管道泄漏及放空计算(参考)
管道泄漏及放空计算(参考)

管道泄漏及放空计算(参考)根据一元气体流动基本方程式,推导了孔口泄漏在绝热过程下泄漏流量计算的小孔模型和适合管道完全断裂的多变过程泄漏流量计算的管道模型,联合两种模型计算任何泄漏孔口直径下的泄漏流量,讨论了燃气最大泄漏流量的限制,进行了实例计算并对比了不同模型的计算结果。
关键词:泄漏流量计算;管道模型;小孔模型;管道小孔综合模型;流量限制在燃气管道事故定量风险评价、事故抢险预案制定和漏气损失评估时,首先要计算泄漏流量。
燃气管道在事故破损时,燃气可通过两种途径进入到大气中,一种是燃气直接泄漏到大气环境中,另一种是泄漏到土壤中,通过土壤渗透进入大气环境。
前者可以通过理论推导得出泄漏流量的计算公式,后者理论计算比较复杂且不确定性很大。
本文主要分析和讨论前一种情况下的泄漏流量计算。
第三方破坏是城市燃气管道泄漏的主要原因之一,其主要表现是挖掘机器、钻孔机器破坏管道,在这种情况下,燃气通常直接泄漏到大气中。
此外,架空管道泄漏也是直接泄漏到大气中。
2小孔模型的推导管道泄漏示意图见图1。
小孔模型是将泄漏孔口当作孔径很小的小孔,从而建立泄漏流量计算的模型。
图中点1——管道起点点2——泄漏口入口点点3——泄漏口出口截面上的点点4——点2上游附近的某点L——泄漏点至管道起点的距离,mqV,U——泄漏点上游管道体积流量,m3/hqV——泄漏体积流量,m3/h图1中,点1通常为该管道上游的调压器出口,其压力通常保持不变。
假设点4的断面流量及其平均流速方向不受泄漏影响,而点4下游至泄漏口处的任何点管道断面平均流速由于受到泄漏影响而不再沿管道轴线方向,点4至点2的距离非常小,可以忽略不计,因而点4的压力近似等于点2的压力。
小孔模型假设管内燃气全部从该小孔泄漏,即管道上游无支管或支管燃气流量为0,这样假设是为了保证从小孔泄漏的燃气流量是最大值;由于泄漏小孔孔径较小,泄漏流量有限,因而忽略管道沿程阻力,认为泄漏处的管内压力等于管道起点压力,即:p2=p1(1)式中p2——图1中点2的绝对压力,Pap1——图1中点1的绝对压力,Pa在泄漏孔处,燃气流速一般较快,燃气没有足够的时间与环境进行热量交换,因此燃气泄漏过程,即从点2到点3的燃气流动过程可被视为可压缩气体绝热流动过程,可见泄漏孔口与喷嘴相似。
管道放空量计算公式

管道放空量计算公式管道放空量的计算在很多工程和实际应用中都十分重要。
比如说在工业生产中,为了进行设备维修、更换部件或者进行工艺调整,常常需要将管道内的流体放空。
那怎么来计算这个放空量呢?咱们先得了解一些基本的概念。
管道放空量,简单来说,就是在一定时间内从管道中流出的流体的体积。
要计算它,就得考虑好些因素,像管道的直径、长度、流体的流速、压力,还有管道的材质等等。
就拿常见的水管道来说吧。
假设我们有一根直径为 10 厘米,长度为 100 米的水平管道,里面充满了水,要把水放空。
首先,我们得知道水的流速。
这流速咋来呢?可以通过安装在管道上的流量计来测量。
有一次,我在一个工厂里就碰到了这么个事儿。
厂里的一条管道需要维修,工人们得先把里面的液体放空。
大家一开始都没啥头绪,不知道这得花多长时间,也不知道到底能放出多少液体。
我就跟他们一起琢磨,先去看了看管道的相关参数,然后找来了流量计测了下流速。
咱们接着说计算公式。
一般来说,管道放空量可以用下面这个公式来计算:Q = A × V × t 。
这里的 Q 就是放空量,A 是管道的横截面积,V 是流体的平均流速,t 是放空的时间。
那这横截面积 A 咋算呢?对于圆形管道,A = π × (d/2)² ,其中 d 是管道的直径。
回到刚才工厂的例子,管道直径是 10 厘米,也就是 0.1 米,那横截面积 A 就等于 3.14 ×(0.1/2)² = 0.00785 平方米。
