管道置换-念龙化工-燃气管道置换方案

天燃气管道置换
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，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置换数值模拟，燃气管道置换，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%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道置换采用标准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。置换中的空气和都是可压缩气体，将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

模型参数

(1)气体计量基准状态：压力 0.103 25 MPa；温度

20 ℃ ；(2)管道无内涂层，粗糙度 30 μm；(3)放空及

破损管道末端压力控制为大气压，管道 置换，取 0.103 25 MPa；

(4)管道总传热系数取 1.75 W/m2·℃ ；(5)干

线管长 30 km；(6)干线管道管径 1016 mm(壁 厚 18 mm)；(7)放空管及注氮管管径 323.9 mm(壁厚

6.5 mm)；(8)置换通过汽化器将罐车中的液

氮转化为注入管道，管道置换，由于注氮工艺要求的限制，

注氮速度小于 5 m/s，注氮口压力不**过 0.3 MPa。