Springen naar inhoud

Druk vs Temperatuur van LNG in een opslagtank


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Marcel B1

    Marcel B1


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 09:21

Beste lezers,

 

Ik heb een dubbelwandig cilindrische opslagtank met de volgende afmetingen: lengte=11.7 m, binnendiameter=2,33 m en buitendiameter=2,53 m. Dit komt neer op een inhoud van 50 m3. Tussen de binnen- en buitentank zit een vacuüm, dat ervoor zorgt dat de vloeistof in de tank niet te snel opwarmt.

 

Deze tank wordt (tot 77%) gevuld met vloeibaar aardgas (LNG), dat na het bunkeren met een temperatuur van -148°C en een druk van 2 bar wordt opgeslagen. Na mate de tijd verstrekt zal er door warmte invloed van buitenaf, warmte in de opslagtank lekken. Hierdoor stijgt de temperatuur en daarmee ook de druk. De maximale druk in de tank is vastgesteld op 10 bar. Wanneer de druk hoger is dan 10 bar, gaat het overdrukventiel open en wordt er LNG afgeblazen. Dit is niet wenselijk.

 

De dichtheid van het LNG is afhankelijk van de temperatuur. Hierdoor is het voor mij, met mijn beperkte kennis op het gebied van thermodynamica, niet duidelijk hoe ik bij een constant volume de druk in de brandstoftank moet berekenen. Zelf dacht ik om de volgende formule te gebruiken:

 

P * V / T = constant;      

V = massa / dichtheid;      

P * massa / T (Kelvin) * dichtheid = constant;

 

Echter ik weet niet of dit de juiste/correcte wijze is. Wanneer ik twee bekende momenten met elkaar vergelijk komen deze niet overeen.

 

P1= 2,718 bar

V1= 38.5 m3

massa1= 15472 kg

dichtheid1= 401,867 kg/m3

T1= 125.15 K

 

antwoord na invullen in formule: 0,836

 

P2= 6 bar

massa2=massa1=15472 kg

dichtheid2=379,158

V2= 40,8 m3

T2= 138.75 K

 

antwoord na invullen in formule: 1,765

 

  

Wat doe ik verkeerd? Is er iemand die mij kan helpen bij het beantwoorden van dit probleem?

 

Alvast bedankt

 


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 10:06

Je hebt het over een constant volume. Dit is bij voorbaat al niet waar aangezien er 77% vloeibaar is en dus 23% gas (simpel gezegd). Naar mate jou druk stijgt zal er meer gas zijn (en dus veranderd het volume van het gas en neemt het volume van de vloeistof af). Aangezien vloeistoffen een hogere dichtheid hebben dan een gas is jou volume dus niet constant. Ten tweede maak je gebruik van de algemene gaswet.Het woord zegt het al het gaat over gassen en jij rekent hier met het volume van de vloeistof. Als je wilt weten wat de druk wordt bij een bepaalde temperatuur van jou vat moet je even kijken naar druktabellen m.b.t. LNG (geen idee of die snel te vinden zijn)


#3

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6612 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 30 juli 2014 - 10:19

Het probleem is kennelijk dat je gas verliest doordat het overdrukventiel gaat afblazen. Je kunt dit voorkomen door de tank kunstmatig te koelen. Maar het is nog maar de vraag of dat voordeliger is. Het afblazen van gas heeft als bijeffect dat het gas in de tank afkoelt.

Tankschepen die LNG vervoeren maken gebruik van dit feit door hun brandstof uit de lading te betrekken. Dat is blijkbaar voordeliger dan een koelinstallatie.


#4

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 10:22

Zie hier een druktabel met temperaturen behorende bij de drukken

Bijgevoegde miniaturen

  • CH4.jpg

Veranderd door Jeroen de Jong, 30 juli 2014 - 10:26


#5

Marcel B1

    Marcel B1


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 10:33

Dankjewel voor alle snelle reactie.

