事故危害后果

2.5 事故后果分析2.5.1 泄漏源（1）液体泄漏量液体泄漏速度可以用流体力学的柏努利方程计算，其泄漏速度为：Q 0= C d A ρgh P P 2ρ)-(20+ 式中，Q 0—液体泄漏速度，kg/s ；C d —液体泄漏系数，按表选取； A —裂口面积，m 2；ρ—泄漏液体的密度，kg/m 3； P —容器内介质压力，Pa ； P 0—环境压力，Pa ；g —重力加速度，9.8m/s 2； h —裂口之上的液位高度，m 。

（2）气体泄漏量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，前者成为临界流动，后者成为次临界流动。

当下式成立时，气体流动属于音速流动：P P 0≤（12+k ）1-k k 当下式成立时，气体流动属于亚音速流动：P P 0﹥（12+k ）1-k k式中，P ——容器内介质压力，Pa ；P 0——环境压力，Pa ；k ——气体的绝热指数，即定压比热和定容比热的比值。

气体成音速流动时，其泄漏量为：Q 0= C d A ρ1- 1)12(k k k RT Mk ++气体成亚音速流动时，其泄漏量为：Q 0=Y C d A ρ1- 1)12(k k k RT Mk ++ 上两式中，C d ——气体泄漏系数，当裂口形状为三角形时取0.95，圆形时取1.00，长方形时取0.90；Y ——气体膨胀因子，它由下式计算：Y=K K PP P P k k k k k 1-)](-1[)()21)(1-1(0201-1++M ——分子量；ρ——气体密度，kg/m 3； R ——气体常数，J/mol ·K ； T ——气体温度，K 。

当容器内物质随泄漏而减少时或压力降低而影响到泄漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。

如果流速小或时间短，在后果计算中可以采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。

2.5.2 扩散模式泄漏物质的特性多种多样，而且还受原有条件的强烈影响，但大多数物质从容器中泄漏出来之后，都将发展成弥散的气团向周围空间扩散。

对可燃气体若遇到引火源会着火。

这里仅讨论气团原形释放的开始形式，即液体泄漏后扩散、喷射扩散和绝热扩散。

（1）液体的扩散液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。

液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。

如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员没有危险；如果着火则成为池火灾；如果渗透进土壤，有可能对环境造成影响。

如果泄漏的是挥发性的液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸汽云，并扩散到厂外，对厂外人员有影响。

（2）液池面积如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围城的面积。

如果泄漏的液体未达到人工边界，则可假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，这时液池半径r 用下式计算：瞬时泄漏（泄漏时间不超过30s ）时： r=4)8(tP gm π连续泄漏（泄漏持续10min 以上）时： r=413)32(Pgmt π上述两式中，r ——液池半径，m ； m ——泄漏的液体量，kg ； g ——重力加速度，9.8kg/ s 2； P ——设备中液体的压力，Pa ；t ——泄漏时间，s ； （3）蒸发量液池内液体的蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发三种： 闪蒸：过热液体泄漏后由于液体的自身热量而直接蒸发成为闪蒸。

发生闪蒸时液体的蒸发速度Q 1可由下式计算：Q 1= F v ·m/t式中，F v ——直接蒸发的液体占液体总量的比例； m ——泄漏液体的总量，kg ； t ——闪蒸时间，s ；热量蒸发：当F v <1或Qt<m 时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池， 并吸收地面热量而气化成为热量蒸发，其蒸发速度Q1按下式计算：Q 1=)-(π)-(0101b u b T T HL A KN atH T T KA + 式中，A 1——液池面积，m 2；T 0——环境温度，K ； T b ——液体沸点，K ； H ——液体蒸发热，J/kg ； L ——液池长度，m ；α——热扩散系数，m 2/s ，； K ——导热系数，J/m ·K ，； t ——蒸发时间，s ；N u ——努舍尔特(Nusselt)数。

质量蒸发：当地面传热停止时，热量蒸发终了，转而由液池表面之上气流运动使液体蒸发称为质量蒸发。

其蒸发速度Q 1为：Q 1=αShLA ρ1 式中，α——分子扩散系数，m 2/s ；Sh ——舍伍德（Sherwood ）数；A ——液池面积，m 2； L ——液池长度，m ； ρ1——液体的密度，kg/m 3。

2.5.3 火灾（1）池火灾①液池表面单位面积的燃烧速度vb pc H T T C H dt dm+-=)(001.00 其中 dm/dt ——燃烧速度，（kg/s ·m 2）； Hc ——液体燃烧热，（J/kg ）； Cp ——液体等压比热，（J/kg.·K ）； Tb ——液体沸点，（K ）； T0——环境温度，（K ）； Hv ——液体蒸发热，（J/kg ）②液体燃烧时的总热通量]1)(72/[))(2(61.02++=dtdmH dt dm rH r Q c ηππ 其中 Q ——总热通量，（W ）；r ——液池半径，（m ）；η——效率因子；一般可取0.35 H ——火焰高度，（m ）61.021])2([84gr dtdm r H a ρ= 式中 ρa ——周围空气的密度，（kg/m 3）；一般可取1.29g ——重力加速度，9.8m/s 2。

