第七章燃燒爆炸事故后果分析ppt課件

1、第七章 熄滅爆炸事故后果分析事故： 呵斥客觀上不希望出現(xiàn)的結(jié)果的不測(cè)發(fā)生的事件。包含： 死亡 疾病 損傷 財(cái)富損失 其他損失。第七章 熄滅爆炸事故后果分析艱苦事故 艱苦事故是指消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)中忽然發(fā)生艱苦走漏、火災(zāi)或爆炸，其中涉及一種或多種有害物質(zhì)，并給現(xiàn)場(chǎng)人員、公眾或環(huán)境呵斥即刻的或延遲的嚴(yán)重危害的事件。 國(guó)際勞工組織ILO(International Labour Organization)定義Major accident: An unexpected, sudden occurrence including, in particular, a major emission, fire or e

2、xplosion, resulting from abnormal developments in the course of an industrial activity, leading to a serious danger to workers, the public or the environment, whether immediate or delayed, inside or outside the installation and involving one or more hazardous substances.第七章 熄滅爆炸事故后果分析后果分析定量描畫一個(gè)能夠發(fā)生的

3、事故將呵斥的人員傷亡、財(cái)富損失和環(huán)境污染情況。意義:平安評(píng)價(jià)的組成部分；采取平安措施的根據(jù)；設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)、壓力釋放系統(tǒng)、防火系統(tǒng)等；編制應(yīng)急呼應(yīng)預(yù)案的根據(jù)。第七章 熄滅爆炸事故后果分析7.1 后果分析的普通程序7.2 走漏7.3 蒸發(fā)與絕熱膨脹7.4 氣云在大氣中的分散7.5 火災(zāi)事故后果分析7.6 爆炸后果分析7.7 中毒7.1 后果分析的普通程序7.1.1后果分析程序1劃分獨(dú)立功能單元 劃分原那么：包含艱苦危險(xiǎn)源艱苦危險(xiǎn)源：艱苦危險(xiǎn)源，是指長(zhǎng)期地或者暫時(shí)消費(fèi)、搬運(yùn)、運(yùn)用或者儲(chǔ)存危險(xiǎn)物品，且危險(xiǎn)物品的數(shù)量等于或者超越臨界量的單元包括場(chǎng)所和設(shè)備。當(dāng)一個(gè)單元內(nèi)有多種危險(xiǎn)物質(zhì)時(shí)，到達(dá)者定為艱苦危險(xiǎn)

4、源。式中，qi：第i種危險(xiǎn)物質(zhì)的實(shí)踐保有量 Q i：第i種危險(xiǎn)物質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)的規(guī)定臨界量7.1.1后果分析程序空間上相對(duì)獨(dú)立；走漏物料與其他單元隔離：有緊急迫斷閥；有液位或壓力控制的自動(dòng)閥；有明晰明確信號(hào)遙控的閥。同一堤壩內(nèi)的儲(chǔ)罐應(yīng)作為一個(gè)單元思索。7.1.1后果分析程序2計(jì)算單元中有害物質(zhì)存量 根據(jù)工藝流程和設(shè)備參數(shù)，計(jì)算單元中有害物質(zhì)的存量，并記錄物質(zhì)的種類、相態(tài)、溫度、壓力、體積或質(zhì)量等。對(duì)于延續(xù)的流動(dòng)系統(tǒng)需求估算。3找出設(shè)備的典型缺點(diǎn) 將設(shè)備劃分為10類，分析能夠存在的典型缺點(diǎn)，每種設(shè)備只思索少數(shù)幾種情況。 管道、撓性銜接、過濾器、閥、壓力容器/反響器、泵、緊縮機(jī)、貯罐常壓條件、貯槽加

5、壓或冷凍、放空熄滅管/排氣管 。7.1.1后果分析程序4計(jì)算走漏量 分析缺點(diǎn)能夠呵斥瞬時(shí)的或延續(xù)的走漏，計(jì)算走漏量或走漏流量。5計(jì)算后果 分析走漏后能夠呵斥的火災(zāi)、爆炸等后果，選擇適宜 的模型計(jì)算事故對(duì)消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)外的影響。6整理結(jié)果 將計(jì)算結(jié)果整理成表格，并在單元平面圖上劃出影響范圍。7.1.1后果分析程序7.1.2 后果分析所需參數(shù)1有害物質(zhì)的參數(shù) 包括有害物質(zhì)的相態(tài)、最大質(zhì)量或體積、溫度、壓力、密度，熱力學(xué)性質(zhì)如沸點(diǎn)、蒸發(fā)熱、熄滅熱、熱容等，有害與毒性參數(shù)等。2設(shè)備的參數(shù) 工藝流程、設(shè)備類型、設(shè)備的能夠缺點(diǎn)與走漏位置、走漏口外形尺寸等。3現(xiàn)場(chǎng)情況與氣候情況 設(shè)備布置、人員分布、資金密

6、度，設(shè)備地理位置，堤壩高度面積，年年主導(dǎo)風(fēng)向、平均風(fēng)速、大氣穩(wěn)定情況、日照情況，地形情況，地面粗糙度、建筑、樹木高度等。 7.1.3 后果分析方式選擇確定有害物質(zhì)存量和儲(chǔ)存條件可燃有毒氣體液體或兩相液體或兩相氣體BLEVE其他情況可燃?xì)怏w事件樹BLEVE模型可燃液體事件樹有毒液體事件樹毒性氣體事件樹有害特性過程或儲(chǔ)槽中的相態(tài)釋放情形事件樹或模型7.1.3 后果分析方式選擇BLEVE:沸騰液體膨脹性蒸汽爆炸Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions縮寫為BLEVE 池火POOL FIRE：可燃性液體泄露后，流到地面構(gòu)成液池，或流到水面并覆蓋水面，遇到引火源

