Таровик Олег Владимирович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник самостоятельного сектора проектирования морских систем освоения шельфа ФГУП «КГНЦ»
Санкт-Петербург
Tarovik, Oleg V. – Ph.D. (Eng), Senior Researcher of the Independent Sector for Designing Marine Systems for Offshore Development
St. Petersburg
Реуцкий Александр Сергеевич – инженер I категории
Санкт-Петербург
Reutsky, Alexander S. – Engineer of I category
St. Petersburg
Топаж Александр Григорьевич – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник
Санкт-Петербург
Topazh, Alexander G. – D.Sc. (Eng), Leading Researcher
St. Petersburg
Анализ эффективности транспортных систем, использующих сжиженный природный газ (СПГ) в качестве топлива, невозможен без комплексного понимания объёмов потерь топливного СПГ от испарения в ходе основных технологических операций: перевозки (хранения), бункеровки и захолаживания топливных ёмкостей. Несмотря на активное развитие водного и наземного газомоторного транспорта, практические подходы для получения соответствующих оценок в широком диапазоне характеристик грузовых ёмкостей ранее не публиковались.
Целью настоящей работы является анализ потерь СПГ в автомобильных, железнодорожных и судовых цистернах (вместимостью до 5600 м3), а также в танк-контейнерах при условии хранения СПГ с избыточным давлением около 5–7 атмосфер.
В работе в качестве метода использовано численное моделирование. Процесс испарения СПГ описывается с помощью моделей теплообмена между жидкой фазой СПГ, его парами, а также грузовым танком и внешней средой. Это позволяет моделировать поведение и фазовые превращения СПГ при его хранении в ёмкости, а также в ходе основных технологических операций.
Численное моделирование термодинамических процессов при хранении СПГ производится с помощью компьютерной имитационной модели, реализованной в среде AnyLogic. Количественные оценки потерь СПГ при бункеровке и захолаживании топливных танков получены на основе аналитических расчётов.
Анализ чувствительности созданных моделей к различным параметрам, а также массовые численные расчёты позволили построить регрессионные зависимости для определения потерь СПГ в ходе рассматриваемых операций. Полученные зависимости могут быть использованы для поиска наиболее эффективных конфигураций системы малотоннажной перевозки СПГ, а также для выполнения экономических оценок целесообразности использования СПГ в качестве топлива на водном и наземном транспорте.
Analysis of efficiency of transport systems using liquefied natural gas (LNG) as fuel is impossible without a comprehensive understanding of the volumes of fuel LNG losses from evaporation during main technological operations: transportation (storage), bunkering, and cool-down of fuel tanks. Despite active development of water and land natural gas vehicles, practical approaches for obtaining appropriate estimates in a wide range of characteristics of cargo tanks have not been previously published.
The objective of this work is to analyze LNG losses in road, rail and ship tanks (with a capacity of up to 5600 m3), as well as in tank containers, provided that LNG is stored with an overpressure of about 5–7 atmospheres.
In the work, numerical modelling was used as a method. The evaporation process of LNG is described using models of heat exchange between the liquid phase of LNG, its vapours, as well as a cargo tank and the external environment. This makes it possible to simulate the behaviour and phase transformations of LNG during its storage in a tank, as well as during main technological operations. Numerical modelling of thermodynamic processes during storage of LNG is performed using a computer simulation model implemented in AnyLogic environment. Quantitative estimates of LNG losses during bunkering and cool-down of fuel tanks were obtained based on analytical calculations.
An analysis of sensitivity of the created models to various parameters, as well as massive numerical calculations, made it possible to construct regression relationships to determine LNG losses during operations under consideration. The obtained dependencies can be used to search for the most effective configurations of the system for low-tonnage LNG transportation, as well as to perform economic assessments of feasibility of using LNG as fuel for water and land transport.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.