High pressure gas is a widely used storage mode for hydrogen fuel. A typical hydrogen tank that is charged with hydrogen gas can function as a hydrogen supply source in a large number of applications. The filling process of a high-pressure hydrogen tank should be reasonably short. However, when the fill time is short, the maximum temperature in the tank increases. Therefore the process should be designed in such a way to avoid high temperatures in the tank because of safety reasons. The paper simulates the fast filling process of hydrogen tanks using Computational Fluid Dynamics method. The local temperature distribution in the tank is obtained. Results obtained are compared with available experimental data. Further work is going on to improve the accuracy of the calculations.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권1호
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pp.114-125
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2017
This paper addresses a study of inner-tank sloshing effect on motion responses of a Floating Liquefied Natural Gas (FLNG) system, through experimental analysis and numerical modeling. To investigate hydrodynamic characteristics of FLNG under the conditions of with and without LNG-tank sloshing, a series of numerical simulations were carried out using potential flow solver SESAM. To validate the numerical simulations, model tests on the FLNG system was conducted in both liquid and solid ballast conditions with 75% tank filling level in height. Good correlations were observed between the measured and predicted results, proving the feasibility of the numerical modeling technique. On the verified numerical model, Response Amplitude Operators (RAOs) of the FLNG with 25% and 50% tank filling levels were calculated in six degrees of freedom. The influence of tank sloshing with varying tank filling levels on the RAOs has been presented and analyzed. The results showed that LNG-tank sloshing has a noticeable impact on the roll motion response of the FLNG and a moderate tank filling level is less helpful in reducing the roll motion response.
A compressed hydrogen tank is to be repressurized to 40 bar by being connected to a high-pressure line containing hydrogen at 50 bar and 25℃. Hydrogen filling time and the corresponding hydrogen temperature has been estimated when the filling process stopped according to several thermodynamic models. During the process of cooling the hydrogen tank, hydrogen temperature and pressure vs. time estimation was performed using Aspen Dynamics. Filling time, hydrogen temperature after filling hydrogen gas, cooling time and the final tank pressure after tank filling process have been completed according to the thermodynamic models are almost same.
An experimental study is performed on reducing the pollutants supplied by storm water through enhancing efficiency of SS from the detention storage tank where CSOs are kept temporarily before discharge to the receiving water system. SS removal efficiency is investigated in accordance with various conditions of the detention pond-such as its length, the existence of training wall, and the use of gravel filling. The removal efficiency is strongly affected by the detention pond's length until the critical falling distance of the suspended solids is reached. For cases where the tank has a length longer than this critical condition, the removal rate shows less sensitivity. To enhance the SS removal efficiency of tanks of shorter than the critical length, we studied alternative types of tank in which inside training walls are installed. The results showed improvement of 14 to 37% in removal efficiency in 2hours detention(2 training walls). The important factor in achieving a high SS removal rate is ensuring the critical length of the detention pond, but for the cases where the basin length cannot be guaranteed, baffles or a gravel filling scheme may be introduced to attain considerable efficiency. The results of studying and comparing different storage tank conditions show that, in terms of elimination efficiency, a storage tank with gravel filling and training walls > a storage tank with gravel filling > a storage tank with training walls > an empty tank. The experimental results should contribute to development of related further research, by empirically verifying the already assumed importance of critical falling distance, training walls, and gravel filling schemes.
As one of the explosion suppression methods of LPG tank exposed to hot environment by an accident or fire, some material which has large heat capacity and thermal conductivity can be installed inside the LPG tank in order to suppress the temperature increasement of tank wall. In the present study, theoretical model for the horizontally locating cylindrical LPG tank with and without the aluminum explosion suppression material has been developed to predict the characteristics of system. As a parametric study, effects of two major parameters, thickness of material filling and initial vapor volume fraction, on the time variation of wall temperature, temperature and pressure in tank are numerically examined. The results of present study show that the thickness of material filling does not give big differences in the suppression characteristics when the thickness of filling is larger than three inches. In case of material filling, there are marked suppression effects to the increase-ment of wall temperature, average vapor temperature and pressure in tank compared with the case of no filling.
