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泄漏模型

由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。因此，事故后果分析由泄漏分析开始。

1、泄漏情况分析

1)泄漏的主要设备

根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备归纳为以下10类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等。

(1)管道。它包括管道、法兰和接头，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％、20％和20％～100％。

(2)挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％；

②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20％；

③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100％。

(3)过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％和20％。

(4)阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％；

②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20％；

③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20％。

(5)压力容器、反应器。包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为：

①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸；

②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100％；

③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20％；

④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100％；

⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％；

⑥容器内部爆炸，全部破裂。

(6)泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20％～100％；

②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20％。

(7)压缩机。包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20％～100％；

②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20％。

(8)储罐。露天储存危险物质的容器或压力容器，也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸；

②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20％～100％；

③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。

(9)加压或冷冻气体容器。包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为：

①露天容器内部气体爆炸使容器完全破裂，裂口尺寸取本体尺寸；

②容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸；

③焊接点(接管)断裂泄漏，取管径的20％～100％。

(10)火炬燃烧器或放散管。它们包括燃烧装置、放散管、多通接头、气体洗涤器和分离罐等，泄漏主要发生在筒体和多通接头部位。裂口尺寸取管径的20％～100％。

2)造成泄漏的原因

从人一机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有4类。

(1)设计失误。

①基础设计错误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等；

②选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等；

③布置不合理，如压缩机和输出管没有弹性连接，因振动而使管道破裂；

④选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等；

⑤选用计测仪器不合适；

⑥储罐、贮槽未加液位计，反应器(炉)未加溢流管或放散管等。

(2)设备原因。

①加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；

②加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差；

③施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；

④选用的标准定型产品质量不合格；

⑤对安装的设备没有按《机械设备安装工程及验收规范》进行验收；

⑥设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；

⑦计测仪表未定期校验，造成计量不准；

⑧阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换；

⑨设备附件质量差，或长期使用后材料变质、腐蚀或破裂等。

(3)管理原因。

①没有制定完善的安全操作规程；

②对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决；

③没有严格执行监督检查制度；

④指挥错误，甚至违章指挥；

⑤让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误；

⑥检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。

(4)人为失误。

①误操作，违反操作规程；

②判断错误，如记错阀门位置而开错阀门；

③擅自脱岗；

④思想不集中；

⑤发现异常现象不知如何处理。

3)泄漏后果

泄漏一旦出现，其后果不单与物质的数量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。这些状态可有多种不同的结合，在后果分析中，常见的可能结合有4种：

·常压液体；

·加压液化气体；

·低温液化气体；

·加压气体。

泄漏物质的物性不同，其泄漏后果也不同。

(1)可燃气体泄漏。可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，泄漏后果也不相同。

①立即起火。可燃气体从容器中往外泄出时即被点燃，发生扩散燃烧，产生喷射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏现场，但很少会影响到厂区的外部。

②滞后起火。可燃气体泄出后与空气混合形成可燃蒸气云团，并随风飘移，遇火源发生爆炸或爆轰，能引起较大范围的破坏。

(2)有毒气体泄漏。有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体的浓密云团将笼罩很大的空间，影响范围大。

(3)液体泄漏。一般情况下，泄漏的液体在空气中蒸发而生成气体，泄漏后果与液体的性质和贮存条件(温度、压力)有关。

①常温常压下液体泄漏。这种液体泄漏后聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液体由于池表面风的对流而缓慢蒸发，若遇引火源就会发生池火灾。

②加压液化气体泄漏。一些液体泄漏时将瞬时蒸发，剩下的液体将形成一个液池，吸收周围的热量继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质及环境温度。有些泄漏物可能在泄漏过程中全部蒸发。

③低温液体泄漏。这种液体泄漏时将形成液池，吸收周围热量蒸发，蒸发量低于加压液化气体的泄漏量，高于常温常压下液体的泄漏量。

无论是气体泄漏还是液体泄漏，泄漏量的多少都是决定泄漏后果严重程度的主要因。

2、泄漏量的计算

当发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参数已知时，可根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当遇到泄漏过程中压力变化等情况时，往往采用经验公式计算。

1)液体泄漏量

液体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算，其泄漏速度为：

式中：Q 0——液体泄漏速度，kg/s ；

C d ——液体泄漏系数，此值常用0.6-0.64，具体可按表1选取；

A ——裂口面积，㎡；

ρ——泄漏液体密度，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 ——裂口之上液位高度，m 。

表1 液体泄漏系数表

对于常压下的液体泄漏速度，取决于裂口之上液位的高低；对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于容器内介质压力与环境压力之差和液位高低。

当容器内液体是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量取自于液体本身，而容器内剩下的液体温度将降至常压沸点。这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所占半分比F 可按下式计算：

式中：c p ——液体的定压比热，J/(kg·K)；T ——泄漏前液体的温度，K ；

T 0——液体在常压下的沸点，K ； H ——液体的气化热，J/kg 。

P P A C Q d 2)

(200+-=ρ

T T F p

c -=

由上式计算的F 一般都在0～1之间，这种情况下一部分液体将作为极小的分散液滴保留在蒸汽云中。随着与具有环境温度的空气混合，部分液滴将蒸发。如果来自空气的热量不足以蒸发所有液滴，部分液体将降落地面形成液池。

对于液体是否被带走目前尚没有可接受的模型。有关实验表明，如果F 值大于0.2，则液池不太可能形成。当F 小于0.2时，可以假定带走流体与F 成线性关系。F =0，没有流体被带走；F =0.1，有50%液体被带走等。

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，前者称为临界流，后者称为次临界流。

当下式成立时，气体流动属音速流动：

当下式成立时，气体流动属亚音速流动：

式中：P ——容器内介质压力，P a ；

P 0——环境压力，P a ；

k ——气体的绝热指数，即比定压热容c p 与比定容热容c v 之比。气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：

气体亚音速流动时,其泄漏量为：

-0

12k k

k P P ??

