氨气泄漏事故模拟计算
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氨气泄漏事故模拟计算
氨气气体从管道裂口泄漏的速度与其流动的状态有关。
当下式(1)成立时，气体流动属音速流动；当下式(2)成立时，气体流动属亚音速流动。
当下式成立时，气体流动属音速流动： 1120-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤k k k p p (1)
当下式成立时，气体流动属亚音速流动：
1012-⎪⎭⎫ ⎝⎛+>k k k p p (2)
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，既定压比热容Cp 与定容比热容Cv 之比。
气体呈音速流动，其泄漏量为：
11012-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=k k d k RT Mk A C Q ρ (3)
气体呈亚音速流动，其泄漏量为：
11012-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=k k d k RT Mk A YC Q ρ
(4)
式中： Q —气体泄漏速率，kg/s ；
C d —气体泄漏系数，裂口形状为圆形取1.00，三角形取0.95，长方形取
0.90；
A —裂口面积，m 2；
M —气体相对分子量；
T —气体的存储温度，K ；
R —气体常数(8.314 J/mol ·K)；
ρ—气体密度，kg/m 3；
Y —气体膨胀因子，可按下式(5)计算。
Y=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+k 1-k o k 2o 1-k 1k p p -1p p 21k 1-k 1 (5)
1、判断气体的流动状态
查得，氨气的绝热指数k=1.32，P 0=101kPa=101000Pa ，P=2.2MPa=2200000Pa ，
根据(1)、(2)式判别，经计算：
P 0/p=101000/2200000=0.045
[2/(k/+1)]k(k-1)=[2/(1.32+1)]1.32(1.32-1)=0.542
符合P 0/p ≤[2/(k/+1)]k(k-1)，即气体泄漏呈音速流动。
2、计算泄漏量
气体呈现音速流动，按(3)式计算泄漏量。
各数据取值
C d =1.00，A=1.5×10-5m 2，P=2200000 Pa ，M=17.03，k=1.32，T=290.1 K ，
R=8.314 J/mol ·K 。
将上述数据代入(3)式：
Q=C d AP =1.09(kg/s) 常温常压下，氨气的密度ρ=0.7714 kg/m 3，于是Q =1.09/0.7714=1.41 m 3/s ，连续泄漏量可按：Vg=Qt=1.41t(m 3)进行计算。
3、 伤害范围的计算
假设氨气以半球形向地面扩散，气体泄漏扩散半径为：
11
)1
2(k -++k k k RT M 31g /t 41.10944.23
431）（C C V C V R g ==⨯=π
式中：C——氨气的危险浓度：吸入5 min的致死浓度是0.5 %。
计算吸入5 min致死的半径为：
R=(1.41×5×60÷0.005)1/3=43.73(m)。