7、熄滅而構(gòu)成池火。放射火JET FIRE) :氣體從裂口噴出后立刻熄滅，好像火焰放射器。火球FIRE BALL：壓力容器內(nèi)液化氣體過熱使容器爆炸，內(nèi)容物泄露并被點(diǎn)燃，產(chǎn)生強(qiáng)大的火球?？扇?xì)怏w釋放火球閃火或爆炸閃火或爆炸閃火或爆炸放射火閃火或爆炸瞬時(shí)走漏?立刻引燃?密度大于空氣?延遲引燃?是是是是是是是是是否否否否否否否否否估計(jì)釋放時(shí)間計(jì)算釋放速率放射分散重氣分散中性分散重氣分散中性分散絕熱膨脹有毒氣體釋放重氣分散中性分散重氣分散中性分散絕熱膨脹計(jì)算釋放速率和時(shí)間放射分散是是否否否是瞬時(shí)走漏?密度大于空氣?可燃液體釋放評(píng)價(jià)火災(zāi)損失接氣體事件樹評(píng)價(jià)火災(zāi)損失評(píng)價(jià)污染接氣體事件樹評(píng)價(jià)火災(zāi)損失評(píng)價(jià)火災(zāi)損失

8、接氣體事件樹評(píng)價(jià)污染接氣體事件樹瞬時(shí)走漏?立刻引燃?構(gòu)成液池?液池點(diǎn)燃?估計(jì)走漏時(shí)間和速率絕熱膨脹火球放射火計(jì)算擴(kuò)展與蒸發(fā)池火計(jì)算擴(kuò)展與蒸發(fā)池火有毒液體釋放評(píng)價(jià)污染接氣體事件樹接氣體事件樹評(píng)價(jià)污染接氣體事件樹接氣體事件樹絕熱膨脹估計(jì)走漏時(shí)間和速率計(jì)算擴(kuò)展與蒸發(fā)計(jì)算擴(kuò)展與蒸發(fā)瞬時(shí)走漏?構(gòu)成液池?7.1.3 后果分析方式選擇7.1.3 后果分析方式選擇7.2 走漏7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸走漏往往是事故的開場(chǎng)物質(zhì)走漏能夠引起火災(zāi)或爆炸，也能夠產(chǎn)生毒氣損傷。走漏緣由：設(shè)備損壞、失靈；錯(cuò)誤操作；平安閥的正?；虿徽?dòng)作。 十類典型設(shè)備：管道撓性銜接過濾器閥壓力容器/反響器泵緊縮機(jī)貯罐常壓條件貯槽加

9、壓或冷凍放空熄滅管/排氣管7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸管道走漏設(shè)備及損壞尺寸管道7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸管道包括：管道，法蘭，焊接，彎管 典型損壞 裂口尺寸 1）法蘭泄漏 2）管道泄漏 3）焊縫失效 20%管徑100%或20%管徑100%或20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸撓性銜接器7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸撓性銜接器 包括：軟管，波紋管，鉸接器 典型損壞 裂口尺寸1)破裂泄漏2)接頭泄漏3)連接裝置損壞 100%或20%管徑 20%管徑 100%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸過濾器 包括：濾器，濾網(wǎng) 典型損壞 裂口尺寸 1)濾體泄漏 2)管道泄漏 100%或20%管

10、徑 20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸過濾器7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門包括：球閥，閘閥，球型閥，塞閥，針閥，蝶閥，阻氣閥，泄壓閥，緊急切斷閥 典型損壞 裂口尺寸 1)閥室泄漏 2)閥蓋泄漏 3)閥桿損壞 100%或20%管徑20%管徑20%管徑 通用分類法 這種分類方法既按原理、作用又按構(gòu)造劃分，是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)最常用的分類方法。普通分：閘閥、截止閥、節(jié)流閥、儀表閥、柱塞閥、隔膜閥、旋塞閥、球閥、蝶閥、止回閥、減壓閥平安閥、疏水閥、調(diào)理閥、底閥、過濾器、排污閥等。閥門的分類閥門的編號(hào) 為了便于認(rèn)識(shí)選用，每種閥門都有一個(gè)特定的型號(hào)，以闡明閥門的類別、驅(qū)動(dòng)方式、銜接方式、構(gòu)造方式、

11、密封面和襯里資料、公稱壓力及閥體資料，閥門的型號(hào)由七個(gè)單元組成，按以下順序編制。1()234567 驅(qū)動(dòng)方式 銜接方式 閥門類別密封或襯里資料 構(gòu)造方式 閥體資料 公稱壓力1閥體資料對(duì)于PN1.6MPa的碳鑄鐵閥門或PN2.5MPa的碳鋼閥門那么略去本單元 公稱壓力(kgf/cm2)密封面和襯里資料T：銅合金H：不銹鋼Y：硬質(zhì)合金鋼X：橡膠構(gòu)造方式閘：明桿楔式單閘閥：明桿楔式雙閘板3：明桿平行單閘板4：明桿平行雙閘板：暗桿楔式單閘板 6：暗桿楔式雙閘板 銜接方式：內(nèi)螺紋：外螺紋：法蘭 6 ：焊接驅(qū)動(dòng)方式3：蝸輪4：正齒輪6：氣動(dòng)7：液動(dòng)9：電動(dòng)對(duì)手輪、手柄式板手等直接傳動(dòng)的閥門省略本單元 閥門

