Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας
Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την διαδικασία ανεφοδιασμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) σε πλοία. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί σωστά ο ανεφοδιασμός, προηγούνται άλλες διεργασίες πριν από αυτόν. Αρχικά γίνεται η αδρανοποίηση (inerting). Κατά την διαδικασία αυτή ένα αδρανές αέριο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14088 |
| id |
nemertes-10889-14088 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Υγροποιημένο φυσικό αέριο Αδρανοποίηση Καθαρισμός-πρόψυξη Ανεφοδιασμός Αριθμητική προσομοίωση Liquefied natural gas Inerting Purging Bunkering Numerical simulation |
| spellingShingle |
Υγροποιημένο φυσικό αέριο Αδρανοποίηση Καθαρισμός-πρόψυξη Ανεφοδιασμός Αριθμητική προσομοίωση Liquefied natural gas Inerting Purging Bunkering Numerical simulation Τρικοίλης, Εμμανουήλ Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την διαδικασία ανεφοδιασμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) σε πλοία. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί σωστά ο ανεφοδιασμός, προηγούνται άλλες διεργασίες πριν από αυτόν. Αρχικά γίνεται η αδρανοποίηση (inerting). Κατά την διαδικασία αυτή ένα αδρανές αέριο συνήθως το άζωτο εισέρχεται στις γραμμές ανεφοδιασμού με σκοπό την απομάκρυνση του αέρα. Στην συνέχεια ακολουθεί η διεργασία του καθαρισμού-πρόψυξης (purging) όπου με την χρήση θερμού φυσικού αερίου επιτυγχάνεται αρχικά η απομάκρυνση του αδρανούς αερίου από τον αγωγό (καθαρισμός) και κατόπιν ακολουθεί η αργή ψύξη των σωληνώσεων μέσω κρύων ατμών φυσικού αερίου (πρόψυξη) προκειμένου να αποφευχθεί ο κίνδυνος βλάβης των σωληνώσεων λόγω της απότομης αλλαγής της θερμοκρασίας. Έπειτα γίνεται ο ανεφοδιασμός (bunkering) στον οποίο πραγματοποιείται η μεταφορά του LNG στις δεξαμενές του πλοίου. Μετά την ολοκλήρωση του ανεφοδιασμού γίνεται ξανά αδρανοποίηση των γραμμών ανεφοδιασμού για να αποτραπεί ο τυχόν έκρηξη λόγω των εύφλεκτων αερίων.
Στην συγκεκριμένη διπλωματική εξετάστηκαν και οι τρεις παραπάνω διεργασίες (inerting, purging, bunkering). Για την αδρανοποίηση (inerting) η ταχύτητα εισαγωγής του αζώτου στον αγωγό ήταν 5m/s, όπως και η ταχύτητα εισαγωγής του μεθανίου κατά τον καθαρισμό-πρόψυξη (purging). Ωστόσο η διαδικασία του ανεφοδιασμού (bunkering) μελετήθηκε για τρεις διαφορετικές ταχύτητες εισαγωγής του LNG στον αγωγό, οι οποίες ήταν 2.5m/s, 5m/s, 7m/s. Για την αριθμητική προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ANSYS v.16 για τον σχεδιασμό της γεωμετρίας του αγωγού και για την δημιουργία του υπολογιστικού πλέγματος. Έπειτα χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας Fluent για την επίλυση της κάθε αριθμητικής προσομοίωσης. Μετά την επίλυση τους έγινε η μελέτη των αποτελεσμάτων που παρουσίαζαν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Πιο συγκεκριμένα, αναλύθηκαν οι κατανομές των φάσεων και των ταχυτήτων για κάθε διεργασία, ενώ στο purging έγινε επιπλέον η ανάλυση της κατανομής θερμοκρασίας στον αγωγό.
