кандидат технических наук, старший научный сотрудник
142717, Московская обл., Ленинский городской округ, сельское поселение Развилковское, поселок Развилка, Проектируемый проезд № 5537, владение 15, стр.1, Россия
Projected passage No. 5537, possession 15, building, Moscow region 1142717, Leninsky urban district, Razvilkovskoe rural settlement, Razvilka village, Russia
Цель. Задачи учета расхода, а также оценки потерь криогенного продукта на объектах производства и потребления сопряжены с определением массы парожидкостной среды в емкостном оборудовании.
Метод. Расчет массы криогенной парожидкостной среды связан с определением плотности паровой и жидкой фаз. Плотности сред, в свою очередь, зависят от их компонентного состава, давления и температуры, которые, в общем случае, не могут быть определены достоверно без проведения прямых измерений. Однако для оценки массы в резервуарах, состояние среды в которых может быть принято как равновесное, задача может быть существенно упрощена и недостающие сведения восстановлены на основе косвенных методов. К подобному типу систем можно отнести криогенные бортовые топливные системы и, в частности, топливные криогенные баки, поскольку движение транспортного средства приводит к перемешиванию хранящегося продукта и может быть принято допущение о равновесности парожидкостной среды. Аналогичным образом методика может быть распространена на транспортные резервуары и мультимодальные емкости.
Результат. Приведен обзор и сравнение применяемых методов расчета плотности и равновесных составов парожидкостной среды для углеводородных смесей типа СПГ в области криогенных температур. Существующие методики расчета плотности и состава фаз криогенных многокомпонентных сред сложны в практическом инженерном применении и не могут быть рекомендованы для оценки расхода сжиженного природного газа в производственных задачах учета расхода топлива и контроля его количества. Предложен удобный в использовании упрощенный расчетный аппарат для определения состояния парожидкостной среды в криогенных резервуарах, основанный на аппроксимационных зависимостях.
Вывод. Упрощенная методика, приведенная в статье, носит аппроксимационный характер, однако основана на строгих физических зависимостях, а потому не приводит к существенному увеличению погрешности при варьировании исходных условий. В качестве исходных данных в методику передаются состав сжиженного природного газа, который может быть получен из паспорта продукции, и давление парожидкостной среды.
Objective. Flow metering and the evaluation of cryogenic product losses at production and consumption facilities involve determining the mass of the vapor-liquid medium in the tank equipment.
Methods. The calculation of the mass of the cryogenic vapor-liquid medium is associated with the determination of the density of the vapor and liquid phases. The densities of media, in turn, depend on their component composition, pressure, and temperature, which, in general, cannot be determined reliably without direct measurements. However, for the estimation of mass in tanks, the state of the medium in which is accepted as equilibrium, the problem can be significantly simplified, and the missing information recovered based on indirect methods. This type of system includes cryogenic onboard fuel systems and, in particular, cryogenic fuel tanks, since the movement of the vehicle leads to mixing of the stored product, and an assumption can be made about the equilibrium of the vapor-liquid medium. Similarly, the methodology can be extended to transport tanks and multimodal reservoirs.
Results. A review and comparison of the applied methods for calculating the density of the vapor-liquid medium and equilibrium compositions for hydrocarbon liquefied natural gas type mixtures in the cryogenic temperature range are presented. The existing methods for calculating the density and phase composition of cryogenic multicomponent media are complex in practical engineering and cannot be recommended for estimating the consumption of liquefied natural gas in the production tasks of fuel flow metering and quantity control. An easy-to-use simplified calculation device for determining the state of a vapor-liquid medium in cryogenic tanks based on approximation dependencies is proposed.
Conclusion. The simplified method is approximate in nature but is based on strict physical dependencies, and therefore does not lead to a significant increase in the error when varying the initial conditions. The liquefied natural gas composition, which can be obtained from the product data sheet, and the pressure of the vapor-liquid medium are transmitted to the methodology as initial data.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.