埋地管道氣密性試驗(yàn)過程溫度場的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究.pdf

1、天然氣的主要輸運(yùn)方式是埋地管道運(yùn)輸，而埋地管道在投產(chǎn)前需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，通過測量初始和結(jié)束時(shí)刻的管內(nèi)介質(zhì)溫度，代入修正壓力降的計(jì)算公式計(jì)算修正壓力降。然而，埋地管道氣密性試驗(yàn)過程的管內(nèi)介質(zhì)溫度難以準(zhǔn)確測量，計(jì)算修正壓力降時(shí)常用管道外壁的溫度代替管內(nèi)介質(zhì)溫度，嚴(yán)重影響氣密性試驗(yàn)結(jié)論的可靠性，使燃?xì)夤艿涝谶\(yùn)行過程中產(chǎn)生很大的安全隱患。
　　針對這一問題，論文采用數(shù)值模擬的方法對埋地管道氣密性試驗(yàn)過程的溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)數(shù)值模擬

2、的結(jié)果得到埋地管道氣密性試驗(yàn)過程溫度場達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間以及溫度場達(dá)到穩(wěn)定后管內(nèi)與管道外壁的溫度關(guān)系式，并通過實(shí)驗(yàn)測量驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)果。論文的主要研究成果如下:
　　(1)分別建立了埋地管道的純導(dǎo)熱數(shù)值計(jì)算模型和熱濕遷移數(shù)值計(jì)算模型，運(yùn)用有限差分法對能量守恒方程與濕分質(zhì)量守恒方程進(jìn)行離散求解，得到了埋地管道周邊土壤的溫度和濕度分布規(guī)律。
　　(2)采用純導(dǎo)熱模型和熱濕遷移模型，計(jì)算了不同試驗(yàn)溫度和土壤初始含濕量條件下管道周

3、邊的土壤溫度場，發(fā)現(xiàn)兩種模型計(jì)算的結(jié)果基本一致，即在埋地管道氣密性試驗(yàn)工況下，熱濕遷移對埋地管道傳熱的影響可以忽略不計(jì)。
　　(3)簡化了埋地管道周邊的溫度邊界條件，建立了埋地管道傳熱模擬的二維對稱矩形模型，得到了氣密性試驗(yàn)過程中管內(nèi)和管外溫度場分布規(guī)律，并計(jì)算了管內(nèi)外溫度場達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間。
　　(4)模擬了不同材料和尺寸的埋地管道在氣密性試驗(yàn)過程中的溫度場分布，分析了防腐層材料、管徑、壁厚等因素對埋地管道溫度場分布的影