vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2019-46-1-66-78vdgtu-644Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGВЛИЯНИЕ СОСТАВА СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ХРАНИЛИЩ СТАРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ВРЕМЯ НАСТУПЛЕНИЯ ЯВЛЕНИЯ РОЛЛОВЕРАTHE IMPACT OF LIQUEFIED NATURAL GAS COMPOSITION AND TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE STARTING STORAGE OF THE EQUIPMENT AT THE TIME OF OCCURRENCE OF THE PHENOMENON OF ROLLOVERХурамшинаР. А.KhuramshinaR. A.

магистрант.

450062, г.Уфа, ул.Космонавтов 1.

Master Student.

1 Kosmonavtov Str., Ufa 450062.

Khuramshina.regina@mail.ruЯмаловА. И.YamalovA. I.

инженер второй категории.

450062, г.Уфа, ул.Космонавтов 1.

Second category Engineer.

1 Kosmonavtov Str., Ufa 450062.

azatyamalov@mail.ruУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation2019150720194616678Copyright © Хурамшина Р.А., Ямалов А.И., 20192019Хурамшина Р.А., Ямалов А.И.Khuramshina R.A., Yamalov A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/644Цель

Цель. Способы предотвращения наступления ролловера в хранилище сжиженного природного газа.

Метод

Метод. В статье рассматривается современные методы математического моделирования и программного обеспечения при решении задач в нелинейной постановке. Проведен нормативный анализ существующих методов транспортировки СПГ.

Результат

Результат. С помощью математической программы ANSYS смоделирован процесс ролловера в хранилище сжиженного природного газа. В програмном комплексе ANSYS было произведено 3d моделирование процесса тепло и массообмена страфицированной жидкости в хранилище сжиженного природного газа. При моделировании явления ролловера время до его наступления составило 30 минут, что отличается от экспериментального значения на 1,7 % По результатам проведенных расчетов можно определить, что время до наступления ролловера зависит от концентрации компонентныхв слоев, от заполнения и геометрии резервуара. Эти факторы приводят к увеличению испарения сжиженного природного газа 0,04 %.

Вывод

Вывод. Метод численного эксперимента позволяет определить распределение давления, температуры, плотности, концентрации в исследуемом объекте, не прибегая к реальным экспериментам. Применение программного комплеса ANSYS вычислительной гидрогазодинамики при процессе тепло и массообмена страфицированной жидкости в хранилище сжиженного природного газа необходима при расчете повышенной точности.

Objectives

Objectives. Ways to prevent the onset of rollover in the liquefied natural gas storage.

Method

Method. The article deals with modern methods of mathematical modeling and software when solving problems in a nonlinear formulation. A regulatory analysis of existing methods of LNG transportation has been carried out.

Result

Result. Using the mathematical program ANSYS, the rollover process in the liquefied natural gas storage was modeled. In the ANSYS software package, 3d modeling of the process of heat and mass transfer of the stratified liquid in the liquefied natural gas storage was performed. When simulating a rollover phenomenon, the time to its occurrence was 30 minutes, which differs from the experimental value by 1.7%. Based on the results of the calculations, it can be determined that the time to the onset of rollover depends on the concentration of the component layers, on the filling and geometry of the reservoir. These factors lead to an increase in evaporation of liquefied natural gas of 0.04%.

Conclusion

Conclusion. The method of numerical experiment allows to determine the distribution of pressure, temperature, density, concentration in the object under study, without resorting to real experiments. The use of the ANSYS software package of computational fluid dynamics in the process of heat and mass transfer of the stratified liquid in the liquefied natural gas storage is necessary when calculating the increased accuracy.