????+≤1

-0

12k k k P P ??

????+>1

-1

012k k d k RT Mk Ap

C Q +??

???+=

上两式中，C d ——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；

Y ——气体膨胀因子，它由下式计算

Q G ——气体泄漏速度，kg/s ；P ——容器压力，Pa ； A ——裂口面积，m 2；M ——分子量；R ——气体常数，J/(mol ·k)；T G ——气体温度，K ；Y ——流出系数，对于临界流Y=1.0

当容器内物质随泄漏而减少或压力降低而影响泄漏速度时，泄漏速度的计算比较复杂。如果流速小或时间短，在后果计算中可采用最初排放速度，否则应计算其等效泄漏速度。

3)两相流动泄漏量

在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动。均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：

式中：Q 0——两相流泄漏速度，kg/s ；C d ——两相流泄漏系数，可取0.8；A ——裂口面积，m 2；P ——两相混合物的压力，Pa ；P C ——临界压力，Pa ，可取P C =0.55P ；ρ——两相混合物的平均密度，kg/m 3，由下式计算：

式中：ρ1——液体蒸发的蒸气密度，kg/m 3；ρ2——液体密度，kg/m 3；F V ——蒸发的液体占液体总量的比例，由下式计算；

式中：C p ——两相混合物的比定压热容，J/(kg·K)；T ——两相混合物的温度，K ；

-1

012k k d

k RT Mk Ap

Q +??

???+=()

()()

112

101

1121??

?????

???

????+?

??????-???

????

??????-??

?????=-+-κκκ

κκκκp p P P Y ()

d P P A C Q -=ρ202

11ρρρV

F F -+

T T C F C p V )

(-=

T C ——液体在临界压力下的沸点，K ；H ——液体的气化热，J/kg 。

当F>1时，表明液体将全部蒸发成气体，这时应按气体泄漏公式计算；如果F v 很小，则可近似按液体泄漏公式计算。

3、泄漏后的扩散

如前所述，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后，都可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。关于气团在大气中的扩散属环境保护范畴，在此不予考虑。

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；如果着火则形成池火灾；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气云，并扩散到厂外，对厂外人员有影响。

(1)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成的面积。如果泄漏的液体未达到人工边界，则从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，

连续泄露（泄露持续

10min 以上）时，

8t p gm r ?

???=π

式中：r ——液池半径，m ； m ——泄露的液体质量，k g ； g ——重力加速度，9.8m/s 2 P ——设备中液体压力，P a t ——泄露时间，s 。

(2)蒸发量。液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发3种，下面分别介绍。

①闪蒸。过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。发生闪蒸时液体蒸发速度Q t 可由下式计算：

Q t =F v *m/t

式中：F v ——直接蒸发的液体与液体总量的比例； m ——泄露的液体总量，k g ； t ——闪蒸时间，s 。

②热量蒸发。当F v <1或Q t

式中：A 1——液池面积，㎡；T 0——环境温度，K ；T b ——液体沸点，K ；H ——液体蒸发热，J/k g ；L ——液池长度，m ；α——热扩散系数，㎡/s K ——导热系数，J/(m*K)，t ——蒸发时间，s ；N u ——努塞尔数

32t

gmt r ??

??=π()

()()

t T T HL

A Nu K t

T T KA Q -+

01πα

某些地面的热传递性质

③质量蒸发。当地面传热停止时，热量蒸发终止，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：

式中α——分子扩散系数，㎡/s; S h ——舍伍德数； A ——液池面积，㎡； L ——液池长度，m ；

ρ1——液体的密度，k g/m 3

2)喷射扩散

气体泄漏时从裂口喷出，形成气体喷射。大多数情况下气体直接喷出后，其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算。等价喷射的孔口直径按下式计算：

式中 D ——等价喷射孔径，m ； D 0——裂口孔径，m ；

ρ0——泄露气体的密度，k g/m 3；

(ραL

A Sh Q =ρ

ρ00

D D =

——周围环境条件下气体的密度，k g/m 3。

如果气体泄漏能瞬间达到周围环境的温度、压力状况，即ρ0=ρ

，则

D=D0

（1）喷射的浓度分布。在喷射轴线上距孔口x 处的气体的质量浓度C （x ）为：

式中b 1,b 2——分布函数，b 1=50.5+48.2ρ

-9.952ρ，b 2=23+41ρ

其余符号意义同前。

如果把上式改写成X 是C (x)的函数形式，则给定某质量浓度值C (x)，就可算出具有浓度的点至孔口的距离x 。

在过喷射轴线上点x 且垂直于喷射轴线的平面内任一点处的气体质量浓度为：

式中 C （x ，y ）——距裂口距离x 且垂直于喷射轴线的平面内Y 点的气体浓度，k g/m 3；

C （x ）——喷射轴线上距裂口x 处的气体的质量浓度，k g/m 3 b 2——分布参数，同前；

y ——目标点到喷射轴线的距离，m

(2)喷射轴线上的速度分布。喷射速度随着轴线距离增大而减少，直到轴线上的某一点喷射速度等于风速为止，该点称为临界点。临界点以后的气体运动不再符合喷射规律。沿喷射轴线上的速度分布由下式得出：

()ρ

ρρ-132

.00

1+?

