电子教案与课件：《化工安全概论(第三版)》 第七章 化学品泄漏与扩散模型
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化工原理下册课件第七章-传质与分离过程概论-------------课件
② 在气液相界面处，气液两相处于平衡状态，无 传质阻力。
③ 在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流 体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
二、相际间对流传质模型
依据双膜模型，组分A通过气膜、液膜的扩散 通量方程分别为
Dp
NA
AB 总
RTzG pBM
( p Ab
pAi )
NA
D
AB
zL
c总 c
一、涡流扩散现象
2.涡流扩散通量方程 描述涡流扩散通量的方程为
J
e A
M
dcA dz
kmol/(m2·s )
—涡流扩散系数，m2/s M
涡流扩 散的类型
运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的
运动流体之间的质量传递过程—对流传质。
对流 传质
√
强制对流传质 自然对流传质
一、相际间的对流传质过程
相际间的传质
二、相际间对流传质模型
1.双膜模型
惠特曼(Whiteman)
于1923年提出，最早提出
的一种传质模型。
pb
停滞膜模型
（双阻力模型）
cb
播放动画32：双膜模型
双膜模型示意图
二、相际间对流传质模型
停滞膜模型的要点
① 当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳 定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞 膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式 为分子扩散。
训练才能有所收获，取得成效。 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
强制层流传质
强制湍流传质√
二、对流传质
2.对流传质的机理
所谓对流传质 的机理是指在传质 过程中，流体以哪 种方式进行传质。 研究对流传质速率 需首先弄清对流传 质的机理。
③ 在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流 体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
二、相际间对流传质模型
依据双膜模型，组分A通过气膜、液膜的扩散 通量方程分别为
Dp
NA
AB 总
RTzG pBM
( p Ab
pAi )
NA
D
AB
zL
c总 c
一、涡流扩散现象
2.涡流扩散通量方程 描述涡流扩散通量的方程为
J
e A
M
dcA dz
kmol/(m2·s )
—涡流扩散系数，m2/s M
涡流扩 散的类型
运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的
运动流体之间的质量传递过程—对流传质。
对流 传质
√
强制对流传质 自然对流传质
一、相际间的对流传质过程
相际间的传质
二、相际间对流传质模型
1.双膜模型
惠特曼(Whiteman)
于1923年提出，最早提出
的一种传质模型。
pb
停滞膜模型
（双阻力模型）
cb
播放动画32：双膜模型
双膜模型示意图
二、相际间对流传质模型
停滞膜模型的要点
① 当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳 定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞 膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式 为分子扩散。
训练才能有所收获，取得成效。 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
强制层流传质
强制湍流传质√
二、对流传质
2.对流传质的机理
所谓对流传质 的机理是指在传质 过程中，流体以哪 种方式进行传质。 研究对流传质速率 需首先弄清对流传 质的机理。
化工安全概论课件 第1章 化工安全概论绪论
危险
盲人骑瞎马，夜半临深池
桓南郡与殷荆州语次，因共作了语。顾恺之曰：“火烧平原无遗燎。” 桓曰：“白布缠棺竖旒旐。”殷曰：“投鱼深渊放飞鸟。”次复作危语。 桓曰：“矛头浙米剑头炊。”殷曰：“百岁老翁攀枯枝。”顾曰：“井 上辘轳卧婴儿。”殷有一参军在坐，云：“盲人骑瞎马，夜半临深池。” 殷曰：“咄咄逼人！”仲堪眇目故也。
