课件10.1 泄漏模拟分析

第十章 化工事故后果模拟分析课程名称：《化工安全工程》本章提纲泄漏模拟分析扩散模拟分析火灾模拟分析爆炸模拟分析液体泄漏气体泄漏两相泄漏10.1

泄漏模拟分析由于设备原因或操作失误等可能会引起气体、液体或液化气体泄漏，导致灾害性的火灾爆炸或中毒事故。泄漏模型本节提纲概念原理1.2. 事故模型3.案例分析基本概念：由于设备损坏或操作原因引起易燃、易爆、有毒有害物质的释放，可能会导致火灾、爆炸、中毒等灾害性事故发生。1.

概念原理2.

事故模型2.1 液体泄漏液体泄漏速度可用流体力学的伯努利方程计算，其泄漏速度为：（10-1）2

p

p0

2gh

Q0

Cd

A

式中，Q0

-液体泄漏速度，kg

/s；Cd

-液体泄漏系数，按表10-1选取；A-裂口面积，m2

；

-泄漏液体密度，kg

/m3；

p-容器内介质压力，Pa；p0

-环境压力，Pa；g

-重力加速度，9.8

m/s2；h

-裂口之上液位高度，m。表10-1 液体泄漏系数Cd2.

事故模型雷诺数（Re）裂 口 形 状圆形（多边形）三角形长方形>1000.650.600.55≤1000.500.450.402.1.1 管道孔洞泄漏从孔洞泄漏的液体的泄漏速度方程为：（10-2）Q0

CdA2

p

p0

式中：

Q0

为泄漏液体的质量流速，kg/s；Cd为泄漏系数；A

为泄漏孔洞的面积，m2；

p

为过程单元压强，Pa；

p0

为大气压强，Pa；

为液体密度，kg/m3。2.

事故模型2.

事故模型2.1.2 储罐孔洞泄漏经储罐孔洞泄漏的质量泄漏方程为：（10-3）d

p0

gQ0

C

A 2g

p

h

式中，Q 为泄漏速率，kg/s；C 为泄漏系数；

为液相密度，0kg/m3；Ahole

为泄漏面积，m2；

p

为存储压强，Pa；

p

为环境大气压，Pa；

h

为液面与孔洞间距离，m。2.

事故模型储罐中液体流空到泄漏处所在的平面所需时间为：（10-4）2ghA 2

p

p

t

t

0

CgA

式中：

t

为泄漏所需时间，s；At

为储罐的横截面积，m2。任何时刻t储罐中液体的质量变化速率为：t（10-5）t

gC

2A2

A2gh

2

p

p

Q0

CA

式中：Q0

为t时刻液体的瞬时质量泄漏流速，kg/s；h

储罐内液面与泄漏处之间的初始距离，m；

t 为泄漏过程中的任一时刻，s。2.

事故模型2.2 气体泄漏音速流动定义：（10-6）2

k

1kp02

k

k

1p

k

1

p

k

1

亚音速流动定义：p0式中， k-气体的绝热指数，即定压比热

Cp之比。（10-7）与定容比热

Cv2.

事故模型气体呈音速流动时，其泄漏量为：（10-8）气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：（10-9）

k

1

k

1

RT k

1Mk

2Q0

Cd

Ap

p

p

k

1

k

0

0

Q0

Cd

Apk

1RT

p

2k M

p

2

k式中，Cd

-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；M

-相对分子量，kg/mol；T

-气体温度，K。2.

事故模型2.

事故模型2.3 两相泄漏在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动。均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：（10-10）Q0

Cd

A 2

p

pc

式中，Q0 -两相流动混合物泄漏速度，kg/s；Cd

-两相流动混合物泄漏系数，可取0.8；A

-裂口面积，m2；

p

-两相混合物的压力，Pa；pc

-饱和蒸汽压，Pa；

-两相混合物的平均密度，kg/m3。

1

-液体蒸发的蒸汽密度，kg/m3；

2

-液体密度，kg/m3；Fv

-闪蒸比，液体蒸发后的气体占气液混合物总量的比例。2.

事故模型1Fv

1

Fv

1

2

两相混合物的平均密度由下式计算：（10-11）闪蒸比由下式计算：（10-12）-泄漏点上流压力Hv2p 1C

T

T

F

Cp

-两相混合物的定压比热，J/kg·K；T12.

事故模型p1的平衡温度，K；T2

-泄漏点压力p2的平衡温度，K；

H -液体的汽化热，J/kg。当

Fv>1时，表明液体将全部蒸发成气体，这是应按气体泄漏公式计算；如果很小，则可近似按液体泄漏公式计算。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泄漏模拟分析。LPG圆柱形储罐基本参数为：

储存量为20t

，

液体密度为543kg/m3，汽化热为

426kJ/

kg，饱和蒸汽压力为0.23MPa。环境压力为0.1MPa，存储