第二讲燃气的泄漏与扩散
燃气扩散模型
燃气扩散模型燃气扩散模型是一种数学模型，用于预测燃气泄漏后在空气中的扩散情况。
该模型可以帮助人们评估和控制燃气泄漏对周围环境和人类健康的影响。
本文将从以下几个方面详细介绍燃气扩散模型。
一、燃气扩散模型的基本原理1.1 扩散过程燃气扩散是指在不断地分子碰撞作用下，由高浓度区域向低浓度区域传递的过程。
在这个过程中，分子会不断地向四周运动，直到达到平衡状态。
1.2 燃气泄漏当管道或储罐中的燃气泄漏时，会形成一个高浓度区域。
这个高浓度区域会随着时间的推移逐渐向周围扩散。
1.3 扩散模型扩散模型是通过数学公式描述扩散过程的规律。
它可以根据环境条件和泄漏源特征来预测燃气在空气中的传播情况。
二、燃气扩散模型的构建方法2.1 基于物理模型基于物理模型的燃气扩散模型通常是通过对扩散过程中的物理规律进行建模来实现的。
这种模型需要考虑多个因素，如气体密度、温度、湿度、风速等。
2.2 基于统计学模型基于统计学模型的燃气扩散模型通常是通过对大量实验数据进行分析和拟合来实现的。
这种模型不需要考虑太多物理因素，只需要根据实验数据进行预测即可。
2.3 基于计算流体力学（CFD）模拟基于CFD模拟的燃气扩散模型可以更加准确地描述燃气在空气中传播过程。
这种方法需要将空间分割成小块，并对每个小块内部的流动进行数值求解。
三、燃气扩散模型中常用的参数3.1 气体密度气体密度是指单位体积内所含有的质量。
它通常会随着温度和压力变化而变化。
3.2 温度温度是指物体内部分子运动所具有的能量大小。
它会影响气体分子的速度和碰撞频率，从而影响扩散过程。
3.3 湿度湿度是指空气中水蒸气所占的比例。
它会影响气体分子的速度和密度，从而影响扩散过程。
3.4 风速风速是指空气运动的速度。
它会对燃气扩散产生很大的影响，因为它可以将燃气迅速地带走。
四、燃气扩散模型在实际应用中的局限性和改进方法4.1 局限性燃气扩散模型通常只考虑了燃气在空气中的传播情况，而没有考虑到其他因素，如地形、建筑物等。
气体泄漏及扩散计算
学号： 07412225 常州大学毕业设计（论文）（2011届）题目重气泄漏扩散模拟及应急救援学生薛云龙学院环境与安全工程学院专业班级安全072班校内指导教师王新颖专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二○一一年六月重气泄漏扩散模拟及应急救援摘要：重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式，由于重气的密度大于空气，因此重气往往沿地面扩散，泄放物质进入人体将引起中毒事故，若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。
虽然人们对重气泄漏扩散所造成的危害十分重视，但由于缺乏足够有效的数据来提供人们作风险评估及预防改善措施，因此采用数学模型进行模拟是必要的。
应在生产过程中，加强管理，强化生产者的安全生产教育。
分析了泄漏扩散事故的七大影响因素，提取并建立了泄漏事故模式，并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行了研究分析。
通过试验研究得出在实际环境中大气主导风的风速，泄漏方向对气体扩散浓度分布有重大的影响，泄漏气体在下风向扩散的最快。
静风时，随着时间的增加，空间各点的浓度有升高的趋势；在稳定风流中，空间各点的浓度随时间的变化不明显，可以认为是稳态的。
泄漏的气体在下风向扩散的最快，在现场一旦发生天燃气泄漏，应综合考虑泄漏源的方向和该点当时的风向，风速等因素，及时准确预测泄漏气体可能扩散到危险区域，做好应对措施。
关键词：相似理论；泄漏模型；泄漏扩散模式；示踪法；重气；应急救援；Heavy gas leak dispersion modeling and emergency rescueAbstract ： As it is well-known, many industrial and domestic gases are toxic and flammable are stored in highly-pressurized vessels at liquefied state with ambient temperature. If there is by chance a sudden release, it often forms heavy-than-air vapour. The accident release and dispersion of toxic and flammable heavy gas can present a serious ris k to the public’s safety and to the environment. Disease may be caused when the flammable heavy gases are lit. Although great attention has been paid to the hazard of heavy gas dispersion, effective data of filed experiments are still insufficient to make risk assessment and precaution. Through the statistical analysis, draw a conclusion that chemical system in production, transportation and storage process, should first consideration and control of hazardous chemicals, and summarizes the