 

Jeroen, je hebt gelijk dat het hier niet kan gaan om een constant volume, het LNG begeeft zich op het kookpunt, waardoor er steeds een uitwisseling is tussen de verhouding van vloeibaar naar gas en vice versa. Ik heb het constant volume aangenomen, omdat de massa in de tank onveranderd blijft. Met het omzetten van de formule, naar een constante massa dacht ik dit proces te kunnen inkaderen, maar dat is blijkbaar verkeerd gedacht.

 

klazoen, het idee is inderdaad om ervoor te zorgen dat er niet wordt afgeblazen, echter het koelen is inderdaad niet de gewenste oplossing. De tank zal in een schip worden geplaatst. Door de afname van het LNG zal de druk en temperatuur dalen, waardoor er, als het goed is, niet wordt afgeblazen. Om het proces van opwarming en drukstijging in kaart te krijgen verwaarloos ik eerst de afname, koeling etc.

Veranderd door Marcel B1, 30 juli 2014 - 10:44


#6

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 10:42

Zojuist geupload zie mijn vorige reactie;) jou gas zal bij circa -124 gaan afblazen


#7

Marcel B1

    Marcel B1


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 11:01

Mee eens. Bij een temperatuur van -124°C zal de tank gaan afblazen.

 

Enig idee hoe ik dit met een formule kan berekenen?

 

De verhouding vloeibaar : gas in de tank is namelijk alleen bij de beginsituatie bekend (77% vloeibaar, 23% gas). Naar mate de tijd verstrijkt zal het LNG meer in gasvormige fase overgaan.


#8

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 11:08

Mijn inschatting is dat kwa volumepercentage dit ongeveer gelijk zal blijven aangezien maar een klein deel vloeibaar zal verdampen (CH4 gas neemt 600x zoveel ruimte in als vloeibare CH4). Of je dit met een formule kan berekenen weet ik zo zeer niet. Met mijn kennis zou ik je dat niet zo snel kunnen vertellen.

 

Wat ik je wel kan vertellen is dat het via de gaswet wellicht niet zal gaan aangezien CH4 geen ideaal gas is en de druk relatief hoog is.


#9

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 11:15

Je zou dit log ph diagram kunnen gebruiken om het te kunnen bepalen (tabel is hier ook op gebaseerd), maar hoe deze in de regel worden opgesteld weet ik niet misschien dat iemand anders dat mij kan vertellen.

Bijgevoegde miniaturen

  • CH4.jpg

#10

Marcel B1

    Marcel B1


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 11:20

Dankjewel Jeroen voor de informatie en documenten. Ik zal met deze kennis verder gaan met mijn berekeningen.

 

Mocht er iemand zijn die aanvullende informatie heeft op dit probleem, dan houd ik me zeer aanbevolen.


#11

Typhoner

    Typhoner


  • >1k berichten
  • 2446 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 juli 2014 - 12:02

Als je het per sé in een formule gegoten wil hebben, kan je omdat het in principe over dampdrukken gaat gebruik maken van de Antoine-vergelijking, die een empirische relatie geeft tussen dampdruk en T.

 

Parameters en formule zijn hier te vinden. Let er op dat je alleen parametersets voor een geschikt temperatuursbereik gebruikt (Prydz & Goodwin of Hestermans & White in dit geval).

This is weird as hell. I approve.

#12

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 13:36

interessant die formule kon ik nog niet


#13

Marcel B1

    Marcel B1


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juli 2014 - 13:41

Dankjewel Typhoner.

 

Ik kende die formule ook nog niet, maar ik zal me er nu verder in verdiepen.


#14

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 juli 2014 - 19:50

 

dichtheid2=379,158

 

 

antwoord na invullen in formule: 1,765

 

  

Wat doe ik verkeerd? Is er iemand die mij kan helpen bij het beantwoorden van dit probleem?

Ik zie eigenlijk niet eens wat jouw probleem is: 

dat antwoord 1,765, wat moet dat voorstellen, m.a.w. wat probeer je eigenlijk te berekenen? (lastig te zien als er geen eenheden of grootheden bij staan)

 

Overigens kan dat inderdaad nooit kloppen: je past een algemene gaswet toe op een vloeistof, althans, dat concludeer ik uit de gebruikte dichtheden, die ik hier lees als 379 kg/m³.

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures