非等温二氧化碳管道稳态和瞬态运行仿真方法

二氧化碳管道输送被认为是大输量、长距离二氧化碳运输的最经济、高效和安全的方式。在对二氧化碳管道的规划设计或运行管理过程中,都需要对二氧化碳管道系统的水力热力稳态或非稳态运行过程进行仿真。提出了非等温二氧化碳管道系统稳态和非稳态运行仿真方法,首先基于PR(Peng Robinson)状态方程和热力学微分关系式得到二氧化碳管道运行仿真所需的物性参数计算表达式,然后提出了基于解常微分控制方程组的稳态运行仿真方法和基于时间递推和隐式中心差分法的非稳态运行仿真方法,构建了稳态和非稳态仿真数学模型,基于Newton-Raphson算法求解数学模型,得到二氧化碳管道运行参数的时空演化规律。基于本文中提出的仿真方法和OLGA仿真软件,比较和分析了气态和超临界态输送的二氧化碳管道稳态和非稳态运行仿真结果,稳态仿真结果中气态和超临界态管道系统沿程压力、温度的最大绝对误差分别为0.03 MPa、1.04 K和0.18 MPa、0.71 K,非稳态仿真结果中管道系统各节点流量和压力的最大相对误差分别为2.7%和2.9%。本文中所提出的非等温二氧化碳管道系统水力热力稳态和非稳态运行仿真方法可以为实际二氧化碳管道的运行调控和安全流动保障提供参考。