توصيفگر ها :
نشت گاز , خط لوله مدفون , خاك غيرايزوتروپيك , فرسايش خاك , شبيه سازي سه‌بعدي
چكيده فارسي :
استفاده از گاز طبيعي، به¬عنوان يكي از پاكيزه¬ترين انرژي هاي متعارف مصرفي در جهان، رو به افزايش است. خطوط انتقال گاز يكي از مهم¬ترين شريان¬هاي حياتي در زندگي شهري و اخيرا روستايي محسوب مي¬شوند. استفاده از خطوط لوله مدفون، راهي ايمن براي انتقال گاز است. با اين¬حال به علل متعدد، امكان آسيب خط لوله و نشت گاز از آن وجود دارد. باتوجه به اينكه لوله-هاي گاز حاوي مواد اشتعال¬پذير هستند، نشت گاز و آتش¬سوزي¬هاي پس از آن مي¬تواند موجب تلفات جاني، خسارات مالي و زيان¬هاي زيست¬محيطي گردد. درنتيجه، ايمني خطوط لوله به دليل خطرات احتمالي از اهميت بسياري برخوردار است. در پژوهش حاضر، قصد بر آن است كه به بررسي عددي نشت گاز از خطوط انتقال گاز پرداخته شود و اثر نسبت قطر سوراخ نشتي به قطر لوله بر دبي نشت و حد بالا و پايين انفجار، مورد بررسي قرار گيرد. پس از بررسي مطالعات انجام شده در زمينه نشت گاز، مشاهده شد كه به علت خطاي بالاي مدل¬هاي يك¬بعدي و دوبعدي، استفاده از مدل سه¬بعدي براي شبيه¬سازي نشت¬گاز مناسب¬تر است. همچنين با توجه به تاثير خواص هيدروليكي و مكانيكي خاك، روي سرعت نشت و روند پراكندگي گاز، بايد شرايط واقعي خاك را مدنظر قرار داد. در كار حاضر، تاثير وزن لايه¬هاي بالايي خاك بر لايه¬هاي پاييني، كه منجر به تخلخل و نفوذپذيري متغير در خاك مي¬گردد، لحاظ گرديد. همچنين اثر فرسايش خاك و افزايش تخلخل در ناحيه نشت، به علت سرعت بالاي گاز در هنگام خروج از لوله، درنظر گرفته¬¬شد. ابتدا مسأله براي قطر سوراخ نشتي in1 شبيه¬سازي شد. سپس در ادامه، تاثير قطر سوراخ نشتي (in5-2/0) بر ميزان دبي نشت و حد بالا و حد پايين انفجار مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي¬دهد با افزايش قطر سوراخ نشتي، دبي نشت افزايش مي¬يابد. همچنين حد بالا و حد پايين انفجار تحت تاثير قطر سوراخ نشتي و وابسته به زمان بوده و افزايش قطر سوراخ نشتي، سبب افزايش آن مي¬گردد. با گذر زمان نيز اين دو پارامتر افزايش يافته و محدوده اشتعال در سطح زمين، از محل نشتي، دورتر مي¬گردد. با بررسي نتايج حاصل براي اولين بار رابطه ¬اي براي محاسبه دبي نشت، در خطوط انتقال گاز (فشار بالا) پيشنهاد شد. همچنين روابطي براي محاسبه حد پايين انفجار، حد بالاي انفجار و محدوده اشتعال براي خطوط انتقال گاز (فشار بالا) ارائه شد
چكيده انگليسي :
In recent years, use of natural gas, as one of the cleanest energy sources, is increasing in the world. Gas transmission pipelines are considered one of the most important vital arteries in urban and recently rural areas. Use of the buried pipelines is a safe way to transport gas. However, due to several reasons, it is possible to damage the pipeline and leak gas from it. Gas leakage from gas pipelines, can cause human accidents, economic losses, and environmental damage. As a result, due to possible risks, safety of pipelines is very important. In this work, NG leakage from transmission pipelines was investigated numerically. The main objective of the present study is the development of a three-dimensional numerical model to investigate the rate of leakage and propagation of natural gas from buried pipes with respect to the real soil conditions. considering a one-dimensional and two-dimensional models for the pipe cause error. Therefore, the geometry is simulated in three-dimensional model. In the present study, the characteristics of the porous media are considered in according with the actual soil conditions. As a novel idea the employed soil is anisotropic and the weight effect of soil upper layers on the lower layers, which leads to different porosity and different permeability, is also considered in the model. Also The effect of soil erosion, at the location of leakage hole, was investigated. The results of this simulation show that by increasing the diameter of the leakage hole will increase leakage rate and height of the explosion area. By analyzing the results, correlations were developed for calculating the gas leak flow rate form a damaged pipe, lower explosive limit, upper explosive limit and flammability limits.