假设我们测出来的流速 V 是 1 米每秒,放空时间 t 是 1000 秒,那放空量 Q 就等于0.00785 × 1 × 1000 = 7.85 立方米。
不过,实际情况往往比这复杂得多。
比如说,如果管道不是水平的,有高低落差,那流体在流动过程中受到的重力影响就得考虑进去。
还有,如果流体是有粘性的,像油之类的,那阻力也会不一样。
7-2 泄漏量的计算

7.2.2 泄漏量的计算
临界压力:泄漏气体的运动速度达到声速时的压力。
γ + 1 γ −1 Pc = P0 2
γ
声速流:压力高于临界压力
γM 2 Q = C d PA γ + 1 RT
亚声速流:压力低于临界压力。用原公式计算。
γ +1 γ −1
6 4 2 0 -2 -4 -6 0 10 20 30 40 50 60 70
沿轴的喷射速度分布由下式计算: 2 Deq u x ρ 0 b1 x ρ 0.32 = + 1 − ρ x u0 Deq ρ 0 ρ 4
7.2.2 泄漏量的计算
过热液体泄漏 过热液体是指液体的温度超过其沸点 没有沸腾的情 温度超过其沸点而 过热液体是指液体的温度超过其沸点而没有沸腾的情 况。如果液体的沸点低于周围环境温度,泄漏后一部分 液体将立即闪蒸为蒸气。假设闪蒸过程绝热,则很容易 确定闪蒸部分的比例,即闪蒸液体分数为:
CP (T −Tb ) FV = HV
ρ0 Deq = D ρ
b1 + b2 b1 C (kg / m3 ) = b1 = 50.5 + 48.2 ρ − 9.95 ρ 2 x ρ 0.32 +1− ρ 1/ 2 Deq ρ 0 b2 = 23.0 + 41.0 ρ
7.3.2 喷射扩散
垂直于喷射轴的水平面上的浓度分布由下式给出: y −b2 ( ) 2 C x, y =e x C 喷射扩散等浓度线示意图
7.2.2 泄漏量的计算
液体泄漏
根据柏努利(Bernoulli)方程可以建立液体经小孔泄 漏的速度计算公式:
天然气管道安全性分析及泄漏检测

天然气管道安全性分析及泄漏检测摘要:天然气管道在保障国家能源供给和促进经济发展中占据重要地位。
天然气杂质含量少、分子结构小,排放废气较干净,是一种深受欢迎的洁净气体燃料。
天然气管道是连接用户与油气田的纽带,是运输天然气最有效、可靠、安全的方式,已成为天然气物流的主要形式,是国民经济发展的重要“生命线”。
然而天然气管道不可避免地会受到老化、磨损和腐蚀等影响,还会因施工与管护不当遭到破坏,可能导致天然气管道泄漏。
天然气泄漏可能带来不可估量的危害,这对天然气管道管护工作提出了很高的要求。
因此有必要了解天然气管道泄漏的原因,掌握天然气管道泄漏检测方法和动态处理技术,采取积极有效的安全管理措施,全面保障天然气的运输安全和稳定。
关键词:天然气管道;安全性;泄漏检测引言当前天然气长距离运输时多选择管道运输方式,但长距离运输会经过诸多地质环境,面临复杂的气候变化,这就造成长距离管道运输过程中难免出现安全隐患。
实际中需要研究天然气长输管道的特点,分析造成长输管道腐蚀的主要因素,需要在保证长输管道运输安全的基础上优化与改进技术,解决当前存在的内腐蚀问题,提高天然气长输管道运输的安全性与可靠性,避免运输过程中出现安全问题。
1天然气管道工程危险有害因素分析1.1设备设施危险有害因素分析天然气是易燃易爆气体,因此天然气管道的密闭性就极其重要。
本文对青宁管道项目沿途管道、阀室、输气站等进行危险有害因素分析,青宁管道输气工程为长输气管道工程,天然气输气距离较长,而输送的天然气有具有一定的危险性。
所以在运行管理过程中,可能存在设计不合理,因腐蚀、疲劳等因素,容易造成管线、阀门、仪器仪表等设备设施及连接部位泄漏而引起火灾、爆炸事故。
