液货舱温度场的获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种液货舱温度场的获取方法及装置，该方法包括：根据预设的船体结构，划分若干个独立空间；获取相邻独立空间之间的对流换热系数；根据对流换热系数计算相邻独立空间船板的换热量；根据换热量计算各个独立空间的平均温度和各个独立空间船板的平均温度

【技术实现步骤摘要】
液货舱温度场的获取方法及装置


[0001]本专利技术属于
B
型舱温度场研究
，尤其涉及一种液货舱温度场的获取方法及装置
。

技术介绍

[0002]船舶航行于海洋中，由于舱内货物
、
大气
、
海水和太阳辐射的影响，船体各构件处于不同的环境温度中
。LNG
船液货舱内装载的液化天然气为
‑
163℃
，该温度与外界温度的温差较大，最高可达
200℃
，导致液货舱内热平衡状态非常不稳定
。
尽管液货舱采用了有效的保温措施，如罐体外部铺设保温层，但
LNG
船相邻液货舱的隔离空舱以及货舱区船体内壳内，仍会承受低温的影响，导致较大的温度梯度，从而引起构件的热应力
。
因此，在
LNG
船设计时，研究货舱的热交换规律，进而计算货舱以及周围结构的温度场，为船体结构用钢选级，校核
BOR
以及结构应力提供基础
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种液货舱温度场计算方法及装置，简化了温度场计算
。
为实现上述目的，采用的技术方案如下：一种液货舱温度场的获取方法，包括以下步骤：步骤
1、
划分独立空间，具体包括以下步骤：根据预设的船体结构，将液货舱和压载舱之间的维护空间划分若干个不同的独立空间
、
维护空间外侧的每个压载舱分别划分为一个独立空间；步骤
2、
获取相邻独立空间之间的对流换热系数；其中，相邻独立空间之间的对流换热系数包括热量流入相邻独立空间船板面的对流换热系数和热量流出相邻独立空间船板面的对流换热系数；步骤
3、
根据对流换热系数，建立相邻独立空间船板的换热量的模型，具体包括以下步骤： ; ;
其中，
‑
相邻独立空间船板的等效热交换系数；当相邻独立空间之间连通时，的取值范围为；
15~25W/m2/℃
；
‑
热量流入相邻独立空间船板面的热辐射系数；
t
‑
相邻独立空间船板的板材厚度；
K
‑
板材导热系数；
m
‑
加强筋的肋片效应系数；
‑
相邻独立空间船板的面积；
–
流入的独立空间
i
的平均温度；
–
与独立空间
i
，第
j
个板对应的独立空间
k
的平均温度；
i
‑
第
i
个独立空间；
i=1~ p
；
j
‑
第
i
个独立空间第
j
个板；
j=1~M;k
‑
第
i
个独立空间的第
j
个船板，对应的相邻独立空间
k
；步骤
4、
根据每个独立空间的换热量，计算各个独立空间的平均温度和各个独立空间船板的平均温度，具体包括以下步骤：步骤
4A、
建立每个独立空间的换热量的模型： ；步骤
4B、
根据能量守恒原理，即每个独立空间流入的热量等于流出热量，令
Q
i
=0
，
i=1~p
，建立方程，并求解得到各独立空间的平均温度
t
i
，以及各个相邻空间板的传热量
Q
ij
；步骤
4C、
根据步骤
4B
计算的
Q
ij
，进而求解独立空间之间船体板的平均温度： ;
；其中，
‑
独立空间
i
，第
j
个板的对流换热系数；步骤
5、
输出平均温度，具体包括以下步骤：根据每个独立空间的温度平均温度，各个独立空间船板的平均温度，获取液货舱周围的温度场，为船板的钢体选择提供理论基础
。
[0004]优选地，液货舱的船板导热系数
K
取绝缘平均导热系数： ； ；其中，
‑
绝缘层两侧温度；
‑
温度；
‑
绝缘层的厚度
。
[0005]优选地，步骤4中还包括计算出液货舱的漏热量的步骤，具体包括：步骤
4D、
获取步骤3中的独立空间靠近绝缘层的船板的等效热交换系数
、
独立空间靠近绝缘侧的船板的面积，以及液货温度；步骤
4E、
基于
、、、
步骤
4B
中的独立空间的平均温度，求解液货舱的漏热量，即吸热量： ；其中， =1~l, l
为靠近绝缘层的独立空间数量；
‑
靠近绝缘侧的独立空间的平均温度
。
[0006]优选地，步骤5中，还包括计算日蒸发率的步骤： ；其中，
‑
密度，
LNG
取
425kg/m3；
‑
汽化潜热，
LNG
取
510.25kJ/kg
；
‑
有效容积，
m3。
[0007]一种液货舱温度场获取装置，包括：划分单元