12、類型：閘閥：截止閥：旋塞閥：止回閥：減壓閥：平安閥 Q：球閥D：蝶閥()234567四、閥門的編號(hào)例： Z1H 6閥門的含義:Z閘閥 驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)4法蘭銜接1明桿楔式單閘閥H密封圈或襯里為不銹鋼16公稱壓力16Kgf/cm2閥體資料：碳鑄鐵閥門四、閥門的編號(hào)7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸閥門7.2.1 壓力容器 及反響器 包括：分離器，氣體洗滌器，混合器，反應(yīng)器，熱交換器，火加熱器，塔，管道清洗發(fā)射/接受器，再沸器 典型損壞 裂口尺寸 1)容器破裂 2)容器

13、泄漏 3)人孔蓋泄漏 4)噴嘴損壞 5)儀表管道破裂 6)內(nèi)部爆炸 全部破裂 100%最大管徑 20%開口直徑 100%管徑 100%或20%管徑 全部破裂 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸泵 包括：離心泵，往復(fù)泵 典型損壞 裂口尺寸 1)泵殼損壞 2)密封泄漏 100%或20%管徑20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸緊縮機(jī) 包括：離心式壓縮機(jī)，軸流式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī) 典型損壞 裂口尺寸 1)泵殼損壞 2)密封泄漏 100%或20%管徑20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸貯罐 包括：所有常壓貯罐（管道連接和堤壩也應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮） 典型損壞 裂口尺寸 1)容器損壞 2)連接

14、泄漏 100%100%或20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸貯罐7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸加壓或冷凍貯槽 包括：加壓貯罐或運(yùn)輸容器，冷凍貯罐或運(yùn)輸容器，地埋或非地埋容器 典型損壞 裂口尺寸 1)沸騰液體擴(kuò)展蒸汽云爆炸（僅非地埋情況） 2)破裂 3)焊縫失效 全部破裂（點(diǎn)燃）全部破裂100%或20%管徑 7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸放空熄滅管和排氣管7.2.1 走漏設(shè)備及損壞尺寸放空熄滅管和排氣管 包括：所有放空燃燒管或排氣管（歧管、洗氣放空裝置、分離鼓應(yīng)作為設(shè)備的一部分考慮） 典型損壞 裂口尺寸 1)歧管或分離鼓泄漏 2)超規(guī)范排放 100%或20%管徑估算 7.2.2 走漏的緣由

15、 從人-機(jī)系統(tǒng)來思索呵斥各種走漏事故的緣由主要有4類：1設(shè)計(jì)失誤根底設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，如地基下沉，呵斥容器底部產(chǎn)生裂痕，或設(shè)備變形、錯(cuò)位等；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，如緊縮機(jī)和輸出管沒有彈性銜接，因振動(dòng)而使管道破裂；選用機(jī)械不適宜，如轉(zhuǎn)速過高、耐溫、耐壓性能差等；選用計(jì)測(cè)儀器不適宜；儲(chǔ)罐、貯槽未加液位計(jì)，反響器(爐)未加溢流管或放散管等。7.2.2 走漏的緣由2設(shè)備緣由加工不符合要求，或未經(jīng)檢驗(yàn)擅自采用代用資料；加工質(zhì)量差，特別是焊接質(zhì)量差；施工和安裝精度不高，如泵和電機(jī)不同軸、機(jī)械設(shè)備不平衡、管道銜接不嚴(yán)密等；選用的規(guī)范定型產(chǎn)質(zhì)量量不合格；對(duì)安裝的設(shè)備沒有按進(jìn)展驗(yàn)收；

16、設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)用后未按規(guī)定檢修期進(jìn)展檢修，或檢修質(zhì)量差呵斥走漏；計(jì)測(cè)儀表未定期校驗(yàn)，呵斥計(jì)量不準(zhǔn)；閥門損壞或開關(guān)走漏，又未及時(shí)改換；設(shè)備附件質(zhì)量差，或長(zhǎng)期運(yùn)用后資料蛻變、腐蝕或破裂等。7.2.2 走漏的緣由3管理緣由沒有制定完善的平安操作規(guī)程；對(duì)平安漠不關(guān)懷，已發(fā)現(xiàn)的問題不及時(shí)處理；沒有嚴(yán)厲執(zhí)行監(jiān)視檢查制度；指揮錯(cuò)誤，甚至違章指揮；讓未經(jīng)培訓(xùn)的工人上崗，知識(shí)缺乏，不能判別錯(cuò)誤；檢修制度不嚴(yán)，沒有及時(shí)檢修已出現(xiàn)缺點(diǎn)的設(shè)備，使設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。7.2.2 走漏的緣由人為失誤誤操作，違反操作規(guī)程；判別錯(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)異常景象不知如何處置。7.2.3 走漏的控制無(wú)論氣

