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    LNG动力船冷藏集装箱冷能系统设计

    来源:六七范文网 时间:2022-12-12 23:40:02 点击:

    目前,LNG冷能利用系统在分离过程、冷藏食品储存、低温二氧化碳捕获、发电等方面都有应用

    。Ouyang等提出了有机朗肯循环、海水淡化、低温储存和空调一体化的冷能回收利用方案,并确定了各板块的最佳工质,为船用天然气发动机冷能回收提供了一种新的思路



    Atienza-Márquez等提出了一个用于电力和冷能生产的LNG冷回收多联产装置

    。此外,He等提出LNG的冷能利用在食品运输和冷能储存等方面有发展潜力

    ,秦锋等设计了一种用于LNG动力渔船的冷能回收系统,分析了系统的工艺特点并开展了蓄冷与放冷的实验研究

    。本文则提出了利用冷能的LNG动力船冷藏冷能系统(以下简称冷能系统)。

    2.1 冷藏集装箱设计冷负荷

    在国际海上集装箱运输中采用最多的是IAA型集装箱和IC型集装箱。本文设计的蓄冷式冷藏集装箱为IAA型集装箱,外形尺寸长×宽×高为12 192 mm×2 430 mm×2 896 mm,不使用传统的制冷机组供冷。参照文献[6]给出的负荷计算方法,考虑长江枯水期与丰水期气温因素,不考虑照明、电气设备散热量以及工作人员散热量。且由于集装箱在海上运输时,箱内温度已达到设计温度,所以不考虑入库货物冷却冷负荷。则冷藏集装箱设计冷负荷包括围护结构的温差传热冷负荷

    、换气冷负荷

    、入冷藏集装箱食品的呼吸热冷负荷

    、冷负荷安全裕量

    然而,如何根据线路、车辆、运营单位状况乃至资金的融资形式等实际情况,对城市轨道交通车辆维修集约范式主体进行选择、设计和评估,从而实现城市轨道交通车辆全生命周期维修成本的集约化,达到成本控制、风险管理的目标,成为驱动维修集约范式转移的根本动力,也是开展维修集约范式主体相关研究的未来方向。

    冷藏集装箱分为低温冷藏集装箱、高温冷藏集装箱。计算

    时,由于低温冷藏集装箱中贮存的是肉类,不需要进行换气,因此低温冷藏集装箱的换气冷负荷

    为0;
    计算

    时,肉类货物不需要考虑呼吸热,则

    为0。设计冷负荷计算式

    如下:

    2003年,《国务院机构改革方案》指出,要在原国家药品监督管理局的基础上组建国家食品药品监督管理局,负责食品的安全综合监督、组织协调查处重大事故等工作,同时还承担保健食品审批许可职能。该方案同时确立了“地方政府负总责、监督部门各负其责、企业是第一责任人”的食品药品安全责任总体原则。

    =

    (

    -

    )

    在开放存取理念推动下,有条件的高校开始建立自己的机构知识库,主要就是收入师生在教学科研实践活动过程中产生的各类记录型知识成果。

    (1)

    (2)

    =

    德军1918年3月突破了英军前线阵地,英军又用战术轰炸挡住了敌人进攻。德国率先实施战略轰炸,先用飞艇,后改轰炸机,直接轰击英格兰,触犯了英伦三岛的尊严,史称“首次不列颠之战”。英国报之以在战争末期几个月对德国境内狂轰滥炸。

    (3)

    =0.011 7

    (4)

    (5)

    (6)

    式中

    ——围护结构的温差传热冷负荷,W

    ——相变潜热,kJ/kg

    经过观摩人员和新洋丰技术人员现场测产,示范田葡萄糖度为16.6,预估亩产量6000斤以上;
    对照田葡萄糖度为15.2,预估产量与去年是亩产量4360斤持平。对比如此明显,不仅让现场参观的种植户羡慕不已,也让葡萄种植专业技术很强的青岛市和平度市两级土肥站领导赞不绝口。示范田主人王永光在活动现场非常激动。