математическая модельсжиженный природный газпрограммный комплекс ANSYSгазодинамикапроцесс тепло и массообменастрафицированная жидкостьхранилище сжиженного природного газаролловердвухтопливные двигателиmathematical modelliquefied natural gasANSYS program complexgas dynamicsheat and mass transfer processstratified liquidliquefied natural gas storagerolloverdual-fuel enginesReferencesПерспективы использования СПГ в Арктическом регионе РФ по оценкам WWF [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://proarctic.ru/04/07/2017/ecology/27146(дата обращения: 25.04.2018).Perspektivy ispol'zovaniya SPG v Arkticheskom regione RF po otsenkam WWF [Elektron-nyy resurs]. – Rezhim dostupa:http://proarctic.ru/04/07/2017/ecology/27146(data obrashcheniya: 25.04.2018). [Prospects of LNG use in the Arctic region of the Russian Federation according to WWF [Electronic resource]. – Mode of access:http://proarctic.ru/04/07/2017/ecology/27146(date accessed: 25.04.2018). (In Russ)]Власов А.В. Придет ли природный газ на смену мазуту? – Новые технологии. - Выпуск 4 (10). - 2010. - с. 67-70Vlasov A.V. Pridet li prirodnyy gaz na smenu mazutu? - Novyyetekhnologii. - Vypusk 4 (10). - 2010. - s. 67-70 [Vlasov A. V. will the natural gas to replace fuel oil? - New technology. - Issue 4 (10). - 2010. - p. 67-70(In Russ)]Королев Н.С. К построению математической модели явления ролловер в хранилище СПГ // Наука и обра- зование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон.журн. 2012. № 3.Korolev N.S. K postroyeniyu matematicheskoy modeli yavleniya rollover v khranilishche SPG // Nauka i obrazovaniye. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron.zhurn. 2012. № 3. [Queens N. S. To the construction of a mathematical model of the rollover phenomenon in LNG storage / / Science and education. MGTU im. N. Uh. Bauman. Electron.journal. 2012. No. 3. (In Russ)]Королев Н.С. Математическое моделирование явления ролловер в системах хранения сжиженного природного газа // Актуальные проблемы российской космонавтики: материалы XXXVII академических чтений по космонавтике. М.: КомиссияРАН, 2013. C. 383-384.Korolev N.S. Matematicheskoye modelirovaniye yavleniya rollover v sistemakh khraneniya szhi-zhennogo prirodnogo gaza // Aktual'nyye problemy rossiyskoy kosmonavtiki: materialy XXXVII akademi-cheskikh chteniy po kosmonavtike. M.: KomissiyaRAN, 2013. C. 383-384. [Queens N. S. Mathematical modeling of the rollover phenomenon in liquefied natural gas storage systems // Actual problems of Russian cosmonautics: materials of XXXVII academic readings on cosmonautics. M.: Commission of RAS, 2013. 383-384. (In Russ)]May E.F. Fluid Science for improved LNG Production and shipping. Presentation of the University Of Western Australia, 2010.May E.F. Fluid Science for improved LNG Production and shipping. Presentation of the University Of Western Australia, 2010.Варгафтик Н.Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей // М. Наука. 1972.Vargaftik N.B., Spravochnik po teplofizicheskim svoystvam gazov i zhidkostey // M. Nauka. 1972. [Vargaftik N. B. Reference book on thermophysical properties of gases and liquids // M. Nauka. 1972. (In Russ)]Menter F. R., Langtry R. B., Likki S. R., Suzen Y. B., Huang P. G., Volker S.«A Correlation-Based Transition Model Using Local Variables: Part I — Model Formulation».(ASME-GT2004-53452),2004.pplications //AIAA Journal.August 1994. №32 (8).pp. 1598–1605.Menter F. R., Langtry R. B., Likki S. R., Suzen Y. B., Huang P. G., Volker S.«A Correlation-Based Transition Model Using Local Variables: Part I — Model Formulation».(ASME-GT2004-53452),2004.pplications //AIAA Journal.August 1994. №32 (8).pp. 1598–1605.Васильев, Г. Г. Особенности обеспечения безопасной эксплуатации крупногабаритных изотермических резервуаров для хранения сжиженного природного газа / Г. Г. Васильев, С. Г. Иванцова, А. И. Рахманин // Газовая промышленность. – Выпуск: 11 11. – Москва: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2013 – С. 57-61.Vasil'yev, G. G. Osobennosti obespecheniya bezopasnoy ekspluatatsii krupnogabaritnykh izo-termicheskikh rezervuarov dlya khraneniya szhizhennogo prirodnogo gaza / G. G. Vasil'yev, S. G. Ivantsova, A. I. Rakhmanin // Gazovaya promyshlennost'. – Vypusk: 11 11. – Moskva: RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina, 2013 – S. 57-61. [Vasil'ev, G. G. Features ensure the safe operation of large insulated storage tanks for liquefied natural gas / G. G. Vasilyev, S. G. Ivantsov, A. I. Rachmaninov // Gas industry. - Issue: 11 11. – Moscow: Russian state University of oil and gas. I. M. Gubkina, 2013-P. 57-61. (In Russ)]Рахимов В.