| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την διαδικασία ανεφοδιασμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) σε πλοία. Για να πραγματοποιηθεί όμως ο ανεφοδιασμός πρέπει να προηγηθούν οι διεργασίες αδρανοποίησης (inerting) και καθαρισμού-πρόψυξης (purging-precooling). Πρώτα από όλα λαμβάνει χώρα η αδρανοποίηση (inerting). Στόχος αυτής της διαδικασίας είναι η απομάκρυνση του αέρα και αυτό επιτυγχάνεται με την εισροή αζώτου στο σωλήνα μέσω της διαδικασίας της αδρανοποίησης. Στη συνέχεια ακολουθεί η διεργασία του καθαρισμού-πρόψυξης (purging-precooling) όπου χρησιμοποιούνται ψυχροί ατμοί φυσικού αερίου για να απομακρυνθεί το άζωτο από τον αγωγό και έπειτα ακολουθεί η αργή ψύξη των σωληνώσεων, προκειμένου να αποφευχθεί ο κίνδυνος βλάβης των σωληνώσεων λόγω της απότομης αλλαγής της θερμοκρασίας. Κατόπιν 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 τυχόν έκρηξη λόγω των εύφλεκτων αερίων.
Η συγκεκριμένη διπλωματική ασχολείται με την αριθμητική προσομοίωση σε 3D γεωμετρία των τριών αυτών διεργασιών. Για την αδρανοποίηση η ταχύτητα εισαγωγής του αζώτου στον αγωγό ήταν 5m/s, όπως και η ταχύτητα εισαγωγής του μεθανίου κατά τον καθαρισμό-πρόψυξη. Ωστόσο η διαδικασία του ανεφοδιασμού 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. Πιο συγκεκριμένα, αναλύθηκαν οι κατανομές των ταχυτήτων για κάθε διεργασία, ενώ για την πρόψυξη, 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 αποτελείται από έναν οριζόντιο αγωγό τύπου pipe-in-pipe, δηλαδή σωλήνα μέσα σε σωλήνα, με δύο επιπλέον στρώματα μονώσεων, το ένα από άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης και το άλλο από ένα στρώμα αέρα σε υποπίεση ένα (1) mbar 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.
|
|---|
