化工安全工程课件 第六章-泄漏源及扩散模式
合集下载
泄漏源及扩散模式
第六章泄漏源及扩散模式很多事故是由于物料的泄漏引起的。
因泄漏而导致事故的危害，很大程度上取决于有毒有害，易燃易爆物料的泄漏速度和泄漏量。
物料的物理状态在其泄漏至空气中后是否发生改变，对其危害范围也有非常明显的影响，泄漏物质的扩散不仅由其物态、性质所决定，又为当时气象条件、当地的地表情况所影响。
6.1常见泄漏源泄漏源分为两类：一是小孔泄漏：通常为物料经较小的孔洞，长时间持续泄漏。
如反应器、管道、阀门等出现小孔或密封失效；二是大面积泄漏：在短时间内，经较大的孔洞泄漏大量物料。
如管线断裂、爆破片爆裂等。
为了能够预测和估算发生泄漏时的泄漏速度、泄漏量、泄漏时间等，建立如下泄漏源模型，描述物质的泄漏过程：1.流体流动过程中液体经小孔泄漏的源模式；2.储罐中液体经小孔泄漏的源模式；3.液体经管道泄漏的源模式；4.气体或蒸汽经小孔泄漏的源模式；5.闪蒸液体的泄漏源模式；6.易挥发液体蒸发的源模式。
针对不同的工艺条件和泄漏源情况，应选用相应的泄漏源模式进行泄漏速度、泄漏量、泄漏时间的求取。
6.2 流体流动过程中液体经小孔泄漏的源模式系统与外界无热交换，流体流动的不同能量形式遵守如下的机械能守恒方程：（6—1）式中：P——压力，Pa；ρ——流体密度，kg/m３；α——动能校正因子，无因次；α≈1U ——流体平均速度，m/s；g ——重力加速度，g = 9.81 m/s2；z ——高度，m；F ——阻力损失，J/kg；W s ——轴功率，J；m ——质量，kg。
对于不可压缩流体，密度ρ恒为常数，有：（6—2）泄漏过程暂不考虑轴功率，W s =0，则有：（6—3）液体在稳定的压力作用下，经薄壁小孔泄漏，如图6.1所示。
容器内的压力为p1，小孔直径为d，面积为A，容器外为大气压力。
此种情况，容器内液体流速可以忽略，不考虑摩擦损失和液位变化，可得到：式中，Q为单位时间内流体流过任一截面的质量，称为质量流量，其单位为kg/s。
第六章泄漏源解析教学文案
1.1 液体经小孔泄漏的源模型
系统与外界无热交换，对于不可 压缩流体，泄漏过程不考虑轴功， 根据机械能守恒方程有：
p u2
2
gz hf
0
假设过程单元的表压为Pg，外部为大气压 力，因此压降差为P表压；过程中液体高 度 变 化 也 可 以 忽 略 ， Δz=0 ； 摩 擦 损 失 用 流出系数C0代替，从裂缝中流出的液体泄 漏速率为：
uC0 2Pg/2gz
对于面积为A的孔洞，瞬时质量流量为：
Q m u A A C 0 2 P g/ 2 g z
随着储罐逐渐变空，液体高度减少，速度流率和质量流率都随 之减少。对于恒定截面面积为At的储罐，在任何t时刻液体质量 速率为：
Q mA C 0 2pg/2gz0gC A t0 2A2t
思考：如果容器内的压力为大气压，上式可以化简为？ 容器液面降到孔洞所在高度时所需时间？
u C0 2Pg /
于是经小孔泄漏的液体质量流量为：
Qm uA AC0 2Pg
对于雷诺数大于30000，C0近似取0.61，这种情况流出速率不依 赖于孔洞的尺寸。 当流出C0不能确定时，采用1.0以使计算的流量最大化。
例：下午1点，工厂的操作员注意到输送苯的管道中压力降低 了。压力被立即恢复到100psig。下午2:30，管道上发现了一 个直径为0.25in的小孔，并立即进行修理，请估算流出的苯的 质量，苯的相对密度为8.794。
第六章泄漏源解析
contents
常见泄漏源以及源模型 扩散模式 P-G扩散模型及其应用
1.常见泄漏源以及源模型
根据泄漏面积的大小和泄漏时间的长短，将泄漏分为两类： 1）小孔泄漏 2）大面积泄漏
基本的源模型有以下几种： 1）液体经小孔泄漏； 2）储罐中液体经孔洞泄漏； 3）液体经管道流出； 4）气体或蒸汽经小孔泄漏； 5）闪蒸液体的泄漏； 6）易挥发液体蒸发。
安全系统工程培训资料PPT(共 66张)
Q Qv1 (Q1 Qv1 )(12 L / D) /10
式中，Q、Qv1和Q1——分别为两相流实际泄漏速率、按式（6-
11）计算出来的两相流泄漏速率和纯液体泄漏速率，kg/s。
如果管道长度和管道直径之比L/D≤2，一般认为泄漏为纯液 体泄漏。
第二节 扩散模型
6.2.1 6.2.2
6.1.3 两相流泄漏模型
