第四章 泄漏源模型第三次課1208

1、1化工安全工程化工安全工程Chemical engineering safety fundamental and application鄒?？鼸mail: Tel: 64443134第第三三章章 內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧l 工業(yè)衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生：致力于對(duì)引起疾病和傷害的職業(yè)環(huán)境進(jìn)行辨識(shí)、評(píng)價(jià)和控制的學(xué)科。l 工業(yè)衛(wèi)生工程都具有的三個(gè)階段工業(yè)衛(wèi)生工程都具有的三個(gè)階段： 辨識(shí)辨識(shí)：確定工作場(chǎng)所暴露的存在或可能性。 評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)：確定暴露量 控制控制：應(yīng)用適當(dāng)技術(shù)將工作場(chǎng)所的暴露減少到可接受水平l 過(guò)程安全管理過(guò)程安全管理(PSM)和風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃和風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃(RMP)l 化工廠(chǎng)化工廠(chǎng)常用的控制技術(shù)常用的控制技術(shù)包

2、括包括l 局部通風(fēng)局部通風(fēng)與稀釋通風(fēng)與稀釋通風(fēng) 第四章第四章 泄漏源模型泄漏源模型 l 泄漏源泄漏源：化工廠(chǎng)、化工過(guò)程有多種原因（事故、裝泄、開(kāi)停車(chē)等）會(huì)導(dǎo)致有毒、易燃、易爆物質(zhì)的釋放。l 化工化工危機(jī)事件順序危機(jī)事件順序：儲(chǔ)罐或管道破裂 擴(kuò)散傳播 火災(zāi)、爆炸、毒物釋放 應(yīng)急管理、人員疏散、事后恢復(fù)等。第四章第四章 泄漏源模型泄漏源模型 l 事故致因事故致因：（1）由?；镔|(zhì)直接引起。）由?；镔|(zhì)直接引起。如：Bhopal漏毒事故、Sandoz化工廠(chǎng)國(guó)際性污染事故、重慶特大井噴事件、吉化“11.13”特大爆炸事故等。（2）煤礦瓦斯爆炸。）煤礦瓦斯爆炸。瓦斯主要成分是烷烴，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁

3、烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。如遇明火即可燃燒，發(fā)生“瓦斯”爆炸；因此瓦斯爆炸也可屬于危險(xiǎn)化學(xué)品事故范疇。在煤礦開(kāi)采中，除瓦斯爆炸、井噴事故外，還時(shí)常伴隨一些有毒有害和放射性物質(zhì)的泄漏。第四章第四章 泄漏源模型泄漏源模型 l 事故致因事故致因：（3）自然次生災(zāi)害）自然次生災(zāi)害。在地震、泥石流、滑坡、洪水、海嘯、臺(tái)風(fēng)等重大自然災(zāi)害過(guò)后，由于環(huán)境的改變，往往伴隨毒氣泄漏與擴(kuò)散（含放射性物質(zhì)）。（4）化學(xué)毒劑的恐怖襲擊）化學(xué)毒劑的恐怖襲擊。居安思危是“安全發(fā)展”必不可少的國(guó)防戰(zhàn)略，我國(guó)必須時(shí)刻警防境內(nèi)外恐怖分子釋放化學(xué)毒劑。如日本“東京地鐵沙林恐怖事件”就是一個(gè)慘痛的教訓(xùn)。 不同事故致因蘊(yùn)含著共

4、性的科學(xué)問(wèn)題，危險(xiǎn)化學(xué)品事故按照時(shí)間序列可以分為事前、事中、事后的不同階段。第第4章章 泄漏源模型泄漏源模型 圖4-1 后果分析程序 P70 頁(yè) 教材 第第 4 章章 第第 5 章章 可燃和/或有毒？ 可可 燃燃 有有 毒毒 第六章第六章 管線(xiàn)、設(shè)備的破裂、斷裂、失效 貯罐或管線(xiàn)上的小孔 反應(yīng)失控 外部火焰對(duì)容器的作用 其他 釋放事件的選擇 選擇釋放事件源模型，描述釋放事件、結(jié)果包括： 釋放總量 （或釋放持續(xù)時(shí)間） 釋放速率 物質(zhì)狀態(tài) 選擇擴(kuò)散模型 Atmospheric Dispersion Models 中性浮力 重氣 其他 結(jié)果可能包括： 下風(fēng)向濃度 影響區(qū)域 持續(xù)時(shí)間 關(guān)關(guān) 聯(lián)聯(lián) 圖4