    ——围护结构面积,m

    ,取122.17 m

    ——冷藏集装箱外空气温度,℃,丰水期取重庆7月日平均温度36 ℃,枯水期取1月日平均温度11 ℃

    ——冷藏集装箱内空气温度,℃,低温冷藏集装箱取-21.2 ℃,高温冷藏集装箱取-2.1 ℃

    船上的各类物料库,往往大都没有锁闭装置,这不利于保安控制,物料库是否遭受破坏,这直接影响船舶的安全和保安工作,因此要改装添加锁闭装置,保安巡逻期间要重点关注物料间。特别是长期停靠码头,及锚泊船舶,出国作业船舶。上了锁,既可以防止内部失盗、丢失,也可以防止外部的偷盗,顺手牵羊等现象的发生。

    ——换气冷负荷,W

    ——单位体积冷藏集装箱外空气冷却至冷藏集装箱内空气温度所需冷量,kJ/m

    ,高温冷藏集装箱丰水期取40.3 kJ/m

    ,枯水期取36.6 kJ/m

    ——冷藏集装箱公称容积,m

    ,取58.1 m

    冷能系统涉及LNG动力船舶冷能利用技术领域,根据高温冷藏集装箱和低温冷藏集装箱不同的温度需求,采用了逐级回收利用冷能的设计,起到降低火用损失的效果,更低温的制冷剂优先为低温冷藏集装箱供冷。同时,分级换热的设计比单级换热可以节省耐低温材料的用量。

    就在我茫无头绪的时候,白丽筠好像知道我在寻找她,为她的生死惴惴不安,忽然给我发来了一条短信:吓着了吧,我走了,不要来找我。

    ——食品质量,kg

    ——食品计算密度,kg/m

    ,低温冷藏集装箱取肉类(去头蹄)400 kg/m

    ,高温冷藏集装箱取新鲜水果(箱装)350 kg/m

    养猪业的市场行情虽然存在着许多不可预测的因素,但也遵循着一定的规律,掌握市场行情的一般规律,对指导生产、投资决策、提高经营水平、抗风险能力和经济效益十分重要。30多年的经验告诉我们,猪的市场价格一般在12~18个月波动一次,有时也会达到24个月波动一次。同时还要注意市场需求、总体存栏、气候及季节变化。

    ——冷藏集装箱容积利用系数,取0.30

    ——入冷藏集装箱食品的呼吸热冷负荷,W

    ——单位质量食品每日呼吸热,kJ/(kg·d),取水果呼吸热0.5 kJ/(kg·d)

    ——冷负荷安全裕量,W

    ——冷藏集装箱设计冷负荷,W

    根据以上公式,计算得出冷藏集装箱设计冷负荷见表1。

    2.2 冷能系统设计

    冷能系统流程见图1。使用第1气化支路时,LNG从LNG储罐中引取,经LNG加热器直接加热至燃烧所需的温度(0 ℃),然后进入发动机燃烧室燃烧。使用第2气化支路时,引取的LNG先经过第1级换热器,与载冷剂(R410A)换热,载冷剂将吸收的冷量传递给低温冷藏集装箱(储存肉类,温度为-21.2 ℃)。从第1级换热器出来的天然气进入第2级换热器,与载冷剂(50%乙二醇溶液,指溶液中乙二醇液相体积分数为50%)换热,载冷剂将吸收的冷量传递给高温冷藏集装箱(储存果蔬,温度为-2.1 ℃)。从第2级换热器出来的天然气进入第3级换热器,需要开启船舶空调时,天然气与空调冷水系统循环水换热,加热至燃烧所需的温度。不需要开启船舶空调时,天然气与抽取的江水换热,加热至0 ℃,最后进入发动机燃烧室燃烧。

    (1)自动焊具有较小的焊接热输入,焊接过程相对稳定,焊接变形控制易于手工焊,焊缝轴向收缩量小于手工焊,在50%焊缝厚度前,焊接热循环对焊接变形影响较大,随着焊缝厚度的增加,焊接热循环对焊接变形的影响减弱。

    ——每日换气次数,d

    ,取10 d

    该系统拥有2条气化线路,可以根据是否需要回收LNG冷能选择支路。当需要回收LNG冷能时,使用第2气化支路,LNG共经过3级换热器与载冷剂进行换热,最终0 ℃天然气作为燃料进入发动机燃烧室。

    假设LNG为纯甲烷,储罐饱和压力为0.6 MPa,则其温度约-140 ℃。罐内压力不满足设定条件时,可以通过回流管路将部分天然气输送回储罐中,增大罐内压力。两条回流管路均装有回流动力泵提供动力。