防腐工作不完善,管道发生腐蚀有可能大面积减薄管道壁厚,导致过度变形或工作压力下爆破,也有可能导致管道穿孔地上管线由于气候原因,可能引起管道保护层破坏,造成管道点化学腐蚀、化学腐蚀、应力腐蚀等。
1.2自然环境有害因素分析管道施工有可能会受到气候影响,在沿海城市和南方雨季较多地带,夏季台风多发季节,如果有台风出现会造成多日阴雨天气,导致管道基坑积水严重,施工人员无法确定坑中积水情况贸然施工极易发生事故,并且因为积水问题部分用于架接管道的土坑容易坍塌,导致管道从土坑上滑落造成事故。
泄漏量计算方法范文

泄漏量计算方法范文1.根据孔口面积和流速计算泄漏量可以通过已知的孔口面积和泄漏物质的流速来计算。
例如,对于液体泄漏,流速可以通过孔口的压力差和孔口尺寸来计算得出。
然后,通过流速乘以经过的时间即可得到泄漏量。
对于气体泄漏,可以根据孔口的容积和泄漏物质的压力差来计算流速,从而得到泄漏量。
2.根据液位下降计算当储罐或容器发生泄漏时,可以通过观察液位下降的速率来估算泄漏量。
首先,需要测量并记录泄漏前后的液位差,以及泄漏持续的时间。
然后,根据容器的尺寸和形状,可以使用公式计算液体体积的变化,从而得到泄漏量。
3.根据浓度测量计算对于气体泄漏,可以通过测量泄漏区域的浓度来估算泄漏量。
通过监测空气中泄漏物质的浓度,并将其与适当的气体标准相比较,可以计算出泄漏量。
4.根据传感器的数据计算在一些特殊的泄漏情况下,可以使用传感器来采集相关的数据,并通过计算公式来估算泄漏量。
例如,在管道泄漏中,可以使用压力传感器来测量压力差,并结合管道参数计算泄漏量。
需要注意的是,泄漏量的计算仅仅是一个估算值,实际情况可能受到许多因素的影响,例如泄漏物质的挥发性、风向、周围温度等。
因此,在进行泄漏量计算时,应尽可能准确地确定各项参数,并对计算结果进行适当的修正和调整。
此外,为了提高泄漏量计算的精确度和可靠性,可以利用模型和计算软件进行模拟和预测。
这些模型和软件可以基于泄漏物质的特性和参数,准确地计算泄漏量,并提供详细的分析和报告。
总之,泄漏量计算是重要的安全评估和应急预案制定的一部分。
通过合理地使用适当的计算方法和工具,可以有效地评估泄漏事故的影响和后果,并采取相应的措施来减少损失和风险。
泄漏量计算公式详解

泄漏量计算公式详解首先,泄漏量的计算公式可以分为两种情况:液体泄漏和气体泄漏。
液体泄漏量计算公式:液体泄漏量(单位:升/小时)=Cs×CL×CD×A其中,Cs为液体的泄漏系数(单位:升/分钟/根),表示单位时间内从泄漏源产生的液体流动速率。
CL为液体的泄漏系数修正系数,用于修正液体泄漏速率,例如考虑液体的黏度、密度等影响因素。
CD为泄漏装置的排泄系数,表示液体从泄漏源排出的比例。
A为泄漏孔的截面积(单位:平方米)。
气体泄漏量计算公式:气体泄漏量(单位:立方米/小时)=Cv×PL×PA×PD其中,Cv为气体的泄漏系数(单位:立方米/分钟/根),表示单位时间内从泄漏源产生的气体流动速率。
PL为气体的密度(单位:千克/立方米)。
PA为气体的绝对压力(单位:帕斯卡)。
PD为气体泄漏的压力差(单位:巴)。
上述的泄漏系数是通过实验或理论计算得出的,可以根据不同的液体或气体特性进行选择。
通过选择合适的泄漏系数和修正系数,结合泄漏孔的尺寸和工况参数,可以计算出具体的泄漏量。
另外,需要注意的是,以上公式仅适用于单孔泄漏条件下。
如果存在多个泄漏孔,需要将每个泄漏孔的泄漏量相加得到总泄漏量。
同时,如果泄漏源的工况参数(如压力、温度等)存在变化,需要对公式进行修正。
除了上述的计算公式,在实际应用中,还可以通过实验测量、数值模拟等方法来计算泄漏量。
实验测量可以通过使用流量计、称量仪器等来实时测量泄漏量。
