【论文精选】室内燃气胶管环形间隙泄漏模型建立与分析
创作者：王俊清，刘华泉，王鹏
第一作者企业：山东建筑大学热量工程学校
节选自《煤气与热力》2017年5月刊
1简述
伴随着天然气在民用型生活中的普及化，大城市民用型住房天然气的运用也给住户安全性产生了很大的安全隐患。2016年，在我国产生农村居民天然气爆炸安全事故531起，占全年度天然气爆炸安全事故的66%，在其中除不明原因外，90%以上的住户天然气爆炸安全事故都和橡胶软管泄露相关。
房间内燃气泄漏蔓延后，当泄露天然气在房间内做到易燃范畴，碰到火花放电或是用火便会引起爆炸事件，对人身安全资产导致了明显的伤害。因而，要防止操纵房间内燃气泄漏安全事故，就需要掌握引起房间内燃气泄漏的缘故。对于在其中状况，创建泄露量数学分析模型，科学研究测算房间内燃气泄漏量针对维护住户人身安全资金安全极其重要。
2房间内天然气橡胶软管泄露缘故
①橡胶软管使用时间太长非常容易出现衰老硬底化，会发生开裂、发硬、密封性欠佳等状况，非常容易引起天然气安全事故。
②橡胶软管与天然气阀门接手及燃气灶的相接处未用喉箍拧紧，或是橡胶软管插进长短较短，密封性不太好，导致漏汽。
③橡胶软管长短超出2m时，会因为本身作用力过大而造成橡胶软管松脱乃至掉下来。
④耗子啃咬橡胶软管，造成橡胶软管开裂泄露，引起安全事故。
⑤橡胶软管离煤气灶火苗太近，遇热形变［2］。
⑥在清洗操作过程中橡胶软管遭受外力作用而产生脱落或掉下来，导致燃气泄漏。
以上为房间内燃气泄漏的首要缘故［3］。假如橡胶软管因为以上缘故产生掉下来，其泄露量大，非常容易引起爆炸安全事故［4］。
3天燃气管道与橡胶软管环状空隙泄露测算实体模型
为了更好地分析便捷，文中所探讨的与橡胶软管相接的灶前阀位置均按沒有突起的天燃气管道考虑到。天然气软管衰老松脱后，管路空隙造成的泄露归属于环状空隙泄露。依据具体泄露状况，创建天然气在环状空隙的流动性实体模型。
①流动性情况的明确
在真实情况中，天然气软管衰老松脱所造成环状空隙的总宽十分小，并且充分考虑天然气驱动力粘度，因而环状空隙中天然气流动性的流阻低于2000，进而分辨出天然气流动为层.流。
②流动性标准的假定
根据汽体流动性的多元性，对管路环状空隙泄露天然气的流动性标准开展简单化假定。假设标准如下所示：a.把液体当作是非牛顿液体；b.全部流动性全过程是比较稳定的；c.液体为不能缩小液体；d.空隙远低于管线规格；e.忽视管路竖直角度的传热；f.别的容积力忽略。
③环状空隙泄露实体模型的创建
a.内切圆环状空隙泄露实体模型
要创建管路与软管间环状空隙汽体泄露的实体模型，最先创建圆柱形实体模型，圆柱形实体模型见图1。随后把圆柱形实体模型的缝隙泄露势流放置平面坐标内［6］，空隙流动性测算示意图见图2。
图1圆柱形实体模型
图2空隙流动性测算示意图
图上，气旋流动性方位是沿x轴正方向；b为环状空隙的总宽，企业为m；L为橡胶软管插入长短，企业为m；依据初始条件，当y=0时，流动速度u=0。当y=b时，u=0。环状空隙中燃气泄漏的主要操纵方程式见式（2）、（3）：
b.偏心圆环状空隙泄露实体模型
偏心圆环状空隙的测算示意图见图3。
图3偏心圆环状空隙测算示意图
具体情况下，天燃气管道与橡胶软管中间形成的空隙一般都并不是内切圆状空隙，大部分空隙全是偏心圆的情况，针对偏心圆环状空隙存有：
4环状空隙泄露量影响因素与控制方法
