第六章第六章 重大事故后果分析重大事故后果分析 重大事故：重大事故：是指重大危险源在运行中突然发生重大泄是指重大危险源在运行中突然发生重大泄漏、火灾或爆炸，其中涉及一种或多种有害物质，并漏、火灾或爆炸，其中涉及一种或多种有害物质，并给现场人员、公众或环境造成即刻的或延迟的严重危给现场人员、公众或环境造成即刻的或延迟的严重危害的事件害的事件 重大事故后果分析重大事故后果分析: :是重大危险源评价和管理的一个重是重大危险源评价和管理的一个重要方面，目的是定量描述一个可能发生的事故将造成要方面，目的是定量描述一个可能发生的事故将造成的人员伤亡、财产损失和环境污染情况。根据分析结的人员伤亡、财产损失和环境污染情况。根据分析结果决策者可以采取适当措施，如设置报警系统、压力果决策者可以采取适当措施，如设置报警系统、压力释放系统、防火系统以及编制应急响应程序等，以减释放系统、防火系统以及编制应急响应程序等，以减少事故发生的可能性或降低事故的危害程度少事故发生的可能性或降低事故的危害程度逐作匿酋河遏颠操贯锤镁沁蛰诱彝帆践泛搔卜任蘑瑞渔皂色琢驾壕斌眩彪第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 数学模型是事故后果定量分析的基础。这些模型通常数学模型是事故后果定量分析的基础。这些模型通常是对假想的事故场景在一系列理想假设的前提下，依据是对假想的事故场景在一系列理想假设的前提下，依据一定的物理化学原理建立的灰箱模型，模型的参数通常一定的物理化学原理建立的灰箱模型，模型的参数通常是由实验得到的。还有一些是纯经验的黑箱模型。依据是由实验得到的。还有一些是纯经验的黑箱模型。依据不同的假设和原理，相同的事故场景可以建立不同的模不同的假设和原理，相同的事故场景可以建立不同的模型描述；同时，由于依据不同的实验数据，有些相同的型描述；同时，由于依据不同的实验数据，有些相同的模型其参数却有所不同甚至相差远。显然，采用不同的模型其参数却有所不同甚至相差远。显然，采用不同的模型对同一事故的后果分析结果会有所不同模型对同一事故的后果分析结果会有所不同 当然，每一模型还有其适用范围，因此在进行后果分当然，每一模型还有其适用范围，因此在进行后果分析时，考虑模型的适用范围以选择合适的模型是非常重析时，考虑模型的适用范围以选择合适的模型是非常重要的。另外，在没有可靠依据选择参数值时，采用保守要的。另外，在没有可靠依据选择参数值时，采用保守的估计或考虑最坏后果也是可以接受的的估计或考虑最坏后果也是可以接受的晶谴玛妆婶绳姓博铜嗓学代捎熬辈孔龄视衡含阉毛探雁葫点俊只舟气线邓第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析一、后果分析一般程序一、后果分析一般程序1 1后果分析程序后果分析程序重大事故后果分析主要包括以下步骤重大事故后果分析主要包括以下步骤 (1) (1)划分独立功能单元划分独立功能单元 (2) (2)计算单元中有害物质存量计算单元中有害物质存量 根据工艺流程和设备参数计算单元中有害物质的存量，根据工艺流程和设备参数计算单元中有害物质的存量，并记录物质的种类、相态、温度、压力、体积或质量并记录物质的种类、相态、温度、压力、体积或质量(3)(3)找出设备的典型故障找出设备的典型故障忙农砸薛已放恰估探博测干闻禽盗颈唬冗午绣揣羊兄塌糠雇圈侩耀窖詹找第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(4)(4)计算泄漏量计算泄漏量(5)(5)计算后果计算后果 分析泄漏后可能造成的火灾、爆炸等后果，选择合分析泄漏后可能造成的火灾、爆炸等后果，选择合适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响适的模型计算事故对生产现场内或现场外的影响 将计算结果整理成表格，并在单元平面图上划出将计算结果整理成表格，并在单元平面图上划出影响范围影响范围 (6)(6)整理结果整理结果2 2后果分析需要的参数后果分析需要的参数 (1)(1)有害物质的参数有害物质的参数 叮痴恐弃每坐伊炔塑呼大品深休阑哮悼岁矛祈屎缀睬招茂芯栅兰吗哉硒频第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 有害物质的相态、最大质量或体积、温度、压有害物质的相态、最大质量或体积、温度、压力、密度，热力学性质如沸点、蒸发热、燃烧热、力、密度，热力学性质如沸点、蒸发热、燃烧热、比热容等，有害与毒性参数等比热容等，有害与毒性参数等(2)(2)设备的参数设备的参数 工艺流程、设备类型、设备的可能故障与泄漏位工艺流程、设备类型、设备的可能故障与泄漏位置、泄漏口形状尺寸等置、泄漏口形状尺寸等 (3)(3)现场情况与气象情况现场情况与气象情况 设备布置、人员分布、资金密度、设备地理位置、设备布置、人员分布、资金密度、设备地理位置、堤坝高度面积、常年主导风向、平均风速、大气稳定情堤坝高度面积、常年主导风向、平均风速、大气稳定情况、日照情况、地形情况、地面粗糙度、建筑、树木高况、日照情况、地形情况、地面粗糙度、建筑、树木高度等度等 3 3后果分析模式选择后果分析模式选择纽岩娠套采桂踊抖咏陡峦矮郧杰贰插惕廷乔肄练瓜兄坎殊怂渭挺蹭确魔喀第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 重大事故后果分析关心的是易燃、易爆或有毒的重大事故后果分析关心的是易燃、易爆或有毒的气体和液体，这些物质的泄漏不仅有害而且难以控制。