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《浙江工业大学》 2015年
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枝状火炬管网压降计算的建模与仿真

殷乾  
【摘要】:火炬管网用于收集石化工艺装置在开、停车及事故工况下排放的多余物料,在石化工业的安全生产中扮演重要角色。在工艺装置的改造或扩建过程中,火炬管网的泄放点个数和泄放量发生改变,可能会导致安全泄放装置的出口压力超过其最大允许背压,火炬气无法排入管网。针对上述问题,以枝状结构的火炬管网为研究对象,开展火炬管网压降计算的研究。本文的主要工作及成果如下:(1)根据火炬系统的设计标准的要求,在安全泄放装置的背压限制条件和管道内气体流速限制条件下,分别采用Romeo方程和Drwnchuk-Purvis-Robinson方程,对API 521标准中气体排放管道压降计算公式的摩擦阻力系数和气体压缩因子计算方法进行改进。将改进公式应用于火炬管道的压降计算,通过与其它管道压降计算公式的案例分析对比,结果表明在一定管长范围内,各计算结果几乎完全吻合。这证明在保证计算效率的前提下,所提出的火炬管道压降计算方法合理可用。(2)在对枝状火炬管网进行抽象描述的前提下,利用关联矩阵建立了管网拓扑模型;将其与上述火炬管道压降公式联合,最终实现了对火炬管网压降的求解。通过与其它管网软件进行案例分析对比,结果表明计算误差在5%以内。(3)为提高计算的精度和稳定性,采用Crank-Nicolson隐式差分格式构造气体管道瞬态模型的差分方程,建立了适用于火炬管道入口压力动态分析的瞬态流动模型。通过与管网瞬态模拟软件Pipeline Studio(PLS)进行案例分析对比,结果表明在管道压力较大或者管道长度较短的条件下,两者计算结果吻合度较高,因此证明所建管道瞬态模型在一定范围内合理可用。(4)在火炬管道瞬态流动模型的基础上,添加管网内部节点处的流量及压力边界条件,建立了火炬管网瞬态流动模型。通过与PLS软件进行案例分析对比,发现该模型的计算结果与PLS仿真结果有一定的偏差,但两者计算结果的总体变化趋势基本一致且相对误差基本保持在可接受范围以内。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ052.7

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