characteristics of the leak diffusion process performance. Subjective factors, equipment inherent defect caused by leakage on China's chemical system is the main reason of the accident. In the process of production, should be strengthen management, strengthen the education of production safety producer. Analysis of the seven factors affecting diffusion of leakage accident, to extract and established the patterns of the leakage accident, and various and leakage accident modes mechanism and the conditions were studied and analyzed. Through the experimental study on practical environment atmosphere that dominated the wind, the wind of gas leakage direction spread concentration distribution, has enormous influence on the spread of gas leakage next wind fastest. Static, as time flies, the space increased concentration of the each point of the trend. In the stable romantic, space the concentration of each point does not change significantly over time, can be considered a steady. Leak gas diffusion next wind fastest, on the site once produce natural gas leak, should be taken into account in the direction and point source leaking the wind direction, wind speed at factors such as timely and accurate prediction leakage, gas may be spread to dangerous area, completes the countermeasures.Key words：Theory of similarity; Leakage model；Leakage diffusion mode；Trace method； heavy gas；Emergency rescue摘要 (Ⅰ)目次 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.4 课题的研究方法和内容 (4)1.4.1 研究方法 (5)1.4.2 研究内容 (5)1.5 论文的关键技术及难点 (5)2 重气的泄漏扩散过程 (7)2.1重气的定义 (7)2.2 重气云的形成 (7)2.3 重气的扩散过程 (8)2.4 危险气体泄漏扩散模型 (9)2.4.1 高斯模型 (9)2.4.2 LAB模型 (10)2.4.3 Sutton模型 (11)2.4.4 FEM3模型 (11)2.4.5 箱式重气模型 (12)2.5 小结 (14)3重气泄漏事故原因分析 (15)3.1 重气泄漏事故分析的必要性 (15)3.2 重气的危害性特点 (15)3.3 重气泄漏事故分析 (16)3.3.1 泄漏的主要设备 (16)3.3.2典型化学事故泄漏源类型 (16)3.3.3 泄漏原因分析 (17)3.3.3.1 基于人的因素进行分析 (17)3.3.3.2基于人的因素进行分析 (17)3.4 重气扩散的基本模式及影响因素 (18)3.4.1 重气泄漏扩散的基本模式 (18)3.4.2 影响重气扩散的因素 (18)3.5 小结 (19)4 试验模型设计以及试验过程 (20)4.1 模型设计和构建的基本内容 (20)4.2 模型材料的选择 (20)4.2.1 模型材料的选择原则 (20)4.2.2 模型材料的选取 (20)4.3 油气储运安全综合试验平台的构建 (21)4.3.1 试验模型的设计研究思想 (21)4.3.2 试验模型的构建 (21)4.3.2.1 建造试验模型的基本原则 (21)4.3.2.2 试验模型 (22)4.4 试验方案 (25)4.4.1 试验方法的选择 (25)4.4.2 试验的指导思想 (25)4.4.3 试验材料及仪器 (26)4.4.4 试验方案 (26)4.4.5 试验的技术路线 (26)4.4.6 试验的检验 (26)4.5 试验过程 (27)4.5.1 定性试验 (27)4.5.1.1 试验材料及仪器 (27)4.5.1.2 试验装置示意图 (28)4.5.1.3 定性试验过程 (28)4.5.2 定量试验过程 (32)4.5.2.1实验方法及步骤 (32)4.5.2.2实验数据处理及泄漏扩散规律分析 (33)4.6 小结 (38)5 危化品泄漏扩散事故应急救援 (39)5.1 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本原则、基本任务及其特点 (39)5.1.1 