事故危害后果

2.5 事故后果分析

2.5.1 泄漏源

（1）液体泄漏量

液体泄漏速度可以用流体力学的柏努利方程计算，其泄漏速度为：

Q 0= C d A ρ

gh P P 2ρ

)

-(20+ 式中，Q 0—液体泄漏速度，kg/s ；

C d —液体泄漏系数，按表选取； A —裂口面积，m 2；

ρ—泄漏液体的密度，kg/m 3； P —容器内介质压力，Pa ； P 0—环境压力，Pa ；

g —重力加速度，9.8m/s 2； h —裂口之上的液位高度，m 。

（2）气体泄漏量

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，前者成为临界流动，后者成为次临界流动。

当下式成立时，气体流动属于音速流动：

P P 0≤（1

2

+k ）1-k k 当下式成立时，气体流动属于亚音速流动：P P 0﹥（1

2

+k ）1-k k

式中，P ——容器内介质压力，Pa ；

P 0——环境压力，Pa ；

k ——气体的绝热指数，即定压比热和定容比热的比值。 气体成音速流动时，其泄漏量为：Q 0= C d A ρ1

- 1

)1

2(k k k RT Mk ++

气体成亚音速流动时，其泄漏量为：Q 0=Y C d A ρ

1

- 1

)1

2(k k k RT Mk ++ 上两式中，C d ——气体泄漏系数，当裂口形状为三角形时取0.95，圆形时取1.00，长

方形时取0.90；Y ——气体膨胀因子，它由下式计算：

Y=K K P

P P P k k k k k 1

-)](-1[)()21)(1-1(02

01-1++

M ——分子量；

ρ——气体密度，kg/m 3； R ——气体常数，J/mol ·K ； T ——气体温度，K 。

当容器内物质随泄漏而减少时或压力降低而影响到泄漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。如果流速小或时间短，在后果计算中可以采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。

2.5.2 扩散模式

泄漏物质的特性多种多样，而且还受原有条件的强烈影响，但大多数物质从容器中泄漏出来之后，都将发展成弥散的气团向周围空间扩散。对可燃气体若遇到引火源会着火。这里仅讨论气团原形释放的开始形式，即液体泄漏后扩散、喷射扩散和绝热扩散。 （1）液体的扩散

液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。

如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员没有危险；如果着火则成为池火灾；如果渗透进土壤，有可能对环境造成影响。如果泄漏的是挥发性的液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸汽云，并扩散到厂外，对厂外人员有影响。 （2）液池面积

如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围城的面积。如果泄漏的液体未达到人工边界，则可假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，这时液池半径r 用下式计算：

瞬时泄漏（泄漏时间不超过30s ）时： r=4

)8(t

P gm π

连续泄漏（泄漏持续10min 以上）时： r=4

1

3)32(P

gmt π

上述两式中，r ——液池半径，m ； m ——泄漏的液体量，kg ； g ——重力加速度，9.8kg/ s 2； P ——设备中液体的压力，Pa ；

t ——泄漏时间，s ； （3）蒸发量

液池内液体的蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发三种： 闪蒸：过热液体泄漏后由于液体的自身热量而直接蒸发成为闪蒸。发生闪蒸时液体的蒸发速度Q 1可由下式计算：

Q 1= F v ·m/t

式中，F v ——直接蒸发的液体占液体总量的比例； m ——泄漏液体的总量，kg ； t ——闪蒸时间，s ；

热量蒸发：当F v <1或Qt

Q 1=

)-(π)-(01

01b u b T T HL A KN at

H T T KA + 式中，A 1——液池面积，m 2；

T 0——环境温度，K ； T b ——液体沸点，K ； H ——液体蒸发热，J/kg ； L ——液池长度，m ；

α——热扩散系数，m 2/s ，； K ——导热系数，J/m ·K ，； t ——蒸发时间，s ；

N u ——努舍尔特(Nusselt)数。

质量蒸发：当地面传热停止时，热量蒸发终了，转而由液池表面之上气流运动使液体蒸发称为质量蒸发。其蒸发速度Q 1为：

Q 1=αSh

L

A ρ1 式中，α——分子扩散系数，m 2/s ；

Sh ——舍伍德（Sherwood ）数；

A ——液池面积，m 2； L ——液池长度，m ； ρ1——液体的密度，kg/m 3。

2.5.3 火灾

（1）池火灾

①液池表面单位面积的燃烧速度

v

b p

c H T T C H dt dm

+-=

)(001.00 其中 dm/dt ——燃烧速度，（kg/s ·m 2）； Hc ——液体燃烧热，（J/kg ）； Cp ——液体等压比热，（J/kg.·K ）； Tb ——液体沸点，（K ）； T0——环境温度，（K ）； Hv ——液体蒸发热，（J/kg ）

②液体燃烧时的总热通量

]1)(72/[))(

2(61.02++=dt

dm

H dt dm rH r Q c ηππ 其中 Q ——总热通量，（W ）；

r ——液池半径，（m ）；

η——效率因子；一般可取0.35 H ——火焰高度，（m ）