Bilgiseller / Gemi makineleri ve enerji

LNG kaynama gazı: ısı girişi, tank basıncı ve buhar yönetimi sınırları

Isı girişini açıkça sınırlanmış buharlaşma kestirimiyle bağlayın; doğal kaynama gazını yakıt talebiyle karşılaştırın ve tank basınç kontrolünü koruyucu tahliyeden ayırın.

Bu sayfada

LNG çevresinden çok daha soğuk depolandığı için etkili yalıtımda bile ısı girişi önemlidir. Enerjinin sonucu; basınca, bileşime, sıvı ve buhar durumuna, gazın nasıl uzaklaştırıldığına veya işlendiğine bağlıdır. Tek kaynama yüzdesi her dolum koşulunu anlatamaz ve tankın basınç sınırında ne kadar kalacağını öngöremez. Yararlı başlangıç, açık çalışma kipine sahip birleşik kütle ve enerji dengesidir.

Yakıt depolamayı yük taşımadan ayırın

IMO IGF Kodu açıklaması, kapsamını IGC Kodu altındaki gemiler dışında gaz veya düşük parlama noktalı yakıt kullanan gemiler için tanımlar. LNG yakıt ve yük tankları termodinamik ilkeleri paylaşır; fakat uygulanacak düzenler ve onay temelleri birbirinin yerine geçmez. Yayımlanmış örnek veya basınç kontrol gereği uygulanmadan önce hangi sistemin ele alındığını belirtin.

LNG de evrensel saf madde değil karışımdır. Metanca zengin sıvıda başka hidrokarbonlar ve azot bulunabilir; buhar bileşimi sıvıyla eşit olmak zorunda değildir. Kaynama sıcaklığı, gizli entalpi, yoğunluk ve yakıt kalitesi bileşimle basınca bağlıdır. Saf metan değeri, bu sınır görünür tutulduğunda yararlı eğitim referansıdır.

Giren enerjiyi izleyin

GTT’nin Şubat 2019 kamuya açık teknik bülteni, kaynama gazı nedenleri arasında ısı girişini ve çalışma koşullarını belirtir. Isı, muhafazanın ısıl sınırından girer; sıvı, buhar ve yapı arasında dağılır. Yükleme, soğutma ve hareket durumu değiştirebilir. Bu yüzden sakin tankın ısı kaçağı durumu her geçişi temsil etmez.

Enerji dengesi, sıvının ele alınan basınçta dengeye yakın olup olmadığını, duyulur ısınmayı ve kütle giriş/çıkışını belirtmelidir. “Bütün ısı kaynama gazına dönüşür”, tanımlı yaklaşık sabit basınçlı buharlaşma koşulunda yararlı sınır yaklaşımıdır. Basıncı ve sıcaklığı yükselen kapalı tankta enerji içerikte ve yapıda birikebilir; aynı kısa yol basınç geçmişini öngöremez.

Sınırlı gizli ısı kestirimi kurun

NIST metan verileri, 111,7 K sıcaklıkta 8,17 kJ/mol buharlaşma entalpisi ve 16,0425 g/mol molar kütle içerir. Oran yaklaşık 509 kJ/kg’dır; açıkça yuvarlatılmış metan benzeri girdi olarak 510 kJ/kg kullanalım. Varsayımsal net ısı girişi 5,00 kW olsun; diğer enerji terimleri ihmal edilerek tamamının yaklaşık sabit basınçta buharlaşmayı sağladığı varsayılsın.

Eşdeğer buharlaşma debisi 5,00 kJ/s bölü 510 kJ/kg, yani 0,00980 kg/s veya 35,3 kg/saattir. Gerçek karışım özellikleri, ısı dağılımı ve çalışma durumu değişebileceği için gerçek LNG kaynama debisi garantisi değildir. Tank basınç modeli veya kompresör, emniyet valfi ya da gaz tüketicisi boyutlandırması da değildir.

Isı, sıvı ve buhar içeren yalıtılmış tanka girer. Yazıdaki varsayımsal sabit basınç sınırında 5,00 kW değerinin 510 kJ/kg değerine bölümü 35,3 kg/sa eşdeğer buharlaşma verir. Buhar tüketimi veya işleme kütle uzaklaştırır. Basınç öngörüsü ayrıca depolanan enerji ve faz dengesi gerektirir.
Yazıdaki yuvarlatılmış, metan benzeri gizli ısı ile özgün kütle ve enerji sınırı. Gelen tüm ısı yaklaşık sabit basınçta buharlaşmaya ayrılır. Gerçek LNG karışımları ve geçici tank koşulları farklı olabilir. Çıkış, rutin tahliyeyi veya bir ekipman düzenini değil, olası onaylı işleme yolunu belirtir; bu bir basınç artışı modeli veya kapasite değeri değildir.

Kaynama oranının paydasını belirtin

Varsayımsal ilk sıvı envanteri 1.000 ton ve önceki kütle debisi 24 saat sürerse yaklaşık 847 kg buharlaşır. Belirtilen ilk kütleye göre oran günde %0,0847 olur. Payda sonucun parçasıdır. Nominal tank hacmi, ilk sıvı hacmi veya mevcut sıvı kütlesine göre verilen yüzde otomatik aynı büyüklük değildir.

Isı girişi değişmese bile kalan envantere dayanan yüzde, envanter değiştikçe değişir. Isı girişi de doluluk ve ısıl koşullarla değişebilir. Yüzdenin yanında mutlak kg/saat değerini karşılaştırın; özellik ve envanter temelini koruyun. Düşük yayımlanmış tasarım yüzdesi, belirli liman süresindeki veya ikmal sonrası gerçek basınç tepkisini göstermez.