D x b b b x C ()2

/(-)

(,x y b e

x C y x C =

式中：ρ0——泄露气体的密度，k g/m 3

ρ——周围环境条件下气体的密度，k g/m 3 D ——等价喷射孔径，m b 1——分布参数，同前

x ——喷射轴线上距裂口某点的距离，m

v （x ）——喷射轴线上距裂口x 处一点的速度，m/s

v 0——喷射初速度，等于气体泄露时流出裂口时的速度，m/s

式中 Q 0——气体泄漏速度，k g/s

Cd ——气体泄漏系数 D 0——裂口直径，m

当临界点处的浓度小于允许浓度(如可燃气体的燃烧下限或者有害气体最高允许浓度)时，只需按喷射来分析；若该点浓度大于允许浓度时，则需要进一步分析泄漏气体在大气中扩散的情况。

3)绝热扩散

闪蒸液体或加压气体瞬时泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过程相当快以致在混合气团和周围环境之间来不及热交换，则称此扩散为绝热扩散。

132.04)

(??

? ????????-+??=x D D x b v x v ρρρ

ρρ2

02?

??=

D C Q v d ρπ

根据TNO (1979年)提出的绝热扩散模式，泄漏气体(或液体闪蒸形成的蒸气)的气团呈半球形向外扩散。根据浓度分布情况，把半球分成内外两层，内层浓度均匀分布，且具有50％的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外50％的泄漏量。

绝热扩散过程分为两个阶段，第一阶段气团向外散至大气压力，在扩散过程中，气团获得动能，称为“扩散能”；第二阶段，扩散能再将气团向外推，使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。当内层扩散速度降到一定值时，可以认为扩散过程结束。

(1)气团扩散能。在气团扩散的第一阶段，扩散的气体(或蒸气)的内能一部分用来增加动能，对周围大气做功。假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等熵的。

①气体泄漏扩散能。根据内能变化得出扩散能计算公式如下：

式中：E ——气体扩散能，J

cv ——比定容热容，J/(k g*K) T 1——气团初始温度，K

T 2——气团压力降至大气压时的温度 P 0——环境压力，P a V 1——气团初始体积，m 3

V 2——气团压力降至大气压力时的体积，m 3

②闪蒸液泄漏扩散能。蒸发的蒸气团扩散能可以按下式计算：

(98.0)(1

2021V V p T T cv E ---=()[]()1

01212198.0V P P W S S T H H E b -----=

式中：E ——闪蒸液体扩散能，J H 1——泄漏液体初始焓；J/k g H 2——泄漏液体最终焓；J/k g T b ——液体的沸点，K

S 1——液体蒸发前的熵，J/(k g*K ) S 2——液体蒸发后的熵，J/（k g*K ） W ——液体蒸发量，k g P 1——初始压力，P a

P 0——周围环境压力，Pa V 1——初始体积，m 3

(2)气团半径与浓度。在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流混合。

①内层半径与浓度。气团内层半径Rl 和浓度C 是时间函数，表达如下：

式中：t ——扩散时间，s

V 0——在标准温度、压力下气体体积，m 3 K d ——紊流扩散系数，按下式计算

如上所述，当中心扩散速度(d R ／d t)降到一定值时，第二阶段才结束。临界速度的选择是随机的且不稳定的。设扩散结束时扩散速度为1m ／s ，则在扩散结束时内层半径R 1和浓度C 可按下式计算：

K R d ?=72

.21()

0059.0t K V C d

?=4

303

00137

.0???

????

=E t V E V K d

②外层半径与浓度。第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团半径R2由下式求得：

式中R 2, R 1——分别为气团内层、外层半径，m 外层气团浓度自内层向外呈高斯分布。

.0108837.0V E

R =9

.095.172-=E

C 1

2456.1R R =

泄漏源及扩散模式

第六章泄漏源及扩散模式很多事故是由于物料的泄漏引起的。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。物料的物理状态在其泄漏至空气中后是否发生改变，对其危害范围也有非常明显的影响，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。 6.1常见泄漏源泄漏源分为两类：一是小孔泄漏：通常为物料经较小的孔洞，长时间持续泄漏。如反应器、管道、阀门等出现小孔或密封失效；二是大面积泄漏：在短时间内，经较大的孔洞泄漏大量物料。如管线断裂、爆破片爆裂等。为了能够预测和估算发生泄漏时的泄漏速度、泄漏量、泄漏时间等，建立如下泄漏源模型，描述物质的泄漏过程： 1.流体流动过程中液体经小孔泄漏的源模式； 2.储罐中液体经小孔泄漏的源模式； 3.液体经管道泄漏的源模式； 4.气体或蒸汽经小孔泄漏的源模式； 5.闪蒸液体的泄漏源模式； 6.易挥发液体蒸发的源模式。针对不同的工艺条件和泄漏源情况，应选用相应的泄漏源模式进行泄漏速度、泄漏量、泄漏时间的求取。 6.2 流体流动过程中液体经小孔泄漏的源模式系统与外界无热交换，流体流动的不同能量形式遵守如下的机械能守恒方程：（6—1）式中：P——压力，Pa； ρ——流体密度，kg/m３； α——动能校正因子，无因次；α≈1 U ——流体平均速度，m/s； g ——重力加速度，g = 9.81 m/s2； z ——高度，m； F ——阻力损失，J/kg； W s ——轴功率，J； m ——质量，kg。对于不可压缩流体，密度ρ恒为常数，有：

