Transient analysis of gas flow in a straight pipe

Authors


Abstract

In the present work, numerical simulation has been done to analyze transients in gas flow and pressure in a horizontal straight pipe. For a single gas pipeline, eight representative cases corresponding to different causes of transient behaviour are simulated to predict unsteady state flow and the evolution of pressure profiles. The numerical results show that depending upon the pipe dimensions and operating variables such as pressure and gas flow rate, transient effects in the pipeline may last for a long time and/or over significant length of pipe. The simulations predict an initial surge in gas flow rate greater than the final steady-state value if the pressure drop across the pipe is increased. Similarly, initial flow rate may decrease below the final steady-state value if the pressure drop is decreased. In case of complete closure of a valve, oscillations in both pressure and mass flow rate are observed, which gradually decay and the steady state conditions of no flow are ultimately achieved. The present results are compared with a published work from the literature. A reasonably good agreement is found between these two predictions. The present study is of practical significance in safe design and operation of a gas delivery system.

Abstract

Dans ce travail, on a mené une simulation numérique dans le but d'analyser les comportements transitoires dans I'écoulement de gaz et la pression dans une conduite droite horizontale. Pour une conduite de gaz unique, huit cas représentatifs correspondant à différentes causes de comportement transitoire sont simulés pour predire l'écoulement à l'état non stationnaire et l'évolution des profits de pressions. Ces résultats numériques montrent qu'en fonction des dimensions des conduites et des variables de fonctionnement comme la pression et le débit de gaz, les effets transitoires dans la conduite peuvent durer longtemps et/ou sur une longueur significative de la conduite. Les simulations prédisent un à-coup initial dans le débit de gaz plus grand que la valeur finale à l'état non stationnaire si la perte de charge dans la conduite augmente. De la měme manière, le débit initial va diminuer en-dessous de la valeur finale à l'état permanent si la perte de charge diminue. En cas de fermeture complète d'une vanne, on observe des oscillations dans la pression et le débit massique, qui décroissent graduellement, pour aboutir finalement à des conditions à l'état permanent de non-écoulement. Ces résultats sont comparés à un travail publié dans la litérature scientifique. Un accord raisonnablement bon a été trouvé entre ces deux prédictions. La présente étude revět une importance pratique dans la conception et le fonctionnement sǔrs d'un systeme de distribution de gaz.

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