根据上文所确立的环状空隙泄露实体模型剖析测算某具体工程施工流程。已经知道某居民房间内天然气橡胶软管插入管路的尺寸为20mm，天燃气管道的外直徑为15mm（测算环节中，将均值直徑类似取名为天燃气管道外直徑），橡胶软管与天燃气管道中间环状空隙类似内切圆环状，其间距为0.1mm，管路里外压力差为2kPa，天然气的驱动力粘度取10.395×10-6Pa·s。运用式（12），可估算出此客户房间内橡胶软管燃气泄漏总流量为3.778×10-5m3/s。依据创建的环状空隙泄露量实体模型，危害泄露量的原因许多［9］，以关键的影响因素（管路里外压力差、空隙总宽、不一样橡胶软管插入长短、天燃气管道外直徑）为自变量，对燃气泄漏量的危害开展测算剖析。
①以管路里外压力差为自变量
在维持实例中别的情况一致的情况下，更改管路里外压力差［10］，泄露量与不一样管路里外压力差的关联见图4。
图4泄露量与不一样管路里外压力差的关联
由图4可以看得出，泄露量伴随着管路里外压力差提升而增加。
②以环状空隙总宽为自变量
在例子中别的标准不变的情况下，更改环状空隙总宽。测算出不一样环状空隙总宽下燃气泄漏量，泄露量与环状空隙总宽的关联见图5。
图5泄露量与环状空隙总宽的关联
由图5可以得到：泄露量伴随着环状空隙总宽的增加而提升。因为环状空隙的总宽对燃气泄漏量的危害极大，在安裝橡胶软管全过程中一定要用喉箍拧紧橡胶软管，并定期维护拆换橡胶软管，以操纵管路环状空隙。
③以不一样橡胶软管插入长短为自变量
在例子中别的标准不变的情况下，更改橡胶软管插入长短，各自估算出橡胶软管与管路间不一样橡胶软管插入长短情况下的泄露量，泄漏量与橡胶软管插入长短的关联见图6。
图6泄露量与橡胶软管插入长短的关联
由图6可以得到：燃气泄漏量伴随着橡胶软管插入长短的增加而渐渐降低，但减少速度愈来愈慢。由此关联，在燃气管道安装全过程中适度提升橡胶软管插入长短，便可以把天然气环状空隙泄露量保持在较小的水准。
④以天燃气管道外直徑为自变量
维持实例中别的工作状况不会改变，更改天燃气管道外直徑。测算出不一样管路外直徑下的泄露量，泄漏量与天燃气管道外直徑的关联见图7。
图7泄露量与天燃气管道外直徑的关联
由图7可以看得出：泄露量伴随着管路外直徑提升而增加。因而，不直接影响住户一切正常天然气的情形下，适度选用较小管经的管路与橡胶软管联接，可以有效的降低橡胶软管与管路处的泄露量。
5结果及提议
①根据天然气橡胶软管松脱泄露的特性和工程项目具体情况，创建了内切圆环状空隙泄露实体模型及偏心圆环状空隙泄露实体模型，对燃气泄漏量开展科学研究测算。根据橡胶软管掉下来泄露的工程项目状况，创建了掉下来全过程中的环状空隙泄露实体模型。
②对某工程项目案例天然气橡胶软管与管路相接处泄露量实现测算。剖析不一样影响因素下燃气泄漏量的转变状况，得到燃气泄漏量随环状空隙总宽增大而明显提升，随管路里外压力差和天燃气管道外直徑的增加而提升，随橡胶软管插入天燃气管道长短的提高而降低。
③在安裝橡胶软管全过程中一定要用喉箍拧紧橡胶软管，并定期维护拆换橡胶软管。
④在设计过程中管路与橡胶软管相接处应挑选较小管路管经，适度提升橡胶软管插入的长短，以操纵橡胶软管与管线空隙处的燃气泄漏量。
论文参考文献：
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