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本原则 (39)5.1.2 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本任务 (39)5.1.3 危化品泄漏扩散应急救援的特点 (39)5.2 实施危化品泄漏扩散事故应急救援的核心问题 (40)5.2.1 通过立法确定应急计划的法律地位，建立市级应急体系 (40)5.2.2 直接、快速的报告制度 (40)5.2.3 泄漏扩散事故的分析评估 (40)5.2.4 畅通无阻的通讯联络 (40)5.2.5 快速的应急行动 (40)5.3 危化品泄漏扩散事故应急响应系统 (41)5.3.1 危化品泄漏扩散应急响应程序 (41)5.3.2危化品泄漏扩散应急组织系统 (41)5.3.3 应急通讯系统 (42)5.3.4 应急防护和救援 (42)5.3.5 应急预案 (43)5.3.6 应急状态终止 (43)5.4 危化品泄漏扩散事故应急监测系统 (43)5.4.1 应急监测管理 (43)5.4.2 应急监测组织保证 (43)5.4.3 应急监测技术支持 (44)5.5 本章小结 (44)6 结论与展望 (45)6.1 结论 (45)6.2 展望 (46)参考文献 (47)致谢 (49)1 绪论1.1 研究背景现代科学技术和工业生产的迅猛发展，为人类提供更好的物质生活条件的同时，也存在着极为严重的潜在的危害。
地下燃气管道事故泄漏扩散分析
地下燃气管道事故泄漏扩散分析城市中燃气泄漏扩散过程多种多样，比如地上泄漏过程要涉及泄漏位置、建筑物密集程度，地下泄漏过程要涉及土壤空隙率、含水率，是否遇到地下密闭空间等等。
本文选取燃气地下管网第三方影响事故作为研究对象，从事故发生后应急救援的角度，针对天然气和液化石油气分两种模型计算事故发生后燃气在大气中的扩散范围。
1 燃气扩散的特点目前我国城镇民用管道燃气主要有液化石油气、天然气和人工煤气3种，其中后两者气态密度为O.4—0.8kg/m3，小于空气，为浮性气体，泄漏后为浮性气体被动扩散;液化石油气的气态密度为1.9—2.5kg/m3，比空气重，泄漏后属于重气扩散。
浮性气体的密度比空气小，泄漏以后受到大气夹带进行被动扩散并得到稀释，扩散过程中表现出上升的趋势;重气由于自身的密度大于空气，泄漏后向地面下沉，会有坍塌现象，并沿地面扩展形成低平气云。
两种扩散模式应区别对待，天然气、人工煤气适用于高斯扩散模型，而液化石油气泄漏属于重气扩散，这里选用Manju Mohan等发展的箱模型。
2 影响泄漏扩散范围的主要因素燃气的大气扩散过程与管道的压力、泄漏面积、地面风速、所在城市的大气稳定度、风向等主要参数有关[1]：①管道的泄漏压力越高、面积越大，则泄漏源强越强，泄漏气体扩散范围越大。
②大气稳定度是指空气的稳定程度，污染气象学中将空气的稳定程度分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性稳定、较稳定和稳定6级，分别用A、B、C、D、 E、F表示。
它表征湍流活动的强弱，支配大气对泄漏气体的稀释扩散能力，大气稳定度越高稀释能力越弱，越不利于气体的扩散。
③风向决定泄漏气体的扩散方向，风速决定泄漏气体扩散速度。
风速较高时，大气夹带泄漏气体的能力强(稀释泄漏气体能力强)，下风向上泄漏气体扩散浓度小，此时泄漏气体扩散的范围就也会相应较风速低的情况小。
因此风速高时，泄漏气体扩散速度快，但是扩散范围小。
④建筑物较密集和丘陵山区等地面粗糙度大的地区泄漏气体的扩散也会受到抑制。
《燃气安全技术(第3版)》教学课件第2章燃气的泄露与扩散
泄漏燃气温度、密度与大气温度、密度的 差异及风速和泄漏现场各类障碍物的存在， 使泄漏燃气扩散模拟变得十分复杂。
2.2.1泄漏液体的蒸发
1)闪蒸 液体燃气（如液化天然气、液化石油气）的
沸点通常低于环境温度，当液态燃气从压力 容器中泄漏出来时，由于压力突减，液态燃 气会突然蒸发，称为闪蒸。 闪蒸的蒸发速度由下式计算：
κ－气体的绝热指数，双原子气体取1.4，多原子气体取
1.29，单原子取1.66；
M－燃气的分子量kg/mol；
R－气体常数，8.3144J/(mol.k)；
T－气体的温度，K。
当
p0 (
2
k
) k 1
p k 1
时，气体流动属于亚音
速流动，燃气泄漏的质量流量为：
qmG Cdg AP
kM RT
(
k
当Fv<<1时，可认为泄漏的液体不会发生闪蒸， 此时泄漏量按液体泄漏量公式(2.1)计算；泄漏出 来的液体会在地面上蔓延，遇到防液堤而聚集形 成液池；
当 Fv <1时，泄漏量按两相流模型(2.4)计算；
当 Fv =1时，泄漏出来的液体发生完全闪蒸，此 时应按气体泄漏(2.3)处理。
当 Fv >0.2时，可以认为不形成液池。
k
)( 1
p p0
)
2 k
1
(
p p0
)
k 1 k
(2.3)
3)两相流泄漏
在过热液体发生泄漏时，有时会出现液、气两相流 动。均匀两相流的质量泄漏速度可按下式计算：
qm Cd A 2m ( pm pC )
天然气泄露及其扩散分析
天然气泄漏及其扩散分析摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。
但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。
天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。
关键词：天然气泄露扩散爆炸1.国内外研究现状我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。
田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。