17、體走漏還是液體走漏，走漏量的多少都是決議走漏后果嚴(yán)重程度的主要要素，而走漏量又與走漏時(shí)間有關(guān)。因此，控制走漏應(yīng)該盡早地發(fā)現(xiàn)走漏并且盡快地阻止走漏。經(jīng)過人員巡回檢查可以發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的走漏；利用走漏檢測(cè)儀器、氣體走漏檢測(cè)系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)各種走漏。利用停車或封鎖遮斷閥停頓向走漏處供應(yīng)料可以控制走漏。普通來說，與監(jiān)控系統(tǒng)連鎖的自動(dòng)停車速度快；儀器報(bào)警后由人工停車速度較慢，大約需3-15分鐘。7.2.4 走漏量的計(jì)算液體走漏根據(jù)柏努利Bernoulli方程可以建立液體經(jīng)小孔泄漏的速度計(jì)算公式： Q液體走漏流量，kg/s； Cd排放系數(shù)，通常取0.60.64A走漏口面積，m2；走漏液體密度，kg/m3；P容器內(nèi)

18、介質(zhì)壓力，Pa；P0環(huán)境壓力，Pa；g重力加速度，9.8m/s2；h走漏口上液位高度，m。PhP07.2.4 走漏量的計(jì)算排放系數(shù)Cd ：實(shí)踐流量與理想實(shí)際流量的比，用于補(bǔ)償公式推導(dǎo)中忽略了的摩擦損失、因慣性引起的截面收縮等要素。影響要素：走漏口外形走漏口位置走漏介質(zhì)的形狀取值：薄壁壁厚孔半徑小孔走漏，其值約為0.62；厚壁孔半徑壁厚8倍孔半徑小孔或經(jīng)過一短管走漏，其值約為0.81；經(jīng)過修圓小孔排放，那么排放系數(shù)為1.0。保守估計(jì)，取1.0。7.2.4 走漏量的計(jì)算根據(jù)走漏口外形取值其他問題：壓力變化；液位變化；大氣相通；管道阻力。雷諾數(shù)Re泄漏口形狀圓形（多邊形）三角形長(zhǎng)條形1000.650

19、.600.551000.500.450.40PhP0通常按前述公式計(jì)算的為初始流量，也是最大流量。雷諾數(shù)Re是流膂力學(xué)里面的一個(gè)參數(shù)，是流體流動(dòng)中慣性力與粘性力比值的量度。 表達(dá)式： ReLu/ u為流體流動(dòng)速度；L為流場(chǎng)的幾何特征尺寸，如管道的直徑 為流體的密度；為流體的粘度。對(duì)于圓管內(nèi)的流動(dòng)，當(dāng)Re2300時(shí)，流動(dòng)總是層流；Re4000時(shí)，流動(dòng)普通為湍流；其間為過渡區(qū)，流動(dòng)能夠是層流，也能夠是湍流，取決于外界條件。雷諾數(shù)Re對(duì)于平行流體流過光滑平板的情況，邊境層由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)約在1053106之間。層流：液體流動(dòng)過程中，各質(zhì)點(diǎn)的流線互不混雜，互不干擾的流動(dòng)形狀。紊流：液體運(yùn)動(dòng)

20、過程中，各質(zhì)點(diǎn)的流線相互混雜，相互關(guān)擾的流動(dòng)形狀。 7.2.4 走漏量的計(jì)算過熱液體走漏過熱液體是指液體的溫度超越其沸點(diǎn)而沒有沸騰的情況。假設(shè)液體的沸點(diǎn)低于周圍環(huán)境溫度，走漏后一部分液體將立刻閃蒸為蒸氣。假設(shè)閃蒸過程絕熱，那么很容易確定閃蒸部分的比例，即閃蒸液體分?jǐn)?shù)為：FV閃蒸液體分?jǐn)?shù)；直接蒸發(fā)的液體與原液體的比例Cp液體恒壓熱容，J/(kgK) T液體溫度，K；Tb液體常壓沸點(diǎn)，K； HV常壓沸點(diǎn)下的汽化 熱，J/kg。 7.2.4 走漏量的計(jì)算氣體走漏：氣體符合理想氣體形狀方程，那么根據(jù)柏努利Bernoulli方程可推導(dǎo)出如下的氣體走漏公式：Cd氣體走漏系數(shù)，當(dāng)裂口外形為圓形時(shí)取1.00,

21、三角形時(shí)取0.95，長(zhǎng)方形時(shí)取0.90；絕熱指數(shù)，是等壓熱容與等容熱容的比值；M氣體的分子量；kg/mol；R氣體常數(shù)，8.314J/(molK)；T容器內(nèi)氣體溫度，K。 7.2.4 走漏量的計(jì)算臨界壓力：走漏氣體的運(yùn)動(dòng)速度到達(dá)聲速時(shí)的壓力。聲速流：壓力高于臨界壓力亞聲速流：壓力低于臨界壓力。用原公式計(jì)算。7.2.4 走漏量的計(jì)算 許多氣體的絕熱指數(shù)在1.1到1.4之間，那么相應(yīng)的臨界壓力只需約1.7到1.9個(gè)大氣壓，因此多數(shù)事故的氣體走漏是聲速流。幾種氣體的絕熱指數(shù)和臨界壓力atm 留意：走漏流量依然隨容器中介質(zhì)壓力的添加而添加。物質(zhì)丁烷丙烷二氧化硫甲烷氨氯一氧化碳?xì)?.101.131.29

