液体泄露模式及其计算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化 工 安 全,河北工程大学,矿业工程系安全工程专业,第,7,章 泄漏源及扩散模式,化工、石油化工火灾爆炸、人员中毒事故很多是由于物料的泄漏引起的。,导致泄漏的原因可能是腐蚀、设备缺陷、材质选择不当、机械穿孔、密封不良以及人为操作失误等。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,充分准确判断泄漏量的大小，掌握泄漏后有毒有害、易燃易爆物料的扩散范围，对明确现场救援与实施现场控制处理非常重要。,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。泄漏速度快，则单位时间内的泄漏量就大；泄漏速度慢，单位时间内的泄漏量就小。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,常压下为液态的物料泄漏后四处流淌，同时蒸发为气体扩散；,常温下加压压缩、液化储存的物料一旦泄漏至空气中会迅速膨胀、气化，迅速扩散至大范围空间，如液化石油气、液氨、液氯的泄漏，显然其危害范围加大。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,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。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,大面积泄漏,大面积泄漏是指在短时间内有大量的物料泄漏出来，储罐的超压爆炸就属于大面积泄漏,小孔泄漏,小孔泄漏是指物料通过小孔以非常慢的速率持续泄漏，上游的条件并不因此而立即受到影响；故通常假设上游压力不变。,7.1,常见的泄漏源,上图显示的是化工厂中常见的小孔泄漏的情况。,对于这些泄漏，物质从储罐和管道上的孔洞和裂纹，以及法兰、阀门和泵体的裂缝和严重破坏或断裂的管道中泄漏出来。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,图中显示物料的物理状态是怎样影响泄漏过程的,对于存储于储罐内的气体或蒸汽，裂缝导致气体或蒸汽泄漏出来。对于液体，储罐内液面以下的裂缝导致液体泄漏出来。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,7.2,液体经小孔泄漏的源模式,根据机械能守恒，液体流动的不同能量形式遵守如下方程：,式中：,P,是压强，,Pa,是液体密度，,kg/m,3,z,是高于基准面的高度，,m,；,F,是静摩擦损失项，,J/kg,；,是液体平均瞬时流速，,m/s,g,是重力加速度，,m/s,2,函数代表终止状态减去初始状态,Ws,是轴功，,J,；,m,是质量，,kg,；,第,7,章 泄漏源及扩散模式,对于塞流，,对于湍流,趋向于,1.0,取,1.0,是无量纲速率修正系数，其取值如下：,对于层流，,取,0.5,第,7,章 泄漏源及扩散模式,7.2,液体经小孔泄漏的源模式,对于不可压缩的液体：,当液体通过裂缝流出时，单元过程中的液体压力转化为动能。,流动着的液体与裂缝所在壁面之间的摩擦力将液体的一部分动能转为热能，使液体的流速降低。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,假设：,表征压力为,P,g,，外部大气压为,1atm,，则,轴功为,0,；,液位无变化，,摩擦损失由流出系数,C,1,来近似代替,7.2,液体经小孔泄漏的源模式,第,7,章 泄漏源及扩散模式,7.2,液体经小孔泄漏的源模式,定义新的流出系数：,液体通过小孔泄露的质量流率,Q,m,为：,第,7,章 泄漏源及扩散模式,C,0,是从小孔中流出液体的雷诺数和小孔直径的复杂函数。,经验取值：,对于锋利的小孔和雷诺数大于,3000,时，,C,0,近似取,0.61,；,对于圆滑的喷嘴，,C,0,近似取,1,；,对于与容器连接的短管，,C,0,近似取,0.81,；,当流出系数不知道或不能确定时，,C,0,取,1.0,以使计算结果最大化。,7.2,液体经小孔泄漏的源模式,液体通过小孔泄露的质量流率,Q,m,为：,第,7,章 泄漏源及扩散模式,例,7-1,下午,1,点，工厂的操作人员注意到输送苯的管道中的压力降低了。压力被立即回复为,690kPa,。下午,2:30,，管道上发现了一个直径为,6.35mm,的小孔并立即进行了修补。,请估算流出来的苯的总质量。苯的比重为,0.8794,。,第,7,章 泄漏源及扩散模式,解：下午,1,点观察到的压力降低是管道上出现小孔的象征。假设小孔在下午,1,点到,2:30,之间，即,90,分钟内，一直存在。小孔的面积为,例,7-1,苯的密度为：,