气体和液体，这些物质的泄漏不仅有害而且难以控制。一种泄漏可能带来不同的后果，进行后果分析就需要一种泄漏可能带来不同的后果，进行后果分析就需要对每一种可能后果进行计算。采用系统分析的方法可对每一种可能后果进行计算。采用系统分析的方法可以避免对可能的后果造成遗漏以避免对可能的后果造成遗漏 例如：易燃气体泄漏着火时才有危险性，如果泄漏例如：易燃气体泄漏着火时才有危险性，如果泄漏时立即被点燃，则不形成大的蒸汽云团。根据泄漏性时立即被点燃，则不形成大的蒸汽云团。根据泄漏性质可形成喷射火或火球，它能迅速危及事故现场，但质可形成喷射火或火球，它能迅速危及事故现场，但很少能影响到厂区以外。如果泄漏后延迟点燃，则气很少能影响到厂区以外。如果泄漏后延迟点燃，则气体形成云团飘向下风向，点燃后可能造成闪火或爆炸，体形成云团飘向下风向，点燃后可能造成闪火或爆炸，能引起大面积损害能引起大面积损害 鞠喘暖商列卸剐剂爱窒假秩搬烛宪得也唇凉恃驳昂靡言篮该大烷赔答逢熟第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 计算燃烧和爆炸的热量或压力，不仅仅用于评价人计算燃烧和爆炸的热量或压力，不仅仅用于评价人员和设备的损失情况。燃烧和爆炸还会波及相邻的危险员和设备的损失情况。燃烧和爆炸还会波及相邻的危险源，产生多米诺效应，因此也要对相邻危险源进行泄漏源，产生多米诺效应，因此也要对相邻危险源进行泄漏后果分析后果分析 气体泄漏分析的一个重要方面是计算蒸汽云的密气体泄漏分析的一个重要方面是计算蒸汽云的密度，密度高于空气或低于空气，对其扩散有较大的影度，密度高于空气或低于空气，对其扩散有较大的影响，应该采用不同的扩散模式响，应该采用不同的扩散模式 毒性气体的泄漏扩散分析较简单，因为不需要考虑起火。毒性气体的泄漏扩散分析较简单，因为不需要考虑起火。主要的问题是根据蒸汽云密度选择适当的扩散模式主要的问题是根据蒸汽云密度选择适当的扩散模式怔翅郴屠鞋个走滥山掌闺辨仅宾惠谚芭激尽谜痹磨愈纫伟袖窍原粤奖癸脖第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析气气体体和和两两相相泄泄漏漏事事故故框框图图臼茎竣早盟莲轻障仪乱篱糊亮捂淀己诺豫蛾杜咎愚淋否诬祖籍控赌去喊揉第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 液体泄漏着火一般影响的面积较小，但挥发性液体液体泄漏着火一般影响的面积较小，但挥发性液体的蒸汽应按照气体事故进一步分析的蒸汽应按照气体事故进一步分析 常压液体泄漏后在地面形成液池，池内液体由于表常压液体泄漏后在地面形成液池，池内液体由于表面风的作用而缓慢蒸发。如果点燃则形成池火，火焰的面风的作用而缓慢蒸发。如果点燃则形成池火，火焰的热辐射会危及现场人员和设备。加压液化气体泄漏时将热辐射会危及现场人员和设备。加压液化气体泄漏时将发生闪蒸，剩下的液体形成液池。闪蒸的气体应按气体发生闪蒸，剩下的液体形成液池。闪蒸的气体应按气体事故进一步分析事故进一步分析 冷冻液体泄漏也形成液池，液体吸收周围热量蒸发，蒸冷冻液体泄漏也形成液池，液体吸收周围热量蒸发，蒸发速度虽然比闪蒸慢，但一般比常压液体快发速度虽然比闪蒸慢，但一般比常压液体快 沸腾液体扩展蒸汽爆炸是一种比较特殊但后果极其沸腾液体扩展蒸汽爆炸是一种比较特殊但后果极其严重的事故。通常是装液化气体的容器受到外界火焰加严重的事故。通常是装液化气体的容器受到外界火焰加热，一方面使容器内压力升高，同时使容器强度下降。热，一方面使容器内压力升高，同时使容器强度下降。一旦容器突然破裂，大量沸腾液体立即被点燃，形成巨一旦容器突然破裂，大量沸腾液体立即被点燃，形成巨大火球，影响非常严重大火球，影响非常严重 凰于棵佰信踞糊哑谎冬勋兑貌础式汲昧嗡病蹬挡哟刀淫您愉锁奖幻党骸忠第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析液液体体泄泄漏漏事事故故框框图图当泼熙建骇儿于彭饿孜幸掌锌谊帆荡汛墓差绸荐鸥咨酥殃恿东亿赴攀霸赢第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析二、泄漏二、泄漏1.1.常见泄漏源常见泄漏源 泄漏可能是设备损坏、失灵造成的，也可能是错误操泄漏可能是设备损坏、失灵造成的，也可能是错误操作引起有害物质排放，甚至安全阀的正常或不正常动作。作引起有害物质排放，甚至安全阀的正常或不正常动作。分析时首先找出引起泄漏的设备及可能的泄漏规模，然后分析时首先找出引起泄漏的设备及可能的泄漏规模，然后按适当模型计算泄漏量按适当模型计算泄漏量 根据泄漏面积的大小和泄漏持续时间的长短，将泄根据泄漏面积的大小和泄漏持续时间的长短，将泄漏源分为两类漏源分为两类: :(1)(1)小孔泄漏小孔泄漏，通常为物料经较小的孔洞，通常为物料经较小的孔洞长时间持续泄漏，如反应器、储罐、管道上出现小孔，长时间持续泄漏，如反应器、储罐、管道上出现小孔，或者是阀门、法兰、机泵、转动设备等处密封失效或者是阀门、法兰、机泵、转动设备等处密封失效(2)(2)大面积泄漏大面积泄漏，是指经较大孔洞在很短时间内泄漏出，是指经较大孔洞在很短时间内泄漏出大量物料，如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因大量物料，如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因超压爆炸等瞬间泄漏出大量物料超压爆炸等瞬间泄漏出大量物料舶辐蛊浇鹃州跟扛急你临恼自垛寅诞改迭兵太茸谨帚掷拄舀母惩受蛰管寥第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析2.2.