5、-1 后果分析程序(續(xù)續(xù)) （圖（圖 4-1 續(xù)）續(xù)） 可可 燃燃 有有 毒毒 第第 2 章章 第第 6 章章 效果模型效果模型 反應(yīng)劑量 概率模型 其他 結(jié)果可能包括結(jié)果可能包括 毒性反應(yīng) 受影響的人的數(shù)量 財(cái)產(chǎn)破壞 緩解因素緩解因素： 逃離 應(yīng)急響應(yīng) 避難場(chǎng)所 防液堤 其他 后果模型后果模型 評(píng)估、總結(jié)、評(píng)估、總結(jié)、立法的基礎(chǔ)立法的基礎(chǔ) 救助、救援、消救助、救援、消除事故影響除事故影響 火災(zāi)爆炸模型火災(zāi)爆炸模型 TNT 當(dāng)量 多能爆炸 火球 Baker-Strehlow 結(jié)果可能包括結(jié)果可能包括 沖擊波超壓 輻射熱通量 煙氣 財(cái)產(chǎn)破壞 4.1 源模型介紹源模型介紹1 源模型源模型：是后果模

6、擬的重要一個(gè)部分。 依據(jù)描述物質(zhì)釋放時(shí)所表現(xiàn)出的物理化學(xué)過(guò)程的理論，或（傳遞過(guò)程理論及）經(jīng)驗(yàn)方程。 源模型給出了源模型給出了流出速率、流出總量流出速率、流出總量(總時(shí)間總時(shí)間)和流出狀態(tài)和流出狀態(tài)。l對(duì)存在多種源的過(guò)程、設(shè)備或工廠(chǎng)，需要多種源來(lái)描述釋放。l對(duì)不確定性問(wèn)題，參數(shù)選擇應(yīng)針對(duì)釋放速率和釋放量最釋放速率和釋放量最大化大化，以確保設(shè)計(jì)是安全的。4.1 源模型介紹源模型介紹2、釋放機(jī)理 l大孔（瞬時(shí)釋放，instantaneous release）短時(shí)間內(nèi)大量釋放，如儲(chǔ)罐的超壓爆炸、槽車(chē)傾覆等。l小孔（連續(xù)源釋放，continuous release）連續(xù)釋放，有限孔釋放。 安全閥裂紋孔洞

7、孔洞接頭泵閥門(mén)（主體+墊片）裂紋裂 開(kāi) 或破 裂 的管道圖4-2 各種類(lèi)型有限孔釋放4.1 源模型介紹源模型介紹圖4-3 蒸汽、液體以單相或兩相狀態(tài)的釋放液體或液體閃蒸蒸汽氣體/蒸汽泄漏液體PaPTPTPa，可能閃蒸蒸汽或兩相蒸汽/液體物質(zhì)的物理狀態(tài)對(duì)釋放機(jī)理的影響物質(zhì)的物理狀態(tài)對(duì)釋放機(jī)理的影響4.1 源模型介紹源模型介紹3、7個(gè)基本模型基本模型l 液體經(jīng)孔洞流出l 液體經(jīng)貯罐上的孔洞流出l 蒸汽經(jīng)孔洞流出l 液體經(jīng)管道流出l 氣體經(jīng)管道流出l 閃蒸液體l 液池蒸發(fā)或沸騰4.2. 液體經(jīng)過(guò)孔洞流出液體經(jīng)過(guò)孔洞流出圖4-4 液體通過(guò)小孔流出過(guò)程單元內(nèi)帶壓液體 過(guò)程描述 P=Pg 外部環(huán)境 100