张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。
在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。
段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。
进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。
丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。
何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。
李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。
侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。
食堂燃气泄漏培训课件
食堂燃气泄漏培训课件食堂燃气泄漏培训课件前言食堂是一个繁忙的场所，每天都有大量的人员在里面工作和用餐。
为了保障食堂的安全，我们需要对燃气泄漏进行培训，以便员工能够正确应对紧急情况，保护自己和他人的生命安全。
一、燃气泄漏的危害燃气泄漏是一种常见的安全隐患，如果不及时处理，可能会引发火灾、爆炸等严重事故。
燃气泄漏的危害主要体现在以下几个方面：1. 火灾爆炸：燃气泄漏后，一旦遇到明火、电火花或者静电等火源，就会发生火灾或爆炸，给人员和财产带来巨大损失。
2. 中毒窒息：燃气泄漏后，空气中的氧气含量会下降，如果长时间暴露在这种环境中，会导致中毒和窒息。
3. 燃气泄漏对环境的污染：燃气泄漏不仅会对人员造成威胁，还会对周围的环境造成污染，给生态环境带来不可逆转的破坏。
二、燃气泄漏的原因燃气泄漏的原因有很多，主要包括以下几个方面：1. 设备老化：食堂使用的燃气设备经过长时间的使用，可能会出现老化、磨损等情况，导致燃气泄漏。
2. 设备维护不当：如果对燃气设备的维护不当，比如不定期检查、清洁，就会增加燃气泄漏的风险。
3. 管道破损：燃气管道长时间使用后，可能会出现破损、腐蚀等情况，导致燃气泄漏。
4. 操作不当：员工在使用燃气设备时，如果操作不当，比如没有关闭燃气阀门、没有及时修复设备故障等，都会增加燃气泄漏的可能性。
三、燃气泄漏的预防和处理为了预防和处理燃气泄漏，我们应该采取以下措施：1. 定期维护：对食堂使用的燃气设备进行定期维护，包括清洁、检查阀门、更换老化的部件等，确保设备的正常运行。
2. 安装报警器：在食堂内安装燃气泄漏报警器，一旦检测到燃气泄漏，及时发出警报，提醒员工采取相应的紧急措施。
3. 培训员工：对食堂员工进行燃气泄漏的培训，教会他们如何正确使用燃气设备，如何判断和处理燃气泄漏等。
4. 建立应急预案：制定燃气泄漏的应急预案，包括紧急撤离程序、报警方式、灭火器的使用等，确保员工能够在紧急情况下做出正确的反应。
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析摘要：燃气管道泄漏是一个严重的安全问题，可能引发火灾、爆炸和环境污染。
本文分析了燃气管道泄漏的主要原因，包括设备老化、设备损坏、设备安装和维护不当、化学反应以及设备制造缺陷。
同时，本文还讨论了影响泄漏扩散的因素，包括泄漏气体的性质、泄漏率、风速和风向、温度和湿度、地形和建筑物、人口分布以及应急响应能力。
了解这些原因和因素对于采取预防措施、减小风险并提高应急响应能力至关重要，以确保公共安全和环境保护。
通过综合考虑这些因素，可以降低燃气管道泄漏事件的潜在风险。
关键词：燃气管道；泄漏原因；扩散影响因素引言燃气管道泄漏是一项严重的安全隐患，潜在威胁着公众安全、环境保护和社会经济。
为了有效应对这一挑战，了解燃气管道泄漏的原因以及泄漏后的扩散影响因素至关重要。
本文将探讨燃气管道泄漏的根本原因，包括设备老化、损坏、不当的安装和维护、化学反应以及制造缺陷等。
同时，我们还将深入研究影响泄漏扩散的关键因素，包括泄漏率、风速和风向、温度和湿度、地形和建筑物、人口分布，以及应急响应能力。
通过全面了解这些因素，我们可以更好地预防和处理燃气管道泄漏事件，确保公众的安全和环境的可持续保护。
一、燃气管道泄漏的原因（一）设备老化燃气管道系统通常由钢铁、铜或其他材料制成，这些材料随着时间的推移会受到腐蚀和磨损。
设备的老化是导致管道泄漏的一个主要原因。
这种老化过程通常是逐渐的，但如果不得当地维护和定期检查，可能会在管道系统中积聚，逐渐削弱材料的强度和耐久性。
当管道材料变得脆弱并出现裂缝或破损时，泄漏的风险显著增加，可能在不经意的情况下导致严重事故。
因此，对管道系统的老化和材料状况进行监测和维护是确保管道安全的关键步骤。
（二）设备损坏外部力量对管道系统的影响是不可忽视的，尤其在地震活跃地区、大规模施工工程和繁忙交通路线附近。
地震可能导致管道受到振动和位移，增加泄漏风险。
施工活动可能涉及挖掘、振动和机械冲击，可能损坏管道。
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析
１２２ 设 备设 施 陈 旧老化 ．． 燃 气管 道 和 设施 接 近 或 者 超过 使 用 年 限 ， 旧 陈 老化 的管 道极 易破 损导 致泄 漏 。 即使 管道 未 达到使 用年 限 ， 由于部分 土 地 的腐 蚀性 较 大 或 者 管 道 自身
较大 的 危 害 性 ¨ 。之 前 对 燃 气 泄 漏 原 因 的讨 论 或 Ｊ
关注 于人 为施 工 原 因或 关 注 于 安 全 管 理 原 因 ＩＪ ４， 本文 系统 的从 人为 管理 方 面和燃 气 系统 的设备 设施
