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中国土木工程学会燃气分会会刊
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管壳式相变蓄热换热器； 相变换热； 完全熔化时间； 完全凝固时间

论文作者赵 伟1 ， 邓渤凡2 ， 任益群3 ， 邵永前3 ， 黄小美2 ， 魏大强2 ， 黄硕鑫1杂志期数2025年6月刊
关键词掺氢天然气管道； 土壤； 泄漏扩散； 数值模拟
作者单位1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第十设计研究院， 天津 300074； 2.重庆大学 土木工程学院， 重庆 400045； 3.西安秦华燃气集团有限公司， 陕西 西安 710075
利用ANSYS Fluent软件，分析埋地掺氢天然气管道的泄漏扩散特性。建立管道土壤泄漏模型，分析不同因素（泄漏时间、掺氢比例、泄漏压力、泄漏孔直径、地表条件）影响下的泄漏扩散特性。通过体积分数高于爆炸下限的气体沿管道扩散的最远距离（FDR）和地表体积分数高于爆炸下限的气体扩散的最远距离（GDR）两个危险范围指标，分析掺氢天然气土壤泄漏扩散过程。随着时间增加，掺氢天然气在竖直方向的扩散速度大于水平方向的扩散速度。FDR 和 GDR 均在前600 s迅速增大，之后增长速率减小。掺氢比例为20%时，掺氢天然气与纯甲烷泄漏的FDR和GDR均基本相等。掺氢比例达到 50%时，掺氢比例对泄漏气体在土壤中扩散范围的影响已不能忽视。 掺氢天然气的扩散范围随着泄漏压力增大而增大，且随着泄漏压力升高，泄漏压力对掺氢天然气在地表处的扩散影响比在土壤中的扩散影响更为显著。泄漏孔直径越大，掺氢天然气扩散的FDR和GDR越大，并且泄漏孔直径越大，对扩散范围的影响越显著。随着泄漏时间增长，地表硬化导致更多的泄漏气体向周边扩散而不是向上扩散。地表硬化使得GDR更大，危险性大于地表未硬化。
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