某大型LNG儲罐的保冷設計及漏熱核算計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10991某大型LNG儲罐的保冷設計及漏熱核算計算案例 [15]。玻璃纖維：玻璃纖維是一種人造纖維，有玻璃棉、玻璃氈等多種形式具有密度小，工作溫度范圍廣，可壓縮性好，彈性高的特點，在目前LNG儲罐中得到廣泛使用，特別是用于金屬內(nèi)罐的保溫，良好的適應因內(nèi)罐在溫度變化大時發(fā)生的形變，其熱導率隨著密度變化而變化。泡沫玻璃：泡沫玻璃主要成分為鋁硅等無機化合物，其性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿腐蝕，抗壓能力強，工作范圍廣泛。膨脹珍珠巖混凝土：膨脹珍珠巖混凝土由水泥和珍珠巖混合而成，因而具有很強的抗壓能力，同時也具備優(yōu)良的保溫性能，是理想的LNG罐底環(huán)梁的使用材料，其熱導率約0.12～0.25W/(m·K)。綜合以上各種保溫材料的性能，結(jié)合目前國內(nèi)外LNG儲罐保溫材料的使用情況，參考GB/26978.4表A.2全容罐絕熱材料的使用情況，本罐罐頂?shù)谋夭牧喜捎镁郯滨グl(fā)泡料；罐壁因為工作或停工時溫差較大會發(fā)生較大的變形，所以保溫層必須結(jié)合兩種材料使用，第一層采用具有彈性玻璃纖維氈，第二層采用膨脹珍珠巖；罐壁具體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：圖4-1：罐壁保溫層罐底的保溫材料選擇抗壓能力優(yōu)異的泡沫玻璃磚，但是在儲罐罐壁保冷層和底部保冷層相交處的溫度變化明顯，會產(chǎn)生明顯漏熱，同時為防止少量液體LNG泄漏到罐底造成對外罐的損傷，故需要設置熱角保護層。熱角保護有連續(xù)型和不連續(xù)型，為了更好的保溫效果，采用連續(xù)性設計，為方便施工使用與罐底相同材料泡沫玻璃磚，其高約3m，厚度200mm。環(huán)梁因需要承受較大壓力故選擇使用膨脹珍珠巖混凝土，具體結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：圖4-2：罐底保冷層1-混凝土，2-泡沫玻璃磚，3-熱角保護塊，4-外罐內(nèi)壁，5-膨脹珍珠巖，6-環(huán)梁查找資料，得到各材料熱工計算參數(shù)，相關(guān)設計及材料（從上到下，或者從里到外順序）數(shù)據(jù)如下表：表格4-1：保溫材料使用情況部位材料厚度（單位：mm）導熱系數(shù)（W/m.k）罐頂聚氨酯發(fā)泡料10000.022罐壁上部玻璃纖維氈2000.037膨脹珍珠巖8000.022罐壁熱角保護部分玻璃纖維氈2000.037膨脹珍珠巖6000.022泡沫玻璃磚2000.0335罐底中心干砂1000.58泡沫玻璃磚4000.0335膨脹珍珠巖混凝土1000.175泡沫玻璃磚4000.0335罐底邊緣環(huán)梁膨脹珍珠巖混凝土5000.175膨脹珍珠巖混凝土1000.175泡沫玻璃磚4000.03351.2底部支撐環(huán)梁設計通常需要在內(nèi)罐的底部設置一圈支撐環(huán)梁以承受來自罐頂和罐壁的重量，環(huán)梁材料為膨脹珍珠巖混凝土，在支撐儲罐重量的同時還起著保溫的作用，環(huán)梁直徑與內(nèi)罐直徑相等。其設計計算標準可以根據(jù)GB26978中要求和SHT3068相關(guān)規(guī)定和公式來進行。1.先計算出內(nèi)罐各部分重量如下表表格4-2：內(nèi)罐部分重量部位罐壁罐頂保溫材料重量（KN）4993122012.計算支撐環(huán)梁寬度--環(huán)梁寬度，單位米（m）；--罐壁底端傳遞給環(huán)梁的線分布載荷，單位千牛每米（KN/m）；--罐壁伸入環(huán)梁系數(shù)，宜取0.5；--儲罐儲存介質(zhì)的重度，單位千牛每立方米（KN/m3）；--環(huán)梁頂面到最高液面的高度，單位米（m）；--環(huán)梁的容重，單位千牛每立方米（KN/m3），此處約10KN/m3--環(huán)梁內(nèi)側(cè)各層保冷層的平均容重，單位千牛每立方米（KN/m3）此處約為13.3KN/m3--環(huán)梁高度，單位米（m），此處設計為0.5m；通過以上計算，考慮到施工偏差等因素影響，故可將環(huán)梁圓整至0.6m。1.3漏熱核算以上保冷層的設計僅僅只是設計了保冷層的結(jié)構(gòu)形式、尺寸和材料選擇，但是是否符合LNG儲罐的保溫需求還需要進一步的熱工核算，因此本部分將對前面設計的保冷設計進行核算。1.3.1罐頂漏熱計算本罐頂形式為雙層拱頂，內(nèi)外罐壁平行，保溫材料為聚氨酯發(fā)泡料，因為金屬導熱性能良好，且罐壁很薄，故可以簡化為一層球壁穩(wěn)態(tài)導熱模型，計算時按照球內(nèi)壁溫度-162℃，外壁溫度50℃設計。根據(jù)傳熱學中傅里葉定律有：以上各式中各字母分別表示：--熱流量密度，單位瓦每平方米（W/m2）；--聚氨酯發(fā)泡料工作時平均導熱系數(shù)，單位（W/m·k）；--罐內(nèi)壁工作時最低溫度，單位開（K）；--設計最高溫度，單位開（K）；--內(nèi)罐內(nèi)壁半徑，單位米（m）；--罐外壁半徑，單位米（m）；--熱流量，單位瓦（W）；--罐頂球罐高度，單位米（m）；1.3.2罐底中心漏熱計算LNG儲罐罐底中心的保溫形式和邊緣部位有所差異，其中中間部分是由一層干沙，一層泡沫玻璃磚，以及一層膨脹珍珠巖混凝土組成，其導熱模型可以簡化為多層平壁的穩(wěn)態(tài)導熱模型，根據(jù)傅里葉定律可進行如下計算：--罐底中心漏熱流量，單位瓦（W）；--罐底中心面積，單位平方米（m2）；、、--罐底中心各層厚度，單位米（m）；、、--罐底中心各層保冷層工作時平均導熱系數(shù)，單位（W/m·k）；1.3.3罐底邊緣漏熱計算--罐底邊緣漏熱流量，單位瓦（W）；、、--罐底邊緣各層厚度，單位米（m）；--罐底邊緣面積，單位平方米（m2）；1.3.4罐壁上部漏熱計算--罐壁上部（熱角保護層以上）總漏熱流量，單位瓦（W）；、--罐壁熱角保護層以上部各層導熱系數(shù)，單位（W/m·k）；、、--罐壁上部各層保溫層直徑，單位米（m）；1.3.5罐壁熱角保護部分漏熱計算--熱角保護部分漏熱流量，單位瓦（W）；--熱角保護層部分內(nèi)直徑，單位米（m）；1.3.6總漏熱量--LNG儲罐總漏熱流量，單位瓦（W）；其中負號代表吸熱，約