１２ １ 管道设 备 本身 质量 不满 足技 术标 准 ．． 燃 气 管道 设 备 质 量不 满 足 技术 要 求 ， 强度 及 耐 腐蚀 性 不足 。如 存 在 防护 设 施 不 全 ， 防腐 措 施 不 当 等 质量 问题 随着 使 用 年 限 的 增加 易 导 致 跑 、 滴 、 冒、 漏 等现 象 的发生 。天然 气 置 换 人 工 煤 气 后 ， 铁 管 铸 接 口处起 密封 作用 的麻 丝 和橡胶 圈 等会 因缺 少水 分
ｌ ｅｓ １ｒ
收稿 日期 ：０ １—１ ２１ ２—１ ９ 基金 项 目 ： 国家 自然 科 学 基 金 （０ ７ １２ ５８８２ ） 作者简介 ： 张增 刚（９ １ ） 男 ， １７ 一 ， 山东潍坊人 ， 副教授 ， 博士 ， 主要研究方 向为城市燃气与蒸 汽管网水 力计算 理论 ． － ｉ ： Ｅｍａ ｌ
ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌｏ ａ ｅ ｋ ｇ ｔｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｆｇ ｓｌａ ａ ｅ，ｂ ａ ｓｏ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅ ｋａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ， ｙ ｍｅ ｎ ｆｎ ｍｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｎ ｓｓｏ ｌ ａ ｇ ｒ ｃ ｓ ｉ ｌ ｈｅ
第三章 泄漏与扩散925
第三章 泄漏与扩散
本章学习目标
• 1．了解化工企业中的常见泄漏源。 • 2．熟悉液体、气体和蒸气泄漏的泄漏速率计 算方法。 • 3．掌握液体闪蒸率及两相泄漏速率的计算方 法。 • 4．掌握液体蒸发（沸腾）速率的计算方法。 • 5．熟悉扩散模式及扩散影响因素。 • 6．熟悉高斯模型及扩散系数的计算方法。 • 7．了解重气云扩散的计算方法。 • 8．了解释放动量和浮力对扩散行为的影响。
3.14 6.3510 5 3 . 17 10 A 4 4 苯的密度为： 0.8794 1000 879.4
2
d
3 2
Qm AC 0 2 Pg
3.17105 0.61 2 879.4 1 6.9 105
674kg / s
二、通过储罐上的孔洞泄漏
sat
3-62
式中A----释放面积，m2； Co-----流出系数，无量纲； Pf-----液体密度，kg/m3； p-储罐内压力，Pa； psat——闪蒸液体处于周围温度情况下的饱 和蒸气压，Pa。
•
对储存在其饱和蒸气压下的液体，p一 psat，式( 3-62)将不再有效。考虑初始静止的 液体加速通过孔洞，假设动能占支配地位， 忽略潜能的影响，那么质量流量为：
• 对于空气泄漏到大气环境(pchoked =101.3 kPa)，如 果上游压力比101. 3/0. 528=191.9 kPa大，则通 过孔洞时流动将被遏止，流量达到最大化。在过 程工业中，产生塞流的情况很常见。 • 把式(3-24)代入式(3-23)，可确定最大流量： • M 2 ( 1) /( 1) • (Qm )choked C0 Ap0 RgT0 ( 1) (3-25) • 式中M -----泄漏气体或蒸气的相对分子质量; • To ------漏源的温度，k； • Rg——理想气体常数。
燃气泄漏与扩散模型的探讨(新版)
( 安全论文 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改燃气泄漏与扩散模型的探讨(新版)Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.燃气泄漏与扩散模型的探讨(新版)摘要：论述了城市燃气泄漏模型(小孔泄漏模型、管道泄漏模型、其他泄漏模型)和扩散模型(高斯模型和重气扩散模型)的主要内容及适用条件。
关键词：燃气泄漏；泄漏模型；扩散模型DiscussiononModelsforGasLeakageandDiffusionPENGShi-ni，ZHOUTing-heAbstract：Themaincontentandapplicableconditionsofcitygasleakagemodels(poreleakagemodel，pipelineleakagemodelandotherleakagemodel)anddiffusionmodels(Gaussianmodelandheavygasdiffusionmodel)arediscussed.Keywords：gasleakage；leakagemodel；diffusionmodel燃气泄漏是燃气供应系统中最典型的事故[1]。
在燃气的储存、输配及使用过程中，由于人为或自然原因导致泄漏，燃气泄漏后在空气等介质中扩散并积聚，当达到一定浓度时遇到火源会产生爆炸并引起火灾。
燃气泄漏后果的严重程度主要取决于泄漏量和扩散范围，而泄漏量又与泄漏源强度及泄漏时间有关。
天然气泄露及其扩散分析
天然气泄漏及其扩散分析摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。
但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。
天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。
关键词：天然气泄露扩散爆炸1.国内外研究现状我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。
田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。
张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。