100
，用于根据预设的船体结构，自动划分若干个独立空间；
第一获取单元
200
，用于计算以获取独立空间与船板之间的对流换热系数；第二获取单元
300
，用于获取相邻独立空间船板的板材厚度
t、
相邻独立空间船板的导热系数
K、
相邻独立空间船板的热辐射系数以及加强筋的肋片效应系数
m
；第一计算单元
400
，用于根据板材厚度
t、
导热系数
K、
热辐射系数
、
加强筋的肋片效应系数
m
以及对流换热系数，计算相邻独立空间船板的等效热交换系数；第二计算单元
500
，根据等效热交换系数建立相邻独立空间船板的换热量的模型；第三计算单元
600
，用于根据换热量计算各个独立空间的平均温度和各个独立空间船板的平均温度
。
[0008]优选地，第二计算单元
500
包括获取模块
510
和第一计算模块
520
；获取模块
510
，用于获取相邻独立空间船板的面积
、
板材导热系数
K、
热量流入相邻独立空间船板面的对流换热系数
、
热量流出相邻独立空间船板面的对流换热系数
、
加强筋的肋片效应系数
m、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液货舱温度场的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
划分独立空间；步骤
2、
获取相邻独立空间之间的对流换热系数；其中，相邻独立空间之间的对流换热系数包括热量流入相邻独立空间船板面的对流换热系数和热量流出相邻独立空间船板面的对流换热系数；步骤
3、
根据对流换热系数，建立相邻独立空间船板的换热量的模型；步骤
4、
根据每个独立空间的换热量，计算各个独立空间的平均温度和各个独立空间船板的平均温度；步骤
5、
输出平均温度，具体包括以下步骤：根据每个独立空间的温度平均温度，各个独立空间船板的平均温度，获取液货舱周围的温度场，为船板的钢体选择提供理论基础
。2.
根据权利要求1所述的液货舱温度场的获取方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：根据预设的船体结构，将液货舱和压载舱之间的维护空间划分若干个不同的独立空间
、
维护空间外侧的每个压载舱分别划分为一个独立空间
。3.
根据权利要求2所述的液货舱温度场的获取方法，其特征在于，其中步骤3中，所述相邻独立空间船板的换热量的模型具体包括以下步骤： ;;
其中，
‑
相邻独立空间船板的等效热交换系数；当相邻独立空间之间连通时，的取值范围为；
15~25W/m2/℃
；
‑
热量流入相邻独立空间船板面的热辐射系数；
t
‑
相邻独立空间船板的板材厚度；
K
‑
板材导热系数；
m
‑
加强筋的肋片效应系数；
‑
相邻独立空间船板的面积；
‑
流入的独立空间
i
的平均温度；
–
与独立空间
i
，第
j
个板对应的独立空间
k
的平均温度；
i
‑
第
i
个独立空间；
i=1~ p
；
j
‑
第
i
个独立空间第
j
个板；
j=1~M;k
‑
第
i
个独立空间的第
j
个船板，对应的相邻独立空间
k。4.
根据权利要求3所述的液货舱温度场的获取方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：步骤
4A、
建立每个独立空间的换热量的模型： ；步骤
4B、
根据能量守恒原理，即每个独立空间流入的热量等于流出热量，令
Q
i
=0
，
i=1~p
，建立方程，并求解得到各独立空间的平均温度
t
i
，以及各个相邻空间板的传热量
Q
ij
；步骤
4C、
根据步骤
4B
计算的
Q
ij
，进而求解独立空间之间船体板的平均温度：
;
；其中，
‑
独立空间
i
，第
j
个板的对流换热系数
。5.
根据权利要求4所述的液货舱温度场的获取方法，其特征在于，液货舱的船板导热系数
K
取绝缘平均导热系数：
ꢀ
； ；其中，
‑
绝缘层两侧温度；
‑
温度；
‑
绝缘层的厚度
。6.
根据权利要求4所述的液货舱温度场的获取方法，其特征在于，步骤4中还包括计算出液货舱的漏热量的步骤，具体包括：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚皓，乔猛，瞿永锋，陈艳，
申请(专利权)人：上海蓝魂环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：