液化天然气汽车燃料储存与加注技术研究.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
液化天然气汽车燃料储存与加注技术研究
姓名:杜玉清
申请学位级别:硕士
专业:制冷及低温工程
指导教师:鲁雪生
20040201
上海交通大学硕士学位论文液化天然气汽车燃料储存与加注技术研究
液化天然气汽车燃料储存与加注技术研究

摘要

城市机动车尾气的污染占城市污染总量的 70%以上随着我国经
济的高速发展汽车保有量迅速增加城市的环境污染将越来越严重
由于天然气是清洁燃料作为汽车燃料具有良好的排放特性越来越
受到人们的关注已成为各种替代燃料的首选我国的天然气资源丰
富而石油储量逐渐衰减因此研究和推广天然气汽车对于解决城
市大气污染和石油短缺问题具有重要的意义作为汽车燃料天然气
的储存方式主要有压缩储存液化储存和吸附储存三种液化天然气
具有较高的能量密度和较低的储存压力对商业营运的大功率载重型
车辆具有突出的优势国外已有成功的范例国内也已经开始重视对
液化天然气汽车的研究国家科委确定湖南长沙市和新疆乌鲁木齐市
为 LNG 汽车的示范城市上海和北京也立项开展了相关的研究并
取得了相应的阶段性成果本文以上海市科委的重点研究课题 LNG
汽车技术为背景对 LNG 汽车中的关键技术 LNG 燃料储存与
加注技术进行研究对液化天然气汽车(LNGV)的安全加注技术进行
了探索性研究
首先研究 LNG 储罐燃料储存分析车辆运行时储罐排出气体
和排出液体对储罐压力降低的影响储罐供气压力变化实验表明采
用了压力调节阀的储罐在运行时压力能维持稳定在对 LNG 储罐无
损储存研究中发现热分层是储罐压力迅速上升的重要原因由此提
出改变低温流体的流动行为可以削弱热分层在分析储罐压力上升
的原因中首先通过实验检测到 LNG 储罐气相空间只有甲烷然后
采用饱和均质模型对储罐压力上升规律进行分析计算并分析组分对
储存的影响通过升压实验得到实际储罐升压规律根据低温压力
容器的安全要求 LNG 储罐必须有足够的气相空间提供低温液体
膨胀的空间本文研究了影响最小气相空间的因素给出加注压力
安全阀启动压力和最小气相空间三者的关系图
其次对几种加注方式进行研究重点研究单管加注过程的热力
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特性对加注过程进行分析提出加注过程分为三个阶段冷凝降压
稳压加注和急速升压其中第二阶段是设定低温泵扬程的依据第三
阶段是保证最小气相空间的关键并针对第三阶段提出了一个等量饱
和模型该模型假设气体不凝结并且饱和通过实验验证三阶段
构想检验等量饱和模型然后对低温泵扬程设定进行研究提出控
制加注量保证最小气相空间的方法
最后对 LNG 储罐液位测量进行研究根据液化天然气的特性
研究主要的液位测量方式针对 LNG 储罐的特殊性液化天然气的
压力温度密度都是变化量本文提出测量的校正方法由于低温
液体的介电常数较小针对电容式液位传感器本文提出低温液体电
容式液位计的设计方案由于介电系数随温度密度变化本文提出
新型电容液位计的设计方法采用这种测量方法测量结果不受介电
系数变化的影响可以准确测量燃料储罐内的液位有利于了解燃料
储罐内的 LNG 存量和加注过程的控制

关键词液化天然气 LNG 汽车储存加注液位计













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学位论文原创性声明

本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下
独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外
本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式
标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担



学位论文作者签名杜玉清

日期 2004 年 2 月 20 日
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