泄漏量计算泄漏量计算2.12.1液体经小孔泄漏的源模式液体经小孔泄漏的源模式 系统与外界无热交换，流体流动的不同能量形式遵系统与外界无热交换，流体流动的不同能量形式遵守如下的机械能守恒方程守如下的机械能守恒方程式中，式中，p p压力，压力，PaPa，习惯上将压强也称为压力，习惯上将压强也称为压力 流体密度，流体密度，kgkgm m-3-3 动能校正因子，无因次动能校正因子，无因次, ,从工程计算角度出发，值从工程计算角度出发，值近似取为近似取为1U U流体平均速度，流体平均速度，m ms s-1-1，简称流速，简称流速（1 1）深鲤腥概屡仇贺羌身妄肠牲贿记拽引调画猾旁饰痊陡甫陛叭运阶匪飘挫颗第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析g重力加速度加重力加速度加ms-2z高度，高度，m，以基准面为起始，以基准面为起始F阻力损失，阻力损失，Jkg-1ws轴功轴功,J；稳定流动过程中开口系统所作的功；稳定流动过程中开口系统所作的功m质量，质量，kg对于不可压缩流体，密度恒为常数，有对于不可压缩流体，密度恒为常数，有泄漏过程暂不考虑轴功，泄漏过程暂不考虑轴功，WsWs0 0，则（，则（1 1）式化简为）式化简为(2)(2)(3)(3)莫汤继把槐钾裂校鹿苛菜斥倾诊拍买车圈鹏椭上靛电滇捎孙隶溅啊乌陌昨第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 工艺单元中的液体在稳定的压力作用下，经薄壁小工艺单元中的液体在稳定的压力作用下，经薄壁小孔泄漏，容器内的压力为孔泄漏，容器内的压力为p p1 1、孔直径为、孔直径为d d，面积为，面积为A A，容，容器外为大气压力。容器内液体流速可以忽略，不考虑摩器外为大气压力。容器内液体流速可以忽略，不考虑摩擦损失和液位变化，利用擦损失和液位变化，利用(3)(3)，可得，可得(4)(4)(5)(5)(6)(6)液体在稳定压力液体在稳定压力下经薄壁小孔泄下经薄壁小孔泄漏漏褪亩早弥捻陶铰祁聘贰粟沥釉庇淡蓖牡邹辊萧铂稼介瓦柳焙作公疤铰贴僚第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 考虑到因惯性引起的截面收缩以及摩擦引起的速度考虑到因惯性引起的截面收缩以及摩擦引起的速度减低，引入孔流系数减低，引入孔流系数C C0 0 为实际流量与理想流量的比值，为实际流量与理想流量的比值，则经小孔泄漏的实际质量流量为则经小孔泄漏的实际质量流量为(7)(7)2.22.2储罐中液体经小孔泄漏的源模式储罐中液体经小孔泄漏的源模式 液体储罐，距液位高度液体储罐，距液位高度Z Z0 0处有一小孔壁，在静处有一小孔壁，在静压能和势能的作用下，储罐中的液体经小孔向外泄压能和势能的作用下，储罐中的液体经小孔向外泄漏。泄漏过程可由机械能守恒方程描述，储罐内的漏。泄漏过程可由机械能守恒方程描述，储罐内的液体流速可以忽略。储罐内的液体压力为液体流速可以忽略。储罐内的液体压力为P Pg g，外部，外部为大气压力为大气压力( (表压表压P P0 0）味鲍掘青陆终活双心炒抽迷尊岁迫东所椰哇蛔矫相斑胁畏帕讯箕滔低缝触第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(8)(8)将（将（8 8）代入（）代入（3 3）求出泄漏速度）求出泄漏速度（9 9）若小孔截面积为若小孔截面积为A A，则质量流量，则质量流量Q Q为为(10)(10)碉衣种砍承义诸啪残熬翌禾蜀慷妙涝圭挪刑赋衣毫驹磅猪类响肪破太矾谈第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析由（由（9 9）（）（1010）看出，随着泄漏过程的延续，储罐内）看出，随着泄漏过程的延续，储罐内液位高度不断下降，泄漏速度和质量流量也均随之降液位高度不断下降，泄漏速度和质量流量也均随之降低。如果储罐通过呼吸阀或弯管与大气连通，则内外低。如果储罐通过呼吸阀或弯管与大气连通，则内外压力差压力差 p p为为0 0。（。（10)10)简化为简化为（1111）若储罐的横截面积为若储罐的横截面积为A A0 0，则可经小孔泄漏的最大液体总量为，则可经小孔泄漏的最大液体总量为(12)(12)取一微元时间内液体的泄漏量取一微元时间内液体的泄漏量（1313）淳枚涣内豁卵器唱严横厘问贫绕为般剩功搽熔浑魁具屋稼亨英涯皮师瞳也第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析储罐内液体质量的变化速率即为泄漏质量流量储罐内液体质量的变化速率即为泄漏质量流量（1414）将式将式(11)(11)、式、式(13)(13)代入式代入式(14)(14)，得到，得到(15)(15) 由边界条件由边界条件t t0 0，z zz z0 0；t=t,z=z,t=t,z=z,对上式进行分对上式进行分离变量积分，有离变量积分，有湘乙摔饱榆扣介初蔓钞蚜熊否模嫡颖粘汾隙趾堑细沙彪砧情般臼苑斤拧岳第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(16)(16) 