Cp——两相混合物的定压比热，J/kg·K； T——两相混合物的温度，K； Tc——临界温度，K； Hv——液体的气化热，J/kg。
1.1.3 两相流泄漏模型
如果管道长度和管道直径之比L/D<12，先按前面介绍的方法 计算纯液体泄漏速率和两相流泄漏速率，再用内插法加以修正。 两相流实际泄漏速率的计算公式为：
k 1
Q Cg AP
Mk 2 k1 RT k 1
k 1
气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：
Q YCg AP
Mk 2 k1
RT k 1
Cg——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
Y——气体膨胀因子，它由下式计算：
至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占
百分比F可按下式计算：
F
CP
T
T0 H
Cp——液体的定压比热，J/kg·K；
T——泄漏前液体的温度，K；
T0——液体在常压下的沸点，K； H——液体的气化热，J/kg。
6.1.2气体泄漏模型
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。
学习方法
学习本章内容需温习高等数学、流体力学等相关 数学知识，可结合《化工企业定量风险评价导则 （AQ/T3046-2013）》提升对各类模型的实际应用能力， 同时可尝试使用matlab等软件实现模型求解。
式中，Q、Qv1和Q1——分别为两相流实际泄漏速率、按式（6-
11）计算出来的两相流泄漏速率和纯液体泄漏速率，kg/s。
如果管道长度和管道直径之比L/D≤2，一般认为泄漏为纯液 体泄漏。
第二节 扩散模型
6.2.1 6.2.2
6.1.3 两相流泄漏模型
Cp——两相混合物的定压比热，J/kg·K； T——两相混合物的温度，K； Tc——临界温度，K； Hv——液体的气化热，J/kg。
1.1.3 两相流泄漏模型
如果管道长度和管道直径之比L/D<12，先按前面介绍的方法 计算纯液体泄漏速率和两相流泄漏速率，再用内插法加以修正。 两相流实际泄漏速率的计算公式为：
k 1
Q Cg AP
Mk 2 k1 RT k 1
k 1
气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：
Q YCg AP
Mk 2 k1
RT k 1
Cg——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
Y——气体膨胀因子，它由下式计算：
至常压沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占
百分比F可按下式计算：
F
CP
T
T0 H
Cp——液体的定压比热，J/kg·K；
T——泄漏前液体的温度，K；
T0——液体在常压下的沸点，K； H——液体的气化热，J/kg。
6.1.2气体泄漏模型
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。
学习方法
学习本章内容需温习高等数学、流体力学等相关 数学知识，可结合《化工企业定量风险评价导则 （AQ/T3046-2013）》提升对各类模型的实际应用能力， 同时可尝试使用matlab等软件实现模型求解。
化工企业化学品泄漏防控管理方案课件
Q1=2mL/min
Q2=2*{[(100+400/2)*400]/[(100+200/2)*200]}
=2*300*400/200*200
=6(mL/min)
7
4、影响泄漏的因素
2.温度
T
Q
经验：温度T上升10℃，泄漏量增加3～5%
3.冲击、振动
5.脏 堵
4.化学腐蚀
6.水堵（10kPa/m）
8
全体把本区域没用的 彻底清除
把没有必要的清楚 有用的放在近处
1阶段
通过感官彻底去除灰尘
初期清扫 污染
2阶段 发生源困难 部位对策
3阶段
制定准基准书
去除，改善发生源/ 困难场所
为有效地维持清扫、注 油活动而制定行动基准
4阶段
检测设备的所有部位，
总检测 使之复原
5阶段
随时实施清扫、注油、
自主检测 检测、复原
调查发生源 Why-Why分析 - 定量调查 - 寻找根本原因 - 拍摄照片 - 重复5次Why - 制作污染 - 理解设备原理
