Verdampfungsverluste bei der Lagerung tiefsiedender Gase in Großbehältern

Zusammenfassung Erdgas wird häufig in isolierten Metallbehältern gelagert. Der gespeicherten Flüssigkeit werden Wärmeströme durch den Boden, die Seitenwand und die Decke zugeführt, die man wegen der im allgemeinen großen Abmessungen derartiger Behälter als unabhängig voneinander ansehen kann. Ausgehend von dieser Vereinfachung kann man die Verdampfungsrate der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Zeit ermittein. Für die Berechnungen wurden die Laplace Transformation und ein spezielles Differenzenverfahren benutzt. Aufgrund der Ergebnisse ließ sich feststellen, wann das Wasser im Erdreich zu erstarren beginnt. Es zeigt sich, daß die dem verflüssigten Gas zugeführten Wärmeströme durch die Eisbildung praktisch unbeeinflußt bleiben.

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Evaporation rate of liquid natural gases in large containers

Natural gas is often stored in large isolated metal containers. Heat flow through the bottom, the side wall and the cover to the stored liquid are practically independent from each other due to the large dimensions of such containers. Based on this simplification the evaporation rate of the liquid is calculated by means of the Laplace Transformation and a specific difference equation. With the results it is possible to determine the time after which freezing in the surrounding soil commences. The rate of heat flow to the Condensed gas proved to be practically unaffected by the ice-formation in the soil.

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Formelzeichen A_B Bodenfläche des Erdgasbehälters - A_D Deckenfläche des Erdgasbehälters - A_S Seitenfläche des Erdgasbehälters - C_S Strahlungskonstante des schwarzen Körpers - Q Gesamtwärmestrom aus dem Erdgasbehälter - T_E Erstarrungstemperatur von Wasser - T_i, i=1,2,3 Temperaturen der Isolierschichten - T_M Siedetemperatur von flüssigem Methan - T_U Umgebungstemperatur - V_G Volum des Erdgasbehälters - a_i, i=1,2,3 Temperaturleitfähigkeiten der Isolierschichten - 1_i, i=1,2,3 Dicken der Isolierschichten - m_D pro Tag verdampfende Erdgasmenge - m_G gesamte Erdgasmenge im Behälter - q_B, q_D, q_S Wärmestromdichten durch den Boden, die Decke und die Seitenwand des Behälters - q_E Wärmestromdichte durch die Eisschicht - r_E Schmelzenthalpie von Eis - r_G Verdampfungsenthalpie von Erdgas - s Dicke der Gasschicht - t Zeit - w_r relative Verdampfungsrate aus dem Behälter - x Raumkoordinate - _Str Wärmeübergangskoeffizient für Strahlung - Normierte Temperatur - _w Normierte Temperatur der Deckenisolierung - _u Normierte Temperatur der Umgebung - ₁₂ Emissionszahl zwischen flüssigem Erdgas und Schlackenwolle - _KE Wärmeleitfähigkeit des Kies-Eis Gemisches - _M Wärmeleitfähigkeit des verdampften Erdgases - _Schl Wärmeleitfähigkeit von Schlackenwolle - _i, i=1,2,3 Wärmeleitfähigkeit von Isolierschichten - _G Dichte des flüssigen Erdgases - _i, i=1,2,3 Dichten der Isolierschichten - _w Dichte des Wassers - Eisdicke - d/dt Gefriergeschwindigkeit - Normierte Raumkoordinate - Normierte Zeit