化工安全蒋军成3第7章节泄漏源及扩

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1、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。充分准确地判断泄漏量的大小，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。这类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。.尚辅网http://shangfuwang.com/常压下为液态的物料泄漏后四处流

2、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。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。尚辅网http://shangfuwang.com/7.1常见的泄漏源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。尚辅网http:/

3、/shangfuwang.com/图7-1显示了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。图7-2显示了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。尚辅网http://shangfuwang.com/图7-1化工厂中常见的小孔泄尚辅网http://shangfuwang.com/图7-2蒸汽和液体以单相或两相状态从容器中泄漏出来尚辅网h

4、ttp://shangfuwang.com/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/m3z是高于基准面的高度，m；F是静摩擦损失项，J/kg；Ws是轴功，J；m是质量，kg；是液体平均瞬时流速，m/sg是重力加速度，m/s2函数代表终止状态减去初始状（7-1）尚辅网http://shangfuwang.com/是无量纲速率修正系数，其取值如下：①对于层流，②对于塞流，③对于湍流趋向于1.0取1.0取0.5尚辅网http://shangfuwang.co

5、m/对于不可压缩液体，密度是常数，有对于某过程单元上的一个小孔，如图7-3。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化为热能，从而使液体的流速降低。（7-2）尚辅网http://shangfuwang.com/图7-3液体通过过程单元上的小孔流出尚辅网http://shangfuwang.com/对于这种小孔泄漏，假设过程单元中的表压为Pg，外部大气压是1atm，因此△P=Pg。假设轴功为零，过程中的液体流速可以忽略。在液体通过小孔泄漏期间，认为液体高度

6、没有发生变化，因此△z=0。裂缝中的摩擦损失可由流出系数C1来近似代替，其定义为（7-3）由机械能守恒方程式（7-1）及以上假设，便可得到液体通过小孔泄漏的平均泄漏速率（7-4）尚辅网http://shangfuwang.com/定义新的流出系数C0为（7-5）因此，得到液体通过小孔泄漏的新的平均泄漏速率计算方程（7-6）若小孔的面积为A，则液体通过小孔泄漏的质量流率Qm为（7-7）尚辅网http://shangfuwang.com/流出系数C0是从小孔中流出液体的雷诺数和小孔直径的复杂函数。文献所建议的指导性经验数据为①对

7、于锋利的小孔和雷诺数大于30,000，C0近似取0.61；②对于圆滑的喷嘴，流出系数可近似取1；③对于与容器连接的短管（即长度与直径之比小于3），流出系数近似取0.81；④当流出系数不知道或不能确定时，取1.0以使计算结果最大化。尚辅网http://shangfuwang.com/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。解：下午1点观察到的压力降低是

8、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。小孔的面积为尚辅网http://shangfuwang.com/m2苯的密度为kg/m3质量流出速率可通过方程（7-7）计算。假设为圆滑的小孔，取流出系数为0.61g/s尚辅网http://shangfuwan