非等溫流動(dòng)仿真的案例
液化天然氣輸送系統(tǒng)超低溫球閥介質(zhì)流動(dòng)仿真分析
摘 要：超低溫球閥廣泛應(yīng)用在LNG輸送管道系統(tǒng)中，但是超低溫球閥經(jīng)常會(huì)發(fā)生空化現(xiàn)象。本文對(duì)LNG超低溫球閥中的空化現(xiàn)象進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明：隨著質(zhì)量流量的增加，LNG在球閥管道中的速度越來(lái)越大，產(chǎn)生的壓降也越來(lái)越大；LNG超低溫球閥管道內(nèi)部空化發(fā)生的位置主要位于焊接法蘭附近的縮口處，并且進(jìn)口處的空化要比出口處的空化現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
關(guān)鍵詞：超低溫球閥;液化天然氣;空化;管道輸送;
1 概述
2021年，中國(guó)進(jìn)口LNG達(dá)8140萬(wàn)噸，超過(guò)日本成為全球最大的液化天然氣(LNG)進(jìn)口國(guó)，標(biāo)志著自20世紀(jì)70年代初以來(lái)，中國(guó)首次成為全球最大LNG進(jìn)口國(guó)。在中國(guó)成為全球最大LNG進(jìn)口國(guó)的同時(shí)，LNG超低溫閥門(mén)產(chǎn)品的加工制作也迎來(lái)更大的發(fā)展空間[1]。LNG超低溫球閥主要用于天然氣液化工廠、液化天然氣接收站、液化天然氣船舶運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)裝置中。一個(gè)大型LNG項(xiàng)目中使用的低溫閥門(mén)數(shù)量能夠達(dá)到上萬(wàn)臺(tái)，其中光是低溫球閥就能夠占到70%左右[2,3]。這些閥門(mén)對(duì)于LNG輸送系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著決定性的作用，經(jīng)過(guò)對(duì)大量的LNG設(shè)備事故案例進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)有多起案例是由于閥門(mén)故障或者失效造成了LNG泄漏，進(jìn)而致使整個(gè)系統(tǒng)裝置被迫停機(jī)甚至發(fā)生燃燒、爆炸。因此，本文將對(duì)應(yīng)用在液化天然氣輸送裝置中的超低溫上裝式球閥(后簡(jiǎn)稱(chēng)“LNG超低溫球閥”)內(nèi)部的介質(zhì)流動(dòng)進(jìn)行仿真計(jì)算，為L(zhǎng)NG超低溫球閥的安全使用提供一定的理論支持。
2 物理模型和數(shù)值模擬方法
2.1 LNG超低溫球閥物理模型
計(jì)算所采用的LNG超低溫球閥三維如圖1所示。LNG超低溫球閥主要由支架、閥桿、加長(zhǎng)閥蓋、球體、閥體、前后閥座以及連接件、密封件等構(gòu)成。由于LNG的低溫，LNG超低溫球閥以及管道內(nèi)部非常容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象。
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