基于LNG气化站低温管道保冷层厚度计算分析研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1.研究背景及意义

当今社会，伴随经济的高速增长，人口-经济-环境-能源已成为全球化问题。寻找清洁能源并合理利用，从而实现可持续发展已成为各国的研究重点。而天然气被誉为 21世纪的新能源，具有热效率高、储量大、燃烧清洁等优点。

液化天然气lng（liquefied natural gas）是天然气经过脱硫、脱碳、脱水、脱重烃和杂质等预处理后，再经液化工艺冷却降温至-162 ℃而成。天然气液化后的体积约为原体积的1/625,与气态相比采用液态输送相同体积的天然气所需输送动力少，经济成本低。同时，采用 lng 输送安全、环保，可以极大降低气体输送带来的爆炸、环境污染的危害性。由于lng在输送过程中要求温度很低，需要采取相应的保冷措施，合理的保冷结构设计能够减少冷损失和防止介质温度升高，阻止保冷层表面结霜凝露，从而起到节约能源的作用。lng 管道承担着液化天然气的输送作用。保冷层厚度设计不合适，不仅会造成投资浪费，还会影响到液化天然气的输送过程。因此保冷层厚度设计对其安全运输起着至关重要的作用。

lng气化站为降低介质在工艺管道输送过程中的冷量损失，通常采用包扎廉价多孔绝热材料的堆积绝热方式对低温管道进行保冷绝热。lng管路及辅件的低温保冷材料直接影响到保冷的效果与工程建设的投资费用，保冷材料要结合工程当地实际情况与运行条件来综合选取。

2. 研究的基本内容与方案

2.1. 研究的基本内容、目标：

（1）熟悉lng气化站的工艺流程和lng低温管道输送特性，根据lng的低温特性,结合气化站工艺设计,就保冷层设计中与低温特性有关的环节进行探讨；

（2）熟悉保冷层保冷原理以及经济厚度、表面温度法计算及最大允许冷损失算法等保冷层厚度计算方法，并基于 ansys 软件分别建立各自相应的保冷层厚度计算数学模型，应用于lng 低温管道结构进行了温度场分析；

（3）通过数值模拟，比较经济厚度、表面温度法计算及最大允许冷损失算法三种方法管内的温度场情况，分析传热机理和计算爆冷厚度随不同导热系数材料的变化情况，对低温管道的保冷计算进行了探讨分析；

3. 研究计划与安排

第1-3周：收集文献和相关资料进行毕业设计调查，完成开题报告和文献综述；

第4-5周：查阅相关书籍，熟悉并掌握ansys、cad等软件在本次研究中需要的操作并作适当。熟悉lng气化站的工艺流程和lng低温管道输送特性，根据lng的低温特性,结合气化站工艺设计,就保冷层设计中与低温特性有关的环节进行探讨；

第6周：熟悉保冷层保冷原理以及经济厚度、表面温度法计算及最大允许冷损失算法等保冷层厚度计算方法，并基于 ansys 软件分别建立各自相应的保冷层厚度计算数学模型，应用于lng 低温管道结构进行温度场分析；

第7周：通过数值模拟，比较经济厚度、表面温度法计算及最大允许冷损失算法三种方法管内的温度场情况，分析传热机理和计算保冷层厚度随不同导热系数材料的变化情况，对低温管道的保冷计算进行了探讨分析；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 顾安忠，等．液化天然气技术手册[m]．北京：机械工业出版社，2010.

[2] 顾安忠，等．液化天然气技术（第二版）[m]．北京：机械工业出版社，2015.

[3] 郭揆常．液化天然气（lng）工艺与工程[m]．北京：中国石化出版社，2014.

[4] 马国光，等．液化天然气技术[m]．北京：石油工业出版社，2012.