Kim, Sang-Yeob;Kim, Yonghwan;Park, Jong-Jin;Kim, Booki
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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제3권1호
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pp.41-52
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2017
This paper presents a numerical and experimental study of sloshing loads on liquefied natural gas (LNG) vessels. Conventional LNG carriers with membrane-type cargo systems have filling restrictions from 10% to 70% of tank height. The main reason for such restrictions is high sloshing loads around these filling depths. However, intermediate filling depths cannot be avoided for most LNG vessels except the LNG carrier. This study attempted to design a membrane-type LNG tank with a modified lower-chamfer shape that allows all filling operations. First, numerical sloshing analysis was carried out to find an efficient height of the lower-chamfer that can reduce sloshing pressure at partially filled conditions. The numerical sloshing analysis program SHI-SLOSH was used for numerical simulation; this program is based on SOLA-VOF. The effectiveness of the newly designed tanks was validated by 1:50-scale three-dimensional tank tests. A total of three different tanks were tested: a conventional tank and two modified tanks. As test conditions, various filling depths and wave periods were considered, and the same test conditions were applied to the three tanks. During the test, slosh-induced dynamic pressures were measured around the corners of the tank wall. The measured pressure data were post-processed and the pressures of the three different tanks were statistically compared in several ways. Experimental results show that the modified tanks were quite effective in reducing sloshing loads at low filling conditions. This study demonstrated the possibility of all filling operations for LNG cargo containment systems.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권8호
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pp.1024-1029
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2012
DME는 천연가스로부터 합성할 수 있는 대량의 미래 에너지원으로 한국가스공사는 이의 국내 공급을 위해 해외 자원 확보와 함께 해양에서 생산과 저장을 할 수 있는 FPSO의 건조를 추진하고 있다. 본 논문은 저장탱크 내부에서의 DME의 거동을 분석하여 제시함으로써 관련 기술자의 설계나 DME운영에 도움이 되고자 하였다. DME 증발량과 압력변화의 해석결과는 DME탱크 내 액체의 저장량이 증가할수록 증가하였다. 만선인 98%의 충전에서는 저장압력이 급격히 상승하게 되므로 하루 이상 장기간 저장하여야 할 경우는 만선저장을 피하는 것이 바람직하다.
This study was conducted based on the case of an accident (excessive deformation) that occurred during the hydraulic test of a shipboard tank manufactured in accordance with the design regulations. Over-pressure phenomenon was noted as the main cause of accidents in the process of testing tanks without physical damage, which can be found in external factors such as cross-sectional difference between inlet pipe and air pipe and higher water filling rate than the recommended one. The main goal of this paper is to establish a safe water filling rate according to the range of sectional area ratio(SAR) reduced below the regulations for each test situation. The simulation was conducted in accordance with the hydraulic test procedure specified in the Ship Safety Act, and the main situation was divided into two types: filling the tank with water and increasing the water head to the test pressure. The structural safety evaluation of the pressure generated inside the tank and the effect on the structure during the test was reviewed according to the SAR range. Based on the results, guidelines for the optimal filling rate applicable according to SAR during the hydraulic test were presented for the shipboard tanks used in this study.
This study presents the effect of filling ratio on sloshing impact pressure. The experiment was done with three filling ratios of 20%, 70%, and 95% of the tank height. The input of the motion was regular excitation. The total number of sensors in use were 53. They were installed on tank top and tank wall. The maximum pressures and the average of one third highest impact pressures for the whole pressure sensors were investigated. The result shows clearly the location of sensors which are exposed to the high impact pressures for different filling ratios. The characteristics of the impact patterns for three filling ratios were also examined.
우주발사체의 액체 추진제 공급 시스템에 사용되는 산화제 탱크용 벤트릴리프밸브를 설계하였다. 벤트릴리프밸브는 충전 중 산화제 탱크의 배기를 담당하고 충전 후 과압이 걸리지 않도록 보호하는 역할을 한다. 충전 중 탱크 배기는 벤트밸브에서 담당하며 탱크의 보호는 릴리프밸브와 벤트밸브의 연계 작동을 통하여 이루어진다. 수치해석을 통하여 공압 성능 및 동특성이 밸브 요구조건을 만족하는 것을 확인하였다. 시제품을 제작한 후 벤트릴리프밸브의 성능을 평가하기 위한 시험을 수행하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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