8、0suzW 泄漏面積 A 液體密度 P=1atm 2uu 壓力轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流動(dòng)時(shí)有摩擦，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使流速降低。機(jī)械能守恒方程描述了與流動(dòng)的液體相聯(lián)系的各種能量形式： lP為壓強(qiáng)（壓力/面積）；為液體密度；l 為液體平均瞬時(shí)流速（長(zhǎng)度/時(shí)間）；lgc為重力常數(shù)（長(zhǎng)度質(zhì)量/力時(shí)間2），其值為1(采用SI單位，無(wú)量綱)；l為無(wú)量綱速率修正系數(shù)；對(duì)層流 =0.5，對(duì)活塞流 =1，對(duì)湍流 1.0；lg為重力加速度（長(zhǎng)度/時(shí)間2）；z為高于基準(zhǔn)面的高度；lF為靜摩擦損失項(xiàng)（長(zhǎng)度力/質(zhì)量）lWs為軸功率（壓力長(zhǎng)度）；m為質(zhì)量流速u(mài)（4-1）mWFzggagudPscc224.2. 液體經(jīng)過(guò)孔洞流

9、出液體經(jīng)過(guò)孔洞流出l對(duì)不可壓縮液體，有 PdP（4-2） 對(duì)圖4-4情形，無(wú)軸功，液體充滿(mǎn)，無(wú)高度之變化液體充滿(mǎn)，無(wú)高度之變化， z=0，過(guò)程單元表壓為Pg，外部為大氣壓，故P=Pg.z=0，摩擦損失可由流出系數(shù)C1來(lái)代替，定義：PCFP21（4-3）4.2. 液體經(jīng)過(guò)孔洞流出液體經(jīng)過(guò)孔洞流出（4-1）mWFzggagudPscc22將上面幾個(gè)式子代入式4-1：孔洞中流出的液體平均流速為： gcPgCu21（4-4）定義新的流出系數(shù)C0為：孔洞中液體流出速率為：gcPgCu20（4-6）孔洞面積A已知，則質(zhì)量流率為：10CC （4-5）gcmPgACAuQ20（4-7）4.2. 液體經(jīng)過(guò)孔洞流

10、出液體經(jīng)過(guò)孔洞流出 說(shuō)明：C0是雷諾數(shù)和孔洞直徑的復(fù)雜函數(shù)，為一指導(dǎo)性數(shù)據(jù)： 對(duì)鋒利的孔洞和Re30000，C0=0.61， 基本上與孔徑無(wú)關(guān)； 圓滑外形噴嘴， C0=1； 與容器連接的短管（L/D3），C0=0.81； C0未知時(shí)，可取1，釋放/泄漏量最大。 該源模型的適用場(chǎng)合：充滿(mǎn)介質(zhì)的管道、連續(xù)操充滿(mǎn)介質(zhì)的管道、連續(xù)操作過(guò)程的存儲(chǔ)容器作過(guò)程的存儲(chǔ)容器4.2. 液體經(jīng)過(guò)孔洞流出液體經(jīng)過(guò)孔洞流出例 4-1解： 空洞的面積為：下午1點(diǎn)，工廠(chǎng)的操作人員注意到輸送苯的管道中的壓力降低了。壓力被立即恢復(fù)為100psig。下午2:30，管道中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)直徑為0.25in的小孔，并立即進(jìn)行了修補(bǔ)。請(qǐng)估算

11、流出的苯的總質(zhì)量。苯的相對(duì)密度為0.8794. 苯的密度為：則質(zhì)量流率為：則流出的苯的總質(zhì)量為：4.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出圖4-5 過(guò)程容器上的小孔泄漏At：儲(chǔ)罐的橫截面積A：泄漏面積1su0W0gP2uuP1atmLh 孔洞在液面以下hL處形成，液體經(jīng)此小孔流出。 無(wú)軸功，過(guò)程單元表壓為Pg，外部為大氣壓，故P=Pg。儲(chǔ)罐中液體流速近似為0。不可壓縮流體瞬時(shí)瞬時(shí)（某時(shí)刻）釋放（某時(shí)刻）釋放本源模型可采用機(jī)械能守恒： （4-8）zggPCFzggPcc21確定孔洞中流出的液體瞬時(shí)平均流速為： lgcghPgCu21(4-9)4.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)