Το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε ήταν ένας οριζόντιος αγωγός μήκους πέντε μέτρων της εταιρείας FW-FERNWARME-TECHNIK. Ο αγωγός αυτός ήταν τύπου σωλήνα μέσα σε σωλήνα μεταξύ των οποίων παρεμβάλλονταν δύο στρώματα, ένα στρώμα μόνωσης από άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης και ένα στρώμα αέρα σε υποπίεση 1mbar σε συνθήκες κενού.
Στόχος είναι να αναπτυχθεί η κατάλληλη τεχνογνωσία για την μοντελοποίηση σωληνώσεων που χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις ανεφοδιασμού πλοίων με LNG όπως και για την προσομοίωση της ροής στις διεργασίες του ανεφοδιασμού που λαμβάνουν χώρα στις εγκαταστάσεις αυτές. |
| author2 |
Trikoilis, Emmanouil |
| author_facet |
Trikoilis, Emmanouil Τρικοίλης, Εμμανουήλ |
| author |
Τρικοίλης, Εμμανουήλ |
| author_sort |
Τρικοίλης, Εμμανουήλ |
| title |
Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| title_short |
Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| title_full |
Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| title_fullStr |
Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| title_full_unstemmed |
Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας |
| title_sort |
αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3d γεωμετρίας |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14088 |
| work_keys_str_mv |
AT trikoilēsemmanouēl arithmētikēprosomoiōsētōndiergasiōnanephodiasmouploiōnmeygropoiēmenophysikoaeriomechrēsē3dgeōmetrias AT trikoilēsemmanouēl numericalsimulationofbunkeringprocesseswithliquefiednaturalgasusing3dgeometry |
| _version_ |
1771297349550735360 |
| spelling |
nemertes-10889-140882022-09-05T20:28:43Z Αριθμητική προσομοίωση των διεργασιών ανεφοδιασμού πλοίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο με χρήση 3D γεωμετρίας Numerical simulation of bunkering processes with liquefied natural gas using 3D geometry Τρικοίλης, Εμμανουήλ Trikoilis, Emmanouil Υγροποιημένο φυσικό αέριο Αδρανοποίηση Καθαρισμός-πρόψυξη Ανεφοδιασμός Αριθμητική προσομοίωση Liquefied natural gas Inerting Purging Bunkering Numerical simulation Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την διαδικασία ανεφοδιασμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) σε πλοία. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί σωστά ο ανεφοδιασμός, προηγούνται άλλες διεργασίες πριν από αυτόν. Αρχικά γίνεται η αδρανοποίηση (inerting). Κατά την διαδικασία αυτή ένα αδρανές αέριο συνήθως το άζωτο εισέρχεται στις γραμμές ανεφοδιασμού με σκοπό την απομάκρυνση του αέρα. Στην συνέχεια ακολουθεί η διεργασία του καθαρισμού-πρόψυξης (purging) όπου με την χρήση θερμού φυσικού αερίου επιτυγχάνεται αρχικά η απομάκρυνση του αδρανούς αερίου από τον αγωγό (καθαρισμός) και κατόπιν ακολουθεί η αργή ψύξη των σωληνώσεων μέσω κρύων ατμών φυσικού αερίου (πρόψυξη) προκειμένου να αποφευχθεί ο κίνδυνος βλάβης των σωληνώσεων λόγω της απότομης αλλαγής της θερμοκρασίας. Έπειτα γίνεται ο ανεφοδιασμός (bunkering) στον οποίο πραγματοποιείται η μεταφορά του LNG στις δεξαμενές του πλοίου. Μετά την ολοκλήρωση του ανεφοδιασμού γίνεται ξανά αδρανοποίηση των γραμμών ανεφοδιασμού για να αποτραπεί ο τυχόν έκρηξη λόγω των εύφλεκτων αερίων. Στην συγκεκριμένη διπλωματική εξετάστηκαν και οι τρεις παραπάνω διεργασίες (inerting, purging, bunkering). Για την αδρανοποίηση (inerting) η ταχύτητα εισαγωγής του αζώτου στον αγωγό ήταν 5m/s, όπως και η ταχύτητα εισαγωγής του μεθανίου κατά τον καθαρισμό-πρόψυξη (purging). Ωστόσο η διαδικασία του ανεφοδιασμού (bunkering) μελετήθηκε για τρεις διαφορετικές ταχύτητες