数值模拟则是通过建立泄漏的数学模型,基于流体动力学方程、质量守恒方程等进行计算。
综上所述,泄漏量计算是一个重要的安全和环境问题,可以通过液体泄漏量计算公式和气体泄漏量计算公式进行计算。
通过选择合适的泄漏系数和修正系数,并考虑泄漏源的工况参数,可以准确地计算出泄漏量。
同时,实验测量和数值模拟也是计算泄漏量的常用方法。
PHAST软件在含硫天然气集输站场泄漏事故评估中的应用

PHAST软件在含硫天然气集输站场泄漏事故评估中的应用摘要:含硫天然气集输站场在运行过程中,不仅要考虑天然气的火灾、爆炸危险性,还应对高含硫天然气的扩散进行分析。
采用挪威船级社的PHAST软件对根据硫化氢的扩散后果,确定井口、设备周边的无人居住区域,制定安全防护要求、人员疏散撤离线路,确保含硫天然气集输站场的安全生产。
关键词:含硫天然气集输站场;PHAST软件;定量计算引言含硫天然气集输站场在运行过程存在运行压力高、介质危险性大等特点。
若发生天然气泄漏事故,含硫天然气扩散到空气中,可能引起周边居民和站场值守人员中毒,天然气遇点火源可能发生火灾、爆炸事故,造成人员受伤、设备损坏。
对高含硫天然气集输站场进行风险分析和事故后果模拟,可以对站场事故后果进行预测,提前建立防护措施和事故应急处置措施,减小事故发生概率,降低事故影响后果。
一、天然气集输站场危险性分析1.1含硫天然气集输站场基本情况某天然气集气站设计规模15×104m3/d,设计压力8.5MPa,井口气经节流、加热、计量后输往下游。
站内设置有水套炉、清管收发装置。
1.2主要危险有害因素分析含硫天然气集输站场涉及的物料是天然气(含硫化氢),天然气属于易燃气体,密度比空气轻,与空气混合能形成爆炸性混合物,混合气体扩散达到爆炸极限时,遇点火源(如明火、雷电、电火花、静电等)、高热极易燃烧爆炸。
硫化氢属于极易燃、有毒气体,密度比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
站场设备、管道超压或腐蚀,设备、管道损坏,含硫天然气泄漏,可能造成人员中毒事故,遇点火源发生火灾、爆炸事故。
二、模拟计算2.1 软件介绍挪威船级社(DNV GL)作为全球领先的风险管理机构,在行业上拥有广泛的工程经验,其自主研发的量化风险评估软件PHAST,SAFETI,以及全球领先的火灾爆炸三维模拟CFD工具KFXEXSIM在全球拥有广泛的用户群体,其计算模型经过全球最大的火灾爆炸实验室DNV GL Spadeadam验证。
长输天然气管道放空回收技术规范-最新国标

长输天然气管道放空回收技术规范1适用范围本文件规定了长输天然气管道线路和站场放空回收的总体原则、放空回收量测算与限值、放空回收系统技术要求、现场安装和气密性试验、放空回收作业要求和天然气放空回收评价要求。
本文件适用于在役、新建或改扩建长输天然气管道工程的天然气放空回收。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T3836.1爆炸性环境第1部分:设备通用要求GB/T25359石油及天然气工业用集成撬装往复压缩机GB/T35068油气管道运行规范GB/T37170固定式燃气发动机安全技术规范GB50251输气管道工程设计规范GB50540石油天然气站内工艺管道工程施工规范GB/T7777容积式压缩机机械振动测量与评价JB/T8935工艺流程用压缩机安全要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1放空blowdown;vent将管道中的天然气从管道中排出,包括冷放空和热放空。
3.2放空回收ventilate and recycle将原本要进行放空的天然气回收利用,放空回收利用系统的核心设备为压缩机。
