高压管道孔洞中危险气体释放速率的简单模 型
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） 本 科 毕 业 设 计（论文 计（论文） 外 文 文 献 翻 译
题 型 目：高压管道孔洞中危险气体释放速率的简单模
原文作者：Young-Do Jo，Bum Jong Ahn 翻译学生：来兴华 学 号：09036132
专业班级：环境工程 09-1 指导教师：韩丰磊老师
2013 年 6 月 15 日
1
第1 章
概述
故后果提供有用的信息，包括释放速率和释放气体的总量。这些信息对与进行现有工艺 过程和新工艺设计的安全评价是很有价值的，通过他们可提高工艺过程的安全性。但是 似乎没有一种简单模型能快速计算出管道上孔中释放气体的速率。 在高压天然气通过管道运输中，更加重视管道相关设施的设计和维护以确保安全运 行。管道可能会穿越村庄和人口密集区。管道破裂可能会产生各种后果，其中包括对紧 邻失效区域的人群和财产造成重度的伤害。高压天然气管道破裂的危险区域与破裂处天 然气的释放速率的平方成正比。 需要对一些复杂公式进行发展和改进以建立一个能够准确计算天然气管道上孔内 气体释放速率的简单模型。总是存在一些不确定性，因为材料的物理特性未能够被充分 的识别描述，或者一些物理过程未能够被理解。气体释放速率深度依赖于物理过程的规 模。一些研究者通过全尺寸模型来研究这些过程。在简单模型的发展中，全尺寸模型被 保守地认为是为保证安全性。 本文的目的是建立一种简单的能够适用于高压输气管道的气体释放模型，并且用全 尺寸模型和真是事故的后果来验证此模型。
.L 量纲的管线长度比例与摩擦系数 M 马赫数 P Pa 管道内的压力 (N/m2) 气压 (N/m2) p0
Q 质量流率 (kg/s) 失(kg/s) Qn R Tt u
在管道的质量流率 (kg/s) 雷诺数T 温度(K) 定容比热容(J/(kg K))
希腊字母 α 量纲孔大小; AhCD /A p ε 管道内壁粗糙度 (m) ε2 通孔的路径长度 (m) Ρ 气体密度(kg/m3) γ 比热比 ε1 喷嘴长度(m) η 参数 τf 由于壁的摩擦剪切应力(N/m2)
பைடு நூலகம்
关键词：释放速率；危害分析；燃气管道摩擦损失；高压释放
中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)
目
录
第 1 章 概述.......................................................................................................................1 第 2 章 释放速率方程.......................................................................................................3 2.1 通过喷嘴的流速...................................................................................................3 2.2 管道内流动速率...................................................................................................5 第 3 章 简化模型...............................................................................................................8 第 4 章 计算和讨论.........................................................................................................10 第 5 章 结论.....................................................................................................................16
Y .-D. Jo, B.J. Ahn 危险材料杂志 A97（2003）31-46
这是由工程师、物理学家最近进行的关于非线性动态系统的深入研究的主题。任何 危害分析的第一步是分析潜在气体泄漏的的特性，危害分析的大多数复杂的扩散模式， 燃烧模型和爆炸模型很少被用到除非气体泄漏的具体情况可以被很好的界定。为了进行 危害分析，几个释放率的公式提供了特定情况下的近似解。他们为用手计算迅速分析事
中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)
摘
要
为了进行燃气设施的危害分析和风险管理，估算出意外发生时可能的释放气体的质 量流量是非常重要的。本文提出了一种简化的用来估算高压天然气管道上管孔释放气体 流量的模型。它包括通过管孔的压力降的校正因子即由于管壁的摩擦损失导致气体通过 管孔的压力降和无摩擦时导致的压力降之比。这个模型可适用于任何气体泄漏情况，其 结果与复杂的理论公式有一定的正偏差，大约在 0 到 20% 之间。释放点接近储层时， 偏 差将减少到 0。这个偏差随气体的比热容比和无量纲孔尺寸的增大而升高，无量纲孔尺 寸是管道的横截面积除以孔的有效面积。此模型与真实事故的损伤区泄漏的比较是成功 的。这个模型稍微高估了管孔的释放速率，这个模型能用来快速估算气体释放速率并在 燃气设施的危害分析和风险管理中得到应用。
第1 章
概述
第 1 章 概述
许多有害气体的排放涉及的物理过程是非常复杂的，某些过程不能很好地被理解。
命名法 a Ap CD fF L 声速（m/s） 管道的横截面面积 (m2) 流量系数 范宁摩擦系数 管线长度 (m) M w 气体的分子量 (kg/mol) 在油藏的压力 (N/m2) pt Q|L=0 .Q无量纲质量流量率 通过喷嘴的质量流率 (kg/s) 气体常数 (N m/(K mol)) 驻点温度 (K) 气体速度 (m/s) Qp Re cv 滞压 (N/m2) 质量流量，而不通过管道的摩擦损 Qh 贯通孔的质量流率(kg/s) Ah cp d h 孔面积 (m2) 恒压比热容 (J/(kg K)) 管道直径(m) 焓(J/kg)
