Теплофизические основы морской транспортировки и бункеровки сжиженного природного газа

Монография посвящена морской транспортировке и бункеровке сжиженного природного газа (СПГ) и сопровождающим их термодинамическим процессам. Описаны физико-химические свойства природных газов, при этом особое внимание уделено метану, являющемуся их основным компонентом. Для него записаны аппроксимационные формулы, дающие связи между его термодинамическими характеристиками на линии насыщения. Приведено описание способов перевозки СПГ водным путем. Рассматриваются термодинамические процессы при перевозке СПГ, в том числе при захолаживании танков, их заполнении, а также при грузовом и балластном переходах. Представлены расчеты динамики роста давления, процессов испарения и конденсации, дается оценка потерь давления и связанных с ними процессов парообразования в трубопроводах.
Обсуждаются опасности, возникающие при морской транспортировке СПГ - старение, ролловер, разрушение резервуара с СПГ и последующий разлив в воду, возгорание разлитого СПГ. Также рассматривается использование природного газа в качестве основного топлива судовой энергетической установки и замена дизельного топлива на СПГ.
Книга предназначена для научных работников и инженеров, занимающихся вопросами транспортировки и использования природных газов. Она также может быть полезна для студентов энергетических специальностей, обучающихся по направлению "Судовые энергетические установки".
Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 16-08-00890).

Содержание
Введение
Глава 1. Природный газ
Природный газ и способы доставки его потребителям водным путем
Смесевой состав природного газа
Качество природного газа
Фазовая диаграмма газа
Уравнение состояния газа
Измерение плотности СПГ по методу Клозека - Мак-Кинли
Глава 2. Фазовые переходы и сжижение природного газа
СПГ и его свойства
Процессы парообразования и конденсации
Сжижение газов
Циклы холодильных машин.
Термодинамика получения СПГ
Основные технологические процессы сжижения природного газа
Применение процессов сжижения природного газа на СПГ-бункеровщиках
Глава 3. Транспортировка СПГ
Операции, связанные с транспортировкой СПГ
Способы перевозки СПГ водным транспортом. Типы грузовых танков газовозов СПГ
Бункеровщики СПГ
Хранение СПГ на борту судна-бункеровщика.
Геометрия резервуара для хранения и перевозки СПГ
Теплопередача через стенку с изоляцией танка газовоза
Глава 4. Термодинамические процессы при перевозке СПГ
Захолаживание танка
Влияние характеристик изоляции емкости на испаряемость СПГ
Время заполнения и масса выпара СПГ при его погрузке в резервуар, предварительно захоложенный до температуры
Т = 143 К (-130 °C)
Расчет процессов испарения и конденсации в паровом пространстве
Динамика роста давления
Оценка количества испаряемого СПГ в грузовом и балластном переходах газовоза
Потери давления и связанные с ними процессы парообразования в трубопроводе при заполнении резервуара сжиженным природным газом
Глава 5. Опасности при морской транспортировке СПГ
Старение СПГ
Особенности борьбы с ролловером на СПГ-бункеровщиках
Анализ способов борьбы с ролловером
Технические решения по предотвращению ролловера внутри грузового резервуара бункеровщика СПГ
Оценка возможности перемешивания СПГ в танке за счет создания конвективных течений у днища и стенок резервуара
Результаты расчета и их анализ
Аварийные ситуации.
Аварийное разрушение резервуара СПГ
Глава 6. Тенденция замещения нефти сжиженным природным газом
Топливная система при работе двигателя на СПГ
Регазификация
Пример расчета рейса танкера
Глава 7. Моделирование процесса хранения и бункеровки СПГ при помощи программного комплекса "МЕТАНК"
Теплообмен СПГ в танке с окружающей средой
Теплообмен между находящимися при разных температурах жидкостью и газом через границу раздела
Фазовые переходы между агрегатными состояниями
Пример использования программы "МЕТАНК"
Заключение
Библиография
Приложение