22、1.311.311.361.401.41PC1.711.731.831.841.841.871.901.907.2.4 走漏量的計(jì)算兩相走漏在過熱液體發(fā)生走漏的場(chǎng)所，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)液、氣兩相流動(dòng)。假設(shè)容器中的過熱液體走漏前經(jīng)過較長(zhǎng)的管道L/D12 就會(huì)產(chǎn)生兩相走漏。一種簡(jiǎn)化計(jì)算：假設(shè)系統(tǒng)中出口臨界壓力和上游壓力比為0.55，那么：1走漏兩相中蒸發(fā)液體分?jǐn)?shù)FV按下式計(jì)算：2兩相流中氣相和液相混合物的平均密度：7.2.4 走漏量的計(jì)算3那么兩相流排放走漏流量為：Cd兩相流走漏系數(shù)，普通取0.8。閃蒸比例分?jǐn)?shù)可按前述計(jì)算：FV1，表示液體將全部蒸發(fā)為氣體，應(yīng)按氣體走漏計(jì)算；FV較小，可以簡(jiǎn)單地按液體走漏

23、計(jì)算。7.3 蒸發(fā)與絕熱膨脹7.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)液體的擴(kuò)展(spreading)：無(wú)滲漏損失，分散期間也不思索揮發(fā)有防火堤，液池面積就是防火堤所圍面積。沒有防火堤：液體流向低洼處，液池面積可以估計(jì)。土地較平整：液體將分散至到達(dá)最小液體厚度。光滑平整的地面，液層最小厚度主要取決于液體性質(zhì)；對(duì)于粗糙地面，液層厚度主要取決于地面性質(zhì)。7.3 蒸發(fā)與膨脹7.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)地面性質(zhì)最小液層厚度/m地面性質(zhì)最小液層厚度/m草地0.020混凝土地面0.005粗糙地面0.025平靜的水面0.0018平整地面0.0107.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)思索到池火等計(jì)算普通以圓池為模型，其他外形液池應(yīng)

24、化為等面積圓，其直徑為：液池半徑隨時(shí)間變化的計(jì)算，根本假定是圓柱形液池在光滑平面上擴(kuò)展。對(duì)于瞬時(shí)走漏： 對(duì)于延續(xù)走漏：r液池半徑，m；t走漏時(shí)間，s；液體密度，g/m3；g重力加速度，m/s2;m走漏質(zhì)量，kg；7.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)液體的蒸發(fā)吸收地面熱：低溫液體或閃蒸后剩余的液體，主要吸收地面熱量進(jìn)展蒸發(fā)，蒸發(fā)速率：表面熱導(dǎo)系數(shù) w/(mk)熱擴(kuò)散系數(shù) m2/s混凝土1.11.2910-7土地（8%水）0.94.310-7干沙0.32.310-7濕沙土地0.63.310-7沙礫地2.511.010-7m蒸發(fā)速率，kg/(m2s)s外表熱導(dǎo)系數(shù)，w/(mk)；as熱分散系數(shù)，m2/s；T

25、a環(huán)境溫度，K；Tb液體沸點(diǎn)，K；外表熱導(dǎo)率和熱分散速率外表熱導(dǎo)率ls是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的資料，兩側(cè)外表的溫差為1度K, ,在1秒內(nèi)，經(jīng)過1平方米面積傳送的熱量，單位為瓦/米度W/mK，此處的K可用替代。as= ls/(rC)，熱分散率越大，表示物體內(nèi)部溫度扯平的才干越大，或者說資料中溫度變化傳播的越迅速。7.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)風(fēng)引起質(zhì)量轉(zhuǎn)移：根據(jù)分散通量正比于液池外表飽和蒸氣濃度與其在大氣中的本底濃度之差，忽略本底濃度并結(jié)合理想氣體形狀方程，可以得到下面的液體蒸發(fā)速度公式：傳質(zhì)系數(shù)可以按下式計(jì)算：傳質(zhì)系數(shù)也可簡(jiǎn)單計(jì)算：m 蒸發(fā)速度，kg/(m2s)k分散傳質(zhì)系數(shù)，m/s；Ps

26、液體飽和蒸氣壓，PaM分子量，kg/mol；u10m高處風(fēng)速，m/hr；ScSchmidt數(shù)，/D；空氣粘度，kg/mhr；空氣密度，kg/m3；D蒸發(fā)液體的分散系數(shù)，m2/hr。1米高處風(fēng)速，m/s7.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)其他蒸發(fā)計(jì)算公式：下面的公式思索了大氣穩(wěn)定度： 穩(wěn)定條件na不穩(wěn)定0.23.84610-3中性0.254.68510-3穩(wěn)定0.35.28510-37.3.1 液體的擴(kuò)展與蒸發(fā)美國(guó)環(huán)保署運(yùn)用的公式：式中：P液體在池溫度下的蒸氣壓，kPa；T池中液體溫度，K。R氣體常數(shù)，82.05atmcm 3/molK7.3.2 放射分散等效裂口：氣體噴出時(shí)，溫度與壓力與外界環(huán)境不一致

27、：溫度能夠低于環(huán)境溫度壓力能夠高于環(huán)境壓力等效裂口直徑與實(shí)踐裂口直徑的關(guān)系為：放射軸線上距放射孔x處的濃度：Deq等效裂口直徑，m；D計(jì)算走漏流量用裂口直徑，m；0泄露氣體的密度；環(huán)境條件下的氣體密度 。7.3.2 放射分散垂直于放射軸的程度面上的濃度分布由下式給出：沿軸的放射速度分布由下式計(jì)算：ux放射軸上距放射孔x處的放射速度，m/s；u0實(shí)踐走漏氣流速度，m/s，放射分散等濃度線表示圖 7.3.2 放射分散其他問題：放射速度沿放射軸線下降，直到某一點(diǎn)放射速度等于風(fēng)速。計(jì)算該點(diǎn)的濃度，假設(shè)大于感興趣濃度度那么繼續(xù)評(píng)價(jià)。選擇后續(xù)模型，需求了解轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)的氣體密度：轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)處密度低于空氣密度，選用中