MAP(地图) 导出改善方法
调查困难部位 - 导出改善方案 - 制作List - 最少投资 - 调查现象 - 反复改善复原 - 作用分担
改善计划
调查效果
活动结果效果
- 内部解决
设备，及制定基准
实施短期检测 复原所有部位的不合理
- 活动AREA MAP
- 提出不合理LIST
- 不合理对策书 （PM分析…）
- 标准制，修订项目LIST -SUB-Theme登录 -OPL - 各种标准书 - 要素作业Manual - 检测Manual
.自主保全基准，对设备进行 .日常保全 .以故障“0”为目标
泄露扩散模型
Q AC0 2 gz0
2 pg
gC02 A2
A0
t
储罐
（2.15）
根据式（2.15）可以求出不同时间的泄漏质量流量。 【例 3-2 】如图 3-7 所示为某一盛装丙酮液体的储罐，上部装有呼 吸阀与大气连通。在其下部有一泄漏孔，直径 4cm，已知丙酮的密度为 800kg·m-3 （1）最大泄漏量； （2）泄漏质量流量随时间变化的表达式； （3）最大泄漏时间； （4）总泄漏量随时间变化的表达式。 图 2.7
附件 弯头 90° 附件描述 标准（r/D=1）的，带螺纹的
K1
K
0.40
800
7
标准（r/D=1）的，用法兰连接/焊接 长半径（r/D=1.5） ，所有类型 斜接的（r/D=1.5） ：1. 焊缝（90°） 2. 焊缝（45°） 3. 焊缝（30°） 4. 焊缝（22.5°） 5. 焊缝（18°） 标准（r/D=1）的，所有类型 45° 长半径（r/D=1.5） 斜接的：1. 焊缝（45°） 2. 焊缝（22.5°） 标准（r/D=1）的，带螺纹的 180° 标准（r/D=1）的，用法兰连接/焊接 长半径（r/D=1.5） ，所有类型 标准的，带螺纹的 长半径，带螺纹的 作弯头 用 标准的，用法兰连接/焊接 短分支 带螺纹的 用法兰连接/焊接 短分支 附件 闸阀、 球 阀、 旋塞 阀 球心阀 阀门 隔膜阀、 蝶阀 全尺寸， 1.0 缩减尺寸， 0.9 缩减尺寸， 标准的 斜角或 Y 形 Dam（闸坝）类型 提升阀 止回阀 回转阀 倾斜片状阀 附件描述
Pg
10m 4m A0
储罐上的小孔泄漏
3）液体经过管道泄漏的泄漏量计算 如图 2.8 所示，在化工生产中，通常采用圆形管道输送液体，沿管道的压力梯度是液体
化工安全工程课件第六章泄漏源及扩散模式
第八节 湍流扩散模型 一、湍流扩散微分方程的推导
若风向与Ｘ轴方向一致
二、无边界点源扩散模型
1. 瞬时泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下
U≠0 有风条件下
2. 连续泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下,连续泄漏各位置点浓度与时间无关
U≠0 有风条件下，连续泄漏各位置点浓度与时间无关
三、有边界点源扩散模型
第六节 易挥发液体蒸发的源模式
泄漏液体向大气蒸发，该蒸发过程的传质推动力为蒸发物质 的气液界面与大气间的浓度差。液体蒸发为气体的摩尔通量：
第七节 扩散模式（有毒有害ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ质在空气中扩散）
连续泄漏源泄漏 的扩散模式
瞬间泄漏源泄漏 的扩散模式
风速、大气稳定度、地面情况、泄漏源高度、泄漏物质的初 始状态、物料性质等因素均会对泄漏物质在大气中的扩散产 生影响。
a 对于光滑管，λ由雷诺数Re决定 （经验公式） b 对于粗糙管，λ由雷诺数Re和相对粗糙度ε/d决定（经验公式、查图）
U= 0→u Z= 5 →0
第四节 气体或蒸气经小孔泄露的源模式
泄漏后密度发生变化 可压缩流体
（势能变化忽略） 定义孔流系数：
令
第五节 闪蒸液体的泄漏源模式
闪蒸：瞬间完成的减压气化，不需加热。近似为绝热过程。
第一节 液体经小孔泄露的源模式
泄露形式
容器内流速忽略， 不考虑摩擦损失和 液位变化
考虑到因惯性引起的截面收缩及摩擦引起的速度减小，引入孔流系数C0。 C0=实际流量/理论流量
C0约为1
薄壁小孔C0约0.61
厚壁小孔或孔外伸有 一段短管C0约0.81
通常情况下C0难以求取，为保持足够的安全余量，可取1.