    2.3 管壳式换热器的模拟

    第1气化支路中的LNG加热器为水浴式气化器,第2气化支路中换热器均采用管壳式换热器。

    使用Aspen Exchanger Design and Rating软件对管壳式换热器进行模拟。在所有换热器中,天然气在壳侧流动而载冷剂在管侧流动。管束排列方式均选择30°三角形排列。管束内直径与外直径按照常见的标准管束分别设置为19 mm和25 mm。输入初始参数:污垢热阻、天然气(或LNG)质量流量、天然气(或LNG)和载冷剂的出入口温度以及出入口压力。此时换热表面的利用率接近1,面积富裕度较小。为防止在运行过程中有超负荷情况,应该使面积富裕度在15%以上。调试数据,进行管长和壳程外直径圆整,符合工程施工的要求和面积富裕度的要求。输出换热器制冷量和载冷剂的质量流量。

    计算得到低温冷藏集装箱中每块蓄冷板提供冷量为2 887.7 kJ,高温冷藏集装箱中每块蓄冷板提供冷量为3 630.8 kJ。

    ① 蓄冷板提供的冷量

    =

    在低温冷藏集装箱中,使用质量分数为23.1%的NaCl溶液作为相变材料

    ,相变温度为-21.2 ℃,相变潜热为236.1 kJ/kg,密度为1 124.1 kg/m


    在高温冷藏集装箱中,使用质量分数为5.8%的Na

    CO

    溶液作为相变材料,相变温度为-2.1 ℃,相变潜热为323.2 kJ/kg ,密度为1 032.5 kg/m

    。每块蓄冷板中实际装入相变材料体积为0.010 88 m

    ——相变材料体积,m

    每块蓄冷板提供的冷量见式(7):

    标准物质曲线:将标准稀释液10μL用甲醇定容至1mL,溶液浓度为100μg/L。取准确移取标准稀释溶液(100μg/L)5.0,10.0,25.0,50.0,100.0,200.0μL用乙腈∶水(1∶9)定容至1.0mL,得到浓度分别为0.5、1、2.5、5、10、20μg/L的标准溶液。

    (7)

    式中

    ——蓄冷板提供的冷量,kJ

    ——相变材料密度,kg/m

    在图3(c)中,将重心d0(电势待定为v0)作为代理点,用Wi表示子区域d0didi+1的能量(通过v0表示)。通过使得局部能量最小化,可求解下面的等式得到v0。

    ——围护结构传热系数,W/(m

    ·K),取0.294 W/(m

    ·K)

    冷藏集装箱顶部采用相变材料蓄冷板蓄冷,加装尺寸长×宽×高为0.8 m×0.4 m×0.04 m的蓄冷板

    。当发动机运行时,与LNG换热后的载冷剂会与蓄冷板内的相变材料换热,同时相变材料会释放冷能冷却集装箱内空气。当LNG供能停止时,仍能使用蓄冷板冷却集装箱内空气,使冷藏集装箱内部温度维持在正常工作范围。经计算可得,IAA型冷藏集装箱最多可加装70块蓄冷板。加装蓄冷板的冷藏集装箱见图2。相变材料改变物相时体积会变化,因此需要在蓄冷板中预留15%的体积膨胀空间,即每块蓄冷板中实际装入相变材料体积为0.010 88 m

    ② 蓄冷板工作时间

    根据计算得出冷藏集装箱设计冷负荷,可计算得到蓄冷板在冷藏集装箱中的工作时间(最大保冷时间):

    (8)

    式中

    ——蓄冷板工作时间,h

    ——IAA型集装箱中蓄冷板数量,取70

    计算得出,在低温冷藏集装箱和高温冷藏集装箱中,丰水期蓄冷板工作时间分别为24.8 h和38.3 h,枯水期蓄冷板工作时间分别为44.1 h和85.0 h。

    根据调研,柴油发动机的热效率为48%~55%,且燃油的消耗率约为170 g/(kW·h)

