10泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告1源模型

1、泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型目錄目 錄前言1泄漏源模型. 22.1.2.2.2.3.源模型概念2源模型作用2泄漏情況分析22.3.1.2.3.2.2.3.3.泄漏主要. 2. 4造成泄漏的泄漏后果6常見的泄漏源模型73.1.基本泄漏源模型73.1.1.3.1.2.3.1.3.平行圓板模型7三角溝槽模型7多孔介質(zhì)模型73.2.儲(chǔ)罐泄漏模型83.2.1. 氣體泄漏83.2.2. 液體泄漏10管道泄漏模型113.3.3.3.1.3.3.2.3.3.3.氣體或蒸氣沿管道泄漏11液體沿管道泄漏12液體通過孔洞泄漏133.4.泄壓元件泄放模型133.4.1.3.4.2.3.4.3.安全閥泄放模型14減壓閥泄

2、放模型14安全減壓閥泄放模型15I泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型前言在本項(xiàng)目中，會(huì)涉及到易燃、易爆及有害物質(zhì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和過程中經(jīng)常發(fā)生泄漏事故。事故的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致巨大的損失，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的及環(huán)境的毒性和污染。更為嚴(yán)重的是可能會(huì)繼而發(fā)生火災(zāi)或爆炸等災(zāi)害，使得災(zāi)害損失與破壞進(jìn)一步加劇。建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(HJ/T 169-2004)要求對(duì)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行期間發(fā)生的可突發(fā)性或事故引起有害、易燃易爆等物質(zhì)泄漏，或突發(fā)事故產(chǎn)生的新的有害物質(zhì)，所造成的對(duì)人身安全與環(huán)境的影響和損害，進(jìn)行評(píng)估，提出防范、應(yīng)急與減緩措施。對(duì)事故泄漏源進(jìn)行分析，主要是根據(jù)項(xiàng)目所涉及的物品的化學(xué)性質(zhì)、事故下情況，采

3、取相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)估算泄漏物的排放量、排放時(shí)間等。在計(jì)算得到事故泄漏源強(qiáng)參數(shù)后即可采用擴(kuò)散模型進(jìn)一步對(duì)事故泄漏對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行分析。1泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型泄漏源模型2.1. 源模型概念源模型是根據(jù)描述物質(zhì)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的物理化學(xué)過程的理論，或經(jīng)驗(yàn)方建立的。對(duì)于較復(fù)雜的工廠，需要用多種源模型來(lái)描述。為了適用于特殊情況，通常需要對(duì)最初的模型進(jìn)行改進(jìn)和。結(jié)果往往僅是一種，這是因?yàn)槲镔|(zhì)的物理性質(zhì)沒有得到充分描述，或者是因?yàn)槲锢磉^程并沒有得到充分的認(rèn)識(shí)。如果不確定性，參數(shù)選擇應(yīng)該使速率和量最大化。這樣就確保了設(shè)計(jì)是安全的。2.2. 源模型作用事故通常由導(dǎo)致過程中的物質(zhì)遭到損失的某一開始。這些物質(zhì)可能

4、具有毒性和爆炸等特性。典型的可能管線的破裂或者斷裂、儲(chǔ)罐或管道上的小孔、反應(yīng)失控或外部火焰作用于容器等。一旦知道了可能會(huì)發(fā)生的，就可以選擇源模型來(lái)描述物質(zhì)是怎么樣從過程系統(tǒng)中泄放出來(lái)的，源模型給出了流出速率、流出總量和流出狀態(tài)的表達(dá)。隨后，我們可以進(jìn)一步進(jìn)行分析，為障做好理論層面的模擬依據(jù)。2.3. 泄漏情況分析根據(jù)機(jī)理，可以分為大孔和有限孔，大孔中，過程單元內(nèi)形成大孔，短時(shí)間內(nèi)大量物質(zhì)，造成的損失是瞬間的。儲(chǔ)罐的超壓爆炸就是一個(gè)很大孔的例子。對(duì)于有限孔，物質(zhì)以非常慢的速率，上游條件并不因此而立刻受到影響，也是我們?cè)诨S中常見的形式，往往就是小小的跑冒滴漏類型的泄漏導(dǎo)致大型的事故，因此有限孔