在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。
段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。
进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。
丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。
何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。
李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。
侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。
燃气泄露扩散分析报告
燃气泄露扩散分析报告摘要：本报告旨在对燃气泄露后的扩散情况进行分析，以期提供有关相关应对措施的参考。
通过对燃气泄露扩散的原因、影响因素和应对方法进行研究，得出以下结论：燃气泄露扩散会导致火灾、爆炸、中毒等严重后果，应采取合理措施防止泄露并及时处置。
1. 引言燃气作为重要的能源之一，广泛应用于工业和民用领域。
然而，燃气泄露是一种常见的事故，不仅造成能源浪费，还会引发严重的安全隐患。
燃气泄露的扩散过程复杂，涉及多个因素，因此有必要对其进行深入研究。
2. 燃气泄露的原因燃气泄露的原因主要包括管道老化、设备故障、人为疏忽等。
管道老化是燃气泄露的主要原因，长期使用和环境因素导致管道腐蚀或破损，进而导致泄露。
设备故障也是燃气泄露的重要原因，例如压力控制系统故障、阀门失效等。
3. 燃气泄露的影响因素燃气泄露的扩散受到多个因素的影响，包括燃气的种类、泄露速率、环境温度和风速等。
不同种类的燃气在泄露后的扩散速度和危害程度不同。
泄露速率越大，扩散范围越广。
环境温度和风速对燃气扩散的影响较大，高温和大风会加速燃气的扩散速度。
4. 燃气泄露的应对方法为了防止燃气泄露带来的危害，应采取以下措施：首先，定期检查和维护燃气管道和设备，及时发现并修复潜在问题。
其次，建立健全的监测系统，实时监测燃气泄露情况，及时预警和处理。
第三，加强员工培训，提高他们对燃气泄露及相关风险的认识和防范意识。
最后，制定应急预案和演练，确保在发生燃气泄露事故时能够迅速、有效地应对。
5. 结论燃气泄露的扩散会导致严重的安全风险，需要引起足够重视。
本报告对燃气泄露的扩散进行了分析，结果表明燃气泄露扩散受到多个因素的影响，应采取合理措施防止泄露并及时处置。
通过定期检查和维护、建立监测系统、加强员工培训和制定应。
燃气泄露扩散分析报告
燃气泄露扩散分析报告
近期，由于燃气泄露引发的意外事故频发，引起了广泛的社会关注。
为了深入研究燃气泄露的扩散情况，我们进行了一系列的研究和数据分析，并形成了以下报告。
我们首先调研了燃气泄露的主要原因。
燃气泄露通常是由管道破裂、设备漏气、未关闭的阀门等原因引起的。
对于管道破裂，主要是由于管道老化、腐蚀、外部物理损伤等因素导致。
设备漏气则可能是由于密封不严、设备故障等原因。
同时，我们还发现，燃气泄露的地点通常是在住宅、商业区或工业区域附近，这与人们生活和工作的区域有着密切的关系。
接下来，我们进行了燃气泄露的扩散分析。
我们采集了不同泄露量、泄露时间和环境条件下的数据，通过模拟和计算得出了燃气的扩散情况。
从分析结果可以看出，泄露量对燃气扩散速度和范围有着显著影响。
泄露时间越长，燃气扩散的范围越广。
同时，环境条件如温度、风速等也对燃气扩散起着重要作用。
在高温和低风速的情况下，燃气扩散速度较慢，扩散范围较小；而在低温和高风速的情况下，燃气扩散速度较快，扩散范围较广。
最后，我们针对燃气泄露事故提出了一些建议。
首先，加强管道和设备的维护和检查工作，提高其安全性和密封性。
其次，增加监测设备，在关键区域安装气体泄漏探测器，及时发现并处
理任何泄漏情况。
此外，应加强对燃气燃烧的安全教育和培训，提高公众对燃气泄露事故的认知和应对能力。
总之，本报告通过研究和分析燃气泄露的原因、扩散情况和影响因素，为相关领域提供了重要的参考。
希望通过这些工作能够提高大家对燃气泄露风险的认识，并促进燃气安全管理的提升。
燃气安全技术标准第2章燃气的泄露与扩散
泄漏燃气的扩散模型与泄漏燃气物理性质、 泄漏管道系统的周边环境和气候条件有极 大的关系。 泄漏燃气温度、密度与大气温度、密度的 差异及风速和泄漏现场各类障碍物的存在， 使泄漏燃气扩散模拟变得十分复杂。
2.2.1泄漏液体的蒸发
1)闪蒸 液体燃气（如液化天然气、液化石油气）的 沸点通常低于环境温度，当液态燃气从压力 容器中泄漏出来时，由于压力突减，液态燃 气会突然蒸发，称为闪蒸。 闪蒸的蒸发速度由下式计算：
κ－气体的绝热指数，双原子气体取1.4，多原子气体取
1.29，单原子取1.66； M－燃气的分子量kg/mol； R－气体常数，8.3144J/(mol.k)； T－气体的温度，K。
当 时，气体流动属于亚音 速流动，燃气泄漏的质量流量为：
p0 2 k 1 ( ) p k 1
k
q mG
2 k 1 kM k p k p k C dg AP ( )( ) 1 ( ) RT k .燃气的泄漏与扩散
2.1 燃气的泄漏 燃气泄漏是燃气供应系统中最典型的事 故，燃气火灾和爆炸绝大部分情况下都 是由燃气泄漏引起的，即使不造成大的 人员伤亡事故，燃气泄漏也导致资源的 浪费和环境的污染。
2.1.1泄漏的分类
1 .按照泄漏的流体分类: 气体泄漏 液体泄漏 气液两相泄漏 2.按照泄漏的构件分类： 管道泄漏 、调压器泄漏、阀门泄漏、补偿器泄 漏、排水器泄漏、计量装置泄漏、储气设备泄漏 等。
