管道 氮气置换-念龙化工-管道氮气置换

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天燃气管道氮气置换
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，管道 氮气置换，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，长输管道氮气置换，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，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、
天燃气管道氮气置换
然气管道投产过程中有许多置换方法，其中常采用的是无隔离器氮气置换。目前，对于氮气置换混气规律的研究还处于发展阶段。以一维对流扩散方程为基础讨论了氮气置换模型中３种范宁摩擦系数对混气规律的影响，分析了一维模型中各种范宁摩擦系数适用的条件，同时对氮气置换过程的二维混气模型进行了初步论述，并对两种模型的适用条件进行了比较。 关键词　氮气置换　一维模型　范宁摩擦系数　二维模型 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１２．０５．０２１ 　　置换过程是管道投产的关键技术，其技术难点在于安全、、科学、经济地将管道内的与空气进行隔离，以防止形成性混合物。虽然，近几年国内管道相继建成投产，但是对置换工艺技术尚没有进行系统的研究，相关技术规范也没有提出明确的要求。国外文献资料中也缺乏置换工艺技术相关的研究成果，因此对置换过程中混气规律的研究显得越发重要［ １］。科学认识混气过程，合理确定混气模型在置换过程中起着举足轻重的作用。 １常用置换方案 管道投产过程中常用的置换方法有加隔离器氮气隔离置换、不加隔离器氮气隔离置换和加隔离器无氮气置换３种［２－４］。清管器在管内运行阻
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，管道氮气置换方案，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用intervalcount分段方式，ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图fig.1partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:reynolds-stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%cpu和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的cpu消耗时间比realizablek-模型少11%，比rngk-模型少20%，管道氮气置换，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求解器设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求解器，piso压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
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