1 冷能
所謂冷能，是指“常溫環(huán)境中，自然存在的低溫差低溫熱能”。實(shí)際指在自然條件下，可利用一定溫差所獲得的能量。例如，白天與黑夜之間、不同季節之間、大氣與地層之間、大氣與海水或冰層以下的淡水之間都有溫差,根據工程熱力學(xué)原理，利用這種溫差就可以獲得有用的能量。這種能量我們稱(chēng)之為冷能。
LNG冷能主要是利用低溫的LNG蒸氣與周?chē)h(huán)境（如空氣、海水）的溫度差以及壓力差，在趨于平衡的過(guò)程中進(jìn)行回收的。
２ LNG冷能在LNG船上回收與利用的方法
2.1 LNG冷能回收在LNG船上發(fā)電中的應用
利用LNG冷能依靠動(dòng)力循環(huán)進(jìn)行發(fā)電是目前LNG冷能回收利用的重要途徑，且技術(shù)相對較為成熟。通常以電能的形式回收LNG冷能的方式有三種：一是利用溫度的中間介質(zhì)朗肯循環(huán)方式；二是利用壓力的直接膨脹法；三是綜合二者的聯(lián)合法。
圖中左半部分是靠LNG與海水的溫差驅動(dòng)的二次冷媒動(dòng)力循環(huán)；右半部分是利用LNG壓力直接膨脹的動(dòng)力系統。系統中二次冷媒的選取較為重要，其物性要達到一定的要求：必須在LNG范圍內不凝固，且具有良好的流動(dòng)和換熱性能，臨界溫度要高于環(huán)境溫度，比熱大，使用安全。通常選丙烷、乙烯等烴類(lèi)化合物或者R502等氟里昂類(lèi)工質(zhì)以及輕烴與氟里昂的混合物。為了提高LNG冷能的回收效率，二次冷媒動(dòng)力循環(huán)系統中通常采用回熱或再熱循環(huán)，這種回收方式的冷能回收率通常保持在50%左右。但這種回收利用方法至今未有實(shí)船應用。
2.2 LNG冷能回收在冷凍、冷藏中的應用
如圖2所示，在該系統中，由于不可避免的滲熱，LNG液艙的低溫蒸汽進(jìn)入換熱器中進(jìn)行熱交換，釋放出冷量，再經(jīng)進(jìn)一步處理后進(jìn)入鍋爐燃燒。用LNG冷量代替制冷系統中部分機械功的輸入，節約了大量的能源。在空載航行時(shí)，可使用其他冷源來(lái)進(jìn)行熱交換。這種冷能回收方法在LNG船上可應用于船員食品的冷藏、冷凍以及夏季空調系統的部分冷源。
2.3 LNG冷能用于LNG液艙隔熱（LNG船液艙蒸汽絕熱系統）
對于LNG的貯存和運輸，控制蒸發(fā)氣體的損失是很重要的。而隔熱和對蒸發(fā)氣體的有效利用從中要起到很重要的作用。
充分利用蒸發(fā)氣體的冷能，來(lái)進(jìn)一步減少熱量從周?chē)h(huán)境通過(guò)絕熱層滲入液艙，這稱(chēng)為“蒸汽絕熱”。
“蒸汽隔熱系統”理論被應用到LNG船的球形液艙中。和蒸發(fā)的LNG進(jìn)行熱交換的冷氮氣被導入到液艙周?chē)沫h(huán)形通道中，在環(huán)形通道中，氮氣沿液艙表面向上流動(dòng)，將從液艙吸收的熱量帶出貨艙系統。
在蒸汽隔熱系統中，冷氮氣作為從大氣傳入的熱量的換熱器。用氮氣和蒸發(fā)的氣體進(jìn)行熱交換，這就防止了在液艙周?chē)目臻g中發(fā)生危險情況。氮氣被導入小通道或隔熱系統中的小空間中。滲入液艙的熱量有一部分被冷的氮氣吸收，氮氣沿著(zhù)液艙向上流動(dòng)并被加熱，氮氣在向上流動(dòng)的過(guò)程中吸收了從周?chē)鷣?lái)的熱量。與傳統的方法相比，這種吸收熱量的作用用作隔熱系統，是一種全新的方法。
為了用作熱閘或散熱器，冷氮氣流應該盡可能的覆蓋整個(gè)隔熱表面。這可以通過(guò)在隔熱材料中為冷氮氣的通道設置小縫隙來(lái)實(shí)現，氮氣從液艙底部向上流動(dòng)，在液艙頂部，氮氣通過(guò)出口系統離開(kāi)。在液艙表面流動(dòng)期間，冷氮氣的溫度在吸收熱量之后逐漸上升，具體如圖3所示。間隙中冷蒸汽的流動(dòng)速度小，然而隨著(zhù)溫度和密度的變化，氣體的變化程度很大，因此其他的性質(zhì)如熱導率和粘度隨著(zhù)變化。很小的粘度在很大的溫度變化下將會(huì )導致自然對流和強迫對流的復合流動(dòng)。
在蒸發(fā)的氣體和較暖的氮氣進(jìn)行熱交換之后，蒸發(fā)的氣體將經(jīng)壓氣機而不經(jīng)過(guò)可以免除的加熱器被導流到鍋爐的燃燒室中。為了避免在隔熱空間中有危險的氣體化合物生成，應該防止貨物氣體直接導入到隔熱空間。為了達到充分熱交換的目的，冷氮氣的溫度水平需要和蒸發(fā)氣體的溫度相匹配。
這種系統可應用到LNG船的3個(gè)液艙直到氮氣的出口溫度上升到大氣溫度值；隔熱層中向上流動(dòng)的氮氣吸收了來(lái)自大氣的熱量，它的溫度變得越來(lái)越高。這種吸收熱量的效果就像液艙表面的隔熱毯一樣。