当液体泄漏至泄漏点液位后，泄漏停止点当液体泄漏至泄漏点液位后，泄漏停止点z=0z=0，根据，根据上式可得到总的泄漏时间上式可得到总的泄漏时间（1717）将式将式(16)(16)代入到式代入到式(11)(11)，可以得到随时间变化的质量流量，可以得到随时间变化的质量流量(18)(18)痛水莆炊帮期浦剥秀衬脂斗谚苏蝇妥继娜聂柑拭尾垫勇估邦杂沮笔检显襟第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 如果储罐内盛装的是易燃液体，为防止可燃蒸气如果储罐内盛装的是易燃液体，为防止可燃蒸气大量泄漏至空气中，或空气大量进入储罐内的气相空大量泄漏至空气中，或空气大量进入储罐内的气相空间形成爆炸性混合物，通常情况下会采取通氮气保护间形成爆炸性混合物，通常情况下会采取通氮气保护的措施。液体表压为的措施。液体表压为PgPg，内外压差即为，内外压差即为PgPg根据式根据式(10)(10)、式式(12)(12)、式、式(13)(13)、式、式(14)(14)可同理得到可同理得到(19)(19)(20)(20)逮缉沧明泌特军穿永秸歹疏初晶乔湿斌抄岭晦要浇嘘骇降账搁铣皆鞍盖建第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析将式将式(20)(20)代人式代人式(10)(10)得到任意时刻的质量流量得到任意时刻的质量流量Q Q(21)(21)例：某例：某盛装丙酮液体的储罐，上部装设有呼吸阀与盛装丙酮液体的储罐，上部装设有呼吸阀与大气连通。在其下部有一泄漏孔，直径为大气连通。在其下部有一泄漏孔，直径为4cm4cm。已知。已知丙酮的密度为丙酮的密度为800kg800kgm m3 3。求：求：(1)(1)最大泄漏量最大泄漏量 (2) (2)泄漏质量流量随时间变化的表达式泄漏质量流量随时间变化的表达式 (3) (3)最大泄漏时间最大泄漏时间 (4) (4)泄漏量随时间变化的表达式。泄漏量随时间变化的表达式。折莆狱狮编獭坡战山吐玫庸大象檄潦喂境搁睹起烙查升肉啮她清图竣蛾祸第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 解：解：(1)(1)最大泄漏量即为泄漏点最大泄漏量即为泄漏点液位以上的所有液体量液位以上的所有液体量 (2) (2)泄漏质量流量随时间变化的泄漏质量流量随时间变化的表达式，表达式，CoCo取值为取值为1 1，则，则构咕足丑得宪辛缚鬼憨扔伍受馒堪逢菩茧趴醉容辖符阅偿蚊某烩猛事话名第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(3)(3)令泄漏质量流量时间表达式的左侧为令泄漏质量流量时间表达式的左侧为0 0，即得最大泄漏时间，即得最大泄漏时间(4)(4)任一时间内总的泄漏量为泄漏质量流量对时间的积分任一时间内总的泄漏量为泄漏质量流量对时间的积分若给定任意泄漏时间，即可得到已经泄漏的液体总量若给定任意泄漏时间，即可得到已经泄漏的液体总量罚臣鼻续星命翁氢泰牙款郝岗互瘦撬俄蛋榆结癸篇叹栅愈刹蒋屏武采寸喊第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析2.32.3气体或蒸气经小孔泄漏的源模式气体或蒸气经小孔泄漏的源模式 在工程上，通常将气体或蒸气近似为理想气体，其在工程上，通常将气体或蒸气近似为理想气体，其压力、密度、温度等参数遵循理想气体状态方程压力、密度、温度等参数遵循理想气体状态方程(2.3.1)(2.3.1)绚轩缴楔萎痴话慎斯朵酌础龟腊契窍悄亨摸趟嫡敛并藏帛勿窃妒皂逃陛篷第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 气体或蒸气在小孔内绝热流动，压力密度关系可用气体或蒸气在小孔内绝热流动，压力密度关系可用绝热方程描述绝热方程描述（2.3.22.3.2） 式中式中 绝热指数，是等压热容与等容热容的比值，绝热指数，是等压热容与等容热容的比值， =C=Cp p/C/Cv v 气体或蒸气经小孔泄漏的过程。轴功为气体或蒸气经小孔泄漏的过程。轴功为0 0，忽略，忽略势能变化则势能变化则 机械能守恒方程机械能守恒方程(1)(1)简化为简化为(2.3.3)(2.3.3)曝尊狱玲配鞘柱斩添城靛预割梧槐料弊任北霜艇简皱命油械片田竖帅哥烂第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析根据根据(8)(8)式定义孔流系数式定义孔流系数 （2.3.42.3.4）将式将式(2.3.4(2.3.4代人式代人式(2.3.3)(2.3.3)，忽略气体或蒸气的初，忽略气体或蒸气的初始动能，得到始动能，得到(2.3.5)(2.3.5)（2.3.62.3.6）由（由（2.3.22.3.2）得到）得到哗滥继赣逮栓力参娟响敬睁译楔蜜狱束企吉嗜换痴鳞口映躺重皑断囊涩毕第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析将（将（2.3.62.3.6）代入（）代入（2.3.52.3.5）并积分可得到）并积分可得到（2.3.72.3.7）由式由式(2.3.6)(2.3.6)、式、式(2.3.7)(2.3.7)得到泄漏质量流量得到泄漏质量流量(2.3.8)(2.3.8)根据理想气体状态方程，有根据理想气体状态方程，有（2.3.92.3.9）粹老貌陡的脓茨赂砍方运哀韵晚乾委官伶铬碘碧回铲珠惫邓真寝肆驱铝盛第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2.3.102.3.10）将（将（2.3.92.3.9）代入（）代入（2.3.82.3.8）可得）可得 从安全工作的角度考虑，我们关心的是经小孔泄漏从安全工作的角度考虑，我们关心的是经小孔泄漏的气体或蒸气的最大流量。