LNG薄膜罐施工期空调系统送风效果模拟

1 概述

北京燃气集团在天津南港工业区建造的国内首座大型LNG薄膜罐外罐为预应力混凝土罐，内罐由绝热板、不锈钢波纹板组成

。绝热板通过环氧树脂胶粘接到混凝土罐内壁上。为防止LNG薄膜罐泄漏，罐底和罐壁5 m以下的绝热板中间还设有1层次屏蔽膜

。在LNG薄膜罐内罐施工期间，绝热板、次屏蔽膜的安装都要求在一定的温湿度环境下进行

。LNG薄膜罐外罐作为高大空间，合理的气流组织设计尤为重要

。为满足LNG薄膜罐内罐施工环境参数要求，设置罐内空调系统。本文在一定送风量、不同送风温度条件下，对空调送风阶段主要施工区域(外罐内壁面)的温度、风速、相对湿度进行模拟研究。

【情景探究2】（2015年安徽文综卷）2.简述福建省交通运输网的变化特点。3.说明交通条件改善对福建省城市化的促进作用。

2 空调系统

罐内空调系统见图1。空调系统由空调机组、风管底部静压箱、竖直风管等组成。空调机组的室内机安装在储罐内部，室外机安装在储罐外部。室内机连接到风管底部静压箱，静压箱连接竖直风管。经空调机组处理后的空气经静压箱送入竖直风管，并由竖直风管侧壁的小孔将空气均匀吹向外罐内壁面。

罐内均匀分布48根竖直风管，风管吊装点设置在储罐吊顶，风管距外罐内壁面距离为4 m。风管表面的小孔分布在风管圆周的25%范围内，小孔孔径为8 mm，中心距为20 mm。每根风管的小孔数量为49 375个。回风口位于空调室内机的顶部，每台空调室内机均有1个回风口。

3 数值模拟

① 基本参数

联网收费是高速公路运营中的一项基本业务，征收的费用主要用来偿还修路贷款和改善公路路网条件，是高速公路赖以生存和发展的基础。随着高速公路收费业务的信息化程度不断提高，特别是路网的规模越来越大，车辆的单次通行费用越来越高。部分车辆受利益驱使，往往会采用多种方式偷逃通行费并从中获益，如利用加装的假轴来减少通行费，而采用传统的稽查方法已较难发现这种隐性逃费行为,不能满足高速公路收费工作的管理要求。因此,利用高速公路收费数据甄别疑似假轴车辆成为一项重要且具有实际意义的课题。

LNG薄膜罐内罐为56边形，内切圆直径为86.7 m，穹顶最大高度为56.2 m，侧面净高为43.5 m。安装要求的环境参数(外罐内壁面处)为：温度15～30 ℃，相对湿度小于70%。考虑到施工人员的舒适性，外罐内壁面的最佳风速为0.2～0.3 m/s，不宜大于0.8 m/s。

为避免风管发生喘振和产生较大风噪，将静压控制在50～140 Pa，风管内风速控制在6～12 m/s，据此选取风管管径为650 mm

。借鉴散流器的水平射流速度和温度衰减计算方法，确定风管送风量

。

设定外罐处于大气环境中，围护结构传热为一维稳态传热，考虑太阳辐射后将供冷期、供暖期最大冷热负荷作为模型的热边界条件。供冷期、供暖期壁面热流密度分别为122.1、40.3 W/m

，底面热流密度分别为15.9、22.0 W/m

，顶面热流密度分别为5.7、2.0 W/m

。围护结构的传热面积、传热系数见表1。室外空气温湿度、太阳辐照度选取天津地区典型年的逐时参数。

将LNG薄膜罐外罐简化成直径86.7 m、高43.5 m的圆柱体，并建立三维模型。竖直风管上端与圆柱体顶面齐平，下端与圆柱体底面的距离为2 m。对罐内空间进行网格划分，网格数量为234×10

个，最小网格尺寸为0.2 m，最大网格尺寸为5 m。

② 计算模型和边界条件

供冷期罐内空气初始温度分别取18、22、26 ℃，供暖期罐内空气初始温度分别取26、28、30 ℃。环境压力为当地大气压力。

(3)水功能区水质达标率达到国家考核要求难度逐年加大。黑龙江省国家重要水功能区水质达标率46.5%，距“十三五”期末达到70%的目标要求差距较大。黑龙江省一些江河上游地区，尤其是江河源头地区，在没有人类生产活动或生产活动影响较小的情况下，河流腐殖质等背景值因素影响水功能区水质达标率。黑龙江省耕地面积全国最多，农业生产施用的化肥、农药、杀虫剂等产生的面源污染问题比较突出。