5、的的源模型建立是非常重要的。2.3.1. 泄漏主要根據(jù)各種泄漏情況分析，可將化工廠中易發(fā)生泄漏的，通常歸2泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型納為：管道、撓性連接器、過濾器、閥門、容器或反應(yīng)器、泵、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、加壓或冷凍氣體容器及火炬燃燒裝置或放散管等 10 類。每一種的典型損壞類型及其典型的損壞不同，具體如下：（1）管道。它管道、和接頭，其典型泄漏情況和裂口分別取管徑的 20100、20和 20100。（2）撓性連接器。它軟管、波紋管和鉸接器，其典型泄漏情況和裂口為：1)2)3)連接器本體破裂泄漏，裂口取管徑的 20100；接頭處的泄漏，裂口取管徑的 20；連接裝置損壞泄漏，裂口取管徑的 100。（

6、3）過濾器。它由過濾器本體、管道、濾網(wǎng)等組成，其典型泄漏情況和裂口尺寸分別取管徑的 20100和 20。（4）閥。其典型泄漏情況和裂口為：1)2)3)（5）閥殼體泄漏，裂口取管徑的 20100；取管徑的 20；閥蓋泄漏，裂口閥桿損壞泄漏，裂口取管徑的 20。容器、反應(yīng)器?；どa(chǎn)中常用的分離器、氣體洗滌器、反應(yīng)釜、熱交換器、各種罐和容器等。常見的此類泄漏情況和裂口為：1)2)3)4)5)6)容器破裂而泄漏，裂口取容器本身；容器本體泄漏，裂口取與其連接的粗管道管徑的 100；泄漏，裂口取管徑的 20；噴嘴斷裂而泄漏，裂口取管徑的 100；儀表管路破裂泄漏，裂口取管徑的 20100； 容器內(nèi)部爆炸

7、，全部破裂。（6）泵。其典型泄漏情況和裂口為：1)2)泵體損壞泄漏，裂口取與其連接管徑的 20100；密封壓蓋處泄漏，裂口取管徑的 20。（7）壓縮機(jī)。離心式、軸流式和往復(fù)式壓縮機(jī)，其典型泄漏情況和裂口尺寸為：3泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型1)2)壓縮機(jī)機(jī)殼損壞而泄漏，裂口取與其連接管道管徑的 20100；壓縮封套泄漏，裂口取管徑的 20。（8）儲(chǔ)罐。露天儲(chǔ)存物質(zhì)的容器或容器，也與其連接的管道和輔助，其典型泄漏情況和裂口為：1)2)3)罐體損壞而泄漏，裂口為本體；接頭泄漏，裂口為與其連接管道管徑的 20100；輔助泄漏，酌情確定裂口。（9）加壓或冷凍氣體容器。露天或埋地放置的儲(chǔ)存器、容器或槽車等

8、，其典型泄漏情況和裂口為：1)2)3)露天容器內(nèi)部氣體爆炸使容器完全破裂，裂口取本體；容器破裂而泄漏，裂口取本體；焊接點(diǎn)(接管)斷裂泄漏，取管徑的 20100。（10）火炬燃燒器或放散管。它們?nèi)紵b置、放散管、多通接頭、氣體洗滌器和分離罐等，泄漏主要發(fā)生在筒體和多通接頭部位，裂口取管徑的 20100。圖 2-1 各種類型的有限孔泄漏2.3.2. 造成泄漏的從人機(jī)系統(tǒng)來(lái)考慮造成各種泄漏事故的主要有 4 類。（1）設(shè)計(jì)失誤基礎(chǔ)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，如地基下沉，造成容器底部產(chǎn)生裂縫，或變形、錯(cuò)位等；4泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型選材不當(dāng)，如強(qiáng)度不夠，耐腐蝕性差、規(guī)格不符等；布置不合理，如壓縮機(jī)和輸出管沒有彈性連接