εισαγωγής του LNG στον αγωγό, οι οποίες ήταν 2.5m/s, 5m/s, 7m/s. Για την αριθμητική προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ANSYS v.16 για τον σχεδιασμό της γεωμετρίας του αγωγού και για την δημιουργία του υπολογιστικού πλέγματος. Έπειτα χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας Fluent για την επίλυση της κάθε αριθμητικής προσομοίωσης. Μετά την επίλυση τους έγινε η μελέτη των αποτελεσμάτων που παρουσίαζαν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Πιο συγκεκριμένα, αναλύθηκαν οι κατανομές των φάσεων και των ταχυτήτων για κάθε διεργασία, ενώ στο purging έγινε επιπλέον η ανάλυση της κατανομής θερμοκρασίας στον αγωγό. Το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε ήταν ένας οριζόντιος αγωγός μήκους πέντε μέτρων της εταιρείας FW-FERNWARME-TECHNIK. Ο αγωγός αυτός ήταν τύπου σωλήνα μέσα σε σωλήνα μεταξύ των οποίων παρεμβάλλονταν δύο στρώματα, ένα στρώμα μόνωσης από άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης και ένα στρώμα αέρα σε υποπίεση 1mbar σε συνθήκες κενού. Στόχος είναι να αναπτυχθεί η κατάλληλη τεχνογνωσία για την μοντελοποίηση σωληνώσεων που χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις ανεφοδιασμού πλοίων με LNG όπως και για την προσομοίωση της ροής στις διεργασίες του ανεφοδιασμού που λαμβάνουν χώρα στις εγκαταστάσεις αυτές. This diploma thesis deals with the LNG bunkering operations. To achieve the proper bunkering, other processes take place before it. Initially, inerting takes place. During this process, an inert gas, usually nitrogen, enters the bunkering lines to remove air. Then follows the purging process where the use of hot natural gas first achieves the removal of inert gas from the pipeline (cleaning) and then follows the slow cooling of the piping through cold natural gas vapor (pre-cooling) in order to avoid the risk of damage to the pipes due to the sudden change in temperature. After that, the bunkering takes place, in which the LNG is transferred to the ship’s tanks. When the bunkering is finished, it is necessary to inert once more the bunkering lines to prevent any explosion due to the flammable gases. In this diploma thesis were examined all the three above processes (inerting, purging, bunkering). For the inerting, the input velocity of the nitrogen in the pipe was 5m/s as it so happens with the input velocity of methane during purging. However, the bunkering process was studied for three different LNG input velocities in the pipeline, which were 2.5m/s, 5m/s, 7m/s. For the numerical simulation, ANSYS v.16 software was used to design the pipeline geometry and to create the computational mesh. Then the Fluent software was used to solve each numerical simulation. After solving them, the results that were of special interest were studied. More specifically, the velocities and the phases’ distributions for each process were analyzed, while in purging the analysis of the temperature distribution in the pipeline was also performed. The model used was a FW-FERNWARME-TECHNIK five-meter horizontal pipeline. This pipe was tube-type tube in which two layers were inserted, an insulation layer made of rigid polyurethane foam and a layer of air under pressure of 1mbar in vacuum conditions. The aim is to develop the appropriate know-how for the modeling of pipelines used in LNG vessel bunkering facilities as well as for simulating the flow in the bunkering processes that take place in that facilities. 2020-10-21T13:11:15Z 2020-10-21T13:11:15Z 2020-10-15 http://hdl.handle.net/10889/14088 gr application/pdf |