（6—2）泄漏过程暂不考虑轴功率，W s =0，则有：（6—3）液体在稳定的压力作用下，经薄壁小孔泄漏，如图6.1所示。容器内的压力为p1，小孔直径为d，面积为A，容器外为大气压力。此种情况，容器内液体流速可以忽略，不考虑摩擦损失和液位变化，可得到：式中，Q为单位时间内流体流过任一截面的质量，称为质量流量，其单位为kg/s。考虑到因惯性引起的截面收缩以及摩擦引起的速度减低，引入孔流系数C0，则经小孔泄漏的实际质量流量为： kg /s（6—7）式中：Q——质量流量，kg / s； A——泄漏孔面积，m2； C0——孔流系数； p1——容器内的压力，Pa； ρ——流体密度，kg / m３。 C0的取值： 1、薄壁小孔( 壁厚≤d / 2 )，Re > 105C0 = 0.61 2、厚壁小孔( d / 2 < 壁厚≤4d )，或在孔处伸有一段短管(见图6.3 ) C0 = 0.81 3、修圆小孔( 见图6.2 ) C0 = 1

2021年气体管道泄漏模型的研究进展

2021年气体管道泄漏模型的研究进展 Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system. ( 安全技术) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改

2021年气体管道泄漏模型的研究进展多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。 1泄漏模型

1．1一般泄漏速率模型现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏速率与其流动状态有关的特性，通过判断泄漏时气体流动属于声速(临界流)还是亚声速流动(次临界流)来确定其泄漏速率模型[9] 。气体流动属于声速流动，有：时，气体流动属于亚声速流动，有：式中pa——环境压力，Pa p——管道内气体的压力，Pa K——气体的等熵指数 qm——气体泄漏速率，kg/s Gd——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1．00，三角形时取0．95，长方形时取0．90[9] Aor——泄漏孔的面积，m2 M——气体摩尔质量，kg／ktool R——摩尔气体常数，取8．314J／(mol·K)

气体泄漏及扩散计算

学号： 07412225 常州大学毕业设计（论文）（2011届）题目重气泄漏扩散模拟及应急救援学生薛云龙学院环境与安全工程学院专业班级安全072班校内指导教师王新颖专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二○一一年六月

重气泄漏扩散模拟及应急救援摘要：重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式，由于重气的密度大于空气，因此重气往往沿地面扩散，泄放物质进入人体将引起中毒事故，若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。虽然人们对重气泄漏扩散所造成的危害十分重视，但由于缺乏足够有效的数据来提供人们作风险评估及预防改善措施，因此采用数学模型进行模拟是必要的。应在生产过程中，加强管理，强化生产者的安全生产教育。分析了泄漏扩散事故的七大影响因素，提取并建立了泄漏事故模式，并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行了研究分析。通过试验研究得出在实际环境中大气主导风的风速，泄漏方向对气体扩散浓度分布有重大的影响，泄漏气体在下风向扩散的最快。静风时，随着时间的增加，空间各点的浓度有升高的趋势；在稳定风流中，空间各点的浓度随时间的变化不明显，可以认为是稳态的。泄漏的气体在下风向扩散的最快，在现场一旦发生天燃气泄漏，应综合考虑泄漏源的方向和该点当时的风向，风速等因素，及时准确预测泄漏气体可能扩散到危险区域，做好应对措施。关键词：相似理论；泄漏模型；泄漏扩散模式；示踪法；重气；应急救援；

Heavy gas leak dispersion modeling and emergency rescue Abstract ： As it is well-known, many industrial and domestic gases are toxic and flammable are stored in highly-pressurized vessels at liquefied state with ambient temperature. If there is by chance a sudden release, it often forms heavy-than-air vapour. The accident release and dispersion of toxic and flammable heavy gas can present a serious ris k to the public’s safety and to the environment. Disease may be caused when the flammable heavy gases are lit. Although great attention has been paid to the hazard of heavy gas dispersion, effective data of filed experiments are still insufficient to make risk assessment and precaution. Through the statistical analysis, draw a conclusion that chemical system in production, transportation and storage process, should first consideration and control of hazardous chemicals, and summarizes the characteristics of the leak diffusion process performance. Subjective factors, equipment inherent defect caused by leakage on China's chemical system is the main reason of the accident. In the process of production, should be strengthen management, strengthen the education of production safety producer. Analysis of the seven factors affecting diffusion of leakage accident, to extract and established the patterns of the leakage accident, and various and leakage accident modes mechanism and the conditions were studied and analyzed. Through the experimental study on practical environment atmosphere that dominated the wind, the wind of gas leakage direction spread concentration distribution, has enormous influence on the spread of gas leakage next wind fastest. Static, as time flies, the space increased concentration of the each point of the trend. In the stable romantic, space the concentration of each point does not change significantly over time, can be considered a steady. Leak gas diffusion next wind fastest, on the site once produce natural gas leak, should be taken into account in the direction and point source leaking the wind direction, wind speed at factors such as timely and accurate prediction leakage, gas may be spread to dangerous area, completes the countermeasures. Key words：Theory of similarity; Leakage model；Leakage diffusion mode；Trace method； heavy gas；Emergency rescue