当Fv<<1时，可认为泄漏的液体不会发生闪蒸， 此时泄漏量按液体泄漏量公式(2.1)计算；泄漏出 来的液体会在地面上蔓延，遇到防液堤而聚集形 成液池； 当 Fv <1时，泄漏量按两相流模型(2.4)计算； 当 Fv =1时，泄漏出来的液体发生完全闪蒸，此 时应按气体泄漏(2.3)处理。 当 Fv >0.2时，可以认为不形成液池。
燃气泄漏现场处置方案
燃气泄漏现场处置方案第一章燃气泄漏现场概述 (4)1.1 燃气泄漏类型 (4)1.2 燃气泄漏危害 (4)1.3 燃气泄漏现场特点 (4)第二章燃气泄漏现场预警 (5)2.1 预警系统设置 (5)2.2 预警信号识别 (5)2.3 预警响应流程 (5)第三章燃气泄漏现场紧急处置 (6)3.1 紧急切断气源 (6)3.2 疏散人员 (6)3.3 现场隔离 (6)第四章燃气泄漏现场检测 (7)4.1 检测设备选择 (7)4.2 检测方法 (7)4.3 检测结果分析 (8)第五章燃气泄漏现场控制 (8)5.1 控制措施 (8)5.1.1 立即启动应急预案 (8)5.1.2 切断气源 (8)5.1.3 疏散人员 (8)5.1.4 通风排气 (8)5.1.5 禁止火源及电器操作 (9)5.1.6 现场监护 (9)5.2 控制设备 (9)5.2.1 燃气检测仪 (9)5.2.2 风扇及通风设备 (9)5.2.3 隔离带及警示标志 (9)5.2.4 通讯设备 (9)5.3 控制效果评估 (9)5.3.1 燃气浓度监测 (9)5.3.2 环境影响评估 (9)5.3.3 人员安全评估 (9)5.3.4 控制措施有效性评估 (9)第六章燃气泄漏现场修复 (9)6.1 修复流程 (9)6.1.1 现场评估 (10)6.1.2 切断气源 (10)6.1.3 现场安全措施 (10)6.1.4 泄漏点修复 (10)6.1.5 检查与验收 (10)6.2.1 焊接材料 (10)6.2.2 粘贴材料 (10)6.2.3 更换管道材料 (10)6.3 修复质量验收 (11)6.3.1 验收标准 (11)6.3.2 验收程序 (11)6.3.3 验收结果处理 (11)第七章燃气泄漏现场安全防护 (11)7.1 个人防护 (11)7.1.1 防护装备的选择 (11)7.1.2 个人防护措施 (12)7.2 现场安全防护 (12)7.2.1 现场隔离 (12)7.2.2 现场通风 (12)7.2.3 现场监测 (12)7.2.4 现场警示 (12)7.3 应急救援设备 (12)7.3.1 灭火设备 (12)7.3.2 救援器材 (12)7.3.3 通信设备 (12)7.3.4 环境监测设备 (12)第八章燃气泄漏现场调查 (13)8.1 调查流程 (13)8.1.1 现场勘查 (13)8.1.2 调查取证 (13)8.1.3 原因分析 (13)8.1.4 编制调查报告 (13)8.2 原因分析 (13)8.2.1 直接原因 (13)8.2.2 间接原因 (13)8.2.3 其他原因 (13)8.3 责任追究 (13)8.3.1 追究相关单位责任 (13)8.3.2 追究相关人员责任 (14)8.3.3 追究领导责任 (14)8.3.4 提出整改措施 (14)第九章燃气泄漏现场应急预案 (14)9.1 应急预案编制 (14)9.1.1 编制目的 (14)9.1.2 编制原则 (14)9.1.3 编制内容 (14)9.2 应急预案演练 (15)9.2.1 演练目的 (15)9.2.3 演练组织 (15)9.3 应急预案修订 (15)9.3.1 修订依据 (15)9.3.2 修订内容 (15)9.3.3 修订程序 (16)第十章燃气泄漏现场信息报告 (16)10.1 信息报告流程 (16)10.1.1 现场发觉燃气泄漏后，应立即启动信息报告流程。
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2.2泄漏燃气的扩散
扩散的分类
➢ 液体蒸发 ➢ 射流扩散 ➢ 绝热扩散 ➢ 气团在大气中的扩散 ➢ 重气扩散
13
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
➢ （1）闪蒸
LNG\LPG的沸点低于环境温度，当它们泄漏时，由于压力 突减，液态突然蒸发，称为闪蒸。
闪蒸的速度：
qt1
Fv m t
14
19
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.4气团在大气中的扩散
➢ 高斯模型
（1）连续泄漏：高斯烟羽模型 （2）瞬时泄漏：高斯烟团模型
➢ 高斯模式的坐标系
原点为排放点（无界点源或地面源） x轴正向为平均风向， y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧， z轴垂直于水平面x o y，向上为正向，即为右手坐标系。
kM (
2
k 1
) k 1
RT k 1
当 p0 (
2
k
) k1时，气体流动属于亚音速流动
p k 1
qmG Cdg Ap
kM RT
( k )( k -1
p p0
2
)k
1 (
p p0
k 1 )k
10
2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
➢ 两相流泄漏
两相物质组成 对于燃气而言为气液两相流
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
➢ （2）热量蒸发
当闪蒸不完全时，发生热量传递时，液体蒸发速度为： ✓ 热量蒸发主要与环境温度有关
当FV 1时，
qt2
At (T0 Tb ) H t HV
Nu
At l
(T0 Tb )
15
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
➢ （3）质量蒸发
➢ （3）云团加热。由于初始泄漏云团与周围环境间的温度差异，必须考 虑云团所吸收的热量和温度梯度引起的对流湍流。