第二节 储罐中液体经小孔泄露的源模式
化工安全工程 第6章 火灾和爆炸
• 粉尘爆炸(Dust explosion)：由纤细的固体颗粒的快速
燃烧引起的。
• 冲击波(Shock wave)：沿气体移动的不连贯的压力波。 敞开空间中的冲击波的后面是强烈的大风；冲击波与 风结合后称为爆炸波。冲击波中的压力增加得很快， 因此，其过程是绝热的。
• 超压(Overpressure)：由冲击波引起的作用在物体上的 压力。
• 爆炸(Explosion)：气体迅速膨胀并导致压力的迅速改变或
形成冲击波。膨胀可以是机械的，或者是快速化学反应的 结果。
• 机械爆炸(Mechanical Explosion)：是由装有高压非反应性
气体的容器的突然失效造成的。
• 爆燃(Deflagration)：在此类爆炸中，反应前沿的移动速率
图6-3 Cleveland 开杯闪点测定
6.3 液体和蒸汽的燃烧特性
Satyanarayana和Rao指出，纯物质的闪点与液体的沸 点可由公式很好关联。对超过1200种化合物的闪点， 值的误差低于1%。
(6-1)
Tf :闪点，K；a、b、c为常数，K，见表6-1； Tb为液体沸点，K
6.3 液体和蒸汽的燃烧特性
化工过程安全理论及应用 第五讲
第五章 毒物泄漏及扩散模型
一、毒物泄露及扩散模型的作用
毒物释放和扩散模型是后果模拟步骤的重要部分；是 应急管理、应急响应、应急决策的基础。
二、扩散影响参数 风速、大气稳定度、地形条件（建筑物、地面类 型、地面构筑物）、释放源离地面的高度、释放 的初始动量和浮力。
三、中性浮力扩散模型
固体 木柴、纤维、金属粉末、塑料、家具等
燃 料
液体 汽油、柴油、烃类、醚、生物质油等
气体 乙炔、H2、丙烷、CO等
燃烧引起的。
• 冲击波(Shock wave)：沿气体移动的不连贯的压力波。 敞开空间中的冲击波的后面是强烈的大风；冲击波与 风结合后称为爆炸波。冲击波中的压力增加得很快， 因此，其过程是绝热的。
• 超压(Overpressure)：由冲击波引起的作用在物体上的 压力。
• 爆炸(Explosion)：气体迅速膨胀并导致压力的迅速改变或
形成冲击波。膨胀可以是机械的，或者是快速化学反应的 结果。
• 机械爆炸(Mechanical Explosion)：是由装有高压非反应性
气体的容器的突然失效造成的。
• 爆燃(Deflagration)：在此类爆炸中，反应前沿的移动速率
图6-3 Cleveland 开杯闪点测定
6.3 液体和蒸汽的燃烧特性
Satyanarayana和Rao指出，纯物质的闪点与液体的沸 点可由公式很好关联。对超过1200种化合物的闪点， 值的误差低于1%。
(6-1)
Tf :闪点，K；a、b、c为常数，K，见表6-1； Tb为液体沸点，K
6.3 液体和蒸汽的燃烧特性
化工过程安全理论及应用 第五讲
第五章 毒物泄漏及扩散模型
一、毒物泄露及扩散模型的作用
毒物释放和扩散模型是后果模拟步骤的重要部分；是 应急管理、应急响应、应急决策的基础。
二、扩散影响参数 风速、大气稳定度、地形条件（建筑物、地面类 型、地面构筑物）、释放源离地面的高度、释放 的初始动量和浮力。
三、中性浮力扩散模型
固体 木柴、纤维、金属粉末、塑料、家具等
燃 料
液体 汽油、柴油、烃类、醚、生物质油等
气体 乙炔、H2、丙烷、CO等
《化工安全技术》课件
化工安全管理体系
1. 风险评估与管理 2. 安全标准与规程 3. 安全检查与监测 4. 员工参与与责任