扩散模型

2 扩散模型 2.1 高斯模型燃气泄漏后会在泄漏源附近形成气团，气团在大气中的扩散计算通常采用高斯模型。高斯模型的基本形式是在如下的假设条件下推导出来的[1、9]：假定燃气在扩散的过程中没有沉降、化合、分解及地面吸收的发生；燃气连续均匀地排放；扩散空间的风速、大气稳定度都均匀、稳定；在水平和垂直方向上都服从正态分布。泄漏燃气相对密度小于或接近1的连续泄漏采用高斯烟羽模型。以泄漏点为原点，风向方向为x轴的空间坐标系中的某一点(x，y，z)处的质量浓度计算公式如下[9]：平均风速＞1m/s时：平均风速=0.5～1m/s时：平均风速＜0.5m/s时，假设气团围绕泄漏点浓度均匀分布，则距离泄漏点r 处的燃气质量浓度为：式中ρ d (x，y，z)——扩散燃气在点(x，y，z)处的质量浓度，kg/m3 x、y、z——x、y、z方向上距泄漏点的距离，m u a ——平均风速，m/s δ x 、δ y 、δ z ——x、y、z方向的扩散系数，m

h——泄漏点高度，m ρ (r)——距离泄漏点r处的燃气质量浓度，kg/m3 d r——空间内任意一点到泄漏点的距离，m a、b——扩散系数，m t——静风持续时间，s，取3600的整数倍扩散系数可查HJ/T 2.2—93《环境影响评价技术导则大气环境》得到。2.2 重气扩散模型液化石油气密度比空气密度大，属于重气。该类气体泄漏时在重力的作用下会下沉，这时使用高斯模型计算的结果会使泄漏燃气扩散速度偏大，泄漏源附近的浓度偏小。为了解决这个问题，可以引入最早由Van Ulden提出，并由Manju Mohan等发展的箱式模型[1]。箱式模型分为两个阶段：泄漏后的重气扩散阶段和重气效应消失后的被动气体扩散阶段。重气泄漏后首先是重气扩散阶段。在这个阶段，重气云团由于重力作用逐渐下沉并不断卷吸周围的空气，在卷吸空气的同时，气云受热，最终当重气云团与空气的密度差＜0.001kg/m3时，可认为气云转变成中性状态。随着重气的继续扩散，气云所受的重力不再是影响扩散的主要因素，而大气湍流扩散逐渐占主要地位，这时便是被动气体扩散阶段，可以应用高斯模型计算泄漏燃气的扩散。 3 结论使用泄漏模型可以计算出燃气泄漏的理论量，此量为扩散计算提供基础数据，可以依据此量分析泄漏后的扩散范围以及预测评价事故后果。使用扩散模型可以对燃气泄漏后的危险区域进行预测。泄漏模型和扩散模型都有各自的适用条件和范围，应该根据泄漏扩散的具体情况分析选择相应模型。

气体管道泄漏模型的研究进展通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD643 气体管道泄漏模型的研究进展通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

气体管道泄漏模型的研究进展通用版使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。 1 泄漏模型 1．1 一般泄漏速率模型现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏

气体管道泄漏模型的研究进展(最新版)

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理）单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 气体管道泄漏模型的研究进展 (最新版)

气体管道泄漏模型的研究进展(最新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究 [9-11] 。 1泄漏模型 1．1一般泄漏速率模型现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏速率与其流

动状态有关的特性，通过判断泄漏时气体流动属于声速(临界流)还是亚声速流动(次临界流)来确定其泄漏速率模型[9] 。气体流动属于声速流动，有：时，气体流动属于亚声速流动，有：式中pa——环境压力，Pa p——管道内气体的压力，Pa K——气体的等熵指数 qm——气体泄漏速率，kg/s Gd——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1．00，三角形时取0．95，长方形时取0．90[9] Aor——泄漏孔的面积，m2 M——气体摩尔质量，kg／ktool R——摩尔气体常数，取8．314J／(mol·K) T——气体温度，K 这种方法对于泄漏时管道内的气体压力恒定工况的计算是比较方便的，当因管道内压力降低而影响泄漏速率时，此模型就不适用了。 1．2小孔泄漏模型和管道泄漏模型[10]

气体管道泄漏模型的研究进展

编号：AQ-JS-09597 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑气体管道泄漏模型的研究进展 Research progress of gas pipeline leakage model

气体管道泄漏模型的研究进展使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。 1泄漏模型 1．1一般泄漏速率模型

现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏速率与其流动状态有关的特性，通过判断泄漏时气体流动属于声速(临界流)还是亚声速流动(次临界流)来确定其泄漏速率模型[9] 。气体流动属于声速流动，有：时，气体流动属于亚声速流动，有：式中pa——环境压力，Pa p——管道内气体的压力，Pa K——气体的等熵指数 qm——气体泄漏速率，kg/s Gd——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1．00，三角形时取0．95，长方形时取0．90[9] Aor——泄漏孔的面积，m2 M——气体摩尔质量，kg／ktool R——摩尔气体常数，取8．314J／(mol·K) T——气体温度，K

燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟

城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟克顺城市建设学院摘要: 城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失甚至人员伤亡。因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险围。对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。关键词:燃气管道; 泄漏; 泄漏模型; 扩散模型; 数值模拟 Abstract: The areas that city gas pipelines distributed in always crowd with people and buildings, and once gas releases through damaged pipes, accidents would happen involving substantial economic losses and even victims amongst the population. Therefore, in order to quantify the hazards of city gas leak, different leakage and diffusion models were established according the characters of gas and the damage. The diffusion model of unsteady leakage of gas pipeline and the damaging and destroying areas were established. Based on the computational fluid dynamics (CFD) technique the diffusion range of leaked gas during accident of underground gas pipeline that caused by the third party damage was studied. According to the results, the dispersion of the leaked gas was obtained and providing the theory basis for safety operation of city gas pipelines. Key words:Gas pipelines; Leakage; Leakage model; Diffusion model; Numerical simulation 由于管道老化、腐蚀、管材和焊缝缺陷等原因,尤其是随着市政建设的发展,城镇违章施工挖断、压裂燃气管道的事故屡见不鲜,泄漏事故频发,引发火灾及爆炸事故,造成人员伤亡及环境污染的恶劣后果。燃气管道泄漏扩散的危险性主要在于两个方面:一是一定区域燃气浓度达到阈限值,使人员中毒;二是一定区域燃气浓度达到爆炸极限,围发生火灾或爆炸事故。针对这种情况,本文根据不同条件建立了相应适用的管道泄漏率模型,并应用FLUENT方法进行了城燃管道泄漏模拟。 1 模型分析 1.1 燃气泄漏源模型泄漏速率的确定是分析泄漏扩散及评价事故后果的基础,其依据的主要模型根据泄漏孔径大小分别为小孔泄漏模型、管道模型和大孔泄漏模型。总的来说,腐蚀穿孔容易发生小孔径泄漏事故,而对于外力破坏(诸如施工、自然灾害等)大孔径泄漏事故发生的可能性较大。 1.1.1 孔口泄漏小孔泄漏模型适用于穿孔泄漏的情形,穿孔泄漏是指管道或设备由于腐蚀等原因形成小孔,燃气从小孔泄漏。对于理想气体等熵膨胀任意点处的质量流率

气体管道泄漏模型的研究进展(标准版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改气体管道泄漏模型的研究进展 (标准版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

气体管道泄漏模型的研究进展(标准版) 多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。 1泄漏模型

石油小孔泄露模型

燃气中的小孔泄漏探讨（转载）泄漏检测技术2010-09-13 15:54:59 阅读14 评论0 字号：大中小订阅摘要：论述了城市燃气泄漏模型(小孔泄漏模型、管道泄漏模型、其他泄漏模型)和扩散模型(高斯模型和重气扩散模型)的主要内容及适用条件。关键词：燃气泄漏；泄漏模型；扩散模型 Discussion on Models for Gas Leakage and Diffusion PENG Shi-ni，ZHOU Ting-he Abstract：The main content and applicable conditions of city gas leakage models(pore leakage model，pipeline leakage model and other leakage model)and diffusion models(Gaussian model and heavy gas diffusion model)are discussed. Key words：gas leakage；leakage model；diffusion model 燃气泄漏是燃气供应系统中最典型的事故[1]。在燃气的储存、输配及使用过程中，由于人为或自然原因导致泄漏，燃气泄漏后在空气等介质中扩散并积聚，当达到一定浓度时遇到火源会产生爆炸并引起火灾。燃气泄漏后果的严重程度主要取决于泄漏量和扩散范围，而泄漏量又与泄漏源强度及泄漏时间有关。因此，燃气的泄漏强度和扩散范围是分析泄漏与扩散以及预测评价事故后果的基础和参考依据。本文针对城市燃气泄漏模型和扩散模型进行探讨。 1 泄漏模型 1.1 小孔泄漏模型小孔泄漏模型适用于穿孔泄漏的情形，穿孔泄漏是指管道或设备由于腐蚀等原因形成小孔，燃气从小孔泄漏。常见的穿孔直径在10mm以下，对于穿孔直径在20mm以下的泄漏可以使用该模型。小孔泄漏一般是长时间持续稳定泄漏且具有泄漏点多、不易察觉、潜在危险大的特点。对于小孔泄漏模型，按照其泄漏燃气相态的不同，可分为气体流泄漏、液体流泄漏和气液两相流泄漏3种形式[2]。 ①气体流泄漏强度[1～6] 较普遍的气态燃气泄漏强度的计算是按照伯努利方程推导所得，气体从孔口泄漏的强度与其流动状态有关。因此，要确定泄漏时气体流动属于声速流动(临界流)还是亚声速流动(次临界流)，可以用临界压力比来判断：式中β——临界压力比 p0——环境绝对压力，Pa pc——泄漏口燃气的临界压力，Pa

泄漏源模型

泄漏源模型泄漏源模型根据泄漏源位置、形式与特征的不同，可将其分为密封元件的渗漏模型、储罐或管道的泄漏模型和泄压元件的泄放模型3种类型。 1 渗漏模型化工系统所发生的重大泄漏事故大部分是由于密封失效、密封件设计或安装不合理造成的。流体的密封通常是靠密封面间的相互紧密接触以增加流动阻力来实现的，但由于不可能实现密封面间的完全吻合和密封件毛细孔的完全阻塞，流体就可能通过密封件与被密封件间的间隙或通过密封件本身内部的孔隙渗漏，根据流体的渗漏通道不同，可将渗漏模型分为平行圆板模型、三角沟槽模型和多孔介质模型3种。 1.1 平行圆板模型平行圆板模型将流体介质通过密封点处的泄漏简化为介质通过间隙高度为h ，由内径r 1处流至外径r 2处的定长、层流流动，其体积泄漏率为： ()3 21216p p h L r In r υπη-=?? ??? （1）式中：η为介质粘度，p 2、p 1分别为垫片内、外侧的压力。 1.2 三角沟槽模型三角沟槽模型认为，在正常的密封情况下，垫片与法兰面的间隙由许多三角沟槽所组成，设H 为三角沟槽的深度，L 为三角沟槽的底宽，b 为流道的长度( 通常为垫片的宽度)，ρ为介质密度，则体积泄漏率为：对于液体：