28、性煙羽模型或浮性煙羽模型；轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)處密度高于空氣密度，還需調(diào)查放射云整體密度：按中軸線濃度的10%作為邊境。7.3.3 絕熱膨脹根本假設(shè)：閃蒸的液體或緊縮氣體瞬時(shí)釋放后的快速膨脹按絕熱過程處置。假定氣云是呈包含兩個(gè)區(qū)間的半球狀，內(nèi)層“核具有均勻的濃度，包含50%的走漏量，外層濃度呈高斯分布，具有另外50%的走漏量。這種雙層云團(tuán)分散假定分兩步：第一步，氣體或氣溶膠膨脹到壓力降至大氣壓，在膨脹過程中氣團(tuán)獲得動(dòng)能，稱為膨脹能；第二步，在膨脹能作用下氣團(tuán)進(jìn)一步擴(kuò)張，推進(jìn)空氣紊流混合進(jìn)入氣團(tuán)。假設(shè)第二階段繼續(xù)到核的擴(kuò)張速度降到某給定值時(shí)終了。7.3.3 絕熱膨脹模型：第一步膨脹到大氣壓，膨脹能是始態(tài)能量和

29、末態(tài)能量的差，減去對(duì)大氣所做的功：第二步空氣紊流混合，紊流分散系數(shù)按下式計(jì)算：其中Vg0是規(guī)范形狀下氣體的體積。 內(nèi)核半徑和內(nèi)核濃度隨時(shí)間的變化可按下式計(jì)算：7.3.3 絕熱膨脹當(dāng)內(nèi)核擴(kuò)張速度drc/dt降至給定值時(shí)第二階段終了。臨界速度的選擇是恣意的，通常的引薦值是1m/s。選定此速度再結(jié)合分散能以及內(nèi)核半徑、內(nèi)核濃度與時(shí)間的關(guān)系，可以得到第二階段終了時(shí)的內(nèi)核半徑和濃度：分散第二階段終了時(shí)，半球形氣團(tuán)的半徑按下式計(jì)算：氣團(tuán)密度：根據(jù)氣團(tuán)半徑可知?dú)鈭F(tuán)體積，根據(jù)下式求氣團(tuán)中空氣質(zhì)量：那么氣團(tuán)密度為：7.5 火災(zāi)事故后果分析7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么熱通量準(zhǔn)那么：以熱通量作為衡量目的能否被破壞的

30、參數(shù)；目的接遭到的熱通量大于或等于臨界熱通量，目的被破壞；否那么，目的不被破壞。適用范圍為熱通量作用的時(shí)間比目的到達(dá)熱平衡所需求的時(shí)間長(zhǎng)。熱通量是指單位面積發(fā)射或接納的熱能，通常以q表示，單位是J/m2。7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么熱強(qiáng)度準(zhǔn)那么：以目的接納到的熱強(qiáng)度作為目的能否被破壞的獨(dú)一參數(shù)；目的接納到的熱強(qiáng)度大于或等于臨界熱強(qiáng)度時(shí)，目的被破壞；否那么，目的不被破壞。適用范圍為作用于目的的熱通量繼續(xù)時(shí)間非常短、以致于目的接納到的熱量來不及散失掉。熱強(qiáng)度是指熱通量除以熱通量作用時(shí)間，通常用I表示，單位？。7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)那么：當(dāng)熱通量準(zhǔn)那么或熱強(qiáng)度準(zhǔn)那么的適用條件均

31、不具備時(shí)、應(yīng)該運(yùn)用熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)那么。熱通量-熱強(qiáng)度準(zhǔn)那么以為,目的能否被破壞不能由熱通量或熱強(qiáng)度一個(gè)參數(shù)決議，而必需由它們的組合來決議。假設(shè)以熱通量q和熱強(qiáng)度I分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，那么，目的破壞的臨界形狀對(duì)應(yīng)qI平面有一條臨界曲線。本書中未嚴(yán)厲區(qū)分熱通量和熱強(qiáng)度7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么燒傷等級(jí)燒傷程度損傷深度臨床表現(xiàn)創(chuàng)面愈合過程一度表皮層紅斑，輕度紅腫、熱、痛。感覺過敏，干燥無(wú)水泡。35天痊愈，脫屑，無(wú)疤痕。淺二度真皮淺層創(chuàng)面溫度高，水泡形成，潮濕，水腫，劇痛，感覺過敏。如無(wú)感染，1014天痊愈，不留疤痕。深二度真皮深層創(chuàng)面溫度微低，濕潤(rùn)，水泡少，疼痛，白中透紅，有小紅斑點(diǎn)，水腫。

32、如無(wú)感染，34周痊愈，有輕度疤痕。三度全層皮膚，累及皮下組織或更深創(chuàng)面皮革樣，蒼白或焦黃炭化，凹陷，感覺消失，無(wú)水泡，可見皮下靜脈網(wǎng)。34周后焦痂脫落，大范圍燒傷需植皮，有疤痕。7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么輻射熱強(qiáng)度（kW/m2）人體暴露極限35.0-37.51分鐘100%致死；10秒鐘1%致死25.01分鐘100%致死；10秒鐘重傷12.5-15.01分鐘1%致死；10秒鐘一度燒傷9.58秒鐘達(dá)到疼痛極限，20秒鐘二度燒傷4.0-4.520秒鐘以上引起疼痛；可能燒傷；0%致死1.5長(zhǎng)時(shí)間暴露無(wú)不適感不同熱輻射程度下人的的暴露極限 7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么穩(wěn)態(tài)火災(zāi)下不同熱通量的損傷效應(yīng)臨界