③热辐射强度为I 处距中心位置IQt x c π4=其中 I ——热辐射强度，（W/m 2）；t c ——空气导热系数。

没有具体数值时，可取1。

④计算结果死亡区（辐射热强度I>37.5 KW/m 2）半径：3105.374⨯⨯=πQt R c 死亡； 重伤区（辐射热强度I>25 KW/m 2）半径：310254⨯⨯=πQt R c 重伤；轻伤区（辐射热强度I>12.5 KW/m 2）半径：3105.124⨯⨯=πQt R c 轻伤； 感觉区（辐射热强度I>4 KW/m 2）半径：31044⨯⨯=πQt R c 感觉。

（2）喷射火①点热源的热辐射通量c H Q q 0η=其中 η——效率因子，取0.35；Q 0——泄漏速度，（kg/s ） H c ——燃烧热，（J/kg ）②热辐射强度为I 处距中心位置I Rq x π4==I q π42.0Iqπ20= 其中 R ——辐射率，取0.2I ——热辐射强度，（W/m 2）。

③计算结果死亡区（辐射热强度I>37.5 KW/m 2）半径：3105.3745⨯⨯=πRQR 死亡；重伤区（辐射热强度I>25 KW/m 2）半径：3102545⨯⨯=πRQR 重伤； 轻伤区（辐射热强度I>12.5 KW/m 2）半径：3105.1245⨯⨯=πRQR 轻伤；感觉区（辐射热强度I>4 KW/m 2）半径：310445⨯⨯=πRQR 感觉 （3）火球和爆燃①液体燃烧时的总热通量tMH Q c η=其中 Hc ——燃烧热，（J/kg ）η——效率因子， 32.027.0P =η式中 P ——设备中可燃物质的饱和蒸汽压，（pa ）；M ——燃烧的物质量，kg ； t ——持续燃烧时间，s ；327.0089.1M t =②热辐射强度为I 处距中心位置IQt x cπ4=其中 t c ——空气的导热系数。

③计算结果死亡区（辐射热强度I>37.5 KW/m 2）半径：3105.374⨯⨯=πQt R c 死亡；重伤区（辐射热强度I>25 KW/m 2）半径：310254⨯⨯=πQt R c 重伤； 轻伤区（辐射热强度I>12.5 KW/m 2）半径：3105.124⨯⨯=πQt R c 轻伤；感觉区（辐射热强度I>4 KW/m 2）半径：31044⨯⨯=πQt R c 感觉。

2.5.4 爆炸（1）物理爆炸后果 不同的物质，其爆破能量的数学模型是不一样的，可针对不同的物质选择相应的计算模型。

①压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：31-10])1013.0(-1[1-×=kk g Pk PV E式中，Eg ——气体爆破能量，kJ ； P ——容器内气体的绝对压力，MPa ；V ——容器的容积，m 3；k ——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热的比值。

对于常压下的干饱和蒸汽容器的爆破能量可按下式计算：E s ＝C s V式中，E s ——水蒸气的爆破能量，kJ ； V ——水蒸气的体积，m 3； C s ——干饱和水蒸气爆破能量系数，kJ/ m 3。

②介质全部为液体时爆破能量通常用液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下：2)1-(2tL V P E β=其中，E L ——常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kJ ； P ——液体的压力（绝），Pa ； V ——容器的容积，m 3；βt ——液体在压力P 和温度T 下的压缩系数，Pa -1。

③液化气体与高温饱和水的爆破能量液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。

在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占由容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体要大的多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功。

过热状态下液体在容器膨胀破裂时释放出爆破能量可以按下式计算：E ＝[(H 1-H 2)-(S 1-S 2)T 1]W其中，E ——过热状态下液体的爆破能量，kJ ；H 1——爆炸前液化液体的焓，kJ/kg ；H 2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg;S 1——爆炸前液化液体的熵，kJ/kg ·℃；S 2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ/kg ·℃；T 1——介质在大气压力下的沸点，K ；W ——饱和液体的质量，kg 。

饱和水容器的爆破能量按下式计算： Ew = Cw V ④物理爆炸后果计算 压力容器爆破时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量三种形式表现出来。

根据介绍，后两者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分的能量是产生空气冲击波。

冲击波的超压：计算压力容器爆破时对目标的伤害/破坏作用，可按下列程序进行。