BACKGROUND: During the marine transportation of liquefied natural gas, the transported energy carrier constantly changes its physical state as the gas partly condenses becoming liquid and partly evaporates becoming gas, increasing the pressure in the cargo tanks. The amount of evaporated gas determines the required capacity of the boil-off gas compressors in the boil-off gas reliquefaction unit, which allows the evaporatedliquefied natural gasLNG components to return back to the storage tank.
AIM: To assess and analyze the influence of liquefied natural gas tanker geometry on the intensity of liquefied natural gas evaporation and the capacity of centrifugal boil-off gas compressors.
METHODS: The calculation method compares the liquefied natural gas evaporation rate with the cross-sectional area of filled tanks of various configurations based on heat exchange and thermal insulation, which is a key aspect in the design of cryogenic tanks. The authors use an example of three types of isolated tanks of different shape and height-to-diameter ratio, allowing to evaluate the influence of geometry on the evaporation intensity and to calculate the estimated capacity of centrifugal boil-off gas compressors.
RESULTS: To assess the influence of tank shape on liquefied natural gas volumetric losses, the authors use a model to consider heat gain through insulation and convective heat exchange with the environment. The findings allow to evaluate the influence of the tank design on the amount of generated boil-off gas, improve their design, and reduce the capacity of centrifugal boil-off gas compressors.
CONCLUSION: The analysis and calculations showed that the evaporation surface area directly affects the amount of evaporated boil-off gas and the power consumption of the boil-off gas compressor. The study may be useful for the design and improvement of cryogenic liquefied natural gas storage and transportation systems and for assessing the capacity of centrifugal boil-off gas compressors.
Обоснование. В ходе транспортировки сжиженного природного газа морским путём, перевозимый энергоноситель постоянно изменяет своё агрегатное состояние, поскольку часть газа конденсируется, переходя в жидкое состояние, а часть испаряется и переходит в газообразное состояние, что создаёт повышенное давление в грузовых танках. Количество испарившегося газа определяет требуемую мощность компрессоров отпарного газа, входящих в состав установки повторного сжижения отпарного газа, которая позволяет вернуть испарившиеся компоненты сжиженного природного газа обратно в резервуар.
Цель работы — оценка и анализ влияния геометрических параметров резервуаров танкеров-газовозов на интенсивность испарения сжиженного природного газа и на мощность центробежных компрессоров отпарного газа.
Методы. Методика расчета основана на сопоставлении величины испарения сжиженного природного газа с площадью поперечного сечения заполненных емкостей различных конфигураций, с учетом теплообмена и теплоизоляции, что является ключевым аспектом в проектировании криогенных резервуаров. В качестве примера рассматриваются три типа независимых резервуаров, характеризующихся различной формой и соотношением высоты и диаметра, что позволяет оценить влияние геометрических параметров на интенсивность испарения и произвести расчет оценки мощности центробежных компрессоров отпарного газа.
Результаты. Для оценки влияния формы резервуара на объемные потери сжиженного природного газа используется модель, учитывающая теплоприток через изоляцию и конвективный теплообмен с окружающей средой. Полученные результаты позволяют оценить влияние конструктивных особенностей резервуаров на величину образования отпарного газа, оптимизировать их конструкцию, а также снизить мощность центробежных компрессоров отпарного газа.
Заключение. Проведённый анализ и расчёты показали, что площадь зеркала испарения напрямую влияет на величину испарившегося отпарного газа и потребляемую мощность компрессора отпарного газа. Результаты исследования могут быть полезны для проектирования и совершенствования криогенных систем хранения и транспортировки сжиженного природного газа и оценки мощности центробежных компрессоров отпарного газа.