9、，因振動(dòng)而使管道破裂；選用機(jī)械不合適，如轉(zhuǎn)速過高、耐溫、耐壓性能差等；選用計(jì)測(cè)儀器不合適；儲(chǔ)罐、貯槽未加液位計(jì)，反應(yīng)器(爐)未加溢流管或放散管等。(2)不符合要求，或檢驗(yàn)擅自采用代用材料；質(zhì)量差，特別是不具有操作證的焊工焊接質(zhì)量差；施工和安裝精度不高，如泵和電機(jī)不同軸、機(jī)械不平衡、管道連接不；選用的標(biāo)準(zhǔn)定型質(zhì)量不合格；對(duì)安裝的沒有按機(jī)械安裝工程及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收；長(zhǎng)期使用后未按規(guī)定檢修期進(jìn)行檢修，或檢修質(zhì)量差造成泄漏；計(jì)測(cè)儀表未定期校驗(yàn)，造成計(jì)量；閥門損壞或開關(guān)泄漏，又未及時(shí)更換；附件質(zhì)量差，或長(zhǎng)期使用后材料變質(zhì)、腐蝕或破裂等。(3)管理沒有制定完善的安全操作規(guī)程；對(duì)安全漠不關(guān)心，已發(fā)現(xiàn)的問題

10、不及時(shí)解決；沒有嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)督檢查制度；指揮錯(cuò)誤，甚至違章指揮；讓培訓(xùn)的工人上崗，知識(shí)不足，不能錯(cuò)誤；檢修制度不嚴(yán)，沒有及時(shí)檢修已出現(xiàn)故障的，使帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)人為失誤誤操作，操作規(guī)程；錯(cuò)誤，如記錯(cuò)閥門位置而開錯(cuò)閥門；擅自脫崗；思想不集中；發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象不知如何處理。5泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型2.3.3. 泄漏后果泄漏一旦出現(xiàn)，其后果不單與物質(zhì)的數(shù)量、易燃性、毒性有關(guān)，而且與泄漏物質(zhì)的相態(tài)、溫度等狀態(tài)有關(guān)。這些狀態(tài)可有多種不同的結(jié)合，在后果分析中，常見的可能結(jié)合有 4 種：常壓液體；加壓液化氣體；低溫液化氣體；加壓氣體。泄漏物質(zhì)的物性不同，其泄漏后果也不同。(1)可燃?xì)怏w泄漏?？扇?xì)怏w泄漏后與空

11、氣混合達(dá)到燃燒極限時(shí)，遇到引火源就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。泄漏后起火的時(shí)間不同，泄漏后果也不相同。立即起火?？扇?xì)怏w從容器中往外泄出時(shí)即被點(diǎn)燃，發(fā)生擴(kuò)散燃燒，產(chǎn)生噴射性火焰或形成火球，它能迅速地危及泄漏現(xiàn)場(chǎng)，但很少會(huì)影響到廠區(qū)的外部。滯后起火。可燃?xì)怏w泄出后與空氣混合形成可燃蒸氣云團(tuán)，并隨風(fēng)飄移，遇火源發(fā)生爆炸或爆轟，能引起較大范圍的破壞。(2)氣體泄漏。氣體泄漏后形成云團(tuán)在空氣中擴(kuò)散，氣體的濃密云團(tuán)將籠罩很大的空間，影響范圍大。(3)液體泄漏。情況下，泄漏的液體在空氣中蒸發(fā)而生成氣體，泄漏后果與液體的性質(zhì)和貯存條件(溫度、)有關(guān)。常溫常壓下液體泄漏。這種液體泄漏后聚集在防液堤內(nèi)或地勢(shì)低洼處形成液池