1.2 化学工业安全问题的特点
• 二. 工厂布局问题 • (1)工艺设备和贮存设备过于密集； • (2)有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够； • (3)昂贵设备过于集中； • (4)对不能替换的装置没有有效的防护； • (5)锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间距离太小； • (6)有地形障碍。
1.3 化工安全理论与技术
• 1.3.1 化工危险性的分析与识别技术 ✓(6)事件树分析法（Event Tree Analysis, ETA） ✓ETA从事故的初始事件开始，途径原因事件到结果事件为止，每
培训。
1.2 化学工业安全问题的特点
• 瑞士再保险公司统计了化学工业和石油工业的102起事故案例， 分析了上述九类危险因素所起的作用，统计结果如下
类别
1 2 3 4 5 6 7 8 9
危险因素
工厂选址问题 工厂布局问题 结构问题 对加工物质的危险性认识不足 化工工艺问题 物料输送问题 误操作问题 设备缺陷问题 防灾计划不充分
层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）为止。 这些底事件又称为基本事件，它们的数据已知或者已经有统计或 实验的结果。
1.3 化工安全理论与技术
• 1.3.1 化工危险性的分析与识别技术 ✓(6)事件树分析法（Event Tree Analysis, ETA） ✓事件树分析的理论基础是决策论。它是一种从原因到结果的自上而下
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）
化学品泄漏事故现场处置模板课件
地震、洪水等自然灾害也 可能导致化学品泄漏事故 的发生。
事故危害与影响
人身安全危害
财产损失
化学品泄漏事故可能造成人员中毒、 窒息、烧伤等伤害，甚至危及生命。
化学品泄漏事故可能导致设施损坏、 生产中断、货物损失等财产损失。
环境危害
化学品泄漏事故可能对周边环境造成 严重污染和破坏，影响生态平衡。
02
使用呼吸器
对于有毒气体或蒸汽泄漏，应使用呼吸器或自给式呼吸器，确保呼吸安全。
03
泄漏事故现场救援
救援组织与协调
组织架构
明确救援组织架构，包括 指挥部、现场救援组、技 术支持组、医疗救护组等 ，确保各小组职责明确。
协调机制
建立有效的协调机制，确 保各小组之间信息畅通， 资源共享，协同作战。
应急预案
救援技术与方法
泄漏源控制
根据泄漏情况采取相应的措施， 如关闭阀门、切断电源等，以控
制泄漏源。
泄漏物处理
根据化学品性质选择合适的处理 方法，如吸附、中和、稀释等， 以降低泄漏物对环境和人体的危
害。
人员疏散
根据现场情况及时疏散周边人员 ，确保人员安全撤离。
04
泄漏事故预防与控制
预防措施制定
制定预防措施
案例一
某化工厂发生氯气泄漏事故，导致周边居民中毒 和环境污染。
案例二
某石油化工企业发生爆炸事故，造成大量有毒气 体和液体泄漏。
案例三
某实验室发生化学品泄漏事故，造成人员伤亡和 环境污染。
实践经验总结与教训吸取
经验一
及时发现泄漏源，采取有效措施 控制泄漏。
经验二
加强应急预案的制定和演练，提 高应急响应能力。
化学品泄漏事故现场处置模板课件
事故危害与影响
人身安全危害
财产损失
化学品泄漏事故可能造成人员中毒、 窒息、烧伤等伤害，甚至危及生命。
化学品泄漏事故可能导致设施损坏、 生产中断、货物损失等财产损失。
环境危害
化学品泄漏事故可能对周边环境造成 严重污染和破坏，影响生态平衡。
02
使用呼吸器
对于有毒气体或蒸汽泄漏，应使用呼吸器或自给式呼吸器，确保呼吸安全。
03
泄漏事故现场救援
救援组织与协调
组织架构
明确救援组织架构，包括 指挥部、现场救援组、技 术支持组、医疗救护组等 ，确保各小组职责明确。
协调机制
建立有效的协调机制，确 保各小组之间信息畅通， 资源共享，协同作战。
应急预案
救援技术与方法
泄漏源控制
根据泄漏情况采取相应的措施， 如关闭阀门、切断电源等，以控
制泄漏源。
泄漏物处理
根据化学品性质选择合适的处理 方法，如吸附、中和、稀释等， 以降低泄漏物对环境和人体的危
害。
人员疏散
根据现场情况及时疏散周边人员 ，确保人员安全撤离。
04
泄漏事故预防与控制
预防措施制定
制定预防措施
案例一
某化工厂发生氯气泄漏事故，导致周边居民中毒 和环境污染。
案例二
某石油化工企业发生爆炸事故，造成大量有毒气 体和液体泄漏。
