掺氢比对天然气管道泄漏扩散影响的模拟研究

为了研究掺氢比对天然气管道泄漏的影响,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,建立了直埋高压掺氢天然气管道泄漏扩散的数学模型,分析了掺氢比不同时掺氢天然气的泄漏状况、体积分数分布状况,以及管道周围土壤压力与气体泄漏速度的分布情况。结果表明,随着掺氢比的增加,大气中掺氢天然气的爆炸半径逐渐减小,管道周围高压区域范围逐渐减小,而泄漏口处的气体泄漏速度逐渐增大;当掺氢比为30%(体积分数)时,大气中的爆炸半径相较于纯天然气的爆炸半径减小了43%,泄漏口处气体泄漏速度增大68%。研究结果可为掺氢天然气管道的安全抢修提供理论参考依据,对推动掺氢天然气的大规模应用具有重要的实际意义。

加装管端隔热层提高换热器安全性的模拟研究

提出了一种通过在换热管入口端加装管端隔热层来提高管壳式换热器安全性的方法。基于SIMPLE算法,建立了三维管壳式换热器的端部温差瞬态变化模型,研究了隔热层厚度、隔热层材质对换热器安全性的影响。结果表明,与无管端隔热层的换热管相比,加装管端隔热层时,不管是加装何种材质的管端隔热层,换热管两侧温差均明显降低;管端隔热层的厚度及隔热层材料的导热系数越大,换热管两侧温差降幅、瞬时热冲击应力及温差热应力降幅越大,换热器的安全性越高;当管端隔热层厚度为247.5 mm、导热系数为2.0900 W/(m‧K)时,换热管两侧最大瞬时温差可降低10.1%,稳定工作时最大温差可降低12.5%,瞬时热冲击应力和温差热应力可分别降低10.1%和12.5%。