12、貯罐上的孔洞流出流出系數(shù)C1定義為： （4-1）mWFzggagudPscc22無(wú)軸功，過(guò)程單元表壓為Pg，外部為大氣壓，故P=Pg。儲(chǔ)罐中液體流速為0。4.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出l 對(duì)于孔洞面積A，瞬時(shí)質(zhì)量流率為：（4-12）lgcmghPgACAuQ20lgcghPgCu20(4-11)l 孔洞中流出液體的瞬時(shí)流速為： l定義新的流出系數(shù)C0： 10CC (4-10) 對(duì)于儲(chǔ)罐以恒定壓力、液面變化持續(xù)泄放，有： LthAm（4-13）l 孔洞以上的液體總質(zhì)量為： l 儲(chǔ)罐內(nèi)的質(zhì)量變化率為： mLtQdtdhAdtdm（4-14）l 代入 （4-12）的表達(dá)式，

13、有： lgctLghPgAACdtdh20（4-15）4.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出tthhLgcLdtAACghPgdhLL00022（4-16）l 從初始高度hL0到任何高度hL進(jìn)行積分得： l 得到儲(chǔ)罐中的液面高度為： 20000222tAACgtghPgAAChhtLgctLL（4-18）l 將（4-18）代入 （4-12）的表達(dá)式，得到t時(shí)刻質(zhì)量流出速率： （4-19）tAACgghPgACQtLgcm2000224.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出4.3 液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出液體通過(guò)貯罐上的孔洞流出gcLgctePgghPgAAgC

14、t222100（4-20）l 高度hL=0時(shí)，由(4-18)可得到容器液面降低到孔洞所在高度處需要的時(shí)間： l 若容器內(nèi)壓力為大氣壓，Pg=0，(4-20)可簡(jiǎn)化為： （4-21）0021LteghAAgCt液體通過(guò)任意幾何形狀容器上的孔洞流出液體通過(guò)任意幾何形狀容器上的孔洞流出液體通過(guò)任意幾何形狀容器上的孔洞流出液體通過(guò)任意幾何形狀容器上的孔洞流出例4-2例4-2 續(xù)4.4液體通過(guò)管道流出液體通過(guò)管道流出圖4-6 流體經(jīng)管道流出Ld111PuZ21212P 30000（同時(shí)不出現(xiàn)遏阻）情況下，流出系數(shù)C0=0.61，；但對(duì)塞流，流出系數(shù)隨下游壓力的下降而增加，對(duì)這些流動(dòng)和C0不確定的情況，推

15、薦使用保守值C0=1.0(4-50)1()1(00012TRMgAPCQgcchokedm4.5 蒸汽通過(guò)小孔流出蒸汽通過(guò)小孔流出轉(zhuǎn)換到到華氏溫度攝氏溫度 = (F - 32) / 1.8華氏溫度絕對(duì)溫度K = (F + 459.67) / 1.8華氏溫度蘭氏度RankineR = F + 459.67攝氏溫度華氏溫度F = 1.8 + 32攝氏溫度絕對(duì)溫度K = + 273.15攝氏溫度蘭氏度RankineR = 1.8 + 32 + 459.67絕對(duì)溫度攝氏溫度 = K - 273.15絕對(duì)溫度華氏溫度F = K 1.8 - 459.67絕對(duì)溫度蘭氏度RankineR = K 1.8蘭氏度

16、攝氏溫度 = (R - 32 - 459.67) / 1.8蘭氏度華氏溫度F = R - 459.67蘭氏度絕對(duì)溫度K = R / 1.8溫度之間的轉(zhuǎn)換溫度之間的轉(zhuǎn)換英制長(zhǎng)度單位與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位的換算英制長(zhǎng)度單位與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位的換算 英制長(zhǎng)度單位英制長(zhǎng)度單位 以英國(guó)和美國(guó)為主的少數(shù)歐美國(guó)家使用英制單位，因此他們使用的長(zhǎng)度單位也就與眾不同，主要有英里、碼、英尺、英寸。 英里(mile)1英里=1760碼=5280英尺=1.609344公里 碼(yard,yd) 1碼=3英尺=0.9144米 英尺(foot,ft,復(fù)數(shù)為feet) 1英尺=12英寸=30.48厘米 英寸(inch,in) 1英寸=2

