بررسي ترموفيزيكي تماس يك قطره آب با متان مايع

Thermo physical Investigation of contact between water drop and liquid methane

يكي از راه‌هاي انتقال گاز طبيعي به بازارهاي دوردست، مايع سازي و حمل آن با كشتي است. در اين راستا تامين ايمني انتقال گاز طبيعي به بازارهاي مصرف جهاني‌، اهميت ويژه‌اي دارد. در اثر تماس و برخورد هر ماده خارجي با سيال LNG، جوشش سريع همراه با افزايش ناگهاني در فشار، رخ خواهد داد. در اين مقاله، برخورد آب در دماي oC0 ( سيال با دماي بالاتر) با متان مايع (به دليل نزديك بودن خواص ترموفيزيكي به LNG) در دماهاي بسيار پايين (oC162-) از نظر ترموفيزيكي بررسي شده است. شدت انتقال حرارت بين قطره آب و متان مايع، رشد سريع فيلم بخار متان و افزايش ناگهاني فشار داخل فيلم را به همراه دارد. در اين شرايط رخداد پديده انفجار بخار، ايمني سيستم را به مخاطره مي‌اندازد. مدل رياضي اين پديده با در نظر گرفتن شرايط اشباع در سطح بين فازي بدست آمده و سپس ميزان افزايش فشار ناگهاني، افزايش دما در سطح بين فازي و رشد فيلم بخار در اثر تغيير پارامترهاي ترموفيزيكي مختلفت عيين شده است. بر اساس نتايج بدست آمده پالس فشار بخار ايجاد شده درون فيلم، در مواردي حتي بيش از 3 برابر فشار اوليه بوده كه مي‌تواند ايمني سيستم را مختل نمايد.

Marine transportation is the most conventional method for transportation of natural gas, mostly liquid form; namely, Liquefied Natural Gas (LNG) to international far market. Hereon provide safe transportation of natural gas is very important. In the event of exterior material contact to LNG, swift boiling and exploding anticipated. The paper, investigates thermo physical water contact (0oC as a fluid with higher temperature) with liquid methane (cause the similarity of thermo physical properties to LNG) at low temperature (-162oC). The intensity of heat transfer between water particle and liquefied methane resulted to swift pressure increase in vapor film. It causes the generation and swift growth of methane vapor film which has been resulted from abrupt evaporation and results to liquid methane explosion. In this situation, the intense vapor explosion phenomena, endangers the safety of system. Mathematical model of these phenomena has been developed by assuming saturation condition on interface phase. Then, the effects of different thermo physical parameter changes on vapor film growth have been investigated. Based on the results, in some cases, the vapor pressure pulse created in the film has been more than 3 times the initial pressure, which can endanger the safety of system.