3.3计划性放空planned venting在生产运行过程中有计划性的作业发生的天然气放空。
有计划性的作业主要是指收发球、流量计拆卸、设备排污、设备调试、设备维检修、管线改造、动火等。
3.4计划性放空回收planned venting recovery有计划的维修、维护或更换管线等事件前的有计划的放空回收。
3.5增压放空回收pressurized venting recovery站场放空气回收利用系统主要包括节流和增压回注两大部分,核心设备是压缩机组,基本流程为:在站场放空管道上安装通径球阀,对放空天然气进行节流;节流天然气经压缩机组增压后,重新注入上游管道、下游管道或者分输管道达到回收利用的目的。
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根据一元气体流动基本方程式,推导了孔口泄漏在绝热过程下泄漏流量计算的小孔模型和适合管道完全断裂的多变过程泄漏流量计算的管道模型,联合两种模型计算任何泄漏孔口直径下的泄漏流量,讨论了燃气最大泄漏流量的限制,进行了实例计算并对比了不同模型的计算结果。
关键词:泄漏流量计算;管道模型;小孔模型;管道小孔综合模型;流量限制Calculation of Leakage Rate from Gas Pipeline HUANG Xiao-mei,PENG Shini,XU Hai-dong,YANG Mao-hua Abstract:According to the basic equations of one-dimensio n gas flow,a hole model for calculation of hole leakage r ate in adiabatic process and a pipeline model for calculat ion of leakage rate in variable process suited to full rup ture of pipeline are deducted. These two kinds of models a re combined to calculate the leakage rate from leakage hol es with different diameters. The limitation of the maximum gas leakage rate is discussed,the example calculation is carried out,and the calculation results of different mode ls are compared.Key words:calculation of leakage rate;pipeline model;ho le model;combined model of pipeline model and hole model:limitation of flow rate1 概述在燃气管道事故定量风险评价、事故抢险预案制定和漏气损失评估时,首先要计算泄漏流量。
燃气管道在事故破损时,燃气可通过两种途径进入到大气中,一种是燃气直接泄漏到大气环境中,另一种是泄漏到土壤中,通过土壤渗透进入大气环境。
前者可以通过理论推导得出泄漏流量的计算公式,后者理论计算比较复杂且不确定性很大。
本文主要分析和讨论前一种情况下的泄漏流量计算。
第三方破坏是城市燃气管道泄漏的主要原因之一,其主要表现是挖掘机器、钻孔机器破坏管道,在这种情况下,燃气通常直接泄漏到大气中。
此外,架空管道泄漏也是直接泄漏到大气中。
2 小孔模型的推导管道泄漏示意图见图1。
小孔模型是将泄漏孔口当作孔径很小的小孔,从而建立泄漏流量计算的模型。
