【安全系统工程课件】第六章_典型事故影响模型与计算08.12--不讲72页PPT

温度将降至常压沸点。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：
FCP
TT0 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。
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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。
R——普适气体常数，J/mol·K，通常取R＝8.31436；；
T——气体温度，K。
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表6-2 常用气体的绝热指数
气体 空气 氮气 氧气 氢气 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 氨气
K值 气体 K值
1.40 氯气 1.35
1.40 1.397 1.412 1.315 1.18 1.22 1.33 1.32
中性气云是指气云密度与空气密度相当的气云，这类气云将不受明显的浮力作 用。
轻气云和中性气云统称为非重气云。
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连续泄漏源如连接在大型储罐上的管 道穿孔，柔性连接器处出现的小孔或 缝隙、连续的烟囱排放等。
风向
瞬间泄漏源如液化气体钢瓶破裂、瞬间 冲料形成的事故排放、压力容器安全阀 异常启动、放空阀门的瞬间错误开启等
雷诺数Re
>100 ≤100
表6-1 液体泄漏系数Cd 裂口形状
圆形（多边形）
三角形
0.65
0.60
0.50
0.45
长方形 0.55 0.40
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当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂口时
由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下的液体
当下式成立时，气体流动属音速流动：
k
P0
2 k1
P k 1
当下式成立时0
2
k 1
P k 1
k——气体的绝热指数（等熵指数），即定压比热Cp与定容比热CV之比。
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气体呈音速流动时，其泄漏量为： 气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：
k1
QCgAP
Q——两相流泄漏速度，kg/s； Cd——两相流泄漏系数，可取0.8； A——裂口面积，m2； P——两相混合物的压力，Pa； Pc——临界压力，Pa，可取Pc =0.55Pa； ρ——两相混合物的平均密度，kg/ m3，它由下式计算：
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Mv
1 1 Mv
1
2
ρ1——液体蒸发的蒸气密度，kg/ m3；
第六章 典型事故影响模型与计算
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主要内容
6.1 泄漏模型 6.2 扩散模式 6.3 火灾模型 6.4 爆炸模型 6.5 事故伤害的计算方法
安全系统工2 程
6.1 泄漏模型
泄漏主要包括液体泄漏、气体泄漏和两相流泄漏等 6.1.1 液体泄漏模型
液体泄漏量可根据流体力学中的伯努利方程计算泄漏量。当发生泄漏的设备 的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参 数已知时，可根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量。当裂口不规则时，可 采用等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用经验公式。
Mk 2 k1
RTk1
k1
QYCgAP
Mk 2 k1
RTk1
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：
k1
2
k1
Y k11k21k1P P0k[1P P0k ]
A——裂口面积，m2；
M——分子量；
ρ——气体密度，kg/ m3；
QCdA
2(pp0)2gh
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Q ——液体泄漏速度，kg/s；
Cd——液体泄漏系数，按表6-1选取；
A——裂口面积，m2；
ρ——泄漏液体密度，kg/ m3； P——容器内介质压力，Pa；
QCdA
2(pp0)2gh
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。
干饱和蒸气 1.135
一氧化 碳
二氧化 碳
一氧化 氮
二氧化 氮
过热蒸 气
氢氰酸
1.395 1.295 1.4 1.31 1.3 1.31
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6.1.3 两相流泄漏模型
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：
QC dA2PP c
（6-11）
风向
图图66-.91 烟烟羽羽扩扩散散模模式式示示意意图 图
连续泄露源泄露物质的扩散示意图
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图 6.10 烟 团 扩 散 模 式 示 意 图
图6-2 烟团扩散模式示意图
瞬间泄露源泄露物质的扩散示意图
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危险化学品事故扩散简化分析假设： （1）气云在平整、无障碍物的地面上空扩散； （2）气云不发生化学反应和相变反应，也不发生液滴沉降现象； （3）危险品泄漏速度不随时间变化； （4）风向为水平方向，风速和风向不随时间、地点和高度变化； （5）气云和环境之间无热量交换。
ρ2——液体密度，kg/ m3；
当Mv ＞1时，表明液体
Mv——蒸发的液体占液体总量的比例，它由下式计算： 将全部蒸发成气体，这
Mv
CpTTC
HV
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。
时应按气体泄漏公式计 算；如果Mv很小，则可 近似按液体泄漏公式计 算。
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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：
Q Q v 1 (Q 1 Q v 1 )1 ( 2 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。
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6.2 扩散模式
根据气云密度与空气密度的相对大小，将气云分为重气云、中性气云和轻气云 三类。
重气云是指气云密度显著大于空气密度的气云，这类气云将受到方向向下的负 浮力（即重力）作用。
轻气云是指气云密度显著小于空气密度的气云，这类气云将受到方向向上的正 浮力作用。