通过系统的风险评估和管理，识别和控制 潜在的安全风险。
制定和实施适用的安全标准和规程，确保 操作符合安全要求。
定期进行安全检查和监测，及时发现和解 决潜在的安全问题。
鼓励员工参与安全管理，强调安全责任的 重要性。
化工行业的安全风险
1 化学品泄漏
化学品泄漏可能导致爆炸、火灾或中毒等严重危害。
2 高温高压操作
高温高压操作容易引发设备故障，造成人员伤亡和财产损失。
3 误操作和人为疏忽
误操作和人为疏忽是化工事故发生的主要原因之一。
常见的化工安全事故案例
化学品泄漏
常见的化学品泄漏事故包括 酸碱液体泄漏、有毒气体泄 漏等。
化工安全技术的发展趋势
1
智能化安全系统
利用先进的传感技术和数据分析，构建智能化的安全监控系统。
2
绿色化工技术
推动绿色化工技术的发展，减少化工生产对环境的文化建设，提高员工安全意识和自我保护能力。
结论和总结
化工安全技术是化工行业不可或缺的重要领域。通过了解化工安全技术的定 义、应用和发展趋势，我们可以更好地保障人员和环境的安全，避免潜在的 危险。
爆炸事故
化工厂爆炸可能由于化学反 应失控、设备故障等原因引 发。
化学灼伤
接触腐蚀性化学品可能导致 严重的化学灼伤。
化工安全技术的应用与措施
安全培训与教育
通过培训和教育，提高员 工的安全意识和技能。
安全设备和防护措施
使用适当的防护设备和措 施，减少事故的发生和伤 害的发生。
应急处理和预案
制定应急处理和预案，提 供迅速、有效的应对措施。
化工安全工程课件第六章-泄漏源及扩散模式
3 环境介质
如大气、水体、土壤等 介质。
泄漏扩散的模式
1
扩散模式 1
描述模式 1 的内容。
2
扩散模式 2
描述模式 2 的内容。
3
扩散模式 3
描述模式 3 的内容。
扩散模式的计算方法
提供不同计算方法，如浓度分布计算、风场模拟等。
案例分析与实例讲解
通过实际案例和实例讲解，深入分析并帮助学习者应用所学知识解决实际问题。
化工安全工程课件第六章 -泄漏源及扩散模式
在化工安全工程中，了解泄漏源及扩散模式是非常重要的。本章将介绍泄漏 源的分类、常见的泄漏源、泄漏扩散的影响因素、泄漏扩散的模式以及计算 方法。通过案例和实例讲解，帮助学习者更好地理解泄漏源及扩散模式的知 识。
பைடு நூலகம்
泄漏源的分类
机械故障
如管道破裂、泵故障等。
操作失误
如操作员错误操作、操作 不当等。
化学反应
如意外的化学反应导致泄 漏。
常见的泄漏源
溢漏液体容器
如贮罐、管道等液体容器发生 泄漏。
气体泄漏
如管道、阀门等气体泄漏。
化学品泄漏
如化工车辆事故、储存设备故 障等导致泄漏。
泄漏扩散的影响因素
1 环境条件
2 泄漏源特性
如温度、湿度、风向等。
如泄漏速率、泄漏物质 特性等。
第六章泄漏源解析
大气稳定度是指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位 置的趋势和程度。 它表示在大气层中的个别空气块是否安于原在的层次，是否易 于发生垂直运动，即是否易于发生对流。假如有一团空气受到 对流冲击力的作用，产生了向上或向下的运动，那末就可能出 现三种情况： 1) 如果空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回原来高度的趋势，
Qm AC0 2 pg / 2 gz0
gC02 A2
At
t
思考：如果容器内的压力为大气压，上式可以化简为？ 容器液面降到孔洞所在高度时所需时间？
圆柱型储罐，高20ft，直径8ft，里面有苯。储罐内有氮气为防