О. Особенности термодинамических процессов при хранении сжиженного природного газа: автореф. дисс. на соиск. уч. степ. кандидата техн. наук: 25.00.19/ Рахимов Вадим Олегович –М., –2013, –24 с.Rakhimov V.O. Osobennosti termodinamicheskikh protsessov pri khranenii szhizhennogo prirodnogo gaza: avtoref. diss. na soisk. uch. step. kandidata tekhn. nauk: 25.00.19/ Rakhimov Vadim Olegovich –M., –2013, –24 s. [Rakhimov V. O. features of thermodynamic processes during storage of liquefied natural gas: autoref. dis. on competition of a scientific degree. academic step. the candidate tehn. Sciences: 25.00.19 / Rakhimov Vadim Olegovich- M., -2013, -24 p. (In Russ)]Шаммазов А.М. Производство, хранение и транспорт сжиженного природного газа/ А.М. Шаммазов, Р.К. Терегулов, Б.Н.Мастобаев, Г.Е. Коробков. –СПб.: Недра, 2007. –152 с.Shammazov A.M. Proizvodstvo, khraneniye i transport szhizhennogo prirodnogo gaza/ A.M. Shammazov, R.K. Teregulov, B.N.Mastobayev, G.Ye. Korobkov. –SPb.: Nedra, 2007. –152 s. [Shammazov A. M. Production, storage and transport of liquefied natural gas/ by A. M. Shammazov, R. K. Teregulov, B. N. Mastobayev, G. E. Box. –SPb.: Nedra, 2007. -152 p.vvv(In Russ)]Liquefied Natural Gas Worldwide [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.energy.ca.gov/lng/international.html (дата обращения: 25.04.2018)Liquefied Natural Gas Worldwide [Электронный ресурс].- Режим доступа:http://www.energy.ca.gov/lng/international.html (дата обращения: 25.04.2018)Liquefied Natural Gas Worldwide [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.energy.ca.gov/lng/international.html (дата обращения: 25.04.2018).Liquefied Natural Gas Worldwide [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.energy.ca.gov/lng/international.html (дата обращения: 25.04.2018).De Wit, Johannes. Liquefied Gas Storage Tank Design, Construction Addressed/ Johannes de Wit// Oil & Gas Journal. –1987. – 6 JulyDe Wit, Johannes. Liquefied Gas Storage Tank Design, Construction Addressed/ Johannes de Wit// Oil & Gas Journal. –1987. – 6 JulyКоролев Н.С. Анализ возникновения явления «ролловер» в системах хранения сжиженного природного газа // Актуальные проблемы российской космонавтики: Материалы XXXVI академических чтений по космонавтике. М.:Комиссия РАН, 2012. C. 353–354.Korolev N.S. Analiz vozniknoveniya yavleniya «rollover» v sistemakh khraneniyaszhizhennogo prirodnogo gaza // Aktual'nyye problemy rossiyskoy kosmonavtiki: Materialy XXXVI akademicheskikh chteniy po kosmonavtike. M.:Komissiya RAN, 2012. C. 353–354. [Korolev N. S. Analysis of the occurrence of the "rollover" phenomenon in liquefied natural gas storage systems // Actual problems of Russian cosmonautics: materials of XXXVI academic readings on cosmonautics. M.: Commission of RAS, 2012. C. 353-354(In Russ)]MenterF. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering AApplications //AIAA Journal.August 1994.№ 32(8).pp. 1598–1605.MenterF. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering AApplications //AIAA Journal.August 1994.№ 32(8).pp. 1598–1605. 16. Menter F. R., Langtry R. B., Likki S. R., Suzen Y. B., Huang P. G., Volker S.«A Correlation-Based Transition Model Using Local Variables: Part I — Model Formulation».(ASME-GT2004-53452),2004.pplications //AIAA Journal.August 1994. №32 (8).pp. 1598–1605.Menter F. R., Langtry R. B., Likki S. R., Suzen Y. B., Huang P. G., Volker S.«A Correlation-Based Transition Model Using Local Variables: Part I — Model Formulation».(ASME-GT2004-53452),2004.pplications //AIAA Journal.August 1994. №32 (8).pp. 1598–1605.Kharlamov S.N. Mathematical Modelling of Thermo- and Hydrodynamical Processes in Pipelines. Rome, Italy: Publ. House “Ionta”, 2010. 263p.Kharlamov S.N. Mathematical Modelling of Thermo- and Hydrodynamical Processes in Pipelines. Rome, Italy: Publ. House “Ionta”, 2010. 263p.Issledovanie voprosov proizvodstva i ispol'zovaniia SPG v kachestve al'ternativnogo topliva v razlichnykh otrasliakh narodnogo khoziaistva: otchet [Study on the production and use of LNG as an alternative fuel in various sectors of economy. Report]. Moscow, MEI, «Krion», 1994. 125 p. Non published(In Russ)]Issledovanie voprosov proizvodstva i ispol'zovaniia SPG v kachestve al'ternativnogo topliva v razlichnykh otrasliakh narodnogo khoziaistva: otchet [Study on the production and use of LNG as an alternative fuel in various sectors of economy. Report]. Moscow, MEI, «Krion», 1994. 