案例三
某实验室发生化学品泄漏事故，造成人员伤亡和 环境污染。
实践经验总结与教训吸取
经验一
及时发现泄漏源，采取有效措施 控制泄漏。
经验二
加强应急预案的制定和演练，提 高应急响应能力。
化学品泄漏事故现场处置模板课件
第7章 化学品泄露与扩散模型 - 2
100
向运动较小。
0
图7-9 昼间和夜间空气温度随高度的变化，
-1
1
3
5
7
9
11
温度梯度影响空气的垂直运动
温度 摄氏度
7. 3 扩散方式及扩散模型
7.3.1 扩散方式及其影响因素 稳定度划分：不稳定、中性和稳定 划分标准：对地面加热速度与地面散热速度相对快慢 （1）加热速度＞地面散热速度 地面附近的空气温度比高处的空气温度高，地表附近空气的密度小，上层空 气密度大，密度小的空气在这种浮力作用下上升，导致大气不稳定。[晴天上 午9、10点后，肉眼会观测到地表升腾；春秋早晨水雾消散]。F浮＞F重 （2）加热速度=散热速度。热量对大气扰动很小，但很难长久保持。F浮=F重 （3）加热速度＜散热速度。地面附近的温度比高处空气的温度低，地表附近 空气密度大于高处空气的密度。F浮＜F重。重力影响抑制了大气机械湍流。
• 求解液体蒸发比例，有：
fv mv / m 1 exp Cp (T0 Tb ) / Hv
(7-60) (7-61)
7.2.3 液体闪蒸
【例7-6】闪蒸计算 • 1 kg饱和水储存在温度为177°C的容器中，容器破裂，压力下降到
1atm，计算水的蒸发比例。 • 解：
• 对于100◦C下的液体水： Cp=4.2 kJ/(kg·◦C )； △Hv=2252.2 kJ/kg
预测的Ma1 式子左边的值
0.20 -8.48
0.25 -0.007
• 根据最近一次预测的Ma1值计算结果接近于零，因此由式（728）：
7.2.2 气体或蒸气泄露
• 由式（7-35）和式（7-36）得：
7.2.2 气体或蒸气泄露
• 为确保是塞流，管道出口处的压力必须小于340kPa，由式（7-38） 计算单位面积质量流量：
第7章 化学品泄露与扩散模型-1
L
P2 <P1 u2 =u1 Z2
P1
ρ=常数
u1
d
Z1
流体经管道流出
7.2 化学品泄露模型
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏
• 对流经管道的液体，Kf为
f：范宁摩擦系数，L: 管长，d：管径 。 范宁摩擦系数f 是雷诺数Re和管道粗糙度ε的函数。具体关系式
及取值见表7-2与图7-3。
• （3）通过管道泄漏
• 2-K方法
管道附件，阀门及其他流动阻碍物；传统方法是在式（7-12） 中使用当量管长。一种改进的方法是使用2-K方法，使用实际 的流程长度而不是当量长度。
2-K方法由两个常数来定义压差损失系数。这两个常数即雷诺 数和管道内径。
������������
=
K1 ������������
7.2 化学品泄露模型
• （2）通过储罐上的孔洞泄漏 • 对于恒定截面积为A的储罐，储罐中小孔以上的液体总质量为：
• 储罐中的质量变化率为：
7.2 化学品泄露模型
• （2）通过储罐上的孔洞泄漏 • 将上式从初始高度hL0到任意高度hL进行积分，得到储罐中液面高
度随时间的变化函数：
• 得到任意时刻t所泄漏液体的质量流量：
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏 • 2-K方法也可以用来描述液体通过孔洞的流出，流出系数的表达
式为 ：
• ∑Kf为所有压差损失相之和，包括：进口、出口、管长和附件。
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏
• 如对于没有管道连接或附件的贮罐上的一个简单的孔，摩擦仅仅
是由孔的进口和出口效应引起的，对Re＞100000，进口的
第7章 化学品泄露与扩散模型
P2 <P1 u2 =u1 Z2
P1
ρ=常数
u1
d
Z1
流体经管道流出
7.2 化学品泄露模型
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏
• 对流经管道的液体，Kf为
f：范宁摩擦系数，L: 管长，d：管径 。 范宁摩擦系数f 是雷诺数Re和管道粗糙度ε的函数。具体关系式
及取值见表7-2与图7-3。
• （3）通过管道泄漏
• 2-K方法
管道附件，阀门及其他流动阻碍物；传统方法是在式（7-12） 中使用当量管长。一种改进的方法是使用2-K方法，使用实际 的流程长度而不是当量长度。
2-K方法由两个常数来定义压差损失系数。这两个常数即雷诺 数和管道内径。
������������
=
K1 ������������
7.2 化学品泄露模型
• （2）通过储罐上的孔洞泄漏 • 对于恒定截面积为A的储罐，储罐中小孔以上的液体总质量为：
• 储罐中的质量变化率为：
7.2 化学品泄露模型
• （2）通过储罐上的孔洞泄漏 • 将上式从初始高度hL0到任意高度hL进行积分，得到储罐中液面高
度随时间的变化函数：
• 得到任意时刻t所泄漏液体的质量流量：
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏 • 2-K方法也可以用来描述液体通过孔洞的流出，流出系数的表达
式为 ：
• ∑Kf为所有压差损失相之和，包括：进口、出口、管长和附件。
7.2 化学品泄露模型
• （3）通过管道泄漏
• 如对于没有管道连接或附件的贮罐上的一个简单的孔，摩擦仅仅
是由孔的进口和出口效应引起的，对Re＞100000，进口的
第7章 化学品泄露与扩散模型
化工环境工程概论(第三版)第七章
7.2.8 催化裂化装置的清洁生产
7.3 化工清洁生产工艺实例
1
燕山石化公司炼油厂清洁生产实例 中成化工有限公司清洁生产实例 鲁北化工厂清洁生产实例 海四达化学电源有限公司清洁生产实例
2
3
4
7.3.1 燕山石化公司炼油厂清洁生 产实例
7.3.1.1 企业概况 炼油厂有常减压、催化裂化等20套生产装置，年加工 原油660万吨，生产汽油、柴油、煤油、润滑油、石蜡等 60多种产品。
7.3.2 中成化工有限公司清洁生产实例
7.3.2.3 企业实施清洁生产经验 树立化工企业“生存线”的概念 清洁生产的基础是工艺路线的选择 创新是清洁生产的根本手段 大规模的集中生产是清洁生产的有利因素 选择清洁工艺、提高重复利用、综合利用、加强对原废弃 资源回收，强化每个环节的管理是抓好清洁生产的五大措 施 清洁生产是没有止境的，不可能一劳永逸
化工环境工程概论
第七章 化工清洁生产工艺
1 清洁生产工艺概述 2 化工清洁生产技术
3 化工清洁生产工艺实例
7.1 清洁生产工艺概述
1
清洁生产的由来 什么是清洁生产 清洁生产的内容 清洁生产的途径产
2
3
4
7.1.1 清洁生产的由来
随着工业化的发展，进入自然生态环境的废物和污染 物将越来越多，已经超出了自然界自身的消化吸收能力， 既造成了通常意义上的污染环境，又对人类自身造成了威 胁。 清洁生产代表着世界工业发展的方向，其核心是改变 以往依赖“末端处理”的思想，以污染预防为主，推行清 洁生产是实现可持续发展战略的重要举措。
7.2.2 乙苯生产的干法除杂工艺
聚苯乙烯是由单体苯乙烯聚合而成，苯乙烯生产分两 步进行，第一步是以苯与乙烯为原料在催化剂（氯乙烷和 氯化铝）作用下，发生烷基化反应，生成乙苯；第二步再 以乙苯脱氢制取苯乙烯。
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。
液体泄露模式及其计算(化工安全)
2 dP u gz F Ws 2 m
对于不可压缩的液体：
dP
p
☺当液体通过裂缝流出时，
单元过程中的液体压力转 化为动能。
☺流动着的液体与裂缝所
在壁面之间的摩擦力将液 体的一部分动能转为热能， 使液体的流速降低。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
假设：
• 表征压力为PG ，外部 z 0 大气压为1ATM，则 p p g
• 轴功为0；W 0 s
• 液位无变化， • 摩擦损失由流出系数 C1来近似代替
P
F C1 (
2
P
)
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
2 dP u gz F Ws 2 P m F C ( P )
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
674 kg / s
2
1
u C1
2 pg
定义新的流出系数： C0 C1
u C0 2 pg
液体通过小孔泄露的 Qm u A AC 0 2 p g 质量流率Qm为：
第7章 泄漏源及扩散模式 7.2 液体经小孔泄漏的源模式
液体通过小孔泄露的 质量流率Qm为：
Qm u A AC 0 2 p g
对于不可压缩的液体：
dP
p
☺当液体通过裂缝流出时，
单元过程中的液体压力转 化为动能。
☺流动着的液体与裂缝所
在壁面之间的摩擦力将液 体的一部分动能转为热能， 使液体的流速降低。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
假设：
• 表征压力为PG ，外部 z 0 大气压为1ATM，则 p p g