3v LH p L C b η?= （2）对于气体： ()2 312v LH p L C p b η?= （3）式中：()2222121,p p p p p p ?=-?=-，C 为常数。 1.3 多孔介质模型多孔介质模型认为非金属垫片可近似看作各向同性的多孔介质，其流道由多个弯弯曲曲、半径大小不等的毛细管组成。气体通过多孔介质可分为层流流动和分子流流动，其气体的总流率为层流流率与分子流流率之和。研究表明毛细管半径r 随垫片残余应力σ的增大而减小，存在 ()n r f σ-=的关系。这样就可以得到气体通过垫片的泄漏率方程： ()()()()()12121nL nM pv L m M L A b p p p A b T M p p ησσ--=-+- （4）式中，L A 、M A 、nL 、nM 为常数，其值可由实验得到，pv L 为PV 泄漏率，()21/2m p p p =+，M 是气体相对分子质量，T 为气体绝对温度。 2 泄漏模型物质存储形式的多种多样、漏源的大小、形状、位置以及泄漏介质本身物理特性的不同决定了泄漏形式的多样性和复杂性。影响泄漏扩散的因素主要有介质的相态(气态或液态)、储存条件(压力液化储存、冷冻液化储存、常态液体储存和常态气体储存)、弥散限制(泄漏源周围有无防液堤)和泄放形式(连续泄漏、瞬时泄漏和有限时间泄漏)。 2.1 储罐泄漏罐壁上的腐蚀、疲劳裂纹或孔洞以及碰撞、容器超压都能导致储罐泄漏。

气体管道泄漏模型的研究进展

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 气体管道泄漏模型的研究进展 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-4197-38 气体管道泄漏模型的研究进展使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。

1 泄漏模型 1．1 一般泄漏速率模型现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏速率与其流动状态有关的特性，通过判断泄漏时气体流动属于声速(临界流)还是亚声速流动(次临界流)来确定其泄漏速率模型[9] 。气体流动属于声速流动，有：时，气体流动属于亚声速流动，有：式中pa——环境压力，Pa p——管道内气体的压力，Pa

SLAB用户手册模拟重气体泄漏的空气扩散模型中文简要

SLAB 用户手册:模拟重气体泄漏的空气扩散模型中文简要用户使用手册环境保护部环境工程评估中心国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室

手册说明本用户手册基于《USER’S MANUAL FOR SLAB: AN ATMOSPHERIC DISPERSION MODEL FOR DENSER-THAN-AIR RELEASES》(1990.06)编写，仅对美国EPA网站所提供的模拟重气体泄漏的空气扩散模型SLAB的使用方法提供中文版简要说明，更详细的程序使用说明请查阅相关的软件手册及文档，或采用带图形界面版的商业软件。本手册由环境保护部环境工程评估中心国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室负责编写，参与人员包括：易爱华、陈陆霞、胡翠娟、梁昊、杨晔、丁峰等。本手册版权所有，转载及印刷请与环境保护部环境工程评估中心联系。本手册所涉及的模型系统及本手册电子版本下载地址：

一、SLAB简介 SLAB是用于模拟重气体泄漏的空气扩散模型。该模型最初基于Zeman于1982年提出的关于重气体云的空气卷吸和重力扩散的理念而开发。SLAB早期相关工作由美国能源署支持。SLAB的进一步开发由USAF工程和服务中心（1986年开始）和美国石油学会（1987开始）共同提供支持。现行的SLAB版本可以模拟连续的、限时的和瞬时的物质泄漏，泄漏源包括以下4种：地面液池蒸发、高于地面的水平射流、烟囱或高于地面的垂直射流，以及瞬时释放。 SLAB除可以用于模拟重气体的扩散，还可以模拟中性浮力气体的烟云扩散，以及烟云轻于空气时的上升过程。泄漏时的空气扩散过程可以通过求解质量、动量、能力和物质的守恒方程来计算，如图1所示。为了简化守恒方程的求解过程，方程可以通过将烟云作为稳态烟羽或瞬时烟团在空间上进行平均。连续排放（持续时间非常长的排放源）可以作为稳态烟羽。有限时间的排放采用稳态烟羽模式描述最初烟云的扩散，而且在该排放源持续泄漏的时间段内，可以一直使用稳态烟羽模式。释放一旦终止，烟团被视为瞬时烟团，之后的扩散采用瞬时烟团模式来计算。对于瞬时泄漏的排放源，整个过程都均使用瞬时烟团扩散模式。二、理论介绍 2.1重气体扩散模型简介重气体泄漏的空气扩散模型受到多种物理现象的影响，这些物理现象在中性或浮力气体泄漏中可能不会发生或者即便发生也不是很重要。这些物理现象包括：重气体烟云的稳定密度分层导致的湍流衰减；由于重力流和初始排放源动量导致的环境速率场的改变；由于液滴形成和挥发以及在过热或低温液体排放情况下的地面加热对烟云温度、浮力和湍流的热力学效应；此外，我们所关注的某种特定的重气体的浓度可能和典型大气污染物关注的累积浓度差别很大。例入，对于易燃气体，关注的是瞬间浓度；而对于有毒气体，关注的则是几分钟到几小时的浓度，以及累积浓度。因此，为了能够更好的预测出重气体泄漏时有毒浓度区的大小和持续时间，所有重要的物力现象都需要进行考虑，而且预测过程中要使用最合理的浓度平均时间。为了满足重气体泄漏情形的要求，SLAB模型以质量、动量、能量和物质守恒方程的平均形式为起点，在该理论框架的基础上进行开发（如图1所示）。这些方程用于计算扩散烟团的空间平均性质，并且以两种方式来代表两种不同的扩散模式：稳态烟羽扩散模式和瞬时烟团扩散模式。

