液体泄露模式及其计算
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➢ 因泄漏而导致事故的危害很大程度上取决于 有毒有害、易燃易爆物料的泄漏速度和泄漏 量。泄漏速度快，则单位时间内的泄漏量就 大；泄漏速度慢，单位时间内的泄漏量就小。
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 常压下为液态的物料泄漏后四处流淌，同时 蒸发为气体扩散；
➢ 常温下加压压缩、液化储存的物料一旦泄漏 至空气中会迅速膨胀、气化，迅速扩散至大 范围空间，如液化石油气、液氨、液氯的泄 漏，显然其危害范围加大。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
➢根据机械能守恒，液体流动的不同能量形式遵守如
下方程：
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
式中：P 是压强，Pa
是液体密度，kg/m3
u 是液体平均瞬时流速，m/s g是重力加速度，m/s2
z 是高于基准面的高度，m； F 是静摩擦损失项，J/kg；
化工安全
河北工程大学 矿业工程系安全工程专业
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 化工、石油化工火灾爆炸、人员中毒 事故很多是由于物料的泄漏引起的。
➢ 导致泄漏的原因可能是腐蚀、设备缺 陷、材质选择不当、机械穿孔、密封 不良以及人为操作失误等。
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 充分准确判断泄漏量的大小，掌握泄漏后有 毒有害、易燃易爆物料的扩散范围，对明确 现场救援与实施现场控制处理非常重要。
果最大化。
第7章 泄漏源及扩散模式
例7-1
• 下午1点，工厂的操作人员注意到输送苯的管道 中的压力降低了。压力被立即回复为690kPa。下 午2:30，管道上发现了一个直径为6.35mm的小孔 并立即进行了修补。
• 请估算流出来的苯的总质量。苯的比重为0.8794。
第7章 泄漏源及扩散模式
例7-1
上图显示的是化工厂中常见的小孔泄漏的情况。 对于这些泄漏，物质从储罐和管道上的孔洞和裂纹，以及法兰、阀
门和泵体的裂缝和严重破坏或断裂的管道中泄漏出来。
第7章 泄漏源及扩散模式
图 中 显 示 物 料 的 物 理 状
态是怎样影响泄漏过程的
对 于 存 储 于 储 罐 内 的 气
体或蒸汽，裂缝导致气体 或蒸汽泄漏出来。对于液 体，储罐内液面以下的裂 缝导致液体泄漏出来。
u C0
2 pg
液体通过小孔泄露的 质量流率Qm为：
Qm
uA
AC0
2pg
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 uA AC0 2pg
• C0是从小孔中流出液体的雷诺数和小孔直径的复杂函数。 • 经验取值：
• 对于锋利的小孔和雷诺数大于3000时， C0近似取0.61； • 对于圆滑的喷嘴， C0近似取1； • 对于与容器连接的短管，C0近似取0.81； • 当流出系数不知道或不能确定时， C0取1.0以使计算结
• 解：下午1点观察到的压力降低是管道上出现
小孔的象征。假设小孔在下午1点到2:30之间，
即90分钟内，一直存在。小孔的面积为
A d 2 3.14 6.35 10 3 2 3.17 105
4
4
苯的密度为： 0.87941000 879.4
Qm AC0 2Pg
3.17105 0.61 2879.41 6.9105
大气压为1atm，则 p pg
• 轴功为0；Ws 0
• 液位无变化，z 0
• 摩擦损失由流出系数 C1来近似代替
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
F
C12 (
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
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
P
F
C12 (
P )
u C1
2 pg
定义新的流出系数：C0 C1
Ws是轴功，J； m是质量，kg；
函数代表终止状态减去初始状态
第7章 泄漏源及扩散模式
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
是无量纲速率修正系数，其取值如下：
①对于层流， 取0.5
②对于塞流， 取1.0
③对于湍流 趋向于1.0
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
dP
2
u
2
gz
F
Ws 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
674kg / s
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 泄漏物质的扩散不仅由其物态、性质 所决定，又为当时气象条件、当地的 地表情况所影响。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.1 常见的泄漏源