• 轴功为0；W 0 s
• 液位无变化， • 摩擦损失由流出系数 C1来近似代替
P
F C1 (
2
P
)
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
2 dP u gz F Ws 2 P m F C ( P )
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
674 kg / s
2
1
u C1
2 pg
定义新的流出系数： C0 C1
u C0 2 pg
液体通过小孔泄露的 Qm u A AC 0 2 p g 质量流率Qm为：
第7章 泄漏源及扩散模式 7.2 液体经小孔泄漏的源模式
液体通过小孔泄露的 质量流率Qm为：
Qm u A AC 0 2 p g
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
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9
Q (kg/s)
0.9
1.5 0.8
2.0
0.7
1.5
1.0
0.6
Q (kg/s)
Q (kg/s)
1.0
0.5
0.5 0.4
0.5 0.3
0.0
0.0
0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
d (cm)
t (h)
P (atm)
泄漏时间、小孔半径和系统压力对泄漏速率的影响
液体通过小孔泄漏的质量流量Qm: Qm uA ACo 2 gcPg
Qm =mass flow rate in kg/s A =cross-sectional area in m2 r =density in kg/m3 gc=gravitational constant = 1 m.kg/(N.s2) Pg=Pa
消除溢出和释放的危险程度。
事故后果分析
在毒物释放模型预测的基础上，可以有各种各样 的选择，例如： 1. 制定周围社会的紧急反应计划； 2. 进行工程修改以消除释放源； 3. 将潜在的释放围起来，增加适当的排泄洗涤器 或其他的蒸气排放设备； 4. 减少有害物质的贮存量以减少释放量； 5. 增加区域监测仪器，检测释放量，准备隔断阀 和工程控制器来消除溢出和释放的危险程度。
由以上方程得出平均流出速率: u C1
2g c Pg
定义新的流出系数定义为:Co C1
平均流出速率:
u Co
2gc Pg
流ห้องสมุดไป่ตู้系数C0为：对于锋利的小孔和雷诺数大 于30000的情况，C0近似取0.61；对于圆滑的 喷嘴，流出系数可近似取1；对于与容器连接 的短管(即长度与直径之比小于3)，流出系数 近似取0.81；当流出系数不知道或不能确定时 ，取1.0使计算结果最大化。
毒物释放模型
① 液体通过管道上的小孔泄露 ② 液体通过储罐上的孔洞泄露 ③ 液体通过管道泄露 ④ 气体通过孔洞泄露 ⑤ 气体通过管道泄露 ⑥ 液体闪蒸 ⑦ 液池蒸发或沸腾
5
化工中常见的小孔泄露
1- 液体通过管道上的小孔泄露
体系内液体性质
外部环境
P Pg
P 1atm
u1 0
u2 u
z 0
解: 假设在下午1点至2:30之间即90min内，小孔一直存在，孔洞的面积为: A =πd2/4 =3.14×(0.635×10-2)2/4 =3.165×10-5m2 苯泄漏的质量流量可由式(7-1)计算。对于圆滑的孔洞，C0 近似取0.61, gc≈1, 则Qm =AC0 (2ρpg)0.5 =3.165×10-5×0.61× (2×878.6×7×101325)0.5=0.682kg/s 90min共计流出苯的总质量为0.682×(90×60)=3683kg
泄漏时间、小孔半径和系统压力对泄漏量的影响
(2)- 液体通过储罐上的小孔泄露
Pg
u1 0 Ws 0
P 1atm u2 u hL
通过小孔的流体机械能守恒:
æ èç
DP r
+
g gc
ö Dz + Fø÷
+
2
u 2a gc
=
C12
æ èç
DP r
+
g gc
ö Dzø÷
+
2
u 2a gc
=0
流出速率：
释放液性质
释放液性质受流体的热力学性质、释放时的P/T条件、释放时 间的影响。
释放的流体可为气体、液体、或两相混合物；可过冷、过热、 常温、高压或常压。
每一个因素可影响释放的流体和空气之间的相互作用，从而影 响危险区的大小。
其它性质如蒸汽密度、最低爆炸极限浓度、释放流体的毒性等 会影响危险区的大小。
8
(1)- 液体通过管道上的小孔泄露