Doğal gaz oluşumunu yakıt talebiyle karşılaştırın

Ayrı varsayımsal makine örneğinde yararlı çıkış 3,00 MW, alt ısıl değer temelindeki verim %45, verilen gazın alt ısıl değeri 50,0 MJ/kg olsun. Gerekli debi 3,00/(0,45 × 50,0) = 0,1333 kg/s, yani 480 kg/saattir. Önceki 35,3 kg/saat doğal kaynama kestirimi talebin yalnız yaklaşık %7,35’ini karşılar. Sayılar örnektir; belirli makine veya yakıt bileşiminin performansı değildir.

Aynı varsayımsal verim ve ısıl değerle yararlı çıkış 0,050 MW olsaydı aritmetik talep 8,00 kg/saat olur, kaynama kestiriminin altında kalırdı. Bu kadar farklı yükte verimi sabit tutmak bilinçli yapay varsayımdır; gerçek karşılaştırma performans haritasını gerektirir. Örnek dengeleme sorununun yönünü gösterir: bir kipte talep doğal üretimi aşarken diğerinde altında kalabilir.

Kütle farkını doğrudan basınç artışına çevirmeyin

Buhar üretimi ile kullanımı arasındaki fark önemli denge terimidir; ancak tek başına bar/saat vermez. Tank basıncı sıcaklık, faz dengesi, buhar hacmi ve bileşimle bağlıdır. Sıvı seviyesi değişince üst gaz hacmi de değişir. Tek sıcaklıklı model ısıl tabakalaşmayı kaçırabilir; tek algılayıcı bütün envanterin aynı sıcaklıkta olduğunu göstermez.

Savunulabilir bekletme süresi hesabı başlangıç koşulu, ısı aktarımı modeli, envanter/bileşim verisi, tanımlı gaz yönetimi ve basınç son noktası gerektirir. Varsayımları olmadan verilen süre başka dolum durumuna aktarılamaz. Acil basınç tahliyesi, rutin dengeleme kapasitesiymiş gibi normal işletme hesabına eklenmemelidir.

Gaz yönetim yeteneğini sistem olarak değerlendirin

Onaylı düzene göre buhar uygun tüketicilerde kullanılabilir veya özel ekipmanda işlenebilir. Wärtsilä yeniden sıvılaştırma açıklaması, buharın geri kazanılıp LNG yük tanklarına sıvı olarak döndürülmesine kamuya açık örnek verir. Belirli süreç koşulları burada benimsenmez. Genel nokta, buhar uzaklaştırma, gaz hazırlama ve sıvı geri kazanımının yardımcı gerekleri bulunan farklı işlevler olmasıdır.

Tüketicinin etiket kapasitesi sürekli kullanılabilir talep değildir. Çalışma kipi, izin verilen gaz kalitesi, besleme basıncı, yardımcı enerji ve bakım durumu önemlidir. İşleyen makine de gerekli net buhar yönetimini yapmıyor olabilir. Nominal kapasiteleri koşulsuz toplamak yerine ortak yardımcı kaybında ne olduğunu da içeren fiziksel kütle ve enerji yollarını değerlendirin.

Basınç kontrolünü tahliyeden bağımsız tutun

MSC.475(102) ile kabul edilen IGF değişikliği, yakıt muhafazası hükmünde basınç kontrol sistemlerini bağımsız basınç tahliyesinden açıkça ayırır. Tesis için ayrıntılı geçerli kurallar ve gerçek onaylı muhafaza tasarımı geçerlidir. Kaynak bu işlev ayrımı için kullanılır; basınç ayarı vermek veya bütün LNG tanklarının aynı çalışma aralığına sahip olduğunu söylemek için değil.

Basınç ölçümü, normal kontrol, alarm, kapatma ve tahliyenin ayrı rolleri vardır. Basıncın tahliye ayarından düşük olması, normal kontrolün sağlıklı olduğunu veya mevcut ısı dengesinde yeterli zaman kaldığını kanıtlamaz. Değerlendirme, kaybolan veya bozulan işlevi ve kalan işlevlerin kanıtını ele alır. Eğitim hesabı gazı atmosfere verme, izolasyon veya ayar değiştirme prosedürü içermez.

Kaydı farklı çalışma kiplerinde kullanışlı tutun

Sıvı envanterini ve temelini, ilgili sıvı/buhar sıcaklıklarını, mutlak basıncı, bileşim bilgisini, ölçülen gaz kullanımı veya işlemeyi, ısı kaynağı varsayımlarını ve etkin kipi kaydedin. İkmal, seyir, düşük talep ve bakım dönemlerini ayırın. Ölçüm yerlerini ve gerçek koşullardaki gaz hacminden standart koşullardaki hacme yapılan dönüşümleri koruyun. Kütlesel debi karşılaştırması, akışlar uyumlu birim ve koşullardaysa anlamlıdır.

Sonuç, hangi enerjinin girdiğini, nerede depolandığını veya uzaklaştırıldığını ve oluşan buharın onaylı zarf içinde nasıl yönetildiğini yanıtlamalıdır. Bilgi eksikse genel günlük yüzde atamak yerine eksik durumu veya bağımlılığı belirtin. Böyle yaklaşım kaynama gazını bağlı fiziksel süreç olarak anlaşılır kılar; işletme kararları gemiye özgü sistem ve prosedürlerde kalır.

Kaynaklar