根據(jù)天然氣在置換過程中的流動阻力及置換操作經驗，通常將天然氣置換時管道內推進壓力控制為 0.1 MPa左右［7］，流體可視為理想氣體，輸氣管道內氮氣置換為二維非穩(wěn)態(tài)理想流體的流動。模擬的流體為連續(xù)介質，涉及到能量交換和組分運輸，但沒有涉及化學變化，所以置換過程的控制方程包括連續(xù)性方程、動量守恒方程、能量守恒方程和組分質量守恒方程

根據(jù)《氮氣置換技術要求》,采用無腐蝕、無毒的惰性氣體作為隔離介質,采用無隔離清管器方案及“氣推氣”方式。

液氮氣化后進入輸氣管道之前經加熱裝置至5℃~15℃之間,以防低溫損傷管線。

輸氣管道氮氣置換填充所需氮氣量為0.02MPa,10℃狀態(tài)下充滿整個線路工程線路管道、閥室、站場管道體積所需用的量。

為了確保輸氣管道氮氣置換填充能順利、徹底,氮氣注入量考慮如下?lián)p失量：

1.注氮期間氮氣和天然氣之間會發(fā)生混合，氮氣會有混氣量，造成氮氣段的減量。

2.站場置換放空耗費的氮氣量。

輸氣管道氮氣置換過程中,隨著背壓、流速、管徑和管長的增大,混氣長度也逐漸增大。層流和湍流時的混氣長度差異是由管道橫截面上的流速分布不同造成的。進行氮氣置換時,應避免氮氣處于層流狀態(tài)。背壓的存在對管道投產置換是不利的,在投產時應盡量放空以減少背壓。在管徑、氮氣置換流速和背壓相同的情況下，模擬不同管長下的混氣長度，以考察管長對混氣長度的影響規(guī)律。

燃氣與空氣混合在一定的比例范圍便形成危險性氣體。因此,在燃氣管道投產時,不允許直接用燃氣置換原管道內的空氣,而應該先用氮氣置換原管道內的空氣(投產一次置換),而后用燃氣置換管道內的氮氣和剩余空氣(投產二次置換)。通過氮氣置換防止燃氣與空氣的混合濃度達到危險范圍,是一項事關安全的非常重要的工作。在置換工作進行前,需要確定氮氣的置換濃度,以此來計算氮氣的用量。