17、.54厘米4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出E1：絕熱流動(dòng)圖4-11 氣體通過(guò)管道的絕熱非臨界流動(dòng)，氣體溫度可能升高或降低（依賴(lài)于膨脹與摩擦的相對(duì)大?。﹍ 圖4-11的流動(dòng)過(guò)程描述：進(jìn)口（1處）的壓力P1大于出口處壓力P2，流體在P1-P2壓差驅(qū)動(dòng)下由進(jìn)口（1處）向出口（2處）流動(dòng)；氣體流經(jīng)管道時(shí)，由于P2P1，氣體膨脹，膨脹后速度增加，動(dòng)能增加，而溫度降低（熱能損失）；另一方面，流動(dòng)過(guò)程中存在摩擦作用，氣體溫度因摩擦生熱而升高。T2取決于膨脹和摩擦的相對(duì)大小。l 本源模型涉及機(jī)械能守恒 l 對(duì)氣體而言 cccWPugu+zFggmdddd (4-54)cgz0gd 4.6 4.

18、6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出l對(duì)于無(wú)閥門(mén)或管道附件的直管段，聯(lián)立式(4-29)和(4-30)，2c2f uFLd gddl 無(wú)機(jī)械連接，無(wú)軸功,0sWl 能量守恒描述流動(dòng)氣體溫度的變化。對(duì)敞口穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，能量守恒為：(4-55)mWqdzgggududhscc4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出cfguKF22（4-29）（4-30）dfLKf4有l(wèi) 溫度比： l 壓力比： l 密度比： 2221112212TY11,Y1Ma ,Y1MaTY22 (4-56)211122PMaYPMaY(4-57)212121MaYMaY(4-58)4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通

19、過(guò)管道流出l 利用有關(guān)的假設(shè)，可將式(4-55)和(4-54)聯(lián)立并求積分，最后得到：動(dòng)能 可壓縮性 管道摩擦(4-59)cc1 122g1g2g mg mGuMa PMa PR TR Tl 質(zhì)量通量： 2212221212Ma Y1114flln02Ma YMaMad(4-60)可算出T2反應(yīng)能量分布4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出l 將溫度比、壓力比及密度比代入(4-69)和(4-60)有 (4-61)c2122g12122g mTTGR1TTPP(4-62)22221212211222121221PTP T -P T11114flln0P T2T -TP TP Tdl 對(duì)

20、大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題，管長(zhǎng)（L），管徑（d）,上游溫度（T1）與壓力（P1）及下游壓力（P2）是已知的。計(jì)算質(zhì)量通量G的步驟：4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出l 由表4-1確定管道粗糙度，計(jì)算/d；l 由式（4-34）確定范寧摩擦系數(shù)f。假設(shè)充分發(fā)展的高雷諾數(shù)湍流，隨后驗(yàn)證這一假設(shè)（通常情況下該假設(shè)是正確的）l 由式（4-62）確定T2；l 由式（4-61）計(jì)算總的質(zhì)量通量G；l 根據(jù)管道大小算出質(zhì)量流量ms=GA。l 特例：對(duì)于長(zhǎng)管或沿管長(zhǎng)有較大壓差，氣體在出對(duì)于長(zhǎng)管或沿管長(zhǎng)有較大壓差，氣體在出口處流速可能接近聲速。口處流速可能接近聲速。氣體流速到達(dá)聲速時(shí)的氣體流動(dòng)稱(chēng)作阻塞流（ch

