根據(jù)天然氣在置換過程中的流動阻力及置換操作經(jīng)驗，通常將天然氣置換時管道內(nèi)推進(jìn)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(nèi)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(zhì)，涉及到能量交換和組分運輸，但沒有涉及化學(xué)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(zhì)量守恒方程

氮氣置換后氧含量不大于0.5%為合格?？扇夹詺怏w通過的管道或容器在使用前應(yīng)使用氮氣置換裝置。目的是置換出管道內(nèi)的空氣，避免可燃?xì)怏w與空氣中的氧氣形成可燃性混合物，進(jìn)而可能造成內(nèi)燃或危險事故的發(fā)生。

氮氣置換設(shè)備包含：氮氣銜接收及所屬配件、液化氣銜接收、氮氣瓶及液化氣汽車槽車。其間，氮氣瓶和液化氣槽車能夠暫時向事端現(xiàn)場集結(jié)。

目前根據(jù)所使用的置換氣體不同,輸氣管道置換投產(chǎn)可分為兩大類,即天然氣置換和氮氣置換兩種。氮氣置換方案根據(jù)置換過程中是否添加隔離器又可分為氮氣隔離置換和氮氣不隔離置換兩種方式。

天然氣隔離置換

新建輸氣管道在建設(shè)竣工后,管道內(nèi)存在有大量的焊渣、粉塵、固體雜質(zhì)以及空氣混合物,直接注入天然氣置換而不添加隔離措施會使管道中存在有大量的危險性氣體，這在置換投產(chǎn)過程中是極其危險的。在實際生產(chǎn)過程中,常采用給天然氣和空氣段之間添加隔離器的方法將空氣和置換用天然氣分隔成兩個獨立的空間,進(jìn)而降低置換作業(yè)的危險性。

在化工行業(yè)，氮氣主要用作保護(hù)氣體、置換氣體、安全保障氣體等。用作鋁制品、鋁型材加工，鋁薄軋制等保護(hù)氣體。用作回流焊和波峰焊配套的保護(hù)氣體，提高焊接質(zhì)量。由此可見，氮氣已經(jīng)越來越成為人們生活中不可缺少的一部分。利用氮氣可使糧食處于休眠和缺氧狀態(tài)、代謝緩慢，可以防止食物發(fā)霉，因此我國不少地區(qū)也用氮氣來保存糧食。