Sebagai pembekal LNG Dewar Flasks, memahami bagaimana untuk mengira kebocoran haba bekas -bekas penting ini adalah sangat penting. Dalam blog ini, saya akan menyelidiki prinsip -prinsip saintifik dan kaedah di sebalik mengira kebocoran haba dari kelalang LNG Dewar, yang bukan sahaja akan membantu anda mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang produk -produk ini tetapi juga membantu membuat keputusan yang tepat ketika datang ke perolehan.
Asas -asas LNG Dewar Flasks
LNG Dewar Flasks adalah bekas khusus yang direka untuk menyimpan gas asli cecair (LNG) pada suhu yang sangat rendah. Mereka biasanya dua kali ganda, dengan vakum antara dinding dalaman dan luaran untuk meminimumkan pemindahan haba. Kapal dalaman memegang LNG, manakala kapal luar menyediakan perlindungan dan penebat.Lng Dewar Flask
Mekanisme pemindahan haba di LNG Dewar Flasks
Terdapat tiga mekanisme utama pemindahan haba yang menyumbang kepada kebocoran haba dalam sebotol LNG Dewar: konduksi, perolakan, dan radiasi.
Konduksi
Pengaliran adalah pemindahan haba melalui bahan pepejal. Dalam kelalang Dewar LNG, haba boleh dilakukan melalui sokongan yang memegang kapal dalam, serta melalui mana -mana paip atau kelengkapan yang menembusi dinding botol. Kadar pengaliran haba (q_conduction) boleh dikira menggunakan undang -undang pengaliran haba Fourier:
[Q_ {konduksi} =-ka \ frac {dt} {dx}]
Di mana (k) adalah kekonduksian terma bahan, (a) adalah kawasan salib - keratan di mana haba mengalir, dan (\ frac {dt} {dx}) adalah kecerunan suhu di seluruh bahan.
Sebagai contoh, jika kita menganggap rod sokongan yang diperbuat daripada keluli tahan karat, kita perlu mengetahui kekonduksian terma keluli tahan karat ((k)), kawasan keratan rod rod (a)), dan perbezaan suhu di antara dinding dalaman dan luaran yang dibahagikan dengan panjang rod (\ frac}
Konveksi
Konveksi adalah pemindahan haba oleh pergerakan cecair (cecair atau gas). Walaupun ruang di antara dinding dalaman dan luaran dari kelalang Dewar LNG biasanya dipindahkan untuk meminimumkan perolakan, masih terdapat beberapa molekul gas sisa yang boleh menyebabkan pemindahan haba melalui perolakan. Kadar pemindahan haba oleh perolakan (q_convection) boleh dianggarkan menggunakan undang -undang penyejukan Newton:
[Q_ {convection} = ha (t_ {s} -t _ {\ infty})]
Di mana (h) adalah pekali pemindahan haba konveksi, (a) adalah kawasan permukaan objek, (t_ {s}) adalah suhu permukaan, dan (t _ {\ infty}) adalah suhu cecair sekitarnya.
Dalam kes kelalang LNG Dewar, pemindahan haba perolakan biasanya sangat kecil kerana persekitaran vakum yang tinggi. Walau bagaimanapun, jika terdapat kebocoran dalam vakum, pemindahan haba perolakan dapat meningkat dengan ketara.
Radiasi
Sinaran adalah pemindahan haba melalui gelombang elektromagnet. Semua objek memancarkan sinaran terma, dan kadar pemindahan haba oleh radiasi (q_radiation) antara dua permukaan boleh dikira menggunakan undang -undang Stefan - Boltzmann:
[Q_ {radiasi} = \ epsilon \ sigma a (t_ {1}^{4} -t_ {2}^{4})]
di mana (\ epsilon) adalah emissivity permukaan, (\ sigma) adalah stefan - boltzmann constant ((\ sigma = 5.67 \ times10^{ - 8} \ w/(m^{2} \ cdot k^{4})) (T_ {2}) adalah suhu mutlak permukaan yang lebih sejuk.
Dalam kelalang Dewar LNG, kapal dalaman berada pada suhu yang sangat rendah (sekitar - 162 ° C atau 111 K), manakala kapal luar berada pada suhu ambien (sekitar 20 ° C atau 293 K). Emisiti permukaan kapal dalaman dan luaran memainkan peranan penting dalam menentukan kadar pemindahan haba dengan radiasi.