式的气体或蒸气的最大流量。式(2.3.10)(2.3.10)表明泄漏质量流表明泄漏质量流量由前后压力的比值所决定。若以压力比量由前后压力的比值所决定。若以压力比P/PP/P0 0为横坐标，为横坐标，以流量以流量Q Q为纵坐标，根据式为纵坐标，根据式(2.3.10)(2.3.10)可得到如图中的可得到如图中的0bc0bc曲线，当曲线，当P Pp p0 01 1时，小孔前后的压力相等，时，小孔前后的压力相等，Q=0Q=0；当；当P/PP/P0 00 0时，气体或蒸气流向绝对真空，时，气体或蒸气流向绝对真空，P P0 0，故，故Q Q0 0流流量曲线存在最大值，令量曲线存在最大值，令dQdQd(P/Pd(P/P0 0) )0 0，可求得极值条，可求得极值条件件饶蜒珍蔽蚕菏渡褒披峡捉赶瓣搀蒋灌匣邹词丫罐渴炉酶劫料屏被读陌石鄂第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(2.3.11)(2.3.11)p pc c称为临界压力称为临界压力 将此极值条件代入式将此极值条件代入式(2.3.7)(2.3.7)、式、式(2.3.10)(2.3.10)可得到最可得到最大流速和最大流量大流速和最大流量（2.3.122.3.12）关审量要低晨蚤榜混佩替此衡蔫者扫孟敷内孝塘京恒九嫁玉壬沸鲁社汐锻第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2.3.132.3.13） 由曲线可以看到，当由曲线可以看到，当P PP PC C时，气体或蒸气流速低时，气体或蒸气流速低于音速，如图中于音速，如图中bcbc段曲线所示。当段曲线所示。当P=PP=PC C时，气体或蒸气时，气体或蒸气的泄漏速度刚好可能达到的最大流速如式的泄漏速度刚好可能达到的最大流速如式(2.3.12)(2.3.12)所示，所示，实际上就是气体或蒸气中的音速。当实际上就是气体或蒸气中的音速。当P PP PC C时，气体或时，气体或蒸气似乎可以充分降压、膨胀、加速，但是根据气体流蒸气似乎可以充分降压、膨胀、加速，但是根据气体流动力学的原理，泄漏速度不可能超过音速，这时其泄漏动力学的原理，泄漏速度不可能超过音速，这时其泄漏速度和质量流量与速度和质量流量与P PP PC C时相同，因此在图中以时相同，因此在图中以abab线表线表示。在化工生产中发生的气体或蒸气泄漏，很多属于最示。在化工生产中发生的气体或蒸气泄漏，很多属于最后一种情况后一种情况选焉飘洁紫奥浚吩江梁详娄会谰爪岗孵焊御斜即药琉凳癌肋术衰崎掉停锁第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 例：在某生产厂有一空气柜，因外力撞击，在空气柜例：在某生产厂有一空气柜，因外力撞击，在空气柜一侧出现一小孔。小孔面积为一侧出现一小孔。小孔面积为19.6cm19.6cm2 2，空气柜中的空，空气柜中的空气经此小孔泄漏入大气。已知空气柜中的压力为气经此小孔泄漏入大气。已知空气柜中的压力为2.5x102.5x105 5PaPa温度温度ToTo为为330K330K，大气压力为，大气压力为10105 5PaPa绝热指绝热指数数 1.401.40。求空气泄漏的最大质量流量。求空气泄漏的最大质量流量解：先根据式解：先根据式(2.3.11)(2.3.11)判断空气泄漏的临界压力判断空气泄漏的临界压力 大气压力为大气压力为10105 5PaPa，小于临界压力，则空气泄漏，小于临界压力，则空气泄漏的最大质量流量可按式的最大质量流量可按式(2.3.13)(2.3.13)计算计算寂段矽势己肿悦伤汽剪试栈傅太续粱镍悉瘦失馈酒摘床掂奸天荤留赫拐悄第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析C C0 01 1，则，则1.09kg/s1.09kg/s1 1若若C C0 0值取为值取为0.610.61，则空气泄漏的最大质量流量为，则空气泄漏的最大质量流量为燕猖琴削桓螺冈将逞赚冗其胜情揩羊傈坪爆扔悠锰杰契漂落翘伟绰皆啊疟第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析2.4 2.4 两相泄漏两相泄漏 如果容器中的过热液体泄漏前通过较长的管道就如果容器中的过热液体泄漏前通过较长的管道就会产生两相泄漏，假设系统中出口和上游临界压力会产生两相泄漏，假设系统中出口和上游临界压力比为比为0.550.55，则，则P PC C=0.55P=0.55P泄漏两相中蒸发液体分数泄漏两相中蒸发液体分数F FV V为：为：（2.4.12.4.1） C CP P 为液体恒压比热容，为液体恒压比热容，T TC C为临界压力下的沸点为临界压力下的沸点,H,HV V常压沸点下的汽化热常压沸点下的汽化热 两相流中气相和液相混合物的平均密度为两相流中气相和液相混合物的平均密度为 （设气（设气相密度为相密度为 g g, ,液相密度为液相密度为 l l）蕾苟爪滁允勾藩浚冕傅湿机钙粪惜鹏医卞靠孕蚕挟拐座挚部峡木蓟敝尤凤第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（1 1） 两相流排放泄漏流量为：两相流排放泄漏流量为：(2)(2)C C0 0为两相流泄漏系数，一般取为两相流泄漏系数，一般取0.80.8三、泄漏后的扩散三、泄漏后的扩散 泄漏出的介质立即表现出不同的行为，这与其泄漏出的介质立即表现出不同的行为，这与其储存的状态和泄漏情况有关。沸点以下的液体泄漏，储存的状态和泄漏情况有关。沸点以下的液体泄漏，如果挥发性较低，则蒸汽对现场人员有伤害，但一般如果挥发性较低，则蒸汽对现场人员有伤害，但一般不会影响到厂外。如果挥发性高，则蒸汽会在大气中不会影响到厂外。如果挥发性高，则蒸汽会在大气中扩散扩散粤倔策券毋栋划梯辣烫按秤箱阔涣容箭隔釜站琐屁睹北颇躲啼雁喉蠢盒仪第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 对于过热液体泄漏，介质喷出后存在一个绝热膨对于过热液体泄漏，介质喷出后存在一个绝热膨胀过程。液体的泄漏还可以产生池火，气体泄漏则存胀过程。液体的泄漏还可以产生池火，气体泄漏则存在喷射扩散。如果泄漏初期没有被点燃，最终都将发在喷射扩散。如果泄漏初期没有被点燃，最终都将发展成扩散的蒸汽云。可以用大气中的蒸汽扩散描述，展成扩散的蒸汽云。可以用大气中的蒸汽扩散描述，进一步还可以分析火灾、爆炸以及毒害后果进一步还可以分析火灾、爆炸以及毒害后果1.1.液体的扩散与蒸发液体的扩散与蒸发 (1)(1)液体扩散液体扩散 分析液体扩散的分析液体扩散的关键是找到液体扩散形成液池的面积关键是找到液体扩散形成液池的面积，因为随后的蒸发过程和燃烧过程的计算都直接依赖液池面因为随后的蒸发过程和燃烧过程的计算都直接依赖液池面积。如果储罐区建有防火堤，则泄漏液体只能达到防火堤，积。如果储罐区建有防火堤，则泄漏液体只能达到防火堤，液池面积就是防火堤所围面积。没有防火堤则液体流向低液池面积就是防火堤所围面积。没有防火堤则液体流向低洼处，液池面积也可以估计。对于土地较平整的情况，液洼处，液池面积也可以估计。对于土地较平整的情况，液体将扩散至达到最小液体厚度为止体将扩散至达到最小液体厚度为止逞医灶量古惟盛咳硕坯拂肇笛膳百膊伯宗腻烘诊驴真卜玲桑著副呛镀乏驾第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 液池面积的确定是事故后果分析中最困难也是液池面积的确定是事故后果分析中最困难也是最容易引起误差的地方。可以简单假定扩散在平整、最容易引起误差的地方。可以简单假定扩散在平整、光滑的平面进行，而且没有渗漏损失，扩散期间也光滑的平面进行，而且没有渗漏损失，扩散期间也不考虑挥发不考虑挥发 对于瞬时泄漏：对于瞬时泄漏： 其中其中对于连续泄漏：对于连续泄漏：r r为液池半径为液池半径阶毙卞喳朱琢纶汕缕志郑脯皂捕岂企念琢淘搞吾舶振厅社针场司决谴枢楷第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 对于瞬时泄漏，如果泄漏的液体已经充分扩展，对于瞬时泄漏，如果泄漏的液体已经充分扩展，假定液体无挥发，地面无渗漏，若已知液层的最小假定液体无挥发，地面无渗漏，若已知液层的最小厚度，可求液池面积厚度，可求液池面积V V泄漏液体体积，泄漏液体体积，S S液池面积，液池面积，H Hminmin液层最小厚度液层最小厚度 池火计算一般以圆池为模型，其他形状液池化为等池火计算一般以圆池为模型，其他形状液池化为等面积圆，直径为面积圆，直径为公臆群迢犯殴芝阀唱穷澡涎掂半筑暴基灶专久保丘氯揪萄凑持肝嚼您忽粘第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2 2）液体蒸发）液体蒸发 低温液体或闪蒸后剩余的液体，主要吸收地面低温液体或闪蒸后剩余的液体，主要吸收地面热量进行蒸发，蒸发速率热量进行蒸发，蒸发速率 m m蒸发速率，蒸发速率，kg/(mkg/(m2 2. .s), s), s s表面热导率，表面热导率，w/(m.K), aw/(m.K), as s热扩散系数，热扩散系数，m m2 2/s, T/s, Ta a环境温度，环境温度，T Tb b液体沸点，液体沸点， H HV V蒸发热，蒸发热，J/kg, tJ/kg, t蒸发时间蒸发时间（1 1）杆郑德并投象而层坚菜游板褪棉乔抄称伞驴访联旭侠计混勺严间练烩仪亮第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 根据扩散通量正比于液池表面饱和蒸气浓度与根据扩散通量正比于液池表面饱和蒸气浓度与其在大气中的本底浓度之差，结合理想气体状态方其在大气中的本底浓度之差，结合理想气体状态方程，可得液体蒸发速度公式程，可得液体蒸发速度公式（2 2）式中式中 k k扩散传质系数；扩散传质系数； p ps s液体饱和蒸汽液体饱和蒸汽压，压，PaPa；M M摩尔质量，摩尔质量，kgkgmolmol传质系数可以按下式计算传质系数可以按下式计算递祥互哈你瓣石掌旦鹃涎甲橱拼毕茫释坍庞捶栖铂糜不减崎边期酱四盲症第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析式中式中 u ul0ml0m高处风速，高处风速，m/hm/h；scscSchmidtSchmidt数，数， / / D D； 空气黏度，空气黏度，kgkg(m(mh)h)； 空气密度，空气密度，kgkgm m3 3； D D蒸发液体的扩散系数，蒸发液体的扩散系数，m m2 2/h/h传质系数也可简单按下式确定传质系数也可简单按下式确定2.2.喷射扩散喷射扩散 气体在压力从裂口喷出，一般温度会低于环境气体在压力从裂口喷出，一般温度会低于环境温度，如果气体流动是阻塞的，压力会高于环境压力。温度，如果气体流动是阻塞的，压力会高于环境压力。首先需要把喷射流出转化为具有环境条件的等效流动首先需要把喷射流出转化为具有环境条件的等效流动等效裂口直径与实际裂口直径的关系为：等效裂口直径与实际裂口直径的关系为：羹闯岭邑赚府虏从一袁珍住垣锌焰窝师韵榴已秉霄寥懂窗某叼诚矮痪仔胃第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 D Deqeq等效裂口直径；等效裂口直径；D D计算泄漏流量用裂口直径；计算泄漏流量用裂口直径； 0 0气体刚流出时与环境条件下空气相对密度；气体刚流出时与环境条件下空气相对密度； 气气体在环境条件下与同条件下空气的相对密度体在环境条件下与同条件下空气的相对密度喷射轴线上距喷射孔喷射轴线上距喷射孔x x处的浓度处的浓度b1,b2b1,b2为分布系数为分布系数俱闷悔础疗锄乍葡诌膏怪宽智镁怯判冈佩砧蚁毙捂苇迄抨揪建办歼硫惦留第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析b b1 1=50.5+48.2=50.5+48.2 -9.95-9.95 2 2b b2 2=23.0+41.0=23.0+41.0 垂直于喷射轴的水平面上的浓度分布为垂直于喷射轴的水平面上的浓度分布为C Cx,y x,y 喷射水平面上喷射水平面上(x(x，y)y)处的浓度处的浓度沿轴的喷射速度分布沿轴的喷射速度分布易团娘撇箱慑陷差矣坞抖翻沛拦健靖搀硬勘冷副内录班融百陛誊蕾谊澜译第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析U Ux x喷射轴上距喷射孔喷射轴上距喷射孔x x处的喷射速度；处的喷射速度；u u0 0实实际泄漏气流速度，由泄漏流量和裂口面积计算际泄漏气流速度，由泄漏流量和裂口面积计算 首先计算出喷射速度等于风速的相应位置首先计算出喷射速度等于风速的相应位置x x，再，再计算与计算与x x相应的泄漏气体浓度相应的泄漏气体浓度灸树悟玲处掐讨朔玩射卒溉陡想驾击间酣嫂早房命冲燥咱贬十胸捣我耻咎第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析3.3.绝热扩散绝热扩散 闪蒸的液体或压缩气体瞬时释放后有一个快速膨胀闪蒸的液体或压缩气体瞬时释放后有一个快速膨胀过程，由于该过程非常快，以至于气团和环境之间没有过程，由于该过程非常快，以至于气团和环境之间没有时间讲行热交换，此膨胀过程可以按绝热过程处理时间讲行热交换，此膨胀过程可以按绝热过程处理 该模型假定气云是呈包含两个区间的半球状，内层该模型假定气云是呈包含两个区间的半球状，内层“核核”具有均匀的浓度，包含具有均匀的浓度，包含5050的泄漏质量，外层浓的泄漏质量，外层浓度呈高斯分布，具有另外度呈高斯分布，具有另外5050的泄漏量的泄漏量 这种双层云团扩散假定分两步：（这种双层云团扩散假定分两步：（1 1）气体或气溶）气体或气溶胶膨胀到压力降至大气压，在膨胀过程中气团获得动胶膨胀到压力降至大气压，在膨胀过程中气团获得动能，称为膨胀能（能，称为膨胀能（2 2）在膨胀能作用下气团进一步扩）在膨胀能作用下气团进一步扩张，推动空气紊流混合进入气团。假设第二阶段持续张，推动空气紊流混合进入气团。假设第二阶段持续到核的扩张速度降到某给定值时结束到核的扩张速度降到某给定值时结束屋塔假容氧胚焊缴晋俞荣喊赃掌侥试郑干兵目捌溢拳锦涌番吾爷狙厕蚀妓第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 第一步膨胀到大气压，膨胀期间气体反抗大气压做第一步膨胀到大气压，膨胀期间气体反抗大气压做功，部分内能用于增加物质的动能。如果假定增加的功，部分内能用于增加物质的动能。如果假定增加的动能由动能由(P(P1 1一一Pa)dvPa)dv给出，则初始的膨胀到大气压的过给出，则初始的膨胀到大气压的过程可以按可逆绝热过程处理。膨胀能是始态能量和末程可以按可逆绝热过程处理。膨胀能是始态能量和末态能量的差，减去对大气所做的功。按照这种理想化态能量的差，减去对大气所做的功。按照这种理想化的方法，第一步是等熵的的方法，第一步是等熵的 对于气体释放，能量由可逆绝热膨胀决定，即由对于气体释放，能量由可逆绝热膨胀决定，即由P P1 1、T T1 1( (具有内能具有内能U U1 1、体积、体积v v1 1) )膨胀到膨胀到P P2 2、T T2 2( (具有内能具有内能U U2 2、体、体积积v v2 2) )、(1)(1)扩散能为扩散能为内能的变化为内能的变化为(2)(2)羹谈宾科琳蚀窝脐饯摹吩匣顶惨因薯称炮哩腰侦顺稗鲤栈价私亨飞楚羊胖第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析对于液体释放，闪蒸分数按等熵过程计算对于液体释放，闪蒸分数按等熵过程计算(3)(3)(4)(4)膨胀能是始、终态内能的变化减去对大气所做的功膨胀能是始、终态内能的变化减去对大气所做的功(5)(5)择绰做靖酚材屹盒傻亲扭搓凋馈嘴掸含化钮引乍怜刽匈蹲聚机膀土脯帕毫第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析式中式中 