大面积泄漏 大面积泄漏是指在短时间内有大量的物料泄漏出
来，储罐的超压爆炸就属于大面积泄漏 小孔泄漏
小孔泄漏是指物料通过小孔以非常慢的速率持 续泄漏，上游的条件并不因此而立即受到影响；故通 常假设上游压力不变。
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 常压下为液态的物料泄漏后四处流淌，同时 蒸发为气体扩散；
➢ 常温下加压压缩、液化储存的物料一旦泄漏 至空气中会迅速膨胀、气化，迅速扩散至大 范围空间，如液化石油气、液氨、液氯的泄 漏，显然其危害范围加大。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
➢根据机械能守恒，液体流动的不同能量形式遵守如
下方程：
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
式中：P 是压强，Pa
是液体密度，kg/m3
u 是液体平均瞬时流速，m/s g是重力加速度，m/s2
z 是高于基准面的高度，m； F 是静摩擦损失项，J/kg；
化工安全
河北工程大学 矿业工程系安全工程专业
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 化工、石油化工火灾爆炸、人员中毒 事故很多是由于物料的泄漏引起的。
➢ 导致泄漏的原因可能是腐蚀、设备缺 陷、材质选择不当、机械穿孔、密封 不良以及人为操作失误等。
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 充分准确判断泄漏量的大小，掌握泄漏后有 毒有害、易燃易爆物料的扩散范围，对明确 现场救援与实施现场控制处理非常重要。
果最大化。
第7章 泄漏源及扩散模式
例7-1
• 下午1点，工厂的操作人员注意到输送苯的管道 中的压力降低了。压力被立即回复为690kPa。下 午2:30，管道上发现了一个直径为6.35mm的小孔 并立即进行了修补。
• 请估算流出来的苯的总质量。苯的比重为0.8794。
第7章 泄漏源及扩散模式
例7-1
上图显示的是化工厂中常见的小孔泄漏的情况。 对于这些泄漏，物质从储罐和管道上的孔洞和裂纹，以及法兰、阀
门和泵体的裂缝和严重破坏或断裂的管道中泄漏出来。
第7章 泄漏源及扩散模式
图 中 显 示 物 料 的 物 理 状
态是怎样影响泄漏过程的
对 于 存 储 于 储 罐 内 的 气
体或蒸汽，裂缝导致气体 或蒸汽泄漏出来。对于液 体，储罐内液面以下的裂 缝导致液体泄漏出来。
u C0
2 pg
液体通过小孔泄露的 质量流率Qm为：
Qm
uA
AC0
2pg
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 uA AC0 2pg
• C0是从小孔中流出液体的雷诺数和小孔直径的复杂函数。 • 经验取值：
• 对于锋利的小孔和雷诺数大于3000时， C0近似取0.61； • 对于圆滑的喷嘴， C0近似取1； • 对于与容器连接的短管，C0近似取0.81； • 当流出系数不知道或不能确定时， C0取1.0以使计算结
• 解：下午1点观察到的压力降低是管道上出现
小孔的象征。假设小孔在下午1点到2:30之间，
即90分钟内，一直存在。小孔的面积为
A d 2 3.14 6.35 10 3 2 3.17 105
4
4
苯的密度为： 0.87941000 879.4
Qm AC0 2Pg
3.17105 0.61 2879.41 6.9105
大气压为1atm，则 p pg
• 轴功为0；Ws 0
• 液位无变化，z 0
• 摩擦损失由流出系数 C1来近似代替
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
F
C12 (
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
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
P
F
C12 (
P )
u C1
2 pg
定义新的流出系数：C0 C1
Ws是轴功，J； m是质量，kg；
函数代表终止状态减去初始状态
第7章 泄漏源及扩散模式
dP
2
u
gz
F
Ws
2
m
是无量纲速率修正系数，其取值如下：
①对于层流， 取0.5
②对于塞流， 取1.0
③对于湍流 趋向于1.0
第7章 泄漏源及扩散模式
7.2 液体经小孔泄漏的源模式
dP
2
u
2
gz
F
Ws 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
674kg / s
第7章 泄漏源及扩散模式
➢ 泄漏物质的扩散不仅由其物态、性质 所决定，又为当时气象条件、当地的 地表情况所影响。
第7章 泄漏源及扩散模式
7.1 常见的泄漏源
大面积泄漏 大面积泄漏是指在短时间内有大量的物料泄漏出
来，储罐的超压爆炸就属于大面积泄漏 小孔泄漏
小孔泄漏是指物料通过小孔以非常慢的速率持 续泄漏，上游的条件并不因此而立即受到影响；故通 常假设上游压力不变。