图中点1——管道起点点2——泄漏口入口点点3——泄漏口出口截面上的点点4——点2上游附近的某点L——泄漏点至管道起点的距离,mqV,U——泄漏点上游管道体积流量,m3/hqV——泄漏体积流量,m3/h图1中,点1通常为该管道上游的调压器出口,其压力通常保持不变。
假设点4的断面流量及其平均流速方向不受泄漏影响,而点4下游至泄漏口处的任何点管道断面平均流速由于受到泄漏影响而不再沿管道轴线方向,点4至点2的距离非常小,可以忽略不计,因而点4的压力近似等于点2的压力。
小孔模型假设管内燃气全部从该小孔泄漏,即管道上游无支管或支管燃气流量为0,这样假设是为了保证从小孔泄漏的燃气流量是最大值;由于泄漏小孔孔径较小,泄漏流量有限,因而忽略管道沿程阻力,认为泄漏处的管内压力等于管道起点压力,即:p2=p1(1)式中p2——图1中点2的绝对压力,Pap1——图1中点1的绝对压力,Pa在泄漏孔处,燃气流速一般较快,燃气没有足够的时间与环境进行热量交换,因此燃气泄漏过程,即从点2到点3的燃气流动过程可被视为可压缩气体绝热流动过程,可见泄漏孔口与喷嘴相似。
孔口泄漏瞬间的流动可以看作是一维流动,气体的一元流动欧拉运动微分方程为[1]:式中p——燃气绝对压力,Paρ——燃气密度,kg/m3v——燃气断面平均流速,m/s因为泄漏过程为绝热过程,所以有[2]:式中κ——燃气的等熵指数C——常量1κ是温度的函数,在常温下理想气体的κ可近似当作定值[2],对于天然气等由多原子分子组成的气体,κ取1.29。
因为城市燃气压力大多在1.6MPa以下,燃气温度为常温,所以燃气可以看作理想气体[2],因此有:——燃气的气体常数,J/(kg·K)式中RconT——燃气的温度,K将式(3)代入式(2)并在小孔入口点2和小孔出口点3进行积分,然后将式(4)代入整理可得:——点3的燃气断面平均流速,即为燃气的泄漏出口流速,m 式中v3/s——点2沿管道泄漏口轴线方向的流速,m/sv2,LT——点2处的燃气温度,K2——点3的绝对压力,Pap3p3可按式(6~8)计算[2]:式中pa——环境压力,Papc——临界压力,Paβ——临界压力比在小孔模型下,v2,L 一般很小或近似为0,因而v2,L2远远小于v32;,可以忽略不计,因此式(5)可简化为:泄漏孔出口压力与入口压力的比值等于临界压力比时的泄漏出口燃气流速称为临界流速,将式(7)、(8)代入式(9)有:式中vc——泄漏出口燃气临界流速,m/s当p3达到临界压力pc后,点3的流速v3就等于临界流速秽,。
根据孔口出流的质量流量公式,可得出泄漏质量流量为:qm =0.25μπd2ρ3v3(11)式中qm——泄漏质量流量,kg/sμ——流量系数,可取0.90~0.98d——泄漏孔口当量直径,m——点3处的燃气密度,kg/m3ρ3不规则孔口当量直径按下式计算:式中A——泄漏孔口面积,m2j将式(4)、(6)、(9)、(10)代入式(11)并整理可得:当时:当时:在小孔模型下,认为式(1)成立,且由于管内流速小,管内流动可视为等温过程,因而对于任一管道,只要知道管道起点压力、管内燃气温度和泄漏孔口当量直径,便可按照式(12)和(13)计算泄漏质量流量。
3 管道模型的推导管道模型适合于管道完全断裂的情形[3],即泄漏当量直径等于管道内径,点2即为管道末端,点2和点3重合,管道泄漏流量就等于管输流量,此时可按管道水力计算公式来计算管道流量。
燃气泄漏过程中,管道上游阀门关闭之前,管内燃气流动可以视为稳定流动。
在燃气管道完全断裂泄漏情况下,燃气流速较大,管内燃气可能没有足够的时间和周边环境进行充分的热交换,管内流动也不能看作等温过程,而只能看作多变过程,因而对于管内燃气流动过程有:式中n——多变指数C——常量2仍然假设从管道起点至泄漏点之间的管段上没有支管,或所有支管的流量都为0,同时考虑到管内燃气流速较大时,不能忽略对流项㈨,将文献[4]提供的管内流动基本微分方程组联合式(14)可以推导得到式(15)。