12、，液體由于池表面風(fēng)的對(duì)流而緩慢蒸發(fā)，若遇引火源就會(huì)發(fā)生池火災(zāi)。加壓液化氣體泄漏。一些液體泄漏時(shí)將瞬時(shí)蒸發(fā)，剩下的液體將形成一個(gè)液池，吸收周圍的熱量繼續(xù)蒸發(fā)。液體瞬時(shí)蒸發(fā)的比例決定于物質(zhì)的性質(zhì)及環(huán)境溫度。有些泄漏物可能在泄漏過程中全部蒸發(fā)。低溫液體泄漏。這種液體泄漏時(shí)將形成液池，吸收周圍熱量蒸發(fā)，蒸發(fā)量低于加壓液化氣體的泄漏量，高于常溫常壓下液體的泄漏量。無(wú)論是氣體泄漏還是液體泄漏，泄漏量的多少都是決定泄漏后果嚴(yán)重程度的主要因素。6泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型常見的泄漏源模型3.1. 基本泄漏源模型3.1.1. 平行圓板模型平行圓板模型將流體介質(zhì)通過密封點(diǎn)處的泄漏簡(jiǎn)化為介質(zhì)通過間隙高度為h，由內(nèi)徑

13、 r1 處流至外徑 r2 處的定長(zhǎng)、層流，其體積泄漏率為：p ( p)-3p hLu =21ærö÷h In6ç2rè1 ø式中：h 為介質(zhì)粘度，𝑝1、𝑝2分別為墊片內(nèi)、外側(cè)的。3.1.2. 三角溝槽模型三角溝槽模型認(rèn)為，在正常的密封情況下，墊片與面的間隙由許多三角溝槽所組成，設(shè) H 為三角溝槽的深度，L 為三角溝槽的底寬，b 為流道的長(zhǎng)度( 通常為墊片的寬度)，為介質(zhì)密度，則體積泄漏率為：對(duì)于液體：LH 3Dp ChbLv =對(duì)于氣體：LH 3D( p)2Lv =2Ch p b1式中：𝑃

14、; = 𝑝2 𝑝1，(𝑃)2 = 𝑝22 𝑝12，C 為。3.1.3. 多孔介質(zhì)模型多孔介質(zhì)模型認(rèn)為非金屬墊片可近似看作各向同性的多孔介質(zhì)，其流道由多個(gè)彎彎曲曲、半徑大小不等的毛細(xì)管組成。氣體通過多孔介質(zhì)可分為層流和分子流，其氣體的總流率為層流流率與分子流流率之和。研究表明毛細(xì)管半徑 r 隨墊片殘余應(yīng)力s 的增大而減小，𝑟 = 𝑓(𝜎𝑛)的。這樣就可以得到7泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型氣體通過墊片的泄漏率方程：= ( A bh )s -nL p ( p)

15、 + ( Ab)(T M )1 2 s -nM ( p)- p- pLpvLm21M21式中，AL、AM、nL、nM為，其值可由實(shí)驗(yàn)得到，LPV 為PV 泄漏率，pm = ( p1 + p2 ) / 2 ，M 是氣體相對(duì)分子質(zhì)量，T 為氣體絕對(duì)溫度。3.2. 儲(chǔ)罐泄漏模型罐壁上的腐蝕、疲勞裂紋或孔洞以及碰撞、容器超壓都能導(dǎo)致儲(chǔ)罐泄漏。3.2.1. 氣體泄漏對(duì)于高壓(低溫)液化氣儲(chǔ)罐，如果處于狀態(tài)，罐內(nèi)不氣相空間，此時(shí)即使少許裂縫出現(xiàn)，由于少量液體的泄漏也會(huì)引起內(nèi)壓的迅速下降而處于過熱狀態(tài)，液體全部汽化，從而最終導(dǎo)致性破裂(閃蒸)；如果儲(chǔ)罐沒有，當(dāng)破裂處位于氣相空間時(shí)，在破裂面積較大的情況下，高

