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它表达某个组分在介质中扩 0.0101T 1.75(7—19)722扩散系数费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量， 散的快慢，是物质的一种传递性质。
一、气体中的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为10 m 2/s 。
通常对于二元气体A 、B 的相互扩散，A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号D 表示，即 D AB = D BA =D。
表7 — 1给出了某些二元气体在常压下(1.013 105Pa )的扩散系数。
对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式:p[c V A )1/3 e V B )1/3]22式中，D —A 、B 二元气体的扩散系数，m /s ；P —气体的总压，Pa ;T —气体的温度，K ；MA 、MB —组分A 、B 的摩尔质量，kg/kmol ；7 V A 7 V B3、—组分A 、B 分子扩散体积，cm 3/mol 。
一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表7-2种直接列出。
表7-1某些二元气体在常压下(5)的扩散系数系统温度/K 扩散系数/(10-5m 2/s)系统温度/K-5 2扩散系数/(10 m/s)H 2—空气 273 6.11 甲醇一空气 273 1.32 He —空气 317 7.56 乙醇一空气 273 1.0202—空气 273 1.78 正丁醇-空气 273 0.703 Cl 2 —空气 273 1.24 苯-空气 298 0.962 H 2O —空气273 2.20 甲醇一空气298 0.844 298 2.56 H 2— CO 273 6.513323.05 H 2— CO 2 273 5.50 NH 3 —空气 273 1.98H 2— N 2 273 6.89 CO 2 —空气273 1.38294 7.632981.64 H 2— NH 3 298 7.83 SO 2 —空气 2931.22He — Ar2987.297-2 原子扩散体积3v/(cm /mol) 分子扩散体积 3工 V /( cm /mol)原子扩散体积3v/(cm /mol)分子扩散体积3工 V /( cm /mol)C15.9 He 2.67 S22.9CO 18.0,其扩散系数常用 Wilke-Cha ng 公式估算:2 /m/S（7 — 21）AB= 7.4 10‘5(M B )T T 」V A 0.6式7 — 19的相对误差一般小于1 0%。
液氨储罐泄漏事故后果模拟一只液氨储罐发生物理爆炸，其有毒气体扩散半径计算情况如下：液氨储罐内液氨的质量W=49.41kg氨气的分子量M=17.03。
液氨的比热C=4.6(kJ/kg ·℃)液氨的沸点t 0=-33.5℃，液氨的汽化热q=1166.68(kJ/kg)介质温度常温取t= 25℃，吸入5～10min 致死的浓度为C 1=0.5%，吸入0.5～1h 致中毒的浓度C 2=0.073%。
全部液氨所放出的热量为：Q = W ·C(t -t 0)=49.41×4.6×[25-(-33.5)]=13296.23kJ其蒸发量为：W ´= Q/q =13296.23/1166.68=11.4kg在沸点下蒸发蒸气的体积：Vg= 22.4 W ´(273+t 0)/273M=22.4×11.4×1000×(273+(-33.5)/(273×17.03)=16834.73m 3储罐破裂后，氨气扩散半径为：A ．5～10min 氨气致死的浓度扩散半径为：π3421Vg/C R 13⨯=0944.2Vg/C 13＝=117.15m若液氨储罐内液氨全部泄漏，静风状态下氨气扩散半径117.15m 范围内的人员吸入5～10min 会中毒致死。
B ．吸入0.5～1h 氨气致中毒的的浓度扩散半径为：π3421Vg/C R 23⨯=0944.2Vg/C 23＝=222.47m 氨气扩散半径117.15m ～222.47m 范围内的人员吸入0.5～1h 会中毒致重病。
通过液氨泄漏中毒事故后果模拟评价得知：一个液氨储罐若发生物理爆炸，液氨迅速挥发成氨气，在无风的情况下氨气扩散半径117.15m 范围内的人员吸入5～10min ，可导致人员死亡；在扩散半径117.15m ～222.47m 范围内的人员吸入0.5～1h ，可导致人员中毒致重病。
放射气体模型的预估模型摘要本文是以日本福岛核电站遭遇自然灾害发生核泄漏的背景而提出的。