泄漏模型

泄漏模型由于设备损坏或操作失误引起泄漏，大量易燃、易爆、有毒有害物质的释放，将会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。因此，事故后果分析由泄漏分析开始。 1、泄漏情况分析 1)泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备归纳为以下10类：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等。 (1)管道。它包括管道、法兰和接头，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％、20％和20％～100％。 (2)挠性连接器。它包括软管、波纹管和铰接器，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①连接器本体破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％； ②接头处的泄漏，裂口尺寸取管径的20％； ③连接装置损坏泄漏，裂口尺寸取管径的100％。 (3)过滤器。它由过滤器本体、管道、滤网等组成，其典型泄漏情况和裂口尺寸分别取管径的20％～100％和20％。 (4)阀。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①阀壳体泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％； ②阀盖泄漏，裂口尺寸取管径的20％； ③阀杆损坏泄漏，裂口尺寸取管径的20％。 (5)压力容器、反应器。包括化工生产中常用的分离器、气体洗涤器、反应釜、热交换器、各种罐和容器等。常见的此类泄漏情况和裂口尺寸为：

①容器破裂而泄漏，裂口尺寸取容器本身尺寸； ②容器本体泄漏，裂口尺寸取与其连接的粗管道管径的100％； ③孔盖泄漏，裂口尺寸取管径的20％； ④喷嘴断裂而泄漏，裂口尺寸取管径的100％； ⑤仪表管路破裂泄漏，裂口尺寸取管径的20％～100％； ⑥容器内部爆炸，全部破裂。 (6)泵。其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①泵体损坏泄漏，裂口尺寸取与其连接管径的20％～100％； ②密封压盖处泄漏，裂口尺寸取管径的20％。 (7)压缩机。包括离心式、轴流式和往复式压缩机，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①压缩机机壳损坏而泄漏，裂口尺寸取与其连接管道管径的20％～100％； ②压缩机密封套泄漏，裂口尺寸取管径的20％。 (8)储罐。露天储存危险物质的容器或压力容器，也包括与其连接的管道和辅助设备，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①罐体损坏而泄漏，裂口尺寸为本体尺寸； ②接头泄漏，裂口尺寸为与其连接管道管径的20％～100％； ③辅助设备泄漏，酌情确定裂口尺寸。 (9)加压或冷冻气体容器。包括露天或埋地放置的储存器、压力容器或运输槽车等，其典型泄漏情况和裂口尺寸为： ①露天容器内部气体爆炸使容器完全破裂，裂口尺寸取本体尺寸； ②容器破裂而泄漏，裂口尺寸取本体尺寸； ③焊接点(接管)断裂泄漏，取管径的20％～100％。

气体管道泄漏模型的研究进展

编号：SM-ZD-88365 气体管道泄漏模型的研究进展 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改

气体管道泄漏模型的研究进展简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。多年来，国内外许多专家和学者在管道输送安全性方面做了大量的研究工作，从管道的安全设计、管道的材质分析到管道泄漏检测技术等多方面进行了大量的研究[1-8] 。实际上，由于各种自然或人为的不可预料的因素，管道运输泄漏事故时有发生。因此，对管道气体的意外泄漏进行泄漏影响区域分析及其扩散影响范围的确定，从而采取适当的措施，组织救援，对事故处理以及减少事故损失均具有举足轻重的作用。管道泄漏速率的确定是分析泄漏扩散以及预测评价事故后果的基础和依据。近年来，国内外相关专家和学者对于气体运输管道泄漏模型进行了一些研究[9-11] 。 1 泄漏模型 1．1 一般泄漏速率模型现行较普遍的气体泄漏速率的计算，是利用气体泄漏速

泄漏和扩散模拟

泄漏和扩散模拟一、训练目的 1.通过训练，了解PHAST软件的基本功能，学会使用PHAST软件解决石油化工装置泄漏、扩散等问题，掌握使用PHAST软件建立相关模型，模拟分析气体获液体泄漏扩散后浓度的变化。 2.掌握气体扩散的模拟分析方法。二、训练内容要求气体或液体泄漏扩散过程模拟三、训练仪器本训练所用软件为PHAST6.7 四、训练方法和步骤： 1 学习使用软件，了解软件的界面及输入和输出数据 2 选择Vessel/pipe source 模型 3 输入相关参数（甲烷储罐数据） 4 对结果进行分析五、气体泄漏扩散浓度的计算 1.泄漏量的计算气体从容器的裂缝或者小孔泄漏时，其泄漏速度与空气的流动速度有关。因此，首先要判断泄漏时气体流动属于亚音速还是音速流动，前者称为次临界流，后者称为临界流。满足下列条件时，气体流动属于亚音速流动：而当满足下列条件时，气体流动属于音速流动：上面两式中，P 0---环境压力，P a P---管道内介质压力，P a

γ---比热比，γ=C P /C V ,定压比热与定容比热之比（1）气体呈亚音速流动时，泄露速率Q (2)气体呈音速流动时，泄露速率Q 上面两式中 C d -气体泄露速率，泄露裂口为圆形时取1.00 Y-气体膨胀因子，对音速流动，Y=1 -气体密度，kg/m3 R-气体常数，R=8.314472J/(K*mol) T-气体温度，K 2.射流扩散及气团扩散模型气体泄露时从裂口射出形成气体射流，一般情况下，泄露气体的压力将高于周围环境的大气压力，温度低于环境温度，在进行射流计算式，应该以等价射流孔径来计算，等价射流的孔径按下式计算：其中，—裂口直径，m —泄露气体的密度，kg/m3 —周围环境条件下气体密度，kg/m3 射流气体泄露出来之后，在大气环境和地形地貌的影响下，在泄露上方