埋地pe燃气管温度特性数值模拟及的的分析

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，天然气的不断开采和利用使得天然气工业得到了迅速发展，专家们普遍认为21世纪中叶将是以天然气为主的能源时代。由于PE（polyethylene，聚乙烯，下同）管耐腐蚀性能好、焊接简单、使用寿命长等优点以及目前它在实际工程中的成功应用，PE管在燃气管道上的广泛使用已成为大势所趋。此时，对PE管性能的研究就显得重要起来。本课题旨在把有限元软件中的热力分析功能应用到PE管在不同土壤温度环境下、管材热应力应变方面的研究上去，结合实际数据，建立合理的分析模型，对PE管材进行比较精确的热分析，观察

2、PE管在不同的土壤温度条件下应力应变情况。以便在实际工程中铺设PE管道时，考虑温度对其影响并在土壤温度变化较大时（如季节变化）对PE管采取有效的保护措施，延长PE管的使用寿命本文利用ANSYS软件热分析功能，建立PE燃气管有限元模型，对PE燃气管在土壤温度为10℃、20℃、30℃，管内壁温度15℃不变的情况下，管道壁面的温度分布、应力分布进行模拟计算，分析结果表明：管壁温度分布总是取决于管壁两端热源的温度，热源温度较高的地方，靠近此端管壁的温度较高。与此同时，对管壁应力计算结果进行总体分析，可以得出：同一土壤温度下，管壁

3、靠近温度较高的地方热应力值较大，应力越值大对应的应变变形趋势越强，即对材料强度的破坏越强；不同土壤温度下，土壤温度越高，管壁热应力值越大，此时与应力对应的应变也越明显。由上面的分析可以总结为：管壁温度越高，管壁材料的应力值越大，由应力应变关系图可知，应力值越大对应的材料应变值越大，应变大对材料使用强度影响大，因此影响塑料管道的运行压力，可能致使管道必须降低一个标准运行。当应力达到某一极限值时，会给材料带来高强度的破坏，因此，PE管道在运行时，土壤温度不宜过高。当土壤温度超过20℃时，燃气用PE管道必须降低一个压力等级来确

4、保系统运行安全。关键词：燃气聚乙烯管ANSYS温度应力－应变I华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thecontinuousexploitationofnaturalgasandnaturalgasindustrymakesusehasbeendevelopingrapidly.Expertsgenerallybelievethemiddleofthe21stcenturywillusenaturalgas-basedenergyera.AsPE(polyethylene,Foll

5、owingisthesame)pipecorrosionresistance,andsimplewelding,LongservicelifeandnowitworksinpracticethesuccessfulapplicationPEpipeinthegaspipelinehasbeenwidelypromotedasthetrendofthetimes.Atthistime,thestudyonthepropertiesofPEpipeappearsimportant.Theissueistousefinitee

6、lementsoftwarethermalanalyticalproceduresappliedtothePEpipeatdifferentsoiltemperaturesmaterialandthermalstressandstrainareastudyup,thecombinationofactualdata,theestablishmentofarationalanalysismodel,thePEpipelineformoreprecisethermalanalysisPEpipeinthesoiltempera

7、tureconditionsofstressandstrain.TothepracticalengineeringofPEpipelayingtakingintoaccounttheeffectoftemperatureandtemperaturechangesonthegroundmoreoften(forexample,seasonalchanges)onPEmanagementtotakeeffectivemeasurestoprotectandextendthelifeofPEpipe.ByusingANSYSt

8、hermalanalysisfunctions,theestablishmentoffiniteelementmodelofPEgaspipeinthesoiltemperatureof10°C,20°C,30°C,pipewalltemperatureof15°C,stressdistributionsimulat