式中q——泄漏点上游管道内燃气的质量流量,kg/sm,UD——管道内径,mλ——摩擦阻力系数,可按文献[4]或[5]提供的公式计算式(15)中n=1时,表示管内流动为等温过程,此时认为管内燃气与周边环境有充分的热交换,管内温度等于环境温度且保持不变;当n=κ时,表示管内流动为绝热过程,此时认为管内流速太快或者管道太短,管内燃气完全没有和环境进行热交换;实际上这两种理想状况都不存在,n的值在1和κ之间,为了简化计算,通常在管内燃气流速较小,管道较长时,n取1,而在管道流速很大或者管道很短时,n取κ。
在管道模型下,点2为管道末端且暴露于大气环境中,因而泄漏口处的压力等于大气环境压力,即:p2=pa(16)此时只要知道管径、泄漏处至管道起点的距离、管道起点的压力,选取适当的值,便可按照式(15)计算管道的质量流量qm,U。
4 管道-小孔综合模型当燃气管道完全断裂时,按管道模型计算泄漏流量比较准确,当燃气管道只有孔径很小的破损孔时,按小孔模型计算泄漏流量比较准确。
但在实际情况下,特别是由于施工开挖导致的断裂,泄漏口既不是小孔,也不是完全断裂,因此用这两种模型都不准确。
管道一孔综合模型就是将管道模型和小孔模型结合起来进行泄漏流量计算㈨。
事实上,在小孔模型下,只要有燃气泄漏,管道内燃气就会流动,由于摩擦的存在,管道内必然会有沿程阻力,因此式(1)并不成立,实际的p2还需要根据式(15)计算。
前面已经假设管输燃气全部从小孔泄漏,这种假设对于风险评价和事故应急抢险来说是保守的,因而有:qm =qm,U(17)式(17)中qm可根据式(12)和(13)计算,式(12)和(13)中的咒可由式(4)和(14)联立求得,qm,U可以根据式(15)计算,因此联立式(4)、(12)、(13)、(14)、(15)、(17)便可计算出泄漏质量流量qm 、泄漏处的管内压力p2及管内温度T2。
该模型对于任何泄漏口尺寸的稳定泄漏过程都比较准确,计算时需要利用计算机语言编程求解。
为了符合工程习惯,通常需要将泄漏质量流量转换成泄漏体积流量:式中ρ——标准状态下燃气密度,kg/m35 最大泄漏流量限制的讨论燃气在管道内的最大流量有限制,并不是按照管道模型或者管道一小孔模型计算得到的结果就一定是实际流量,而必须对计算结果进行两个方面的校验:一是调压器最大通过能力的限制,二是管内临界流量的限制。
①调压器最大通过能力的限制城市燃气管道都与上游调压器相连,管道内的流量和泄漏流量都不能大于上游调压器的最大通过能力qV,max,调压器说明书通常都给出了该调压器在各进口压力下的qV,max值,因此无论用哪种模型计算,泄漏流量的计算结果最大只能取qV,max。
②管内燃气临界流量的限制与泄漏孔处的绝热流动相似,燃气管内流动也存在临界流量问题。
由于沿程摩擦阻力对燃气运动参数的影响,实际气体一元运动微分方程为:将式(14)代入式(19),参照文献[1]推导可得:式中Ma——马赫数马赫数按式(22)计算:式中c——当地声速,m/s管道起始端流速一般较小,马赫数远小于1,因而有:n-κMa2>0 (24)由式(20)和(21)可知,随着流动距离的增长,压力不断减小,速度不断增加,但压力不可能无限降低,流速不可能无限增大,即n-κMa2不可能为0,因此式(25)恒成立:又根据管内稳定流动质量流量方程有:(26)0.25μπd2ρv=qm,U将式(14)、(23)、(26)代入式(22),整理可得:在等内径稳定管道流动中,式(27)中参数除断面平均流速移外均为常数,因而马赫数随刨增大而增大,图1中点4处马赫数最大。