1 天然氣管道失效著火燃燒過程研究
1.1 燃燒產(chǎn)值計(jì)算
天然氣在燃燒的過程中，一般會(huì)使得天然氣中的可燃成分與氧化劑發(fā)生氧化反應(yīng)。在燃燒的過程中，如果天然氣中的 H 和 O 能夠完全氧化，那么其就會(huì)完全的生成水，所有的C 與 O 生成二氧化碳，所有的 S 與 O 燃燒生成二氧化硫。如果天然氣不完全燃燒，就會(huì)在天然氣的燃燒物中出現(xiàn)一氧化碳、二氧化氫等。在天然氣長輸管道失效著火后，我們一般將其看作是完全燃燒的過程，在這種情況下是比較危險(xiǎn)的。
1.2 燃燒溫度計(jì)算
天然氣燃燒的過程中煙氣所達(dá)到的溫度我們將其稱作燃燒溫度。在燃燒的過程中，系統(tǒng)的能量處于總體平衡。在不同的條件下，天然氣的燃燒溫度是可以用一般方式來進(jìn)行計(jì)算的。本文所研究的天然氣泄漏中的燃燒溫度，一般要求滿足量熱計(jì)溫度的要求。完全燃燒的情況下可以組成燃?xì)獾某煞钟?jì)算。在計(jì)算天然氣燃燒溫度的過程中，關(guān)鍵問題是需要我們計(jì)算出煙氣的熱容或者煙氣的平均定壓比熱。主要的求解方法包括直接求解法，迭代法以及比熱近似法。
1.3 火焰形狀計(jì)算
天然氣管道泄漏的過程通常噴火主要是噴射火，因?yàn)殚L輸天然氣管道額壓力較高，一旦發(fā)生泄漏，就會(huì)以氣體的形式進(jìn)入大氣中國。常見的描述噴射火形貌的模型主要有三種類型，主要是單點(diǎn)源模型、多點(diǎn)源模型以及固體火焰模型。單點(diǎn)源模型是將噴射火焰看作一個(gè)自內(nèi)向外噴射能量的，或者可以將其描述為能量集中于一點(diǎn)然后對周圍進(jìn)行輻射能量的。多點(diǎn)模型是對火焰噴射情況看作火焰中心線上的各點(diǎn)之間的輻射總和，固體火焰被看做是由火焰中心線上的若干點(diǎn)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(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，我們得出，在無風(fēng)的條件下，火焰的傾斜角是0度。下圖1為固體火焰的模型圖：
在這里，我們通過采用固體的火焰模型對天然氣管道泄露過程進(jìn)行分析，計(jì)算的流程如圖 2 所示：
2 管道失效著火對周邊環(huán)境的影響
在管道沿線環(huán)境較為復(fù)雜的情況下，管道發(fā)生泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故時(shí)，可能造成周邊建構(gòu)筑物如圈占地、村莊、居民區(qū)、學(xué)校等乃至行人等人員傷亡、周邊道路堵塞、車輛受到傷害、管道相鄰企業(yè)人員傷亡的危險(xiǎn)，甚至造成環(huán)境污染等不良后果。
3 天然氣火焰與相鄰管道換熱過程研究
3.1 火焰未直接沖刷管道
火焰未直接沖刷管道時(shí)，天然氣火焰與相鄰的管道之間所進(jìn)行的換熱方式主要是輻射換熱。針對噴射火焰對相鄰管道的熱輻射量，固體火焰模型仍舊是比較符合實(shí)際情況的模型，在一般的實(shí)際工程中，通過掌握火焰某一處的熱輻射量，從而對其計(jì)算公式得到?；鹧嫖粗苯記_刷管道雖然影響力不是過于大，但是需要得到我們的重視。
3.2 火焰直接沖刷管道
天然氣火焰與相鄰管道進(jìn)行沖刷時(shí)，他們之間的換熱方式不僅是輻射換熱，但是同樣不能對其進(jìn)行忽視。當(dāng)火焰直接沖刷相鄰管道時(shí)，其換熱的方式主要是對流換熱和輻射換熱。天然氣是由于管道失效而泄漏到空氣中的，這個(gè)過程我們可以看作是射流。
天然氣管道失效泄漏所形成射流，它的泄漏口可以看作是圓形，非圓形孔口可以根據(jù)相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行改正，氣體在泄漏口的附近我們可以將其看作是非常均勻的，在離開管壁厚，和周圍的分子進(jìn)行交換，包括能量和質(zhì)量的交換，使得射流的直徑不斷的變大。在這種情況下，空氣會(huì)發(fā)生卷吸的情況，使射流區(qū)域的速度比周圍大。如果相鄰管道暴露在空氣中，火焰就會(huì)直接沖刷管道進(jìn)行對流換熱。我們將管道所受到影響的區(qū)域稱作是滯止區(qū)，射流中心局部最大的系數(shù)點(diǎn)稱作是滯止點(diǎn)，在這個(gè)范圍內(nèi)，通常以滯止點(diǎn)為中心，r 為半徑。有時(shí)，由于管道口無法真正確定，因此，有可能射流口的形狀也有可能是狹縫類的，在寬度為 2x 的范圍內(nèi)，其平均的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)比較統(tǒng)一。
4 結(jié)語
天然氣長輸管道一旦失效著火，就會(huì)對相鄰管道產(chǎn)生非常大的影響，深刻影響著相鄰管道的運(yùn)輸安全。對天然氣管道失火因素進(jìn)行研究，可以幫助我們更好的認(rèn)識(shí)天然氣長輸管道，從而在運(yùn)行的過程中更加安全有效，推動(dòng)天然氣企業(yè)的發(fā)展。