止爆炸，罐内表压1atm且恒定不变。目前，储罐内液面高度为
17ft，由于疏忽，铲车驾驶员将距离地面5ft的管壁上撞出一个 直径为1in的小孔。该条件下苯的相对密度为0.8794。请估算： （1） 将流出多少苯？ （2） 苯流到泄漏孔高度时所需要的时间？ （3） 苯通过小孔的最大质量流率。 注：1ft=0.3048m；1in=2.54×10-2m。
1.1 液体经小孔泄漏的源模型
系统与外界无热交换，对于不可 压缩流体，泄漏过程不考虑轴功， 根据机械能守恒方程有：
p
u 2 gz h f 0 2
假设过程单元的表压为Pg，外部为大气压 力，因此压降差为 P表压；过程中液体高 度变化也可以忽略， Δz=0 ；摩擦损失用 流出系数C0代替，从裂缝中流出的液体泄 漏速率为：
2) 通过降低下游压力，不能进一步增加其流速和质量通量，他
们独立于下游环境。这种类型的流动成为塞流、临界流或者声
速流。
3) 对于理想气体来说，塞流仅仅是热容比的函数。
事故案例
2004年6月5日11时40分左右，湖北某化工厂合成车间加氨 阀填料压盖破裂，有少量的液氨滴漏。维修工徐某遵照车间指令， 对加氨阀门进行填料更换。徐某没 敢大意，首先找来操作工，关 闭了加氨阀门前后两道阀门；并牵来一根水管浇在阀门填料上， 稀释和吸收氨味，消除氨液释放出的氨雾；又从厂安全室借来一 套防化 服和一套过滤式防毒面具，佩戴整齐后即投入阀门检修。 当他卸掉阀门压盖时，阀门填料跟着冲了出来，瞬间一股液氨猛 然喷出，并释放出大片氨雾，包围了整个检 修作业点，临近的甲 醇岗位和铜洗岗位也笼罩在浓烈的氨味中，情况十分紧急危险。 临近岗位的操作人员和安全环保部的安全员发现险情后，纷纷从 各处提着消防、防护器材赶来。有的接通了消防水带打开了消火 栓，大量喷水压制和稀释氨雾；有的穿上防化服，戴好防毒面具， 冲进氨雾中协助抢险处理。闻讯后赶到的厂领导协助车间指挥， 生产调度抓紧指挥操作人员减量调整生产负荷，关闭远距离的相 关阀门，停止系统加氨，事故很快得到有效控制和妥善处理，并 快速更换了阀门填料，堵住了漏点。一起因严重氨泄漏而即将发 生的中毒、着火、有可能爆炸的重特大事故避免了。
泄漏源与扩散模式
u C0
2 Pg
2gz 2 Pg 2gz
（6.9） （6.10）
7
Q uA AC0
6.3储罐中液体经小孔泄漏的源模式(2)
由式(6. 9) 和式(6. 10) 知，随着泄漏过程的延续，z ， u Q 。如果储罐通过呼吸阀或弯管与大气连通， 则 ΔP=0 。
Q uA AC0 2gz
u C0 2 RT0 1 M P 1 1 ( ) P0 2 RT0 1 M
（6.32）
Q uA C0 A 0
P 2 P 1 ( ) ( ) （6.33） P0 P0
14
6.5气体或蒸气经小孔泄漏的源模式（4）
Q uAC0 AC0 2P 1
（6.7）
6
6.3储罐中液体经小孔泄漏的源模式(1)
图 6.4 所示的液体储罐，距液位高度 Z 0 处有一小孔 ，在静压能和势能的作用下，储罐中的液体经小孔 向外泄漏。 P 2 P gz F C0（ gz） （6.8）
将式（6.8）代入式（6.3），得
dp
F C
2 0
dp
（6.29）
将式(6.29)代人式(6.28) ，忽略气体或蒸气的初 始动能，得到：
2 C0 p
dp
p0
u2 0 2
（6.30）
13
6.5气体或蒸气经小孔泄漏的源模式（3） 由式(6.27) 得到：
1 p （ ） 0 p0
（6.31）
将式(6.31)代入式（6.30），积分 得：
4