16、壓蒸氣通過裂縫或孔洞噴出，儲(chǔ)罐內(nèi)壓急劇下降，直到環(huán)境(常溫)。由于內(nèi)壓急劇下降，氣液平衡遭到破壞，儲(chǔ)罐內(nèi)流體處于過熱狀態(tài)，過熱狀態(tài)的液體為了再次恢復(fù)平衡，內(nèi)部會(huì)均勻地產(chǎn)生沸騰核，同時(shí)產(chǎn)生大量氣泡，液體體積急劇膨脹，最終也導(dǎo)致蒸氣爆炸。對(duì)于以上兩種情況(閃蒸)，泄漏量可按介質(zhì)瞬間全部泄漏計(jì)算。若裂口面積不大，即使有蒸氣噴出，但由于儲(chǔ)罐內(nèi)壓下降不急劇，液體達(dá)到過熱狀態(tài)，因此發(fā)生蒸氣爆炸。氣體或蒸氣不同于液體，它屬于可壓縮流體。當(dāng)氣體或蒸氣以較高速度時(shí)（>0.3 倍音速）或前后壓差大于 2 時(shí)，其在過程中的動(dòng)能變化和物理性質(zhì)的變化（尤其是密度的變化）就必須加以考慮。氣體或蒸氣的泄放可分為節(jié)流泄

17、放（Throttling Release）和Expansion泄放（Release）。對(duì)于節(jié)流泄放，氣體或蒸汽的壓縮能絕大部分用來(lái)克服摩擦阻力；而對(duì)于泄放，則氣體或蒸汽的壓縮能絕大部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。節(jié)流泄放模型需要裂口的詳細(xì)物理特征，在這里就不作討論了，而只考慮較為簡(jiǎn)單的泄放模型。據(jù)機(jī)械能守恒原理，得到氣體或蒸氣通過孔洞泄漏的質(zhì)量流速模型：1/2Q = C AP2rM / R T (r -1)ù ´ é(P / P )-(P / P )é(r +1)/rù2/rëû ëûm00g 000式中：Qm 質(zhì)量泄漏

18、率/(kg/s)；8泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型C0 泄漏系數(shù)；A 裂口面積/m2；P0 儲(chǔ)罐內(nèi)壓/Pa；M氣體或蒸氣的摩爾質(zhì)量（kg/mol）；Rg 理想氣體；T0 泄漏源溫度/K；P 泄漏處/Pa；r 熱容比。泄漏過程在臨界狀態(tài)時(shí)，泄漏源流量最大，此時(shí)泄漏處于塞壓狀態(tài)。對(duì)于理想氣體而言，塞壓是熱容比的函數(shù)，見表 3-1。表 3-1 塞壓和熱容比的臨界狀態(tài)下，最大質(zhì)量流量的計(jì)算公式如下：00 )2 / (r +1)(r +1)/(r -1) 1/2(Q )= C APrM / R Tmg 0choked泄漏系數(shù)的確定直接影響氣體泄漏速度的計(jì)算。而言，泄漏系數(shù)的取值范圍在0.61.0之間。按泄漏

19、孔的形狀可分為：圓形孔，C0=1.0；三角孔，C0=0.95；長(zhǎng)形孔，C0=0.9（棱越多，泄漏系數(shù)越?。？卓跒閮?nèi)層腐蝕形成的漸縮孔，0.9C01.0；孔口為外力機(jī)械損傷形成的漸擴(kuò)孔，0.6C00.9。對(duì)于氣體或蒸氣泄漏，必須考慮動(dòng)力抬升和熱力抬升。其中動(dòng)力抬升是由泄漏方向決定，熱力抬升是由介質(zhì)與環(huán)境的溫差決定的。目前普遍使用國(guó)標(biāo) GB 3840-1991 推薦的抬升公式，但該公式只適用于泄漏方向豎直向上和泄漏介質(zhì)的溫度大于環(huán)境溫度。不同的泄漏方向和泄漏介質(zhì)與環(huán)境的溫差將產(chǎn)生不同的泄漏擴(kuò)散效果。對(duì)于常壓氣體儲(chǔ)存，由于交通事故或系統(tǒng)超壓導(dǎo)致儲(chǔ)罐大面積開裂或超壓爆9氣體rPchoked單原子1.

