LNG vessel fuel & cargo management modelling

Λαμπράκης, Γεώργιος; Lamprakis, George

dc.contributor.author	Λαμπράκης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Lamprakis, George	en
dc.date.accessioned	2025-09-15T08:49:22Z
dc.date.available	2025-09-15T08:49:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62440
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30136
dc.rights	Default License
dc.subject	LNG	en
dc.subject	Management	en
dc.subject	Modelling	en
dc.subject	Gas	en
dc.subject	Boil off Rate	en
dc.subject	Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο	el
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	Διαχείρηση	el
dc.subject	Θερμοδυναμική	el
dc.subject	Ενέργεια	el
dc.title	LNG vessel fuel & cargo management modelling	en
dc.title	Μοντελοποίηση διαχείρισης καυσίμων & φορτίων σε πλοία μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Energy and Thermodynamics	en
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-03-10
heal.abstract	The LNG Shipping Industry and its associated propulsion systems remain an under-researched area. This, coupled with the rapid evolution of propulsion technologies − driven by regulatory pressures, environmental concerns, and operational efficiency demands − necessitates continuous research and innovation in this dynamic field. The work presented in this thesis provides a comprehensive analysis of the Gas Management system of a Liquefied Natural Gas Carrier employing academic methods and technical documentation. Section A defines the problem of boil-off gas generated in the Cargo tanks due to heat transfer and provides the required theoretical background on the LNG Tank modelling and analysis. An overview of propulsion technologies and their evolution is presented, including a comparative analysis and assessment. Section B introduces the voyage assessment modelling framework, integrating various machinery configurations and operational profiles. The commercial impact is evaluated through environmental performance metrics, aligned with the current regulatory framework. Section C refers to the reference vessel used for the analytical modelling of Energy subsystems. Mathematical modelling of the Storage Tank was undertaken using thermodynamic principles and real gas properties to analyze its operational behavior through time. The evaporation phenomenon occurring in the vapor-liquid interface is incorporated based on established literature. The simulation is developed in MATLAB virtual environment, solving the non-linear system via a Runge-Kutta explicit method. Model validation is conducted through comparative simulations using both literature results and service data. Section D presents the prediction of the total mass transfers under a specified pressure maintenance strategy. The strong correlation between model predictions and service data demonstrates high predictive accuracy for long-term simulations, confirming the model's reliability for operational planning and performance analysis.	en
heal.abstract	Η βιομηχανία μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου και τα αντίστοιχα προωστήρια συστήματά της παραμένουν μια ανεπαρκώς ερευνημένη περιοχή. Αυτό, σε συνδυασμό με τη ραγδαία εξέλιξη των τεχνολογιών πρόωσης – που καθοδηγείται από ρυθμιστικές πιέσεις, περιβαλλοντικές ανησυχίες και απαιτήσεις λειτουργικής αποδοτικότητας – καθιστά απαραίτητη τη συνεχή έρευνα και καινοτομία σε αυτόν τον δυναμικά μεταβαλλόμενο τομέα. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρέχει μια εκτενή ανάλυση του συστήματος διαχείρισης αερίου ενός πλοίου μεταφοράς Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου, αξιοποιώντας ακαδημαϊκές μεθόδους και τεχνική τεκμηρίωση. Η πρώτη ενότητα ορίζει το πρόβλημα του αερίου εξάτμισης που δημιουργείται στις δεξαμενές φορτίου λόγω μεταφοράς θερμότητας από το εξωτερικό περιβάλλον και παρέχει το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για τη μοντελοποίηση και ανάλυση αυτών. Παρουσιάζεται, επίσης, μια επισκόπηση των τεχνολογιών πρόωσης, της εξέλιξής τους, καθώς και μια συγκριτική ανάλυση και αξιολόγηση. Η δεύτερη ενότητα εισάγει το πλαίσιο μοντελοποίησης της αξιολόγησης του ταξιδιού, ενσωματώνοντας διαφορετικές διαμορφώσεις μηχανολογικών εγκαταστάσεων και λειτουργικά προφίλ πλοίου. Ο εμπορικός αντίκτυπος αξιολογείται μέσω μετρήσιμων περιβαλλοντικών δεικτών, σύμφωνα με το τρέχον ρυθμιστικό πλαίσιο. Η τρίτη ενότητα αφορά την μελέτη περίπτωσης , στην οποία χρησιμοποιείται το πλοίο αναφοράς για την αναλυτική μοντελοποίηση των ενεργειακών υποσυστημάτων. Η μαθηματική μοντελοποίηση της δεξαμενής αποθήκευσης ΥΦΑ πραγματοποιήθηκε με βάση τις αρχές της θερμοδυναμικής και τις ιδιότητες των πραγματικών αερίων, προκειμένου να αναλυθεί η συμπεριφορά της κατά τη διάρκεια του χρόνου. Το φαινόμενο εξάτμισης που εμφανίζεται στη διεπιφάνεια ατμού-υγρού ενσωματώνεται βάσει τεκμηριωμένης βιβλιογραφίας. Η προσομοίωση αναπτύχθηκε σε εικονικό περιβάλλον MATLAB, όπου το μη γραμμικό σύστημα επιλύθηκε μέσω της ρητής μεθόδου Runge-Kutta. Η επικύρωση του μοντέλου πραγματοποιήθηκε μέσω συγκριτικών προσομοιώσεων, χρησιμοποιώντας αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία και πραγματικά δεδομένα υπηρεσίας. Η τέταρτη και τελευταία ενότητα παρουσιάζει τα αποτελέσματα της μεταφοράς των μαζών υπό μια καθορισμένη στρατηγική διατήρησης πίεσης εντός της δεξαμενής. Η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ των προβλέψεων του μοντέλου και των δεδομένων υπηρεσίας αποδεικνύει υψηλή προγνωστική ακρίβεια για μακροπρόθεσμες προσομοιώσεις, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία του μοντέλου για επιχειρησιακό σχεδιασμό και ανάλυση απόδοσης.	el
heal.advisorName	Λυρίδης, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Lyridis, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Zaraphonitis, George	en
heal.committeeMemberName	Tsouvalis, Nicholas	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μελέτης Πλοίου και Θαλάσσιων Μεταφορών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	160 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false