝热性能的好坏不仅涉及到各种低温应用的效果,甚至还关系到这些应用是否可能。因此,在整个低温工程学科均大范围的应用低温绝热与储运技术。不同的绝热结构、不同的绝热材料、不同的工艺条件对绝热性能影响很大。另外,不一样的低温容器的绝热结构及容器结构各不相同。

  低温储运设备又称低温容器,是杜瓦容器、储液器、储槽(槽船)的统称,可分成固定式和运输式两类,又可按储存介质分成液氮容器、液氧容器、液氢容器、液氦容器、液氟溶器、液化天然气容器等。 目前这些容器设备的情况如表1.1所示[3] ,

  序号 类型 容量及技术水平 中国的创新固定式 1, 热虹吸容器大容量,从1 L,1000 m3 幅度减少输液日蒸发率,不同容器的日蒸发率不 损失与缩短时同,与国际水平相当。 间。

  1 .液氮、液氧、液 大中型以线) 特种用途容器。氩容器 特大型以纤维型堆积绝热为主。 4, 非金属杜瓦。运输式 5, 特大型容器。公路槽车4,25 m3

  日蒸发率,趋于国际领先水平绝热结构, 多屏绝热为主,大型采用多层绝热,亦采用LN 2屏绝热结构。

  我国低温容器的应用已开始渗透到国民经济各个部门,在改善人民的食物结构、生活品质、身体健康和提高工业水平等方面已发挥重大作用,取得明显的社会经济效益。 由于市场需求一直增长,生产厂商增多,低温容器已发展成为一个新兴的行业。

  由于液氮耗量已成为一个国家工业水平的重要指标,而我国低温液体耗量与国外相比还存在巨大差距,其应用仍处于初始阶段,在应用的许多方面有的还未涉及,有的刚刚起步,各地区间的发展也极不平衡。另外在低温容器的标准化工作、产品质量和价格、行业管理等方面存在诸多问题有待解决。

  ①世界范围内兴起的技术革命中,高温超导、微电子技术、生物工程、材料科学和新能源等研究开发, 以及航天技术的发展都会促进低温液体在新领域中的应用。

  ②我国刚刚确立的知识创新工程8大重点领域中,农业高新技术、人口与健康、能源、新材料、资源与环境、空间科学与技术都与低温液

  ③化工、冶金作为低温容器发展的动力,在“九五”期间的扩能改造工程已全面启动。如1996年全国共有乙烯装置18套,生产能力420.8万吨, “九五”改扩建规划完成后生产能力可达到973万吨。

  ④随着气体工业的发展,从上海、江苏等东部沿海地区向东北、华北地区扩张,再向中、西部地区漫延,会促使广大中、西部地区的液氮、液氧价格降低,从而使这些地区发挥出巨大的市场潜力。

  2010年后影响我国低温容器逐步发展的重要的因素仍然是低温液体的价格和供应问题,这取决于气体工业的发展。只有使液氮、液氧价格降低,才能实现在食品的速冻、冻干、冷藏运输以及低温粉碎、低温治疗、低温保存、低温加工等方面大量使用低温液体。另外液化天然气和高温超导的开发应用一旦真正的完成,会给低温容器的发展带来新的机遇和市场[4]。

  低温液体储罐的主要性能指标有静态蒸发率、封结真空度、真空夹层漏率、真空夹层放气速率及真空夹层漏放气速率等。储罐静态蒸发率能较为直观地反映储罐在使用时的保冷性能。低温液体储运设备的蒸发率指标,是衡量其绝热性能最重要的技术参数。平常所说的低温液体储运设备的蒸发率,是指在标准状态(0.101325MPa,0℃)下,储存适量的低温液体,在达到热平衡以后的蒸发速率。一般以24h计算,故又称日蒸发率。它是指一天(24h)内蒸发的数量与储液容器的公称容积之比。

  低温液体储罐因用途、规模及地形等原因,选择的结构及形式和绝热方式各不相同,对储罐蒸发率的要求也不同。储罐蒸发率的性能指标能够最终靠测试(试验法)得到,也可在实际运行中根据运行数据计算(工况计算法)求得。

  低温液体储罐的计算方式最简单,通过低温液体的漏热量、密度以及储液容器的公称容积来求得。实际上是通过重量法进行计算,它是指一天(24h)内蒸发的数量与储液容器的公称容积之比,

  通过低温液体的密度,漏热量,气化潜热,液体比焓与气体比焓之差,以及容器的公称容积可以计算出低温液体储罐蒸发率。这种方法适用于低温液体容器,但由于计算简便,导致蒸发率计算有误差。

  试验测试方法一般会用蒸汽流量测量法,该方法是通过流量计,如湿式流量计、干式流量计(煤气表)、转子流量计等一些仪器仪表,测量蒸发气体的流量。湿式流量计的精度比干式流量计高,但在测量液氦容器的蒸发率时,一般不使用湿式流量计。因为仪器内的水分会污染氦气,给以后的纯化工作带来困难。试验法一般会用液氮作为介质, 国家标准中没有给出LNG储罐蒸发率的上限指标,相关计算参考液氮的标准。

  采用蒸汽流量测量法,湿式流量计,测量低温容器蒸发率的装置如图2.1所示[5] ,

  1-低温储存容器, 2-气压表, 3-增湿器, 4-压力调节器,5-旁通阀, 6-气体流量计, 7-线 用蒸汽流量法测量低温容器蒸发率的装置

  (4)气体质量流量计的额定流量值应与被检容器蒸发的气体流量相适应,测量不确定度≤2,。

  (3)流量法测量的导气管与被检容器连接的试验仪器连接处要求密封良好,并经过检漏。

  (4)测量易燃低温液体时,排气管用真空波纹管与流量计连接时,管道必须经氮气置换,并准备好密封气囊或回收利用装置。

  (5)静态蒸发率应在夹层真空度、漏率、漏放气速率测量完毕且合格后再进行。

  (2)易燃介质低温绝热能承受压力的容器静态蒸发率的测量应有良好的通风及防静电、防明火等措施。

  (1)容器几何容积的测定按GB/T 18443. 1进行,有效容积根据几何容积计算。

  (2)低温液体充装量应达到90%额定充满率,其液体表面需包容最上部支撑,并静置48,72h。

  (3)打开与流量计相连的气体蒸发出口管道阀门, 同时关闭各气、液管道上其他阀门, 当内容器表压力为零时,连接流量计。

  (4)观察蒸发气体流量稳定后,每隔一段时间记录一次流量计示值,按时记录环境和温度、大气压力、流量计入口温度。

  试验测试方法通流量计测量的气体流量是在一定的温度、压力条件下气体流量。 由于测量时的温度、压力等条件不同,尽管从流量计测得的气体流量相同,但实际的质量是不相同的。因此,需做必要的修正。采用湿式流量计测量静态蒸发率由公式,