125 p. Non publishedKuzin A.I., Lozin S.N., Lekhov P.A., Semenov A.I., Mamin V.V. Issledovaniia GKNPTs im. M. V. Khrunicheva po obosnovaniiu mnogorazovoi trebuemoi razmernosti raketno-kosmicheskoi sistemy [Research of the Khrunichev State space scientific-production center on the substantiation of reusable required dimensionality of space-rocket system]. Aviakosmicheskaia tekhnika i tekhnologiia , 2010, no. 1, pp. 3-12.Kuzin A.I., Lozin S.N., Lekhov P.A., Semenov A.I., Mamin V.V. Issledovaniia GKNPTs im. M. V. Khrunicheva po obosnovaniiu mnogorazovoi trebuemoi razmernosti raketno-kosmicheskoi sistemy [Research of the Khrunichev State space scientific-production center on the substantiation of reusable required dimensionality of space-rocket system]. Aviakosmicheskaia tekhnika i tekhnologiia, 2010, no. 1, pp. 3-12.Kuzin A.I., Rachuk V.S., Koroteev A.S., et al. Obosnovanie vybora komponentov raketnogo topliva dlia dvigatel'nykh ustanovok pervoi stupeni mnogorazovoi raketnokosmicheskoi sistemy [Justification of the choice of components of rocket fuel for propulsion of the first stage of reusable space-rocket systems]. Aviakosmicheskaia tekhnika i tekhnologiia , 2010, no. 1, pp. 19-55. (In Russ)]Kuzin A.I., Rachuk V.S., Koroteev A.S., et al. Obosnovanie vybora komponentov raketnogo topliva dlia dvigatel'nykh ustanovok pervoi stupeni mnogorazovoi raketnokosmicheskoi sistemy [Justification of the choice of components of rocket fuel for propulsion of the first stage of reusable space-rocket systems]. Aviakosmicheskaia tekhnika i tekhnologiia , 2010, no. 1, pp. 19-55.Korolev N.S. Matematicheskoe modelirovanie iavleniia rollover v sistemakh khraneniia szhizhennogo prirodnogo gaza [Mathematical modeling of phenomena of rollover in the systems of storage of liquefied natural gas]. Aktual'nye problemy rossiiskoi kosmonavtiki: materialy 37 akademicheskikh chtenii po kosmonavtike [Actual problems of Russian astronautics: Materials 37th academic readings on Astronautics]. Moscow, RAS Commission Publ., 2013, pp. 383-384. (In Russ)]Korolev N.S. Matematicheskoe modelirovanie iavleniia rollover v sistemakh khraneniia szhizhennogo prirodnogo gaza [Mathematical modeling of phenomena of rollover in the systems of storage of liquefied natural gas]. Aktual'nye problemy rossiiskoi kosmonavtiki: materialy 37 akademicheskikh chtenii po kosmonavtike [Actual problems of Russian astronautics: Materials 37th academic readings on Astronautics]. Moscow, RAS Commission Publ., 2013, pp. 383-384.Uznanski D., Château E., Gorieu O., Legrandais J.-P. Investigations into the aging extent of the 9% nickel 500 mlng storage tank of the nantes cryogenic testing station. Paris, France, Gaz de France, 2003.Uznanski D., Château E., Gorieu O., Legrandais J.-P. Investigations into the aging extent of the 9% nickel 500 mlng storage tank of the nantes cryogenic testing station. Paris, France, Gaz de France, 2003.Chugunkov V.V. Teploperedacha pri slozhnom teploobmene na poverkhnostiakh konstruktsii [Heat transfer in complex heat transfer on surfaces of structures]. Moscow, Bauman Chugunkov V.V. Teploperedacha pri slozhnom teploobmene na poverkhnostiakh konstruktsii [Heat transfer in complex heat transfer on surfaces of structures]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2001. 28 p. (In Russ)]Chugunkov V.V. Teploperedacha pri slozhnom teploobmene na poverkhnostiakh konstruktsii [Heat transfer in complex heat transfer on surfaces of structures]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2001. 28 p.The European fuels conference 11th annual meeting // HYDROCARBON WORLD. Paris, France: World Refining Association, 2010. Vol. 4, iss. 2. C. 35-38.The European fuels conference 11th annual meeting // HYDROCARBON WORLD. Paris, France: World Refining Association, 2010. Vol. 4, iss. 2. C. 35-38.Barmin I.V., Kunis I.D. Szhizhennyy prirodnyy gaz vchera, segodnya, zavtra / Pod red. A.M. Arkharova. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2009. 256 s. [Barmin I. V., Kunis I. D. Liquefied natural gas yesterday, today, tomorrow / ed. by A. M. Arkharov. M.: Izd-vo MGTU im. N. Eh. Bauman, 2009. 256 p. (In Russ)]Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра / Под ред. А.М. Архарова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 256 с.Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра / Под ред. А.М. Архарова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 256 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.