21、ocked flow），處理如圖4-12所示和式(4-63) (4-67)及2-K方法4.6 4.6 蒸汽通過(guò)管道流出蒸汽通過(guò)管道流出E2：等溫流動(dòng)圖4-15 氣體通過(guò)管道的等溫非塞流 T=常數(shù) L 環(huán)境壓力 P=P2PChoked P1 1u Ma1 P2 PChoked 12uu speedSoundu 2 Ma2Ma1 Ma2P PT T00P ,T閃蒸發(fā)生的速度很快，可認(rèn)為是一絕熱過(guò)程。過(guò)熱液體 中的額外能量使液體蒸發(fā)，并使其溫度降到閃蒸壓力下 的沸點(diǎn)。 貯存溫度高于其通常沸點(diǎn)溫度的貯存溫度高于其通常沸點(diǎn)溫度的受壓液體，受壓液體，液體壓力由液體壓力由P0迅速變迅速變?yōu)闉镻1，大量液體轉(zhuǎn)

22、變?yōu)檎羝?，為，大量液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，為閃蒸。閃蒸后的液體變?yōu)檎羝W蒸。閃蒸后的液體變?yōu)檎羝?，有時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。有時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。 4.7 閃蒸液體閃蒸液體過(guò)程分析： l 初始液體量為m，Cp為液體定壓比熱，T0為降壓前液體的溫度，Tb為降壓后液體的沸點(diǎn)，則過(guò)熱液體的額外能量為 mp0bQmC (T -T )(4-84)l 液體在該額外能量作用下蒸發(fā)為氣體；Hv為單位質(zhì)量液體的蒸發(fā)熱，蒸發(fā)的液體量為 vbpvvHTTmCHQm)(0(4-85)l 物理性質(zhì)不變時(shí)，液體蒸發(fā)比例為 vbpvHTTCmmf)(0(4-86)4.7 閃蒸液體閃蒸液體過(guò)程分析：變溫閃蒸 l溫度T的變化導(dǎo)致的液體質(zhì)量m的變化為

23、：l對(duì)式（4-87）在初始條件（溫度T0、液體質(zhì)量m）與最終條件（溫度Tb，液體質(zhì)量m-mv）內(nèi)積分：l液體蒸發(fā)比例為 dTHmCdmvp(4-87)(4-88)bvTTvpmmdTHCmdm0(4-89)vbpvHTTCmmm0lnl求解液體蒸發(fā)比例，有：vbpvvHTTCmmf/ )(exp1/0(4-90)4.7 閃蒸液體閃蒸液體l 例4-6：閃蒸計(jì)算 1lb飽和水貯存在溫度為350 F的容器中，容器破裂，壓力下降到1atm，使用(1) 水蒸氣圖表；(2) 式(4-86)；(3) 式(4-90)計(jì)算水的蒸發(fā)比例。解：(1) 初始狀態(tài)時(shí)T0=350 F的飽和液體水。由水蒸氣圖表，得到： P

24、= 134.6Psia， H= 321.6Btu/lbm(1Btu=1055.06J) 最終溫度為212 F，在此溫度和飽和狀態(tài)下 ： Hvapour=1150.4Btu/lbm，Hliquid=180.07Btu/lbm 因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，則有： Hfinal=Hliquid+fv(Hvapour-Hliquid)，代入，可以得到fv=0.14594.7 閃蒸液體閃蒸液體(2) 對(duì)于212 F下的液體水，Cp=1.016Btu/(lbm F )Hv=970.3Btu/lbm由式4-86，計(jì)算得到fv=0.1436(3) 液體水在T0和Tb之間的平均特性為：Cp=1.04Btu/(lbm F )

25、Hv=920.7Btu/lbm將其代入式4-90，計(jì)算得到fv=0.1443 4.7 閃蒸液體閃蒸液體l 對(duì)于混合物物質(zhì)的閃蒸，可根據(jù)參考文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，但較為復(fù)雜。l 如果存在兩相流情況： (1) 若泄露的流程長(zhǎng)度很短(通過(guò)薄壁容器上的孔洞)，則存在不平衡條件，液體沒(méi)有時(shí)間在孔洞內(nèi)閃蒸；液體在孔洞外閃蒸。應(yīng)使用描述不可壓縮流體通過(guò)孔洞流出的方程。 (2) 若泄露的流程長(zhǎng)度大于10cm(通過(guò)管道或厚壁容器)，則能達(dá)到平衡閃蒸條件，且流動(dòng)是塞流?？杉倏杉僭O(shè)塞壓與閃蒸液體的飽和蒸汽壓相等設(shè)塞壓與閃蒸液體的飽和蒸汽壓相等(用于貯存高于其飽和蒸汽壓環(huán)境下的液體)，則有：4.7 閃蒸液體閃蒸液體4.8 液

