翻滾現(xiàn)象是指兩層不同密度的LNG在儲(chǔ)罐內(nèi)迅速上下翻動(dòng)混合,瞬間產(chǎn)生大量的汽化氣的現(xiàn)象。在發(fā)生翻滾現(xiàn)象時(shí),罐內(nèi)LNG的汽化量為平時(shí)自然蒸發(fā)量的10~50倍,這樣將會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)的氣壓迅速上升并超過設(shè)定的安全壓力,使儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。如果不及時(shí)通過安全釋放閥排放,就有可能造成貯槽的機(jī)械損傷,對(duì)設(shè)備造成損壞,同時(shí)大量排放蒸發(fā)氣,不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失,對(duì)環(huán)境也造成污染。
一般LNG的組分為氮?dú)、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷。因產(chǎn)地不同,其成分可能略有變化。
翻滾從現(xiàn)象來看分成兩類:①LNG貯罐在長期貯存中,因其中較輕的組分(主要是N2和CH4)優(yōu)先蒸發(fā),而自發(fā)形成翻滾現(xiàn)象。②LNG貯罐中原來留有液化天然氣,在充裝密度不同、溫度不同的新LNG一段時(shí)同(幾個(gè)小時(shí)甚至幾十天)后,突然產(chǎn)生翻滾的現(xiàn)象。
翻滾是一種熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象,這種熱不穩(wěn)定性是由密度變化引起的,其產(chǎn)生的必要條件是分層界面受到擾動(dòng)。界面擾動(dòng)既包括“邊界層穿透”,也包括界面的“渦旋混合”。分層界面的破壞首先出現(xiàn)在流動(dòng)邊界層,因?yàn)榇颂幍牧鲃?dòng)最為活躍,但是由于邊界層流動(dòng)只局限在分界面附近,因此它對(duì)分層界面的直接破壞僅僅發(fā)生在流動(dòng)邊界層內(nèi)。除邊界層穿透破壞之外,上層液體的射流作用也會(huì)破壞分層循環(huán)流動(dòng),因?yàn)樯蠈右后w的射流沖擊作用既可以直接破壞分層界面,又可通過“渦漩混合”不斷擴(kuò)大其破壞范圍。
也就是說,LNG的翻滾實(shí)際上是一種劇烈蒸發(fā)的過程。在儲(chǔ)罐中,密度小的液體會(huì)集聚在密度大的液體之上,抑制了下層液體的揮發(fā)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象時(shí),由于上層LNG靜壓的抑制作用,使得外界傳人的熱量無法通過下層的LNG液體的蒸發(fā)而散失,導(dǎo)致下層LNG處于過飽和狀態(tài),下層液體就會(huì)溫度升高,少量的N2就會(huì)首先汽化,破壞兩層液體的界面,使得LNG儲(chǔ)罐內(nèi)出現(xiàn)擾動(dòng),也就是翻滾現(xiàn)象。如果儲(chǔ)罐內(nèi)上層的LNG密度大于下層,下層LNG突然上升,導(dǎo)致邊界層破壞,液體揮發(fā),產(chǎn)生劇烈擾動(dòng),儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度上升,壓力也急劇上升,使翻滾現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。
一般LNG的組分為氮?dú)、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷。因產(chǎn)地不同,其成分可能略有變化。
翻滾從現(xiàn)象來看分成兩類:①LNG貯罐在長期貯存中,因其中較輕的組分(主要是N2和CH4)優(yōu)先蒸發(fā),而自發(fā)形成翻滾現(xiàn)象。②LNG貯罐中原來留有液化天然氣,在充裝密度不同、溫度不同的新LNG一段時(shí)同(幾個(gè)小時(shí)甚至幾十天)后,突然產(chǎn)生翻滾的現(xiàn)象。
翻滾是一種熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象,這種熱不穩(wěn)定性是由密度變化引起的,其產(chǎn)生的必要條件是分層界面受到擾動(dòng)。界面擾動(dòng)既包括“邊界層穿透”,也包括界面的“渦旋混合”。分層界面的破壞首先出現(xiàn)在流動(dòng)邊界層,因?yàn)榇颂幍牧鲃?dòng)最為活躍,但是由于邊界層流動(dòng)只局限在分界面附近,因此它對(duì)分層界面的直接破壞僅僅發(fā)生在流動(dòng)邊界層內(nèi)。除邊界層穿透破壞之外,上層液體的射流作用也會(huì)破壞分層循環(huán)流動(dòng),因?yàn)樯蠈右后w的射流沖擊作用既可以直接破壞分層界面,又可通過“渦漩混合”不斷擴(kuò)大其破壞范圍。
也就是說,LNG的翻滾實(shí)際上是一種劇烈蒸發(fā)的過程。在儲(chǔ)罐中,密度小的液體會(huì)集聚在密度大的液體之上,抑制了下層液體的揮發(fā)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象時(shí),由于上層LNG靜壓的抑制作用,使得外界傳人的熱量無法通過下層的LNG液體的蒸發(fā)而散失,導(dǎo)致下層LNG處于過飽和狀態(tài),下層液體就會(huì)溫度升高,少量的N2就會(huì)首先汽化,破壞兩層液體的界面,使得LNG儲(chǔ)罐內(nèi)出現(xiàn)擾動(dòng),也就是翻滾現(xiàn)象。如果儲(chǔ)罐內(nèi)上層的LNG密度大于下層,下層LNG突然上升,導(dǎo)致邊界層破壞,液體揮發(fā),產(chǎn)生劇烈擾動(dòng),儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度上升,壓力也急劇上升,使翻滾現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。