33、熱強(qiáng)度(kW/m2)破壞類型臨界熱強(qiáng)度(kW/m2）破壞類型37.5過程裝備破壞5.0暴露15s的痛閾值25.0木材引燃最小能量(無(wú)引火)4.5暴露20s的痛閾值，一度燒傷16.0暴露5s后人嚴(yán)重灼傷2.0PVC絕緣電纜破壞12.5木材引燃最小能量（有火）1.75暴露1min的痛閾值6.4暴露8s的痛閾值，20s后二度燒傷1.6長(zhǎng)時(shí)間暴露無(wú)不適感7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么瞬間火災(zāi)作用下人的損傷準(zhǔn)那么臨界熱通量（kJ/m2）傷害效應(yīng)375三度燒傷250二度燒傷125一度燒傷65皮膚疼痛7.5.1 熱輻射破壞準(zhǔn)那么物品熱通量（kW/m2）紙20.4木材32聚氨酯18聚乙烯20尼龍29聚苯乙烯18

34、聚丙烯20聚甲基丙烯酸甲酯18聚氯乙烯21一些物品點(diǎn)燃所需熱輻射強(qiáng)度10分鐘暴露 7.5.2 池火池火概述池火：可燃液體液面上的自然熄滅。走漏到地面上、堤壩內(nèi)液體的熄滅；敞開的容器內(nèi)液體的熄滅；水面上液體熄滅。池火模型普通按圓形液面計(jì)算，所以其他外形的液池應(yīng)換算為等面積的圓池。無(wú)邊境阻撓的延續(xù)走漏，隨著液池面積擴(kuò)展熄滅速度加快，當(dāng)熄滅速度等于走漏速度時(shí)，液池直徑到達(dá)最大。 最大直徑可按下式計(jì)算： D液池直徑，m；Q液體走漏流量，kg/s；mf液體單位面積熄滅速率，kg/(m2 .s)7.5.2 池火液體熄滅速率 廣泛采用液體單位面積熄滅速率計(jì)算公式，不思索液池大小對(duì)熄滅速率的影響。液體沸點(diǎn)高于

35、環(huán)境溫度時(shí)：液體沸點(diǎn)低于環(huán)境溫度時(shí)：mf液體單位面積熄滅速率，kg/(m2s)；c常數(shù)，0.001kg/(m2s)；Hc液體熄滅熱，J/kg；Hv液體在常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱，J/kg；Cp液體的定壓熱容，J/(kgK)Tb液體的沸點(diǎn)，K；Ta環(huán)境溫度，K。7.5.2 池火思索了液池大小的公式：半實(shí)際公式；參數(shù)由大量固體和液體實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)，能得到與實(shí)驗(yàn)非常一致的結(jié)果；闡明隨著池直徑添加單位面積熄滅速率添加。可燃液體液化天然氣液化丙烷氣苯二甲苯汽油煤油甲醇mf0.0780.0990.0850.0900.0550.0390.015k1.11.42.71.42.13.5-幾種液體的熄滅參數(shù) 7.5.2 池火池

36、火高度無(wú)風(fēng)時(shí)：有風(fēng)時(shí)：a空氣密度，kg/m3g重力加速度；9.8m/s2；u10m高處風(fēng)速，m/s；uc特征風(fēng)速， 假設(shè)uuc,那么u/uc取1。 公式闡明，液池直徑越大火焰越長(zhǎng)；有風(fēng)時(shí)火焰長(zhǎng)度有所減少，但是，火焰向下風(fēng)方向傾斜，加重了下風(fēng)方向的熱輻射危害，還能夠危及附近高大設(shè)備。7.5.2 池火火焰在風(fēng)作用下向下風(fēng)擴(kuò)展，風(fēng)向上直徑為：與原液池直徑之差稱為后拖量?；鹧鎯A斜角可以按下式計(jì)算： v空氣動(dòng)粘度，m2/s；火焰傾角，。計(jì)算火焰傾角的公式中，下面的簡(jiǎn)單關(guān)系式被以為能給出最好效果：7.5.2 池火熱輻射通量池周圍距池中心x處的熱輻射強(qiáng)度為：式中：q接受點(diǎn)熱輻射通量，W/m2；q外表池火外表

37、熱輻射通量，W/m2；vF幾何視角因子；大氣透射率。假設(shè)燃料熄滅的能量從圓柱狀池火焰的側(cè)面和上面均勻向外輻射，那么池火焰外表熱輻射能量為：f熱輻射系數(shù)，范圍從0.13到0.35，保守取值0.35。 7.5.2 池火思索黑煙以及一氧化碳、水蒸氣等，火焰外表熱輻射能量可按下式計(jì)算：qf火焰可見部分最大發(fā)射能量，取140kW/m2；qs火焰黑煙部分最大發(fā)射能量，取20kW/m2；上式適用于含大量黑煙的碳?xì)浠衔锵?。視角因子：接受體所能接受的發(fā)熱體輻射能量的分?jǐn)?shù)；取決于發(fā)射體和接受體的外形、間隔和相對(duì)角度；計(jì)算式非常復(fù)雜。7.5.2 池火L視角因子計(jì)算7.5.2 池火大氣透射率：思索水蒸氣、二氧化碳