26、池蒸發(fā)或沸騰液池蒸發(fā)或沸騰l 化工區(qū)、化工廠(chǎng)、運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常碰到。對(duì)易揮發(fā)液體從液池中蒸發(fā)的情況，已在第3章中作了介紹。式（3-12）來(lái)確定來(lái)自蒸發(fā)液池的質(zhì)量流率： satmgLMkAPQR T(3-12 )l 對(duì)液池中的沸騰液體，沸騰速度受周?chē)h(huán)境與液池中的液體之間的熱量傳遞的影響。熱量傳遞方式有：地面的熱傳導(dǎo)；空氣的傳導(dǎo)與對(duì)流；太陽(yáng)輻射或（和）鄰近區(qū)域的熱源（如火源）熱輻射等。4.8 液池蒸發(fā)或沸騰液池蒸發(fā)或沸騰l 沸騰初始階段，通常有來(lái)自地面的熱量傳遞過(guò)程所控制。特別是對(duì)于正常沸點(diǎn)低于周?chē)h(huán)境或地面溫度的溢出液體更是如此。來(lái)自地面的熱量傳遞可簡(jiǎn)單的描述為： l qg：來(lái)自地面的熱通量，J

27、/(m2s)；ks為土壤熱傳導(dǎo)率，W/(m )；Tg為土壤溫度，；as為土壤的熱擴(kuò)散率m2/s；t為溢出后的時(shí)間（s）。sgg12sKT -Tq =t(4-105)4.8 液池蒸發(fā)或沸騰液池蒸發(fā)或沸騰l Qm：沸騰質(zhì)量速率(kg/s)； qg：來(lái)自地面向液池的熱通量，J/(m2s)；A為液池面積，m2；Hv為液池中液體的汽化熱，J/kg。l 來(lái)自太陽(yáng)的熱輻射和空氣的熱對(duì)流也起重要作用?？赡苄枰紤]更詳細(xì)的熱量傳遞機(jī)理模型。(4-106)vgmHAqQl 若所有的熱量都用于液體的沸騰，則沸騰速率為：4.9 實(shí)際和最壞情形釋放實(shí)際和最壞情形釋放l 表4-5列出了大量實(shí)際和最壞情形的釋放說(shuō)明：l 實(shí)

28、際泄漏是具有高發(fā)概率的泄漏事件。通常不假設(shè)整個(gè)貯存容器的突發(fā)失效，而是更為實(shí)際的假設(shè)具有較高發(fā)生概率的大管道與貯罐連接處的泄漏；l 最壞情形的泄漏是過(guò)程或過(guò)程設(shè)備幾乎災(zāi)難性失效，導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程或設(shè)備的物質(zhì)全部瞬時(shí)泄漏，或在很短時(shí)間內(nèi)泄漏。l 釋放情況的選擇依賴(lài)于后果分析的目的需要。如化工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行后果分析評(píng)價(jià)應(yīng)選擇實(shí)際釋放條件；若為了EPA風(fēng)險(xiǎn)管理或應(yīng)急管理需要，應(yīng)選擇最壞情形釋放。 4.9 實(shí)際和最壞情形釋放實(shí)際和最壞情形釋放表4-5 過(guò)程事件選擇指南 事件特征指南實(shí)際釋放事件：實(shí)際釋放事件：過(guò)程管道軟管直通大氣的泄壓直通大氣的泄壓 設(shè)備設(shè)備容器其他下述最大過(guò)程管道的破裂下述最大過(guò)程管道的破裂直

