课件10.2 扩散模拟分析

气体或液化气体泄漏后在空气中会发生扩散，形成易燃易爆或有毒有害区域，可能会导致火灾爆炸或中毒事故。扩散模型轻气云团模型中性云团模型重气云团模型10.2

扩散模拟分析本节以中性云团为例介绍扩散后果模拟分析。本节提纲概念原理1.2. 事故模型伤害准则与计算原理3.案例分析4.基本概念：根据云团物理性质的不同，可分为轻气云团、中性云团和重气云团。常用的高斯模型属于中性云团模型，包括高斯烟羽模型和高斯烟团模型。其中，高斯烟羽模型适用于连续源的气体扩散，高斯烟团模型适用于瞬时源的气体扩散。1.

概念原理图10-1 高斯扩散模式2.

事故模型2.

事故模型

0

2

2

exp

exp

2

exp

exp

dt

H

z

2

z

Hy

2

x

ut

2

Q

'瞬时泄漏扩散（高斯烟团模型）在泄漏发生的初始一段时间内，其浓度分布是不稳定的，此时采用高斯烟团迭加模型进行描述，其数学表达式如下：C

x

,y

,z

r2r2yx

x y zm3

22

z2

z2

2

2

（10-13）式中，C为泄漏介质在大气中的摩尔百分比浓度；为质量泄漏速率，kg/s；u为环境平均风速，m/s；t为泄漏时间，s；Hr为有效源高，m；x、y、z为预测点坐标；

x

,

y

,

为z

扩散系数，m。式中，Qm为源的泄放速率，m3/s。2.

事故模型在泄漏经过一段时间以后，浓度分布已处于稳定分布状态。此时，应采用高斯烟羽模型进行描述，高斯烟羽模型的数学表达式如下：

2zzy

z

Hr

2

z

Hr

2y2eeeQC

x,

y,

z

2

22

22

m 2

y

zu2.2 连续泄漏扩散（高斯烟羽模型）（10-14）2.

事故模型2yx计算扩散系数可以用示踪试验方法现场测定，也可用大气流特征确定。目前应用较多的有Sutton模型、Pasquill模型、Reuter模型等。（1）Sutton模型C

2

x

2

n

式中，Cy是普通化扩散系数，n取大于大气稳定度的参数。同样也可计算出

y

,

z

。（10-15）2.

事故模型（2）Pasquill模型

y

a1

ln

x

a2

xx

z23b ln

0.465exp

b

b ln

x1 2（10-16）（10-17）式中，a1，a2，b1，b2，b3是大气稳定度的函数。2.

事故模型式中，参数a,

b,

c,

d是大气稳定度和地面粗糙度的函数。（3）

Reuter模型y

axbz

cxd（10-18）（10-19）3.

伤害准则与计算原理易燃易爆物质：采用橘红色和红色表示其地面浓度的分布。橘红色表示地面浓度范围处于燃烧爆炸极限范围内，如遇引燃源则发生燃烧、爆炸事故；红色表示地面浓度高于燃烧爆炸上限，属于准危险区，因为该区域的浓度随时都有可能减小，从而处于燃烧爆炸极限范围内。有毒有害物质：橘红色表示地面浓度高于地面最大允许浓度，但低于半致死浓度，对人体健康以及机体功能会产生一定的危害作用；红色表示地面浓度高于半致死浓度，可能会导致人员中毒死亡。4. 案例分析通过南京工业大学自行研究开发的安全评价与风险分析软件对某储罐进行扩散模拟分析。LPG储罐位于郊区某工厂厂区的中央，厂区长度和宽度分别为

630m

和

460m

。

LPG

储罐储存量为

20t

，

液体密度为543kg/m3

，

气

体

密

度

为

2.02kg/m3

，

爆

炸

极

限

范

围

为1.5%~9.5%，防护堤面积S=500m2。假设白天瞬时泄漏，泄漏源高度为2m，风速1m/s，风向