1)第1阶段：随着φ从0 rad增大至237π/1570 rad，可靠性指标随之增大且在φ=237π/1570 rad处取得最大值；随着φ从237π/1570 rad增大至2π/3 rad，可靠性指标随之减小且在φ=2π/3 rad处取得最小值；随着φ从2π/3 rad增大至6669π/7850 rad，可靠性指标随之增大且在φ=6669π/7850 rad处再次取得最大值。由此看出，这一阶段打磨机器人可靠性指标表现为先逐渐增大然后逐渐减小再逐渐增大。而可靠度远远高于实际要求的可靠度，其值均近似为1.0，即不易发生失效。

③ 求解方法

供冷期，单风管送风量(标准工况)为9 282.5 m

/h，送风温度分别为18、22、26 ℃时外罐内壁面的温度场、速度场分别见图2、3。由图2、3可知，送风温度为18 ℃时，外罐内壁面空气温度范围为17.2～20.4 ℃，大部分区域的风速范围为0.2～0.5 m/s。送风温度为22 ℃时，外罐内壁面空气温度范围为19.5～23.7 ℃，大部分区域的风速范围为0.2～0.8 m/s。送风温度为26 ℃时，外罐内壁面大部分区域空气温度范围为24.5～27.8 ℃，大部分区域的风速范围为0.2～0.8 m/s。由模拟结果可知，3种送风温度下，外罐内壁面空气平均相对湿度均小于70%。

4 模拟结果与分析

4.1 供冷期

温度场、速度场、湿度场、热辐射场的控制方程见文献[10]。模拟采用ANSYS Fluent 19.0软件求解器。罐内流场计算采用RNG

-

模型

。控制方程中温度场、速度场、湿度场、热辐射场的参数采用二阶迎风格式计算。压力采用标准压力梯度模型，压力速度耦合项采用SIMPLE算法。热辐射场采用Surface to Surface模型计算。湿度项采用组分方程进行计算，空气初始相对湿度为60%。竖直风管的小孔出口为自由出流，回风比例为100%。收敛条件为各计算项满足迭代误差：湿度、温度项小于10

，速度项小于10

，湍流项小于10

，连续项小于10

。采用CFD POST软件分别对罐内温湿度、风速等模拟结果进行后处理。

结合模拟结果，供冷期的送风温度宜选取22 ℃。与送风温度18 ℃相比，不仅能满足施工环境参数要求，还能有效控制空调系统能耗。

4.2 供暖期

供暖期，单风管送风量(标准工况)为9 282.5 m

/h，送风温度分别为26、28、30 ℃时外罐内壁面的温度场、速度场分别见图4、5。由图4可知，送风温度为26 ℃时，外罐内壁面空气温度范围为19.2～25.6 ℃。送风温度为28 ℃时，外罐内壁面空气温度范围为21.5～27.8 ℃。送风温度为30 ℃时，外罐内壁面空气温度范围23.8～30.0 ℃。由图5可知，3种送风温度下外罐内壁面大部分区域风速分布不均匀，风速超过0.8 m/s，对施工人员的舒适性造成不良影响。由模拟结果可知，3种送风温度下，外罐内壁面空气平均相对湿度均小于70%。

2.2.2 等离子双极电切设备 常用4 mm 30°内窥镜，配合F24～F27电切镜鞘及电切环可用于多数膀胱肿瘤的切除。灌洗液使用生理盐水。相对于传统单极电切，等离子双极电切被认为可减少手术并发症风险(如由于闭孔神经反射所致的膀胱穿孔)，并提供更好的组织标本，但结果尚有争议[4]。对于过度肥胖患者，有可能需要使用加长电切镜。

结合模拟结果，供暖期的送风温度宜选取26 ℃。不仅能满足施工环境参数要求，还能有效控制空调系统能耗。

5 结论

供冷期的送风温度宜选取22 ℃，供暖期的送风温度宜选取26 ℃。不仅能满足施工环境参数要求，还能有效控制空调系统能耗。

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