29、徑小于直徑小于2英寸的管道，全部孔破裂英寸的管道，全部孔破裂直徑直徑24英寸的管道，直徑為英寸的管道，直徑為2in的管道破裂的管道破裂直徑大于直徑大于4英寸的管道，破裂面積英寸的管道，破裂面積=管道橫截面積的管道橫截面積的20%全部破裂設(shè)置壓力下計(jì)算的全部泄漏速率。根據(jù)泄壓計(jì)算，設(shè)置壓力下計(jì)算的全部泄漏速率。根據(jù)泄壓計(jì)算，所有泄漏的物質(zhì)均能隨風(fēng)傳播所有泄漏的物質(zhì)均能隨風(fēng)傳播與容器相連的最大直徑的管道破裂，由管道側(cè)確定。根據(jù)過(guò)程工業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，或有事件檢查結(jié)果確定根據(jù)過(guò)程工業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，或有事件檢查結(jié)果確定或由危害分析確定或由危害分析確定4.9 實(shí)際和最壞情形釋放實(shí)際和最壞情形釋放表4-5 過(guò)程

30、事件選擇指南 事件特征指南最壞情形最壞情形泄漏量泄漏量風(fēng)速風(fēng)速/穩(wěn)定度穩(wěn)定度周?chē)h(huán)境溫度周?chē)h(huán)境溫度/濕度濕度泄漏高度地形地形泄漏物質(zhì)的溫度任意時(shí)刻，一過(guò)程容器中恰處于工作狀態(tài)的最大量的物質(zhì)泄漏。為估算泄漏速率，假設(shè)全部物質(zhì)在10分鐘內(nèi)泄漏。假設(shè)假設(shè)F等級(jí)穩(wěn)定度，等級(jí)穩(wěn)定度，1.5m/s風(fēng)速風(fēng)速假設(shè)最高的日氣溫和平均濕度假設(shè)最高的日氣溫和平均濕度假設(shè)泄漏發(fā)生在地面取城市或農(nóng)村地形取城市或農(nóng)村地形液體的泄漏溫度是近三年來(lái)最高溫度或過(guò)程的最高溫度，假設(shè)處于大氣環(huán)境下的冷凍液化氣體在其沸點(diǎn)泄漏4.10 保守分析保守分析所有模型所有模型，包括后果模型，都具有不確定性，產(chǎn)生的原因有：l 對(duì)釋放的幾何結(jié)構(gòu)

31、不完全清楚（如孔的尺寸、形狀等）；l 對(duì)泄漏物質(zhì)的物理性質(zhì)不清楚（尤其對(duì)新化學(xué)品）；l 對(duì)化工過(guò)程或釋放過(guò)程認(rèn)識(shí)不清楚；l 對(duì)混合過(guò)程（即大氣擴(kuò)散過(guò)程）理解不夠。4.10 保守分析保守分析l 對(duì)后果模擬中出現(xiàn)的不確定性，可通過(guò)對(duì)這些未知的值指/限定保守值來(lái)處理。即基于對(duì)后果的保守設(shè)計(jì)，給出設(shè)計(jì)防護(hù)的極限設(shè)計(jì)防護(hù)的極限，使緩解或消除危害的工程設(shè)計(jì)結(jié)果是超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。l 對(duì)任何模型化研究，會(huì)存在多個(gè)影響因素。在進(jìn)行保守設(shè)計(jì)時(shí)，需要不同的決策。如：基于地面的擴(kuò)散模擬將使周?chē)鐣?huì)所遭受的危害后果最大化，但并不能使位于工藝結(jié)構(gòu)頂部（如高層廠(chǎng)房）的人員遭受的后果最大化。 1 源模型的作用 2 塞壓的概念，當(dāng)下游壓力小于塞壓時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)什么情況？作業(yè)：4-1，4-2，4-19 Sandoz化工廠(chǎng)國(guó)際性污染事故1986年11月1日深夜，位于瑞士巴塞爾市的桑多茲（Sandoz）化學(xué)公司的一個(gè)化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)，裝有約1250噸劇毒農(nóng)藥的鋼罐爆炸，硫、磷、汞等有毒物質(zhì)隨著大量的滅火用水流入下水道，排入萊茵河。其中包括824噸殺蟲(chóng)劑、71噸除草劑、39噸除