6.2液体经小孔泄漏的源模式（2）
有毒物质泄漏及中性浮力扩散模型33页PPT
有毒物质泄漏及中性浮力扩散模型
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
33
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
33
第六章 泄漏源
平展型 扇型
漫烟型 熏烟型
波浪型
锥型
爬升型 屋脊型
在大气环境影响平均的实际工作中，大气扩散 计算通常以高斯大气扩散公式为主。 高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式。在 均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足正态 分布，由此可导出一系列高斯型扩散公式。实 际大气不满足均匀、定常条件，因此一般的高 斯扩散公式应用于下垫面均匀平坦、气流稳定 的小尺度扩散问题更为有效。
Qm AC0 2 pg / 2 gz0
gC02 A2
At
t
思考：如果容器内的压力为大气压，上式可以化简为？ 容器液面降到孔洞所在高度时所需时间？
圆柱型储罐，高20ft，直径8ft，里面有苯。储罐内有氮气为防
止爆炸，罐内表压1atm且恒定不变。目前，储罐内液面高度为
17ft，由于疏忽，铲车驾驶员将距离地面5ft的管壁上撞出一个 直径为1in的小孔。该条件下苯的相对密度为0.8794。请估算： （1） 将流出多少苯？ （2） 苯流到泄漏孔高度时所需要的时间？ （3） 苯通过小孔的最大质量流率。 注：1ft=0.3048m；1in=2.54×10-2m。
对流层:（平均厚度12 km）大气的最低层，底 界是地面，从地面到50100左右的一层又称近地 层。地面以上厚度1公里 多（1-2km）的大气称 为大气边界层。大气边 界以上称为自由大气。 平流层对流层顶之上到 约55 km的大气层，其 厚度约为38公里。 (臭 氧层) 中间层从平流层顶到 80km高度，其厚度约为 35公里。 热成层（又称暖层、或 电离层）85-800km 本 层出现独特的极光现象。 逸散层 气圈的最外层， 高度达800km以上，厚 度有上万公里。。
大气稳定度是指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位 置的趋势和程度。 它表示在大气层中的个别空气块是否安于原在的层次，是否易 于发生垂直运动，即是否易于发生对流。假如有一团空气受到 对流冲击力的作用，产生了向上或向下的运动，那末就可能出 现三种情况： 1) 如果空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回原来高度的趋势，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由于地面对泄漏物质产生全反射，因此地面上任意点浓度是不存 在地面时此点应具有的浓度和由于地面全反射增加的浓度之和。
THE END Thanks
化工安全工程课件 第六章-泄漏源及扩散模式Biblioteka 第一节 液体经小孔泄露的源模式
泄露形式
容器内流速忽略， 不考虑摩擦损失和 液位变化
考虑到因惯性引起的截面收缩及摩擦引起的速度减小，引入孔流系数C0。 C0=实际流量/理论流量
C0约为1
薄壁小孔C0约0.61
厚壁小孔或孔外伸有 一段短管C0约0.81
通常情况下C0难以求取，为保持足够的安全余量，可取1.
