埋地燃气管道泄漏量计算及扩散规律研究

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1、埋地燃气管道泄漏量计算及扩散规律研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：韩光洁指导教师：彭世尼教授专业：供热、供燃气、通风及空调工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一四年五月ResearchontheLeakageofBuriedGasPipelineandDiffusionRegularityAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHanGuangjieS

2、upervisedbyProf.PengShiniSpecialty:Heating,Gassing,VentilationandAir-ConditioningEngineeringCollegeofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014中文摘要摘要按照《天然气发展“十二五”规划》的要求，2015年我国天然气消费量将达到2300亿立方米，用气普及率将进一步提高。根据目前中国天然气利用政策和天然气消费市场需求，天然

3、气管道建设将迎来一个高潮。由泄漏导致的燃气损失及安全问题，应该被加以重视。为了解决好这两个方面的问题，对输气管道泄漏量计算及扩散规律进行研究成为目前急需解决的关键课题。本文旨在分析埋地天然气管道泄漏量大小与原有泄漏量计算公式的关系，以及泄漏天然气经土壤渗透后的扩散规律问题，并分析外部条件对扩散规律的影响。在泄漏量计算的研究中，引入土壤密度的概念，将土壤分为自然土壤、密实土壤、结块土壤三种类型。测定三种土壤条件下，不同泄漏孔径、不同工作压力下的泄漏量大小，并与非埋地条件下泄漏量以及原有模型理论计算值进行对比，得到密实土壤埋地时，泄漏量约为未埋地时的75%

4、~85%，土壤密度较大，处于结块状态时，前者约为后者的5%左右。在泄漏天然气扩散规律的研究中，将气体在土壤中的流动理解为渗流理论的范畴。在充分了解达西定律、多孔介质理论的基础上，通过建立实验平台，测得密实土壤的内部阻力系数及粘性阻力系数，并测得土壤孔隙率。以某城镇典型道路天然气管道泄漏模型为例，建立物理模型，利用CFD数值模拟软件，对多种工况下的泄漏进行模拟，得到甲烷浓度分布图以及扩散速度矢量图。分析了土壤对泄漏扩散的影响，以及风速、温度、埋地深度等外部条件对泄漏扩散的影响。发现埋地条件下泄漏天然气更易聚集，处于较高甲烷浓度的危险范围更大。所得结果可以

5、帮助工程人员了解埋地管道泄漏后天然气的扩散规律，进而根据监测点甲烷浓度大小，大致判断危险范围，从而采取更有效的应急救援措施。文章最后对该课题未来可进行的工作进行了展望。关键词：泄漏量，多孔介质，土壤参数测定，CFD数值模拟，扩散规律I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTAccordingtotherequirementsof"twelfthfive-year"planaboutnaturalgasdevelopment,naturalgasconsumptioninChinawillreach230billioncubicmetersin2

6、015,andgaspenetrationwillbefurtherimproved.AccordingtothecurrentpolicyaboututilizationofnaturalgasandthedemandongasconsumptionmarketinChina,naturalgaspipelineconstructionwillhaveanorgasm.Lossescausedbyleakageofgasandsecurityproblems,shouldbevalued.Inordertosolvethesetwoproblems,

7、thestudyaboutcalculationofleakageanddiffusionregularityareurgentissues.Thepurposeofthispaperistoanalysistherelationshipbetweenburiedgaspipeline’sleakageandtheoriginalformulaofleakage,thediffusionregularityofleakinggasthroughsoilandtheinfluenceofexternalconditionsonthediffusionre

8、gularity.Inthestudyofcalculatingoftheleakage,th