工业泄漏多米诺效应(公式集

1、工业泄漏多米诺效应分析一、 工业泄露1 泄漏概念由于密闭容器、管道、设备等内外两侧存在压力差，因此在其使用过程中，内部介质在不允许流动的部位通过孔、毛细管等缺陷渗出、漏失或允许流动的部位流动量超过允许量的一种现象，叫作泄漏。泄漏需要通道和压差两个条件，而压差是产生泄漏的根本原因。2 泄漏分类泄漏的情形是复杂多样的，发生的原因和部位也十分广泛。在此研究中，主要考虑不同泄漏物质，分为气态、液态和固态三类。工业中常见的气态泄漏物有天然气、煤气、蒸汽、氧气等；液态泄漏物有“水”、“油”、酸、碱、盐、溶剂等；固态泄漏物有粉尘、砂粒等。最常见的泄漏物是易燃有毒气体如天然气，易燃液体如汽油。二、 工业泄漏主

2、要设备根据各种设备的泄漏情况分析，可将工厂中易发生泄漏的设备归纳为一下类型：管道装置、挠性连接器、过滤器、阀、压力容器或反应器、泵、压缩器、储罐、冷冻或加压气体容器、火炬燃烧装置或放散管等。三、 典型的泄漏计算模型1易燃液体储罐中的液体经小孔泄漏模型 对于储罐，随着泄露过程的延续，储罐内液位高度不断下降，泄露速度和质量流量也均随之降低。这时泄露流量的计算需要考虑液位下降的影响，因此： （1） 式中 Q液体经小孔泄露的速度，kg/s；C0液体泄漏系数，按下表选取；口面积，m2； 泄漏液体密度，kg/m3；液体的绝对压强，Pa；环境压力，Pa；重力加速度，9.8m/s2；裂口之上液位高度，m z0

3、小孔距液面的高度，mT泄露时间,s 液体泄漏系数雷诺数（Re）裂口形状圆形（多边形）三角形长方形1000.650.600.551000.500.450.40 在进行后果评价时，只要泄露物质的性质和状态确定，则 就可以确定。小孔的面积A可以根据实际情况将其换算成等效面积，或者在事前预测时作出假设。对于瞬时泄露或者泄露的流速较小时，储罐内的压强可看做不变，否则必须考虑压力变化对泄露流量的影响。2压缩气体气体或蒸气泄漏模型工业生产中涉及大量的易燃易爆、有毒的气体，如压缩天然气、煤制气、氯气等，一旦输送、储存这些气体的管道、储罐或其他设备发生破裂，气体从裂口泄露出去，和空气混合形成可燃气体，就有发生火

4、灾、爆炸的危险；若泄露出的气体有毒性，则后果更为严重。气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。因此，计算泄漏量时首先要判断泄漏时气体流动属于音速还是亚音速流动，前者称为临界流，后者称为次临界流。当下式成立时，气体流动属音速流动： （2）当下式成立时，气体流动属亚音速流动： （3）式中 容器内介质压力，Pa；环境压力，Pa；气体的绝热指数，即定压比热与定容比热之比。气体呈音速流动，其泄漏量为： （4）气体呈亚音速流动时，其泄漏量为： （5）上两式中 气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；气体膨胀因子，它由下式计算： （6）分子量；气体密度，kg/m3；

5、气体常数，J/molK；气体温度，K。当容器内物质随泄漏而减少或压力降低而影响泄漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。如果流速小或时间短，在后果计算中可采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。在进行后果评价时，只要泄露物质的性质和状态确定，则M、T、p0就可以确定。小孔的面积A也可以根据实际情况将其换算成等效面积，或者在事前预测时作出假设。对于瞬时泄露或者泄露的流速较小时，气体压强可看作不变，否则必须考虑压力变化对泄露流量的影响。3液化气体两相流动泄漏模型为了储存和运输方便，通常采用加压液化的方法储存某些气体，储存温度在其正常沸点之上，如液氯、液氨等，这类液体称为过热液体。这类液化气体一旦泄露

6、大气，因压力的瞬间大幅降低，其中一部分会迅速气化为气体，此时会出现气液两相流动（两相流泄露是一种特殊的泄露模式，严格上说和上述不适同一范畴）。不考虑液位的影响，均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算： （7）式中 两相流动混合物泄漏速度，kg/s；两相流动混合物泄漏系数，可取0.8；裂口面积，m2；两相混合物的压力，Pa；临界压力，Pa，可取=0.55Pa；两相混合物的平均密度，kg/m3，它由下式计算： （8）液体蒸发的蒸气密度，kg/m3；液体密度，kg/m3；蒸发的液体占液体总量的比例，它由下式计算： （9）两相混合物的定压比热，J/kgK；两性化合物的温度，K；临界温度，；液体的气化热，J

7、/kg。发生两相流时 0.2时，可以认为不会形成液池；当1时，表明液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏公式计算。当很小时，可以当做液体计算。四、 泄漏后果及多米诺效应分析1 泄漏形式泄漏一旦出现，其后果不仅与物质的数量、易燃易爆性、反应性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关，这些影响因素可有多种不同的结合。在多米诺效应分析中，选择研究易燃性气体或者液体引起的火灾、爆炸，以及毒性气体扩散影响的范围。2 泄漏后果（1） 可燃气体泄漏可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，其后果也不同：立即起火，即在外泄时被点燃，发生扩散燃烧，形

8、成喷射火或者火球，能迅速危及泄漏现场，但很少影响到厂区外部范围；滞后起火，即可燃气体泄出后与空气混合形成可燃蒸汽云团，并随风漂移，再遇点火源发生燃烧或爆炸，可能引起较大范围的破坏。（2） 有毒气体泄漏 有毒气体泄漏后，形成云团在空气中扩散，将笼罩以厂区为中心的很大的空间范围，造成严重影响。（3） 可燃液体泄漏可燃液体根据其储存方式，泄漏后果有所不同：常温常压下的液态物质，泄漏后聚集在防火堤内或地势低洼处形成液池，蒸发缓慢，遇火可能造成池火；加压液化的气体，泄露时一部分瞬时蒸发，剩下的形成液池并吸收热量继续蒸发。蒸发部分的气体与空气形成蒸汽云团，遇火源发生爆炸，液池部分遇火源形成池火，边燃烧边蒸

9、发；低温液体，泄漏后形成液池，吸收周围热量后蒸发。蒸发量低于加压液化气体泄漏量，高于常温常压下液体泄漏量。3 多米诺效应（1） 易燃泄漏物 易燃液体泄漏后，在防火堤内形成液池，遇火发生池火灾，或者因为加压形成射流，在泄漏裂口处被点燃，形成喷射火；易燃气体在空中扩散，与空气形成爆炸混合物，然后发生延迟点火，发生无约束蒸气云爆炸。这两类事故后果的多米诺效应，我们在另外的论文中有分析，因此不再赘述。（2） 有毒泄漏物毒性泄漏物，在大气中扩散，将造成大范围内人员中毒事故。利用高斯模型分析非重气（密度小于或等于空气的气体）的扩散，分为烟团扩散和烟羽扩散。1）当非重毒气瞬时泄漏时，应用高斯团烟扩散模型，其毒气浓度的变化规律如下式：C(x,y,z,t) = 2Q23/2xyz exp-12x-ut2x2+y2y2+z2z2 （10）式中，Q 毒气排放量，kg；x,y,z 下风、侧风、垂