    ,天然气发动机热效率为45%~47%,天然气低热值取35.9 MJ/m

    ,柴油低热值取39.0 MJ/L。在本文计算中认为1.2 m

    天然气在发动机燃烧后可得的动力与1 L柴油在发动机燃烧后可得的动力相等。柴油密度为0.86 kg/L,天然气密度为0.7 kg/m

    某货船是一条4 000 t级集装箱多用途船舶。该船舶的运行路线为重庆寸滩港—四川宜宾,总长768 km,往返一次所需时间约为6 d。该船配备2台功率为735 kW的发动机,采用双燃料模式运行。枯水期航行中每台发动机平均柴油消耗量为80~83 kg/h,平均LNG消耗量为75~79 kg/h。计算时,取每台发动机平均柴油消耗量为80 kg/h,平均LNG消耗量为75 kg/h。

    根据前文介绍的方法换算可得,若只使用LNG作为燃料,则单燃料LNG消耗量为152.7 kg/h。丰水期时,因水位升高,船舶载重量增加,同时受江水流速和航行速度影响,LNG消耗量会增加15%~30%,本文考虑满负载情况下,丰水期单燃料LNG消耗量取198.5 kg/h。

    根据第2.3节介绍的方法,使用Aspen Exchanger Design and Rating进行模拟。各级换热器进出口温度设定见表2,换热器冷量回收模拟结果见表3。

    在我国社会经济持续、快速发展的大背景之下,公路工程的施工规模越来越大,为了更加深入的提升公路大中修工程养护质量,加强养护力度特别重要。因为超载车辆的不断增加,在道路行车荷载与外界自然环境因素的影响之下,公路表面很容易出现大范围裂缝、坑槽与沉降等现象。通过不断加强公路大中修养护力度,能够真正实现公路安全、可靠运营的目标,减少上述现象的发生[1]。

    由于重庆寸滩港—四川宜宾航线较短,假设停靠时间不超过蓄冷板工作时间,不考虑回收冷量需要给蓄冷系统充能的情况。

    枯水期时,第1级换热器制冷量为23 082 W,枯水期低温冷藏集装箱设计冷负荷为1 272.3 W,因此,第1级换热器制冷量最多可供18个低温冷藏集装箱使用。第2级换热器制冷量为6 604 W,枯水期高温冷藏集装箱设计冷负荷为830.1 W,因此,第2级换热器制冷量最多可供7个高温冷藏集装箱使用。同理,可计算得出,丰水期时第1级换热器制冷量可供13个低温冷藏集装箱使用,第2级换热器制冷量可供4个高温冷藏集装箱使用。

    使用传统的冷藏集装箱装载货物时,要使用制冷机组,需考虑电动机散热量。设每个传统集装箱的冷负荷比冷藏集装箱多1 500 W

    ,制冷机组制冷性能系数参照常见机组标准运行工况下的制冷性能系数,并按照实际运行工况的蒸发温度与冷凝温度进行修正

    。同时,根据船舶运行数据报告可得,在该航线往返一次,发动机运行时间约为60 h。联系前文计算得出的可供冷藏集装箱的数量,可计算得出该航线往返一次冷能系统最大可节约能耗量,见表4。

    三年级学生在校园里显得更为活跃,他们有热情,也显得任性、容易冲动。有时他们会在桌面上、黑板上,写几句小诗、一行话语,好像以此表达对学习的爱好,我就鼓励学生写生活小诗歌,极大的激发他们的写作欲望,引导他们以恰当的方式表达出来。实践证明:积极疏导,把他们的心语得以外化,由此激发他们学语文、用语文的意识是有效的路径。在练笔、讨论、批注和推敲中学生乐而不疲,尊师爱校、友爱同学的美好情操得到提升。

    以某LNG动力船为研究对象,设计一种LNG动力船冷藏集装箱冷能系统,该系统的终端为冷藏集装箱,在其内部加装相变蓄冷板,分别计算了丰水期与枯水期低温冷藏集装箱、高温冷藏集装箱的设计冷负荷及最大保冷时间。结合某4 000 t级集装箱多用途船舶实际运行参数,使用Aspen Exchanger Design and Rating对换热器进行模拟,得出换热器制冷量,得出航线往返一次冷能系统最大可节约能耗量。计算结果表明:枯水期时,系统所回收的LNG冷能可最多为18个低温冷藏集装箱和7个高温冷藏集装箱供冷,相当于一次航行可节电2 628.3 kW·h。丰水期时,系统所回收的LNG冷能可最多为13个低温冷藏集装箱和4个高温冷藏集装箱供冷,相当于一次航行可节电3 378.8 kW·h。该冷能系统具备可行性。

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