38、等對(duì)熱輻射的吸收；常用的一種計(jì)算方法是：另一種常用計(jì)算公式：上面兩式的計(jì)算結(jié)果非常接近。作為保守的估計(jì)，取=1也可。點(diǎn)源模型：假設(shè)全部熱量由池中心點(diǎn)發(fā)出：運(yùn)用上式時(shí)通?？杉俣ù髿馔干渎蕿?。7.5.2 池火液體熄滅時(shí)的總熱通量q總總熱通量，Wr液池半徑效率因子，可取0.357.5.2 池火后果分析tc空氣導(dǎo)熱系數(shù)，可取1；q總總熱通量；I臨界熱輻射強(qiáng)度，按表7-9取值；I/kW/m2x含義37.5死亡半徑25重傷半徑12.5輕傷半徑4感覺區(qū)半徑7.5.3 放射火高壓氣體從裂口高速噴出后被點(diǎn)燃，就構(gòu)成放射火；放射火的長(zhǎng)度可以以為等于噴口到熄滅濃度下限的長(zhǎng)度；熱量以為是從中心軸線上一系列相等的輻射

39、源發(fā)出，每一點(diǎn)源的熱通量為：f熄滅效率因子，取0.35；n假設(shè)的點(diǎn)源數(shù)；Q走漏流量，kg/s。那么間隔點(diǎn)源間隔xi處某點(diǎn)接受的熱輻射通量為：Xp發(fā)射因子，取0.2總熱通量是各點(diǎn)輻射的和：7.5.3 放射火幾點(diǎn)留意：輻射點(diǎn)源的數(shù)目可以恣意選取，但對(duì)于后果分析來說，取5點(diǎn)即可。該模型沒有思索風(fēng)的影響，由于普通放射速度比風(fēng)速大得多。在低壓放射時(shí)，風(fēng)速的影響比較明顯，在下風(fēng)向接受熱量會(huì)更多。假設(shè)風(fēng)使放射火焰偏離了軸線，那么該模型不適用。7.5.4火球火球：也稱為沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸Boiling liquid expanding vapour explosion ，簡(jiǎn)稱BLEVE。當(dāng)壓力容器受外界熱量

40、的作用使槽壁強(qiáng)度下降并忽然破壞，儲(chǔ)存的過熱液體或液化氣體忽然釋放并被點(diǎn)燃，構(gòu)成宏大火球。火球的危害主要是熱輻射而不是爆炸沖擊波，劇烈的熱輻射能夠呵斥嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)富損失。7.5.4 火球7.5.4 火球火球直徑：火球繼續(xù)時(shí)間：W火球中耗費(fèi)的可燃物的質(zhì)量，kg。對(duì)于單罐儲(chǔ)存，W 取罐容量的50%；對(duì)于雙罐儲(chǔ)存，W 取罐容量的70%；對(duì)于多罐儲(chǔ)存，W 取罐容量的90%。 火球在熄滅時(shí)普通會(huì)升離地面，其高度也有模型描畫，保守的估計(jì)可以以為火球沒有分開地面。 7.5.4 火球模型D=aMbt=cMdabcdLihou和Maund3.510.330.320.33Roberts5.80.330.450

41、.33Pietersen,TNO6.480.3250.8250.26Williamson和Mann5.880.3331.090.167Moorhouse和Pritchard5.330.3271.090.327Hasegawa和Sato5.280.2771.10.097Fay和Lews6.280.332.530.17Lihou和Maund6.360.3252.570.167Raj P K5.450.3331.340.167常見火球模型 7.5.4 火球距火球在地面投影處x的熱輻射通量為：火球外表熱輻射通量為： 上式實(shí)踐是假定火球在繼續(xù)時(shí)間內(nèi)輻射熱量恒定不變。f是熄滅輻射分?jǐn)?shù)，是容器壓力的函數(shù)：

42、常數(shù)f1=0.27，f2=0.32。P為容器內(nèi)壓力，MPa。在沒有可靠數(shù)據(jù)時(shí)f 可取0.3。視角因子，思索最簡(jiǎn)單最保守的情況：xlhD所以忽略火球高度 ：7.5.5 閃火閃火是可燃蒸氣云的非爆炸熄滅；熄滅速度雖然很快但比爆炸慢得多；危害主要是熱輻射而沒有沖擊波。有關(guān)閃火的后果分析研討還很不充分，普通可以以為蒸氣云濃度在氣體爆炸上、下限之間的范圍為閃火范圍。閃火的熱輻射也可以采用適當(dāng)?shù)哪Ｐ兔璁?，但思索到蒸氣云本身的外形曾?jīng)難于確定，而閃火繼續(xù)時(shí)間又很短，因此普通后果分析可不思索其熱輻射效應(yīng)，只思索閃火范圍內(nèi)的損傷。普通可以為閃火范圍內(nèi)的室外人員將全部燒死，建筑物內(nèi)將有部分人被燒死。在缺乏資料時(shí)，

43、可以以為室內(nèi)的死亡率為0。7.5.6 熱輻射損傷概率模型熱輻射損傷也常用概率模型描畫。概率與損傷百分率的關(guān)系為：D%012345678902.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105.135.155.185.205.23605.255.2