課件10.1 泄漏模擬分析

第十章 化工事故后果模擬分析課程名稱：《化工安全工程》本章提綱泄漏模擬分析擴散模擬分析火災模擬分析爆炸模擬分析液體泄漏氣體泄漏兩相泄漏10.1

泄漏模擬分析由于設備原因或操作失誤等可能會引起氣體、液體或液化氣體泄漏，導致災害性的火災爆炸或中毒事故。泄漏模型本節(jié)提綱概念原理1.2. 事故模型3.案例分析基本概念：由于設備損壞或操作原因引起易燃、易爆、有毒有害物質的釋放，可能會導致火災、爆炸、中毒等災害性事故發(fā)生。1.

概念原理2.

事故模型2.1 液體泄漏液體泄漏速度可用流體力學的伯努利方程計算，其泄漏速度為：（10-1）2

p

p0

2gh

Q0

Cd

A

式中，Q0

-液體泄漏速度，kg

/s；Cd

-液體泄漏系數(shù)，按表10-1選??；A-裂口面積，m2

；

-泄漏液體密度，kg

/m3；

p-容器內(nèi)介質壓力，Pa；p0

-環(huán)境壓力，Pa；g

-重力加速度，9.8

m/s2；h

-裂口之上液位高度，m。表10-1 液體泄漏系數(shù)Cd2.

事故模型雷諾數(shù)（Re）裂 口 形 狀圓形（多邊形）三角形長方形>1000.650.600.55≤1000.500.450.402.1.1 管道孔洞泄漏從孔洞泄漏的液體的泄漏速度方程為：（10-2）Q0

CdA2

p

p0

式中：

Q0

為泄漏液體的質量流速，kg/s；Cd為泄漏系數(shù)；A

為泄漏孔洞的面積，m2；

p

為過程單元壓強，Pa；

p0

為大氣壓強，Pa；

為液體密度，kg/m3。2.

事故模型2.

事故模型2.1.2 儲罐孔洞泄漏經(jīng)儲罐孔洞泄漏的質量泄漏方程為：（10-3）d

p0

gQ0

C

A 2g

p

h

式中，Q 為泄漏速率，kg/s；C 為泄漏系數(shù)；

為液相密度，0kg/m3；Ahole

為泄漏面積，m2；

p

為存儲壓強，Pa；

p

為環(huán)境大氣壓，Pa；

h

為液面與孔洞間距離，m。2.

事故模型儲罐中液體流空到泄漏處所在的平面所需時間為：（10-4）2ghA 2

p

p

t

t

0

CgA

式中：

t

為泄漏所需時間，s；At

為儲罐的橫截面積，m2。任何時刻t儲罐中液體的質量變化速率為：t（10-5）t

gC

2A2

A2gh

2

p

p

Q0

CA

式中：Q0

為t時刻液體的瞬時質量泄漏流速，kg/s；h

儲罐內(nèi)液面與泄漏處之間的初始距離，m；

t 為泄漏過程中的任一時刻，s。2.

事故模型2.2 氣體泄漏音速流動定義：（10-6）2

k

1kp02

k

k

1p

k

1

p

k

1

亞音速流動定義：p0式中， k-氣體的絕熱指數(shù)，即定壓比熱

Cp之比。（10-7）與定容比熱

Cv2.

事故模型氣體呈音速流動時，其泄漏量為：（10-8）氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為：（10-9）

k

1

k

1

RT k

1Mk

2Q0

Cd

Ap

p

p

k

1

k

0

0

Q0

Cd

Apk

1RT

p

2k M

p

2

k式中，Cd

-氣體泄漏系數(shù)，當裂口形狀為圓形時取1.00，三角形時取0.95，長方形時取0.90；M

-相對分子量，kg/mol；T

-氣體溫度，K。2.

事故模型2.

事故模型2.3 兩相泄漏在過熱液體發(fā)生泄漏時，有時會出現(xiàn)氣、液兩相流動。均勻兩相流動的泄漏速度可按下式計算：（10-10）Q0

Cd

A 2

p

pc

式中，Q0 -兩相流動混合物泄漏速度，kg/s；Cd

-兩相流動混合物泄漏系數(shù)，可取0.8；A

-裂口面積，m2；

p

-兩相混合物的壓力，Pa；pc

-飽和蒸汽壓，Pa；

-兩相混合物的平均密度，kg/m3。

1

-液體蒸發(fā)的蒸汽密度，kg/m3；

2

-液體密度，kg/m3；Fv

-閃蒸比，液體蒸發(fā)后的氣體占氣液混合物總量的比例。2.

事故模型1Fv

1

Fv

1

2

兩相混合物的平均密度由下式計算：（10-11）閃蒸比由下式計算：（10-12）-泄漏點上流壓力Hv2p 1C

T

T

F

Cp

-兩相混合物的定壓比熱，J/kg·K；T12.

事故模型p1的平衡溫度，K；T2

-泄漏點壓力p2的平衡溫度，K；

H -液體的汽化熱，J/kg。當

Fv>1時，表明液體將全部蒸發(fā)成氣體，這是應按氣體泄漏公式計算；如果很小，則可近似按液體泄漏公式計算。4. 案例分析通過南京工業(yè)大學自行研究開發(fā)的安全評價與風險分析軟件對某儲罐進行泄漏模擬分析。LPG圓柱形儲罐基本參數(shù)為：

儲存量為20t

，

液體密度為543kg/m3，汽化熱為

426kJ/

kg，飽和蒸汽壓力為0.23MPa。環(huán)境壓力為0.1MPa，存儲