例7-1：下午1点, 工厂的操作人员发现输送苯的管道中的压力降低了，他没有查明原因便 立即将压力恢复至7atm (表压)。下午2:30, 在管道上发现了一个直径为0.635cm的小孔, 并立即进行了修理。试估算由此小孔流出的苯的总质量。苯的密度为878.6kg/m3。
3
7.1 毒物释放模型
确定泄漏事件；建立源模型，描述物质释放速率；
释放液性质：
释放液性质受流体的热力学性质、释放时的P/T条件、释放时间的影响。 释放的流体可为气体、液体、或两相混合物; 可过冷、过热、常温、高压等。 每一个因素可影响释放的流体和空气之间的相互作用，从而影响危险区的大小。 其它性质如蒸汽密度、爆炸下限、释放流体的毒性等会影响危险区的大小。
A: Leak sectional area = Fluid density
u = C0
æ 2ç
è
gcPg r
+
ö ghL ÷
ø
初始流出量-最大的流出量:
Qm = ruA = rAC0
æ 2ç
è
gcPg r
+
ö ghL ÷
ø
11
7.2 扩散模型--影响扩散的参数
扩散模型描述了有毒物质远离事故发生地并遍及整个工厂和社会的空中 输送过程。释放发生后，空气中的有毒物质被风以烟羽方式（图7-7）或 烟团方式（图7-8）带走。有毒物质的最大浓度是在释放发生处（可能不 在地面上）。众多因素影响有毒物质在大气中的扩散：
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
d (cm)
m (kg)
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
2
4
6
8
10
t (h)
m (kg)
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
0
2
4
6
8
10
P (atm)
m (kg)
第7章 化学品泄露与扩散模型
毒物释放模型 确定泄漏事件 建立源模型，描述物质如何释放出来及释放速率
毒物扩散模型 采用扩散模型估算下风向有毒物质的浓度 知道了下风向的浓度，就可以使用一些准则估算后果或影响
后果预估及应急方案：在毒物释放模型预测基础上作出相应选择： 进行工程修改以消除释放源； 制定周围社区的紧急反应计划； 将潜在释放围起来，增加适当的排泄洗涤器或其他排放设备； 减少有害物质的贮存量以减少释放量； 增加区域监测仪器，以检测初始的释放，准备隔断阀和工程控制器来
A: 泄漏面积
= 流体密度
ò Ws 0
对于不可压缩流体，机械能守恒定律:
dP r
+
æ Dç
è
u2 2 a gc
ö ÷ ø
+
g gc
Dz
+F
=
-Ws m
裂近似缝代中替的，摩定擦义损为失：可由流出系数常数C1
P
F
C12
P
对不可压缩流体: dP P
由于外部压力是常压: P Pg
7
1- 液体通过管道上的小孔泄露
Q (kg/s)
0.9
1.5 0.8
2.0
0.7
1.5
1.0
0.6
Q (kg/s)
Q (kg/s)
1.0
0.5
0.5 0.4
0.5 0.3
0.0
0.0
0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
d (cm)
t (h)
P (atm)
泄漏时间、小孔半径和系统压力对泄漏速率的影响
液体通过小孔泄漏的质量流量Qm: Qm uA ACo 2 gcPg
Qm =mass flow rate in kg/s A =cross-sectional area in m2 r =density in kg/m3 gc=gravitational constant = 1 m.kg/(N.s2) Pg=Pa
消除溢出和释放的危险程度。
事故后果分析
在毒物释放模型预测的基础上，可以有各种各样 的选择，例如： 1. 制定周围社会的紧急反应计划； 2. 进行工程修改以消除释放源； 3. 将潜在的释放围起来，增加适当的排泄洗涤器 或其他的蒸气排放设备； 4. 减少有害物质的贮存量以减少释放量； 5. 增加区域监测仪器，检测释放量，准备隔断阀 和工程控制器来消除溢出和释放的危险程度。
由以上方程得出平均流出速率: u C1
2g c Pg
定义新的流出系数定义为:Co C1
平均流出速率:
u Co
2gc Pg
流ห้องสมุดไป่ตู้系数C0为：对于锋利的小孔和雷诺数大 于30000的情况，C0近似取0.61；对于圆滑的 喷嘴，流出系数可近似取1；对于与容器连接 的短管(即长度与直径之比小于3)，流出系数 近似取0.81；当流出系数不知道或不能确定时 ，取1.0使计算结果最大化。
毒物释放模型
① 液体通过管道上的小孔泄露 ② 液体通过储罐上的孔洞泄露 ③ 液体通过管道泄露 ④ 气体通过孔洞泄露 ⑤ 气体通过管道泄露 ⑥ 液体闪蒸 ⑦ 液池蒸发或沸腾
