محاسبه ميزان هدررفت گاز طبيعي از يك حفره در خطوط لوله توزيع گاز زير زميني

Calculation the Amount of Natural Gas Loss from a Hole in Buried Distribution Gas Pipelines

در اين تحقيق با استفاده از روش عددي به محاسبه ميزان نشتي گاز طبيعي از يك سوراخ كوچك واقع بر سطح جانبي لوله ­اي در خطوط توزيع گاز طبيعي رو­زميني و مدفون در خاك پرداخته شده است. هندسه مورد بررسي توسط نرم ­افزار Gambit طراحي و شبكه ­بندي شده و سپس حل عددي توسط نرم­ افزار Fluent انجام شده است. سيال مورد نظر، تراكم ­پذير با رفتار گاز ايده ­آل و جريان به­ صورت آشفته مي­باشد و خاك، به­ صورت يك ناحيه متخلخل در نظر گرفته شده است. نتايج به­ دست آمده نشان مي­دهد كه در سوراخ­هاي با قطر كوچك، سرعت تخليه به سرعت صوت رسيده و به ­اصطلاح خفگي در جريان رخ مي­دهد. همچنين نتايج حاصل از برازش داده­ها نشان دهنده اين است كه دبي حجمي گاز نشت­ يافته، يك رابطه خطي با فشار و رابطه درجه دو با قطر سوراخ دارد. براي لوله­ هاي زير زميني، در سوراخ­هاي با قطر كوچك نسبت به سوراخ­هاي بزرگ­، عمق نفوذ گاز در داخل خاك بيش­تر اما دبي حجمي گاز نشت يافته كمتر مي‌باشد. در انتها به منظور كاربرد نتايج براي صنايع گاز طبيعي، روابط همبسته ­اي براي محاسبه نشت گاز در حالت­هاي لوله رو زميني و زير زميني ارائه شده است.

In this research, the amount of natural gas leakage from a small hole located on the lateral surface of the above-ground or buried distribution gas pipe lines is estimated. The geometry was designed and meshed by GAMBIT software and then numerical calculation is carried out by FLUENT software. The working fluid was considered as compressible ideal gas. The fluid flow was assumed turbulent and soil considered as a porous zone. The results indicate that for small hole diameters, discharge speed reaches to the sound speed and at the so-called, choking occurs at exit position. Also, the volumetric flow rate of leaked gas has a linear relation with pressure of initial point and second order relation with hole diameter. In the case of buried pipes, permeation depth of gas in soil at the small diameter holes, is more than large holes but volumetric rate of leaked gas is lower. Finally, with the goal of making the results applicable for the natural gas industry, two correlations were developed for estimating the amount of leaked gas in aboveground and buried pipelines.