在汽化器中经自然吸热过程汽化后的氮气从注氮口注入管道中,注氮压力不宜过大,以防加压的氮气与管道前端的空气由于扩散作用而相互混合,同时注氮压力的确定也应考虑氮气在管道流通时能够克服管壁和沿线阀门所造成的流动阻力的影响,一般来说注氮压力应控制在0.1-0.3MPa另外为了减少氮气与***的混气,***的注人压力应与注氮压力保持一致,且注入***应紧跟注氮结束之后。
氮气置换速度是管道置换投产过程需要考虑的一个重要参数,置换速度的大小决定着氮气置换时的流动状态。采用氮气置换空气时,由于两者的密度不同,处于层流状态的氮气会以一个楔形的方式插入到前端的空气当中,随着置换过程的进行,楔形的长度会逐渐增加,且两者压差越大,混气量越大。研究表明采用氮气不隔离置换方法时,为了减小氮气与空气的混气量,应尽可能使气体处于紊流不分层的流动状态,因此这也是确定注氮速度考虑时的一个主要的因素。
氮气置换过程中氮气在空气中的对流扩散情况进行了多工况数值模拟,分析了混气长度的影响因素。结果表明:流态、背压、流速、管径和管长是影响混气长度的5个因素,其中混气长度随着背压、流速、管径和管长的增大而增长;与氮气处于湍流时相比,氮气处于层流时的混气长度大,置换时间也长得多;投产时,应尽量放空以减少背压对管道投产置换的影响。
输气管道氮气置换过程中,随着背压、流速、管径和管长的增大,混气长度也逐渐增大。层流和湍流时的混气长度差异是由管道横截面上的流速分布不同造成的。进行氮气置换时,应避免氮气处于层流状态。背压的存在对管道投产置换是不利的,在投产时应尽量放空以减少背压。在管径、氮气置换流速和背压相同的情况下，模拟不同管长下的混气长度，以考察管长对混气长度的影响规律。