1 天然氣管道失效著火燃燒過(guò)程(chéng)研究
1.1 燃燒(shāo)產值(zhí)計算
天然氣在燃燒的過程中,一般會使得天然氣中的可燃(rán)成(chéng)分與氧化劑發生氧化反應。在燃燒的過程中,如果天然氣中的 H 和 O 能夠完全氧化,那麽其就會(huì)完全(quán)的生成水,所有的C 與 O 生成(chéng)二氧化碳,所有(yǒu)的(de) S 與 O 燃燒生成二氧化硫。如果天然氣不(bú)完全燃燒,就會在天然氣的(de)燃燒物中出現一氧(yǎng)化碳、二氧化氫(qīng)等。在天然氣長輸管道失效(xiào)著火後,我們一般將其看作是完全(quán)燃燒的過程,在這種情況下是比較危險的(de)。
1.2 燃燒溫度計算
天然氣燃燒的過程中(zhōng)煙氣(qì)所(suǒ)達到的(de)溫度我們將(jiāng)其(qí)稱作燃燒溫(wēn)度。在燃燒的過程中,係統的能量處於(yú)總體平衡。在不同的條件下(xià),天(tiān)然(rán)氣的燃燒溫(wēn)度是可以用一般方式來進(jìn)行計算的。本文所研究的天然氣泄漏中的燃燒溫度(dù),一般要求滿足量熱計溫度的要(yào)求。完全燃燒(shāo)的情況下可(kě)以組成(chéng)燃氣的(de)成(chéng)分計算。在計算天然氣燃(rán)燒溫度的過程中,關鍵問題是需要我們(men)計算出煙氣的熱(rè)容或者煙氣的平均定壓比熱(rè)。主要的求解方法包括直接求解法,迭代(dài)法以及比熱近似法(fǎ)。
1.3 火焰形狀(zhuàng)計算
天然氣管道泄漏的過程通(tōng)常噴火主(zhǔ)要是噴射(shè)火,因為長輸天然氣管(guǎn)道額壓力(lì)較高,一旦發生(shēng)泄(xiè)漏,就會(huì)以氣(qì)體的形式進入(rù)大氣中國。常見的描述(shù)噴射火(huǒ)形貌的模型主要有三種類型,主要是單點源模型、多點源模(mó)型以及固體火焰模型。單點源模(mó)型是將噴射火(huǒ)焰看作一個自內向外噴射能量的,或者可以(yǐ)將其描述為能量集中於一點(diǎn)然後對周圍(wéi)進行輻射能量的。多點模型是對火焰噴射情況看作火(huǒ)焰中心線上的各點之間的輻射總和,固體火焰被看做是由火焰中心線上的若幹(gàn)點組成的,其對外界的噴射可以看作是倒置的平截頭圓錐體。經過大量的實驗,我們得出,在無風的條件下,火焰的傾(qīng)斜角是0度(dù)。下(xià)圖1為(wéi)固體火焰的模型圖:
在這裏,我們通過(guò)采用固體的火焰模型對天然氣管道泄露過程進行分(fèn)析,計算的流程如圖 2 所示:
2 管道失(shī)效著火對周邊環境的影響
在管(guǎn)道沿線環境較為複雜的情(qíng)況下,管道發生泄漏、火(huǒ)災、爆炸等事(shì)故(gù)時,可能造成周邊建構築物(wù)如圈占地、村莊、居民區、學校等乃至行人(rén)等人員傷亡、周邊道路堵塞、車輛受(shòu)到傷害、管道相鄰企業人(rén)員傷亡(wáng)的危險,甚至造(zào)成(chéng)環境汙(wū)染等不良後果。
3 天(tiān)然氣火焰與相鄰管道換熱過程(chéng)研(yán)究
3.1 火焰未(wèi)直接衝刷管道
火焰未直接衝刷管道時,天然(rán)氣火焰與相鄰的管道之間所進行的換熱方(fāng)式(shì)主要是輻射換熱。針對噴射火焰對相鄰(lín)管道的熱輻射量,固體火(huǒ)焰模型(xíng)仍舊是比較符合實際情況的模型,在一般(bān)的實際工程中,通過掌握(wò)火焰某一處的熱輻射量,從而對其計算公式得到。火焰未直(zhí)接(jiē)衝刷管道雖然影響力不是(shì)過於大,但是需要得到我們的重視。
3.2 火焰直接衝刷管(guǎn)道
天然氣火焰與相(xiàng)鄰管道進行衝刷時,他們之間的換(huàn)熱方式(shì)不僅是輻射換熱,但是同樣不能對其進行忽視。當火焰直接衝刷相鄰管道時,其換熱的方(fāng)式主要是對流換熱和輻射換熱。天然氣是由於管道失效而泄(xiè)漏到空(kōng)氣中的,這(zhè)個(gè)過程我們(men)可(kě)以看作是射流。
天然氣(qì)管道失效(xiào)泄漏(lòu)所形(xíng)成射流(liú),它的泄漏口可以看作是圓形,非圓形孔口可以根據相應的係數進行改正,氣體在泄漏(lòu)口的附近(jìn)我們可以將其看作是(shì)非常(cháng)均勻的,在離開管壁厚,和周圍的分子進行交換,包括能量和質量的交換,使得射流的直徑不斷的變大。在這種(zhǒng)情況下,空氣會發生卷吸的情況,使射流區域的速度比周圍(wéi)大。如果相鄰管道暴露在空氣中,火焰就會直接衝(chōng)刷管道進行對流換(huàn)熱。我們將管道所受到影響的區域(yù)稱作是滯止區,射流中心局部(bù)最大的係數點稱作是滯止點,在這個範圍內(nèi),通常以滯止點為中心,r 為半徑。有時(shí),由於(yú)管道口無法真(zhēn)正確定,因此,有可能射流口的形狀也(yě)有可能是狹縫類(lèi)的,在寬度為 2x 的範圍內,其平均(jun1)的表麵傳熱係(xì)數實驗關聯比較統一。
4 結語
天然氣(qì)長輸管道(dào)一(yī)旦(dàn)失效著(zhe)火,就會對(duì)相鄰管道產生非常大的影響,深刻影響著相鄰管道的運(yùn)輸(shū)安全。對天然氣管道失火因素進行研究(jiū),可以幫(bāng)助我們(men)更好(hǎo)的認識天然氣長(zhǎng)輸管道,從而在運行的過(guò)程中更加安全有效(xiào),推動天然(rán)氣企業的發展。