20、670.487P兩原子和空氣1.400.528P三原子1.320.542P泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型炸，可認(rèn)為氣體瞬間全部泄放到大氣中，形成云團(tuán)。3.2.2. 液體泄漏對(duì)于高壓(低溫)液化儲(chǔ)罐，當(dāng)裂口處位于液相空間時(shí)，盡管液體流出并可能發(fā)生閃蒸，但由于液體的流出阻力大，內(nèi)壓下降速度緩慢，儲(chǔ)罐內(nèi)過熱液體發(fā)生蒸氣爆炸。閃蒸所需能量來(lái)自于過熱液體中所儲(chǔ)存的能量，即： Q = mCp (T0 - Tb )。𝑚為過夜液體的質(zhì)量，CP 是液體的熱容，T0 是降壓前液體的溫度，Tb 是降壓后液體的沸點(diǎn)。當(dāng) Q 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體的蒸發(fā)熱H𝑣時(shí)可認(rèn)為泄漏的液體發(fā)生閃蒸，此時(shí)的瞬時(shí)泄漏

21、量為：é2(P)ù1/2Q = r AC/ r + gh0 ë0ûmL式中：hL 是泄漏處與液面之間的距離，m。根據(jù)上式，隨著儲(chǔ)罐漸漸變空，液體高度減少，流速和質(zhì)量流速也隨之減少。泄漏出來(lái)的液體會(huì)在地面上蔓延，遇到防液堤而聚集，形成液池；若泄源周圍地面平坦，泄漏液體也無(wú)限蔓延下去，而是趨于某一最大值，即根據(jù)不同的地表情況選用不同的液池最小厚度來(lái)確定液池的最大面積，以便計(jì)算液池的蒸發(fā)或沸騰速率（泄漏模型的一種）。液池的蒸發(fā)或沸騰所需熱量來(lái)自于地面的熱傳導(dǎo)、空氣的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流以及太陽(yáng)或鄰近熱源的熱輻射等。對(duì)于易揮發(fā)液體，其液池蒸發(fā)的質(zhì)量流量為：Qm = M

22、KAPsat / RgTL式中： K 是質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，m/s； P𝑠𝑎𝑡是液體的飽和蒸汽壓，Pa；TL 是液體的溫度，k。當(dāng) Q 大于H𝑣時(shí)，泄漏出來(lái)的液體發(fā)生完全閃蒸，此時(shí)應(yīng)按氣體泄漏處理。當(dāng) Q 小于H𝑣時(shí)，按兩模型計(jì)算：(P - P )ù1/2Q = AC é2r0 ëmmcûm式中：𝜌𝑚是兩相混合物的平均密度，kg/m3；P𝑚是兩相混合物在儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力（Pa）；𝑃𝐶是臨界（Pa），假設(shè)&#

23、119875;𝐶 = 0.55𝑃𝑚。𝜌𝑚可由下式求出：rm = 1/ éë(Fv / rg )+(1- Fv ) / rl ùû式中：𝐹𝑣是閃蒸率（𝐹𝑣 = 𝑄/𝐻𝑣）；𝜌𝑔是兩相中蒸氣密度，kg/m3；𝜌𝑙是兩相中液體密度，kg/m3。另外當(dāng)閃蒸率𝐹𝑣 > 0.2

24、時(shí)，可認(rèn)為10形成液池。泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型3.3. 管道泄漏模型若腐蝕、疲勞裂紋出現(xiàn)在流體輸送管道上或者由于碰撞等導(dǎo)致管道斷裂，同樣會(huì)引起流體的泄漏，具體可分為以下 4 種情況：(1)氣體或蒸氣沿管道泄漏；(2)氣體或蒸氣通過管道上的孔洞泄漏；(3)液體沿管道泄漏；(4)液體通過管道上的孔洞泄漏。其中第二種情況同上述氣體或蒸氣通過罐壁上的孔洞泄漏類似，以下是其他3 種情況。3.3.1. 氣體或蒸氣沿管道泄漏氣體或蒸氣沿管道可分為絕熱和等溫。絕熱適合于蒸氣流快速流過絕熱管道，而等溫適合于流經(jīng)保持恒溫的非絕熱管道。真實(shí)的是介于兩者之間的。對(duì)于絕熱，隨著流體的向前，下降并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流體流速

