2.3 单/双端注氮工艺优化“转换相图”
通过分别研究破损口当量直径和破损口位置对总
注氮时间的影响可知，单/双端注氮方式的选择存在临
界破损口当量直径和破损口位置。以临界点对应的破
损口当量直径与管径的比值为纵坐标，以破损口离注
氮阀室的距离与两端阀室距离的比值为横坐标，可得
如图 8 所示的单/双端注氮工艺“转换相图”。由“转
换相图”可知，存在一条临界“转变”线，破损口特
征位于“转变”线以上区域(a区域)时，选择双端注
氮工艺；损口特征位于“转变”线以下区域(b区域)
时，则选择单端注氮工艺。在b区域内，还存在一
个c区域，破损口当量直径与管径比(破损口孔径比)
小于 9.9%的区域，在该区域内，无论破损口位于何
处，破损口综合特征均处于“转变线”以下，即破损
口孔径比小于 9.9%时，需选择单端注氮工艺。在a区
域内，存在一个d区域，燃气管道氮气置换，破损口孔径比大于 13.8%的
区域，在该区域内，无论破损口位于何处，破损口综
合特征均处于“转变线”以上，即破损口孔径比大于
13.8%需选择双端注氮工艺。
通过该“转变相图”，工程---可根据破损口
综合特征(破损口距注氮阀室距离、破损口孔径比)查
找相应管道的经验相图选择注氮工艺，有助于工
程---在管道事故应急抢修时快速优选氮气置换
方案，提高氮气置换环节的运行。
近年来，管道运输建设在我国的发展非常迅速，在此发展过程中长输管道的安全投产置换问题---。据研究，为---管道置换过程的操作安全，通常选择氮气把输气站及管道内的空气置换出去，因为空气中的含量很容易达到一定---发生[1，2]。投产置换的关键是怎样有效、科学、安全和经济的把空气从管道中置换出去。当前---对混气段规律的研究较少，有关行业对其也没有明确的规范要求，置换投产的操作过程都多凭经验，在这个过程当中存在很大的盲目性，造成了人力、物力及成本的浪费。在本文中模拟了管道投产置换过程，模拟出了混合气体在氮气置换过程中的影响规律，该模拟结果可以---的运用于实践，为安全生产带来---效益。1数值计算1.1计算模型长输管道投产氮气置换过程涉及到氮气的流动、氮气与空气的混合以及氮气推动空气流动，管道氮气置换，也就是氮气在空气中的对流扩散过程。多相流模型中的混合物要求两相中只能有一相是可压缩的，且不能模拟多相之间的混合流动和反应流动，所以混合模型不合适。通过对各类物质的对流、扩散和反应源的守恒方程的求解，可用fluent来模拟物质的混合和运输[3，4]，因此采用化学反应模型中“组分运输模型”(即在不发生化学反应的情况下计算组分之间的相互参混过程)作为长输管道投产氮气置换的计算模型。1.2网格划分长距离管道氮气置换过程中，重力对混合气的影响较小，重力对轴向截面水平方向的影响可以忽略不计，所以本文中fluent的模拟过程是二维模拟，计算区域用gambit软件进行网格划分。二维网格的划分可以使用三角形网格(tri)和四边形网格(quad)，由于在两种网格的步长几乎相同的条件下，两种网格在解的度、
氮气干燥原理和干空气干燥原理相同 ，它们 大区别在于氮气的含湿量比干空气含湿量低得多 ， 氮气带走管道内残留水的速度比干空气快得多。液 氮经汽化加热后 ，其中水分含量低于 1 ×10 - 6 ，相当 于 - 75 ℃时对应的水分含量 ;而为 - 40 ℃的干空气对应水分含量为 126. 8 ×10 - 6 (实际上 ， 在现场施工过程中干空气的低于 - 40 ℃是较 难实现的 ，有的则直接用压缩空气来充当干空气) 。 干空气干燥系统主要由高压大排量移动式空压机、 风冷型空气冷却器、微热变压吸附式再生空气 干燥器、粉尘过滤器、便携式仪、清管器等设备 组成[5 - 6 ] 。设备多 ，燃气管道氮气置换方案，噪声大 ，干空气流量相对较小 ， 作业时间长。氮气干燥所需机具设备有 :液氮槽车、 车载空气汽化器、水浴式加热炉、发电机、便携式露 店仪、清管器等。与氮气置换设备相比 ，只需增加便 携式仪 ，具有设备少 ，噪声小 ，氮气流量大 ，管道氮气置换，作业 速度快的优点。采用液氮汽---气干燥工艺 ，管道 干燥与氮气置换一并进行 ，既可减少工期 ，又可降低 工程投资。
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