且结合了高斯烟羽模型、线性拟合，以及微分方程模型，运用MATLAB软件，分析泄漏源强度、风速、大气稳定度参数等因素对放射性气体扩散的影响，预测了放射性气体浓度在不同时间，不同地区的浓度变化，并且本文模型中数据可以根据不同的实际情况而加以改变，因而是本文的应用范围大大增加，可以适用于具有较强的应用型。
对于问题一，讨论在无风的情况下，放射性气体以s m/s的匀速在大气中向四周扩散。
本问中由于不考虑风力的影响，且扩散出来的气体匀速向四周散开，这样经过任意时刻t，扩散的气体围成一个半径为st的球，且距球心位置不同的地方浓度值不同。
采用列数列的表现方法，设定相同时间段t，把条件进行整理，并经过简单计算得出每段时间所预测得到的扩散距离r和浓度C。
利用MATLAB软件对数据进行线性拟合，采用微分方程模型得到核电站周边放射性气体在不同地区，不同时间段的浓度变化，得出随着离泄漏源距离的延伸，最后放射性物质的浓度越来越小，趋近于零，即当x趋向无穷时，C(x,y,z,t)趋向于零；当时间趋向于无穷时，C(x,y,z,t)也趋于无穷。
对于问题二，要探究风速对放射性物质浓度分布的影响。
风速的处理是问题的中心，采用大气污染的经典高斯扩散模型,实现了高斯烟团气体扩散模型的动态预测,分析计算了气体扩散过程中的各关键参数。
对于问题三，本文在问题二的基础上，结合考虑风速和放射性物质扩散速度在空间中的矢量运算，将在上风和在下风不同情况下与传播速度s之间的比较的分析，利用高斯烟羽模型对核电站周边地区的浓度进行预测，然后，利用MATLAB软件，将相关数据代入程序，我们得到核电站周边地区的浓度分布的等高曲线。
对于问题四，本文参阅整理大量气象、地理、新闻资料，选择我国东海岸典型地域---山东半岛作为研究对象，综合考虑对应海域平均风速及风向、地理距离、海水对放射性物质扩散的部分反射系数等因素，集合核电站周边的浓度等高线，可。
contents•引言•重气泄漏扩散影响因素分析目录•重气泄漏扩散模型介绍•模型应用与案例分析•结论与展望定义危害重气泄漏的定义和危害背景意义研究背景和意义研究目的和问题温度与湿度温度和湿度的变化会影响大气的稳定性和重气的密度，从而影响重气的扩散行为和范围。
风速与风向风速的大小和风向的变化会影响重气的扩散速度和方向，高风速会加快扩散，而风向的不稳定会导致扩散路径的复杂性和不确定性。
大气稳定度大气稳定度决定了污染物在垂直方向上的扩散能力，稳定的大气条件会抑制重气的垂直扩散，导致重气在近地面层积聚。
气象条件影响地形高低起伏地表粗糙度障碍物与建筑物030201地形地貌影响泄漏高度泄漏物质的物理化学性质泄漏速率和持续时间泄漏源特性影响适用范围原理描述优缺点适用范围将泄漏源简化为点源，假设污染物在水平方向均匀分布，在垂直方向遵循指数衰减规律。
原理描述优缺点原理描述优缺点5. 决策支持将模拟结果应用于应急管理中，为决策者提供相关信息，以制定有效的应对措施。
4. 结果分析对模拟结果进行分析，了解重气泄漏后的扩散范围、浓度分布等。
3. 模型运行将参数输入到模型中，运行模型进行模拟。
1. 数据收集收集关于泄漏源、气象条件、2. 参数设置根据收集到的数据，设定模型中的相关参数，如泄漏速率、气体属性等。
模型应用步骤泄漏源气象条件地形地貌模拟结果案例分析一：某化工厂重气泄漏扩散模拟案例分析二：某城市燃气管道泄漏扩散模拟泄漏源气象条件地形地貌模拟结果重气泄漏扩散受到多种因素影响研究结果表明，重气泄漏扩散受到气象条件（如风向、风速、温度、湿度等）、地形地貌、泄漏源特性（如泄漏速率、泄漏高度、泄漏方向等）以及泄漏物质性质（如密度、粘度、扩散系数等）等多种因素的影响。
模型在预测重气泄漏扩散中具有重要作用通过分析比较多种模型在模拟重气泄漏扩散过程中的表现，发现某些模型在预测泄漏扩散范围、浓度分布等方面具有一定的准确性和可靠性，对于实际应急管理和风险评估具有重要意义。
放射性气体扩散的预测摘要 2011年日本近海发生地震并引发海啸，沿海的核电站受到破坏，释放了大量具有放射性的物质，福岛第一核电站的核泄漏引起了来了国际社会的广泛关注。
在本文中，我们将针对核泄漏释放出的放射性物质的浓度的预测建立模型。
针对问题一：我们考虑核电站周围不同距离地区、不同时段放射性物质上网浓度建立模型。
设气体扩散在空气中的密度梯度为（drdp 0）,质量流J （单位时间内流经管道任一截面流体的质量）质量流的表达公式为J=-31V ∙λ∙(dzdp )∙S ∆ (dz dp )∙S ∆(其中Z=Z 0)。
根据菲克扩散定律：J=t M ∆∆=-D ∙(dz dp )∙S ∆(其中Z=Z 0) 通过积分最后可得物质浓度为:P(r →r+∆r)=]2^2^[32]2)^([*2]2^2^[320000）（）（Vr t V P kK V r r r r M V r t V P K -+∆+∆-πππ(r ∆取1米左右)（M 表示摩尔质量;V 表示摩尔体积） 针对问题二：由于要考虑风速的影响，我们仍可用问题一建立的模型来求解。