Mengira jumlah kebocoran haba
Jumlah kebocoran haba (q_total) ke dalam botol lng dewar adalah jumlah pemindahan haba dengan konduksi, perolakan, dan radiasi:
[Q_ {total} = q_ {konduksi}+q_ {convection}+q_ {radiasi}]
Untuk mengira jumlah kebocoran haba dengan tepat, kita perlu mengetahui parameter berikut:
- Sifat bahan: Kekonduksian terma ((k)) bahan -bahan yang digunakan dalam pembinaan kelalang, seperti keluli tahan karat untuk kapal dan sokongan, dan emissivity ((\ epsilon)) permukaan.
- Parameter geometri: Kawasan salib - keratan ((a)) bahan -bahan yang dijalankan, kawasan permukaan kapal, dan panjang laluan yang dijalankan.
- Perbezaan suhu: Perbezaan suhu antara dinding dalaman dan luaran kelalang, yang penting untuk mengira pemindahan haba dengan pengaliran dan radiasi.
Contoh pengiraan
Mari kita anggap kita mempunyai kelalang LNG Dewar dengan parameter berikut:
- Konduksi: Batang sokongan diperbuat daripada keluli tahan karat dengan kekonduksian terma (k = 15 \ w/(m \ cdot k)), kawasan silang - keratan (A_ {rod} = 0.001 \ m^{2}), dan panjang (l = 0.1 \ m). Perbezaan suhu antara dinding dalaman dan luar adalah (\ delta t = 293 - 111 = 182 \ k). Menggunakan undang -undang Fourier, pengaliran haba melalui rod adalah:
[Q_ {conduct} =-ka \ frac {\ delta t} {l} =-15 \ times0.001 \ times \ frac {182} {0.1} =-27.3 \ w]
- Konveksi: Anggapkan bahawa disebabkan tekanan gas sisa kecil, pekali pemindahan haba konveksi (h = 0.1 \ w/(m^{2} \ cdot k)), dan kawasan permukaan kapal dalam (A_ {inner} = 1 \ m^{2}). Perbezaan suhu antara permukaan kapal dalaman dan gas sisa adalah (\ delta t = 10 \ k). Kemudian,
[Q_ {convection} = ha (t_ {s} -t _ {\ infty}) = 0.1 \ times1 \ times10 = 1 \ w]
- Radiasi: Emisiti permukaan kapal dalam dan luar (\ epsilon = 0.1), dan kawasan permukaan kapal dalam (A = 1 \ m^{2}). Menggunakan undang -undang Stefan - Boltzmann,
[Q_ {radiasi} = \ epsilon \ sigma a (t_ {1}^{4} -t_ {2}^{4}) = 0.1 \ times5.67 \ times10^{-8} \ times1 \
Kebocoran haba total ialah (q_ {total} = q_ {konduksi}+q_ {convection}+q_ {radiasi} =-27.3+1+4.2 = -22.1 \ w)
Kepentingan pengiraan kebocoran haba
Mengira kebocoran haba dari kelalang Dewar LNG adalah penting kerana beberapa sebab:
- Prestasi produk: Kebocoran haba yang lebih rendah bermakna LNG boleh disimpan untuk masa yang lebih lama tanpa penyejatan yang ketara, yang penting untuk aplikasi di mana penyimpanan jangka panjang diperlukan.
- Keselamatan: Kebocoran haba yang berlebihan boleh menyebabkan peningkatan penyejatan LNG, yang boleh menyebabkan peningkatan tekanan di dalam kelalang. Ini boleh menimbulkan risiko keselamatan jika sistem pelepasan tekanan tidak direka dengan betul.
- Kos - keberkesanan: Memahami kebocoran haba membantu dalam mengoptimumkan reka bentuk kelalang, mengurangkan penggunaan tenaga, dan akhirnya menurunkan kos operasi.
Produk dan perkhidmatan kami
Sebagai pembekal terkemukaLng Dewar Flasks, kami komited untuk menyediakan produk berkualiti tinggi dengan kebocoran haba yang rendah. Kotak kami direka dan dihasilkan menggunakan teknologi dan bahan terkini untuk memastikan prestasi dan keselamatan yang optimum. Kami juga menawarkan pelbagaiKapal tekanan kriogenik lngdanTangki LNG Cryogenicuntuk memenuhi pelbagai keperluan pelanggan kami.
Sekiranya anda berminat dengan produk kami atau mempunyai sebarang soalan mengenai pengiraan kebocoran haba atau penyimpanan LNG, sila hubungi kami untuk perolehan dan perbincangan lanjut. Kami berharap dapat bekerjasama dengan anda untuk menyediakan penyelesaian terbaik untuk keperluan penyimpanan LNG anda.
Rujukan
- Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Asas pemindahan haba dan massa. John Wiley & Sons.
- Holman, JP (2010). Pemindahan haba. McGraw - Hill.