➢ （4）向非重气扩散转变。随着云团的稀释冲淡，重气密度或浓度降低 逐渐接近外界空气，重气效应消失，云团的高度、半径及其运行状态取 决于大气湍流特性。
21
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.6燃气泄漏与扩散数值模拟
天然气发生管道孔口或裂缝泄漏时，虽然孔口或裂缝比较小 ，泄漏量也比较小，但泄漏速度极大，所以在孔口或裂缝形 成紊流自由射流。
18
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.3绝热扩散
➢ 假定泄漏物与外界环境无热量交换时的扩散过程。 ➢ 呈半球型向外扩散
（1）气团向外扩散，压力达到大气压 （2）气团与空气掺混，范围逐渐扩大
✓ 对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡流 、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流 等形态；
✓ 对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状 泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。
11
2.2泄漏燃气的扩散
相关因素
➢ 燃气物理性质（密度） ➢ 温度 ➢ 周边环境（风速、障碍物） ➢ 气候条件
20
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.5重气扩散
➢ （1）重力沉降。重气泄漏初始动量消失后，重力作用使得气云降到地 面，沿着地表扩展。由于云团与周围空气间的密度差，导致重气塌陷， 出现凹陷现象，引起云团厚度的降低和径向尺寸的增大。
➢ （2）空气卷吸。空气卷吸分为顶部空气卷吸和侧面空气卷吸。空气卷 吸作用引入外界空气使得气云体积膨胀，同时也稀释了气云的浓度。
4
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏的模式分类
穿孔
5
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏的模式分类开裂Βιβλιοθήκη 62.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏的模式分类
渗透
7
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏持续的时间分类
连续泄漏 瞬时泄漏
开发平台，构建了包括火灾、爆炸、泄漏3类典型城市公共安全事 故灾害模拟和后果分析的城市公共安全应急响应辅助决策系统。
22
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.6燃气泄漏与扩散数值模拟
➢ 研究现状
王晓宇研究了石化企业发生的泄漏、火灾、爆炸事故的影响区域计算模型 ，结合GIS平台实现了针对上海金山石化的预警与应急系统。
➢ 研究现状
孙永庆使用Matlab对燃气扩散模式进行了模拟，分析了燃气燃烧和 爆炸的损失破坏后果。
郭吉红将GIS技术引入大气环境风险评价的模拟预测中，对爆炸范 围、泄漏量、气体泄漏扩散模拟等方面进行了深入研究。
刘建结合GIS提出城市应急事件发生后，应急调度最佳路径算法。 徐昊以VC++为IDE开发环境，结合SuperMap Objects组件式GIS
第二讲燃气的泄漏与扩散
1
2.1燃气的泄漏
泄漏是燃气供应系统中最典型的事故
➢ 人员伤亡 ➢ 资源浪费 ➢ 环境污染
2
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏的流体分类
气体泄漏 液体泄漏 气液两相泄漏
3
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
➢ 按照泄漏的构件分类
管道泄漏 调压器泄漏 阀门泄漏 补偿器泄漏 排水器泄漏 计量装置泄漏 储气设备泄漏
苏志东通过ArcGIS Engine组件和VC++编程将气体泄漏扩散模型、火灾和 爆炸事故模型嵌入GIS实现可视化人员伤亡影响范围。
当地面传热停止时
主要由于液体分子的迁移作用使液体蒸发，这种液体质量蒸 发速度为：
ql3
1Sh
A l
1
16
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.2射流扩散
➢ 射流（jet），指流体从管口、孔口、 狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流 体掺混的一股流体流动。
流体射入静止环境中时，它与周围静 止流体之间存在速度不等的间断面
间断面一般受到不可避免的干扰，失 去稳定而产生涡旋，卷吸周围流体进 入射流
同时不断移动、变形、分裂产生紊动 ，其影响逐渐向内外两侧发展形成自 由紊动的混合层
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2.2泄漏燃气的扩散
2.2.2射流扩散
➢ 当环境空气的温度和密度与泄漏的天然气不同时，可看作 非等密度射流。
➢ 非等密度射流的轨迹比较复杂，这时重力差使射流弯曲。 泄漏燃气的密度大于环境空气的密度，射流一般向下弯曲 ，反之则向上弯曲。
8
2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
➢ 液体泄漏
由流体力学的伯努利方程推导：
qml Cdl A
2( p p0 ) 2gh
9
2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
➢ 气体泄漏
也可由流体力学的伯努利方程推导：
当 p0 (
2
k
) k1时，气体流动属于音速流动
p k 1
qmG Cdg Ap