25、不斷增加，當(dāng)達(dá)到音速時(shí)(達(dá)到所謂的)，流體將在余下的管程中以音速，且溫度和不再發(fā)生變化。當(dāng)沒有發(fā)生時(shí)，其出口速度小于音速。氣體或蒸氣沿管道泄漏的質(zhì)量流率為（亞音速）： 2121/ 2()(- T ) / é(T)()ù22G =é2rM / Rr -1ù/ P- TT/ Pëûëûg112若泄漏處于范圍內(nèi)（音速），此時(shí)泄漏的質(zhì)量流率可用以下公式計(jì)算：()1/2G= Ma P rM / R Tchoked1 1g 1式中：G 非情況下泄漏的面積上的質(zhì)量流率/（kg/(m2·s)）；Gchoked 情況下泄漏

26、的面積上的質(zhì)量流率/（kg/(m2·s)）；𝑇1, 𝑃1, 𝑀𝑎1管道內(nèi)達(dá)到前任一點(diǎn)處的溫度（K），（Pa）和；T2, P2泄漏處的溫度（K）和（Pa）。對(duì)于等溫，假設(shè)流體流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于音速，其面積上的質(zhì)量泄漏速率為：11泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型()1/2G = Ma P rM / R T1 1g 1式中：𝑃1, 𝑀𝑎1管道內(nèi)任一點(diǎn)處的T 流體溫度/K。（Pa）和。Levenspiel 研究表明，當(dāng)氣體在管道中等溫時(shí)其最大的流速并不是聲速。根據(jù)，其最大流速是：u = a &

27、#215; Ma= a / r1/2choked泄漏面積上的質(zhì)量流率為：()1/2G= PM / R Tchokedchokedg式中：𝑃𝑐𝑜𝑘𝑒𝑑,塞壓/Pa。P= PMa r1/2choked113.3.2. 液體沿管道泄漏液體沿管道泄漏的驅(qū)動(dòng)要是梯度，而液體與管壁之間的摩擦阻力則導(dǎo)致液體流速的下降、的降低以及熱能的增加。對(duì)于不可壓縮性液體，其在管中的可由機(jī)械能守恒來(lái)描述，即：DP / r + Du¢2 / 2a + g ´ Dz + F = -(W / m)s式中：P 液體

28、的壓強(qiáng)/（N/m2）；r 液體的密度/（kg/m3）；u¢ 液體的流速/（m/s）；a 無(wú)量綱速度廓線系數(shù)，其有以下幾種取值：對(duì)于層流，a 取 0.5；，a 取 1.0；對(duì)于湍流，a 取 1.0；度/（m/s2）；對(duì)于g 重力z 基準(zhǔn)面上方的高度/m；F 靜摩擦損失項(xiàng)/（m·N/kg）；12泄漏擴(kuò)散分析報(bào)告泄漏源模型Ws 軸功/N·m；m 質(zhì)量/kg。D 函數(shù)代表終止?fàn)顟B(tài)與初始狀態(tài)之差。液體的泄漏速率必須知道泄漏出口處液體的流速，根據(jù)上述方程，計(jì)算泄漏過程中液體的摩擦損失成為關(guān)鍵。對(duì)于不同的液體情況以及泄漏所經(jīng)過的管路的不同，有不同的摩擦損失計(jì)算公式，參見相關(guān)文獻(xiàn)

29、Chemical processsafety undamentals with application。3.3.3. 液體通過孔洞泄漏對(duì)于這種有限孔徑的泄漏，可認(rèn)為軸功為零，標(biāo)高的變化也是可忽略的， 泄漏中的摩擦損失可被泄漏系數(shù)，C1，來(lái)近似代替，定義為：()P / r - F = C-DP / r-D21由方程確定從孔洞中泄漏的液體的平均泄漏速率，𝑢，(a × 2DP / r )1/ 2u¢ = C1新的泄漏系數(shù)𝐶0定義為：C¢ = C×a1/201因此，從孔洞中泄漏的液體的泄漏速率方程為：()u¢ = C2D¢P / r1/ 20泄漏系數(shù)𝐶0是從孔洞中泄漏的流