泄漏和扩散模拟

泄漏和扩散模拟

一、训练目的

1.通过训练，了解PHAST软件的基本功能，学会使用PHAST软件解决石油化工装置泄漏、扩散等问题，掌握使用PHAST软件建立相关模型，模拟分析气体获液体泄漏扩散后浓度的变化。

2.掌握气体扩散的模拟分析方法。

二、训练内容要求

气体或液体泄漏扩散过程模拟

三、训练仪器

本训练所用软件为PHAST6.7

四、训练方法和步骤：

1 学习使用软件，了解软件的界面及输入和输出数据

2 选择Vessel/pipe source 模型

3 输入相关参数（甲烷储罐数据）

4 对结果进行分析

五、气体泄漏扩散浓度的计算

1.泄漏量的计算

气体从容器的裂缝或者小孔泄漏时，其泄漏速度与空气的流动速度有关。因此，首先要判断泄漏时气体流动属于亚音速还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。

满足下列条件时，气体流动属于亚音速流动：

而当满足下列条件时，气体流动属于音速流动：

上面两式中，P

0---环境压力，P

a

P---管道内介质压力，P

a

γ---比热比，γ=C

P /C

V

,定压比热与定容比热之比

（1）气体呈亚音速流动时，泄露速率Q

(2)气体呈音速流动时，泄露速率Q

上面两式中 C

d

-气体泄露速率，泄露裂口为圆形时取1.00 Y-气体膨胀因子，对音速流动，Y=1

-气体密度，kg/m³

R-气体常数，R=8.314472J/(K*mol)

T-气体温度，K

2.射流扩散及气团扩散模型

气体泄露时从裂口射出形成气体射流，一般情况下，泄露气体的压力将高于周围环境的大气压力，温度低于环境温度，在进行射流计算式，应该以等价射流孔径来计算，等价射流的孔径按下式计算：

其中，—裂口直径，m

—泄露气体的密度，kg/m³

—周围环境条件下气体密度，kg/m³

射流气体泄露出来之后，在大气环境和地形地貌的影响下，在泄露上方

形成气团，气团在大气中进一步扩散，影响范围广。气团在大气中的扩散情况与气团自身性质有关，甲烷相对密度约为0.55，比空气的密度低，甲烷将向上扩散。气团的扩散模型主要有两种，一种是高斯烟羽模型，另一种是高斯气团模型。

六、实验分析总结

大气压力和温度---容器是在大气压力下。只需要定义该系统的温度。造成这种状况的可能的方案是：灾难性的断裂，管破裂，泄漏，固定期限发行，排出蒸气空间。

管破裂：线破裂也定向发生，可用于液体和蒸气，管道，阀门，光盘和泄压阀。线破裂的具体种类包括安全阀破裂和光盘破裂。

泄漏和管破裂的主要区别是线破裂使系统内部闪烁。要符合线破裂，管道的长度与孔的直径的比例必须等于或超过3。

统一扩散模型（UDM）的软件采用的唯一可用的模式是让云通过四个阶段，不断释放的一个阶段。

第1阶段，释放发生在一个预定的前进方向，并从源头上移开很快，由于其较高的初始能量。云迅速扩大，其浓度降低的幅度比任何其他在这个阶段，首次快速扩张释放的蒸汽。

第2阶段，云仍然迅速扩大，因为它保留了其最初的大部分能量。引气很高，在云内有重要的混合。云移动速度仍是比周围的风速快，羽释放密集动荡，羽释放密集动荡。

第3阶段，云已失去了更多它的初始能量，并由于重力开始下滑和蔓延。它仍然是引气与混合，但较第二阶段的速率低。密相羽下滑。

第4阶段，云已失去了它的初始能量和混合所有现在只是由于大气湍流发生。云是以环境风速在移动，

七、思考题

如果泄露气体是有毒气体，还需考虑哪些问题？

答：毒气泄漏发生时，应尽快将获救的中毒者转移到安全地带，解开领扣，使其呼吸通畅，脱去污染衣服，并彻底清洗污染的皮肤和毛发，注意保暖。必要时对患者进行呼吸刺激，如胸外按摩、人工呼吸等。眼睛受到气体刺激时一般要迅速用清水冲洗。

发生中毒事故时，应该迅速报告当地卫生部门，报告时应尽可能说清中毒发生的时间、地点、中毒症状、中毒人数、侵入途径等情况。