長輸管線在線焊接過程燃氣的流動及傳熱模擬研究.pdf

1、隨著城市燃氣應(yīng)用范圍不斷擴大，用氣量不斷增加，國家把發(fā)展天然氣長輸管道列入全國重點基礎(chǔ)建設(shè)項目。天然氣長輸管道由于受到自然或人為因素的干擾不可避免要發(fā)生泄漏，產(chǎn)生極為不利的影響。在燃氣管道維護過程中套管在線焊接技術(shù)，以其工程造價小，工期短而頗引人注目。在焊接過程中，一方面管內(nèi)有可燃介質(zhì)流動，增加了焊接過程的難度和危險性；另一方面管道受熱，受熱部分的管段將變軟，承壓下降，可能導致管道的斷裂而發(fā)生嚴重事故。因此，對該技術(shù)的研究是迫切需要的，

2、在線焊接過程中管道內(nèi)的燃氣流動和傳熱分析，將對以上問題，提供必要的理論支持。 本文基于流體力學、傳熱學理論和燃氣長輸管道數(shù)學模型，建立埋地和架空管道在線焊接過程的天然氣管流模型，包括：連續(xù)性方程、動量方程、能量方程、焓方程和天然氣狀態(tài)方程，并對其在埋地和架空兩種條件下分別進行直管和彎管的流動傳熱分析。針對燃氣在線焊接過程中管道內(nèi)流動和傳熱模型，本文采用有限容積法進行數(shù)值離散，并結(jié)合了SIMPLE算法和應(yīng)用廣泛的湍流模型對流場進行

3、求解。與傳統(tǒng)方法不同的是，數(shù)值計算之前采用了先進的網(wǎng)格生成技術(shù)生成計算網(wǎng)格；應(yīng)用了世界上流行的計算流體力學應(yīng)用軟件——FLUENT進行數(shù)值計算求解，從而使得數(shù)值計算的時間大為減少。 最后，將FLUENT軟件模擬的結(jié)果，以哈依燃氣長輸管道套管在線焊接實驗為例，進行驗證計算，證明了該模擬方法的可行性，并指出在套管帶壓焊接過程中要嚴格控制溫度、滿足正壓操作(要適當?shù)男箟?和嚴格控制動火點周圍可燃氣的含量，進而提出了焊接操作的安全要求。