题 型 目：高压管道孔洞中危险气体释放速率的简单模
原文作者：Young-Do Jo，Bum Jong Ahn 翻译学生：来兴华 学 号：09036132
专业班级：环境工程 09-1 指导教师：韩丰磊老师
2013 年 6 月 15 日
1
第1 章
概述
故后果提供有用的信息，包括释放速率和释放气体的总量。这些信息对与进行现有工艺 过程和新工艺设计的安全评价是很有价值的，通过他们可提高工艺过程的安全性。但是 似乎没有一种简单模型能快速计算出管道上孔中释放气体的速率。 在高压天然气通过管道运输中，更加重视管道相关设施的设计和维护以确保安全运 行。管道可能会穿越村庄和人口密集区。管道破裂可能会产生各种后果，其中包括对紧 邻失效区域的人群和财产造成重度的伤害。高压天然气管道破裂的危险区域与破裂处天 然气的释放速率的平方成正比。 需要对一些复杂公式进行发展和改进以建立一个能够准确计算天然气管道上孔内 气体释放速率的简单模型。总是存在一些不确定性，因为材料的物理特性未能够被充分 的识别描述，或者一些物理过程未能够被理解。气体释放速率深度依赖于物理过程的规 模。一些研究者通过全尺寸模型来研究这些过程。在简单模型的发展中，全尺寸模型被 保守地认为是为保证安全性。 本文的目的是建立一种简单的能够适用于高压输气管道的气体释放模型，并且用全 尺寸模型和真是事故的后果来验证此模型。
.L 量纲的管线长度比例与摩擦系数 M 马赫数 P Pa 管道内的压力 (N/m2) 气压 (N/m2) p0
Q 质量流率 (kg/s) 失(kg/s) Qn R Tt u
在管道的质量流率 (kg/s) 雷诺数T 温度(K) 定容比热容(J/(kg K))
希腊字母 α 量纲孔大小; AhCD /A p ε 管道内壁粗糙度 (m) ε2 通孔的路径长度 (m) Ρ 气体密度(kg/m3) γ 比热比 ε1 喷嘴长度(m) η 参数 τf 由于壁的摩擦剪切应力(N/m2)
பைடு நூலகம்
关键词：释放速率；危害分析；燃气管道摩擦损失；高压释放
中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)
目
录
第 1 章 概述.......................................................................................................................1 第 2 章 释放速率方程.......................................................................................................3 2.1 通过喷嘴的流速...................................................................................................3 2.2 管道内流动速率...................................................................................................5 第 3 章 简化模型...............................................................................................................8 第 4 章 计算和讨论.........................................................................................................10 第 5 章 结论.....................................................................................................................16
Y .-D. Jo, B.J. Ahn 危险材料杂志 A97（2003）31-46
这是由工程师、物理学家最近进行的关于非线性动态系统的深入研究的主题。任何 危害分析的第一步是分析潜在气体泄漏的的特性，危害分析的大多数复杂的扩散模式， 燃烧模型和爆炸模型很少被用到除非气体泄漏的具体情况可以被很好的界定。为了进行 危害分析，几个释放率的公式提供了特定情况下的近似解。他们为用手计算迅速分析事
中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)
摘
要
为了进行燃气设施的危害分析和风险管理，估算出意外发生时可能的释放气体的质 量流量是非常重要的。本文提出了一种简化的用来估算高压天然气管道上管孔释放气体 流量的模型。它包括通过管孔的压力降的校正因子即由于管壁的摩擦损失导致气体通过 管孔的压力降和无摩擦时导致的压力降之比。这个模型可适用于任何气体泄漏情况，其 结果与复杂的理论公式有一定的正偏差，大约在 0 到 20% 之间。释放点接近储层时， 偏 差将减少到 0。这个偏差随气体的比热容比和无量纲孔尺寸的增大而升高，无量纲孔尺 寸是管道的横截面积除以孔的有效面积。此模型与真实事故的损伤区泄漏的比较是成功 的。这个模型稍微高估了管孔的释放速率，这个模型能用来快速估算气体释放速率并在 燃气设施的危害分析和风险管理中得到应用。
第1 章
概述
第 1 章 概述
许多有害气体的排放涉及的物理过程是非常复杂的，某些过程不能很好地被理解。
命名法 a Ap CD fF L 声速（m/s） 管道的横截面面积 (m2) 流量系数 范宁摩擦系数 管线长度 (m) M w 气体的分子量 (kg/mol) 在油藏的压力 (N/m2) pt Q|L=0 .Q无量纲质量流量率 通过喷嘴的质量流率 (kg/s) 气体常数 (N m/(K mol)) 驻点温度 (K) 气体速度 (m/s) Qp Re cv 滞压 (N/m2) 质量流量，而不通过管道的摩擦损 Qh 贯通孔的质量流率(kg/s) Ah cp d h 孔面积 (m2) 恒压比热容 (J/(kg K)) 管道直径(m) 焓(J/kg)