第六节 易挥发液体蒸发的源模式
泄漏液体向大气蒸发，该蒸发过程的传质推动力为蒸发物质 的气液界面与大气间的浓度差。液体蒸发为气体的摩尔通量：
第七节 扩散模式（有毒有害物质在空气中扩散）
连续泄漏源泄漏 的扩散模式
瞬间泄漏源泄漏 的扩散模式
风速、大气稳定度、地面情况、泄漏源高度、泄漏物质的初 始状态、物料性质等因素均会对泄漏物质在大气中的扩散产 生影响。
第二节 储罐中液体经小孔泄露的源模式
忽略阻力项 通过孔流系数C0修正
一、Pg=大气压
总泄露时间t
随时间变化的质量流量Q
二、Pg>大气压
Z=0时泄露停止，如图所示
三、习题
第三节 液体经管道泄露的源模式
*液体经管口泄露 泄露截面积等于管径
分析：关键是要确定泄露口的流速
确定阻力项F？
直管阻力 管件的局部阻力
第八节 湍流扩散模型 一、湍流扩散微分方程的推导
若风向与Ｘ轴方向一致
二、无边界点源扩散模型
1. 瞬时泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下
U≠0 有风条件下
2. 连续泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下,连续泄漏各位置点浓度与时间无关
U≠0 有风条件下，连续泄漏各位置点浓度与时间无关
三、有边界点源扩散模型
a 对于光滑管，λ由雷诺数Re决定 （经验公式） b 对于粗糙管，λ由雷诺数Re和相对粗糙度ε/d决定（经验公式、查图）
U= 0→u Z= 5 →0
第四节 气体或蒸气经小孔泄露的源模式
泄漏后密度发生变化 可压缩流体
（势能变化忽略） 定义孔流系数：
令
第五节 闪蒸液体的泄漏源模式
闪蒸：瞬间完成的减压气化，不需加热。近似为绝热过程。
THE END Thanks
化工安全工程课件 第六章-泄漏源及扩散模式Biblioteka 第一节 液体经小孔泄露的源模式
泄露形式
容器内流速忽略， 不考虑摩擦损失和 液位变化
考虑到因惯性引起的截面收缩及摩擦引起的速度减小，引入孔流系数C0。 C0=实际流量/理论流量
C0约为1
薄壁小孔C0约0.61
厚壁小孔或孔外伸有 一段短管C0约0.81
通常情况下C0难以求取，为保持足够的安全余量，可取1.
第六节 易挥发液体蒸发的源模式
泄漏液体向大气蒸发，该蒸发过程的传质推动力为蒸发物质 的气液界面与大气间的浓度差。液体蒸发为气体的摩尔通量：
第七节 扩散模式（有毒有害物质在空气中扩散）
连续泄漏源泄漏 的扩散模式
瞬间泄漏源泄漏 的扩散模式
风速、大气稳定度、地面情况、泄漏源高度、泄漏物质的初 始状态、物料性质等因素均会对泄漏物质在大气中的扩散产 生影响。
第二节 储罐中液体经小孔泄露的源模式
忽略阻力项 通过孔流系数C0修正
一、Pg=大气压
总泄露时间t
随时间变化的质量流量Q
二、Pg>大气压
Z=0时泄露停止，如图所示
三、习题
第三节 液体经管道泄露的源模式
*液体经管口泄露 泄露截面积等于管径
分析：关键是要确定泄露口的流速
确定阻力项F？
直管阻力 管件的局部阻力
第八节 湍流扩散模型 一、湍流扩散微分方程的推导
若风向与Ｘ轴方向一致
二、无边界点源扩散模型
1. 瞬时泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下
U≠0 有风条件下
2. 连续泄漏点源的扩散模型 U=0 即无风条件下,连续泄漏各位置点浓度与时间无关
U≠0 有风条件下，连续泄漏各位置点浓度与时间无关
三、有边界点源扩散模型
a 对于光滑管，λ由雷诺数Re决定 （经验公式） b 对于粗糙管，λ由雷诺数Re和相对粗糙度ε/d决定（经验公式、查图）
U= 0→u Z= 5 →0
第四节 气体或蒸气经小孔泄露的源模式
泄漏后密度发生变化 可压缩流体
（势能变化忽略） 定义孔流系数：
令
第五节 闪蒸液体的泄漏源模式
闪蒸：瞬间完成的减压气化，不需加热。近似为绝热过程。