在上风部分和下风部分的气体浓度不同，在上风处风速的影响下扩散速度为（V-K ），在下风处风速的影响下扩散速度为（V+K ），而此时假设气体向外扩散的整体分布为一个半椭球形，椭球的短半轴为Vt ，长半轴为（V-K ）∙t+Kt=Vt.故可以把此问题的扩散范围理想化为一个半球体，上风处大于下风处的浓度而整个半球在以风速方向过电站的直线为对称轴的浓度左右具有对称性。
针对问题三：目前比较常见的有害气体泄漏与扩散机理有高斯云羽扩散、高斯云团扩散、重气云扩散和非重气云扩散、FEM3模型等，在本题中我们用高斯扩散模型进行模型建立。
可得到高架连续点源泄漏的浓度分布为：C(X 、Y 、Z 、H)=]}2)^(22)^(exp[]2)^(22)^(exp[{]2)^(22^[exp 2x H Z y H Z x y z y u Q σσσσσπ+-+--∙- 在应用高斯模型时最关键的是确定扩散参数，再应用程序计算出各处的质量浓度。
实验 气体扩散系数的测定和计算一、实验目的：1. 了解菲克第一定律；2. 求出液体表面蒸发气的气体扩散系数；3. 通过实验掌握用蒸发管法测定气体扩散系数。
二、实验原理：挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann’s method 来检测，在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量，可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。
图 蒸发管法测定气体扩散系数已知质传速率：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=Bm T AA C C L CD 'N （1）式中：D = 扩散速率 (m 2/s)C A = A 物质于界面间的饱和浓度 (kmol/m 3) L =质传有效距离(mm)C Bm =蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m 3)2A p 气体BA Nz0z液体()时在01θz()时在θ1z1A p2zC T = 总莫耳浓度＝C A +C Bm (kmol/m 3) 液体的蒸发速率：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=dt dL M ρN L A ' （2）式中：ρL = 液体密度⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛Bm T A L C C L C D dt dL M ρ （3） at t=0 , L=L 0 做积分t C C C ρMD 2L L Bm TA L 202⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=- （4）()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm TA L 000⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+--(5)()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=- (6)其中：M = 分子量、t = 时间⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=aabs T T T Vol kmol C 1 ， 其中 Vol ＝22.4 m 3 (7)T 1B C C =(8) T a v a 2B C P P P C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=(9))C C ln()C (C C B2B1B2B1Bm -=(10) T a v A C P P C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=(11)三、实验装置：本实验装置如下图所示，包括： 玻璃温度计；T型管：横管为两端开口的普通玻璃管，用于气体流通；竖管为下端封口的毛细管，用于盛放丙酮溶液(丙酮为被测气体)，由于使用了毛细管，可以将被测气体的扩散视为一维的竖直扩散；温度传感器、恒温槽（透明压克力箱）、泄水阀；游标尺：实验中使用精度为0.1mm的游标卡尺，可以通过显微镜对毛细管内的液位进行测量；游标尺高度计支撑架、显微镜（由于游标卡尺刻度较密，且置于水浴箱中，要借助显微镜进行读数）；温度显示面板、heater 开关、电源线、air pump 开关、air pump (黑色压克力箱)、浮动开关、伸缩管。
