吕小明 李英杰 李 虎 董江洁 朱 琳 陈良飞 黄良福

中国石油新疆油田分公司采气一厂

1 背景描述

某采气厂地处高纬度地区，在建深冷管线和装置面临评价所选柔性保冷材料与保冷工艺的适用性、安全性问题。对于保冷层经济厚度选择、管线冷损失核算缺乏有效技术手段，无法获知其保冷效果，为建成投产、运行维护工作带来困扰。在建深冷管线和装置欲选用柔性保冷材料与PIR材料。柔性保冷材料由丁腈橡胶聚合物发泡（LT）和二烯烃泡沫（LTD）组成，内层采用LT，为减振兼顾隔热层。外层采用LTD，是主保冷层两种材料相互组合使用。聚异氰脲酸酯主要结构是异氰脲酸酯环。两种材料物性参数比较如表1。

表1 保冷材料热物性参数

2 有限元模拟分析

2.1 建立几何模型

建立介质流—管道—防腐层—绝热层—防潮层—空气流物理模型。基于现场工艺参数，选择脱甲烷塔中温度最低管线，管径89mm，壁厚5mm。建立架空保冷管道三维模型。保冷层最外层建立空气层，厚度为管道内部各材料厚度之和。表2为保冷材料为柔性保冷材料时，各层材料物性参数。表3保冷材料为PIR时，各层材料物性参数。

表2 各层材料物性参数（柔性保冷）

3 4保冷层（黑）空气层0.028 0.0242 50 196 50.00 1.225

表3 各层材料物性参数（PIR）

2.2 划分网格

使用ANSYS Mesh 网格生成模块选择四面体结构化网格对模型进行网格划分。

2.3 Fluent中模拟管道流动

将划分好网格的模型导入Fluent 模块中，模拟甲烷管流状态。打开能量方程与k-ε 湍流模型[4]。随后基于设置入口截面的边界条件以及流固交界面，进行计算。……