5
化工中常见的小孔泄露
1- 液体通过管道上的小孔泄露
体系内液体性质
外部环境
P Pg
P 1atm
u1 0
u2 u
z 0
解: 假设在下午1点至2:30之间即90min内，小孔一直存在，孔洞的面积为: A =πd2/4 =3.14×(0.635×10-2)2/4 =3.165×10-5m2 苯泄漏的质量流量可由式(7-1)计算。对于圆滑的孔洞，C0 近似取0.61, gc≈1, 则Qm =AC0 (2ρpg)0.5 =3.165×10-5×0.61× (2×878.6×7×101325)0.5=0.682kg/s 90min共计流出苯的总质量为0.682×(90×60)=3683kg
泄漏时间、小孔半径和系统压力对泄漏量的影响
(2)- 液体通过储罐上的小孔泄露
Pg
u1 0 Ws 0
P 1atm u2 u hL
通过小孔的流体机械能守恒:
æ èç
DP r
+
g gc
ö Dz + Fø÷
+
2
u 2a gc
=
C12
æ èç
DP r
+
g gc
ö Dzø÷
+
2
u 2a gc
=0
流出速率：
释放液性质
释放液性质受流体的热力学性质、释放时的P/T条件、释放时 间的影响。
释放的流体可为气体、液体、或两相混合物；可过冷、过热、 常温、高压或常压。
每一个因素可影响释放的流体和空气之间的相互作用，从而影 响危险区的大小。
其它性质如蒸汽密度、最低爆炸极限浓度、释放流体的毒性等 会影响危险区的大小。
8
(1)- 液体通过管道上的小孔泄露
例7-1：下午1点, 工厂的操作人员发现输送苯的管道中的压力降低了，他没有查明原因便 立即将压力恢复至7atm (表压)。下午2:30, 在管道上发现了一个直径为0.635cm的小孔, 并立即进行了修理。试估算由此小孔流出的苯的总质量。苯的密度为878.6kg/m3。
3
7.1 毒物释放模型
确定泄漏事件；建立源模型，描述物质释放速率；
释放液性质：
释放液性质受流体的热力学性质、释放时的P/T条件、释放时间的影响。 释放的流体可为气体、液体、或两相混合物; 可过冷、过热、常温、高压等。 每一个因素可影响释放的流体和空气之间的相互作用，从而影响危险区的大小。 其它性质如蒸汽密度、爆炸下限、释放流体的毒性等会影响危险区的大小。
A: Leak sectional area = Fluid density
u = C0
æ 2ç
è
gcPg r
+
ö ghL ÷
ø
初始流出量-最大的流出量:
Qm = ruA = rAC0
æ 2ç
è
gcPg r
+
ö ghL ÷
ø
11
7.2 扩散模型--影响扩散的参数
扩散模型描述了有毒物质远离事故发生地并遍及整个工厂和社会的空中 输送过程。释放发生后，空气中的有毒物质被风以烟羽方式（图7-7）或 烟团方式（图7-8）带走。有毒物质的最大浓度是在释放发生处（可能不 在地面上）。众多因素影响有毒物质在大气中的扩散：
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
d (cm)
m (kg)
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
2
4
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10
t (h)
m (kg)
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
0
2
4
6
8
10
P (atm)
m (kg)
第7章 化学品泄露与扩散模型
毒物释放模型 确定泄漏事件 建立源模型，描述物质如何释放出来及释放速率
毒物扩散模型 采用扩散模型估算下风向有毒物质的浓度 知道了下风向的浓度，就可以使用一些准则估算后果或影响
后果预估及应急方案：在毒物释放模型预测基础上作出相应选择： 进行工程修改以消除释放源； 制定周围社区的紧急反应计划； 将潜在释放围起来，增加适当的排泄洗涤器或其他排放设备； 减少有害物质的贮存量以减少释放量； 增加区域监测仪器，以检测初始的释放，准备隔断阀和工程控制器来
A: 泄漏面积
= 流体密度
ò Ws 0
对于不可压缩流体，机械能守恒定律:
dP r
+
æ Dç
è
u2 2 a gc
ö ÷ ø
+
g gc
Dz
+F
=
-Ws m
裂近似缝代中替的，摩定擦义损为失：可由流出系数常数C1
P
F
C12
P
对不可压缩流体: dP P
由于外部压力是常压: P Pg
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1- 液体通过管道上的小孔泄露