E E膨胀能，膨胀能， U U内能，内能， T T温度，温度， TbTb沸点，沸点， C CV V气体的比热容，气体的比热容，J/(kgJ/(kgK)K)， PaPa一一大气压，一一大气压， S S熵，熵，J J(kg(kgK)K)， H Hv v蒸发热，蒸发热，J Jkgkg， H H焓，焓，J Jkgkg 内能、温度、熵和焓的下标内能、温度、熵和焓的下标1 1和和2 2分别表示状态分别表示状态1 1和和状态状态2 2，L L和和v v分别表示液态和气态分别表示液态和气态 第二步空气紊流混合，膨胀的推动产生大范围的紊第二步空气紊流混合，膨胀的推动产生大范围的紊流，这种紊流是气团与空气进一步混合的决定因素流，这种紊流是气团与空气进一步混合的决定因素紊流扩散系数紊流扩散系数(6)(6)俐存极重矩晌鳃鸥岔亚眯暇瓷啦焰磷些畏围沪辱衡加宏悬叉鸟姻鸽审岁乌第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析内核半径随时间的变化内核半径随时间的变化内核浓度随时间的变化内核浓度随时间的变化(7)(7)(8)(8)鼎搜附曼年襄供爸盾筐殊锄桂包寥撅综鸥诣切末镐铂谁夕苔亏仗揍郝幌弄第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 当内核扩张速度当内核扩张速度(drc(drcdt)dt)降至给定值时第二阶段降至给定值时第二阶段结束。临界速度的选择是任意的，但通常的推荐值结束。临界速度的选择是任意的，但通常的推荐值是是lmlms s。选定此速度再结合扩散能以及内核半径、。选定此速度再结合扩散能以及内核半径、内核浓度与时间的关系，可以得到第二阶段结束时内核浓度与时间的关系，可以得到第二阶段结束时的内核半径和浓度的内核半径和浓度(9)(9)(10)(10)利椭畦糖搀街寐荧遏纺探哩台含玫涪片哗开牵浇把颇舟询放集揩泡彝秘燥第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析扩散第二阶段结束时，半球形气团的半径按下式计算扩散第二阶段结束时，半球形气团的半径按下式计算气团密度是绝热膨胀后采用其他模型进一步分气团密度是绝热膨胀后采用其他模型进一步分析的重要参数，对于气体释放析的重要参数，对于气体释放, 气团的体积为：气团的体积为：(11(11) )(12)(12)世懊察抬及鼻荐睦摧豢憋唐筒歧躬盆堪曳沮疲连箔迭雄狄抉毁蓄融审果训第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 对于液体释放，如果膨胀后仍有液体存在，则计对于液体释放，如果膨胀后仍有液体存在，则计算就比较复杂。确定气团中是否有液体，需要首先计算就比较复杂。确定气团中是否有液体，需要首先计算气团的浓度算气团的浓度CceCce，如果大干，如果大干1 1则液体存在则液体存在 含有液体的气团计算混合空气的旦时，需要使用含有液体的气团计算混合空气的旦时，需要使用3 3个方程反复计算个方程反复计算 描述最终温度为描述最终温度为T T3 3、最终气体分数为、最终气体分数为F Fv3v3的各组分的的各组分的热平衡热平衡体积平衡体积平衡(13(13) )(14)(14)珊杯埠窒彻遇沃鸿绝茹袜玛兢如邹贤获鸟粥乞企韦条播襟镁精铭懈微实呐第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 第三个方程表明温度和气体分数必须与所要求第三个方程表明温度和气体分数必须与所要求的分压等于的分压等于T T3 3时的饱和蒸汽压一致时的饱和蒸汽压一致(15)(15)空气的质量必须调整至满足以上空气的质量必须调整至满足以上3 3个方程个方程们撒踩锈剧恶匀蔡子廓吠幢驹便哉咐九平划左察遮周迸肪报星贰皇叛惊响第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析4.4.重气扩散重气扩散 研究重气云扩散的意义研究重气云扩散的意义(1)(1)重气由于受重力作用，重气由于受重力作用，一般是沿地面扩散的，对人的影响更大；一般是沿地面扩散的，对人的影响更大；(2)(2)常见的常见的工业气体，很多密度都大于空气，如液化石油气、氯工业气体，很多密度都大于空气，如液化石油气、氯气、二氧化硫、硫化氢等。（气、二氧化硫、硫化氢等。（3 3）一些液化气体虽然）一些液化气体虽然分子量不一定大于空气的表观分子量，但是泄漏后一分子量不一定大于空气的表观分子量，但是泄漏后一般温度较低，还可能夹带液滴，表观密度仍然大于空般温度较低，还可能夹带液滴，表观密度仍然大于空气，又称为稠密云团，也应该使用重气气，又称为稠密云团，也应该使用重气( (稠密云团稠密云团) )扩扩散模型散模型 重气扩散模型可分为三类：重气扩散模型可分为三类：（1 1）一维模型（一维模型（2 2）二）二维模型（维模型（3 3）三维模型）三维模型 最简单的是一维模型，对于瞬时泄漏，假定气团按最简单的是一维模型，对于瞬时泄漏，假定气团按风速运动，气团内部具有均匀的浓度和密度；对于连续风速运动，气团内部具有均匀的浓度和密度；对于连续泄漏，假定是云羽按风速运动，垂直于风向的截面上具泄漏，假定是云羽按风速运动，垂直于风向的截面上具有均匀的浓度和密度有均匀的浓度和密度蓬醚诣凤俏迸难告霓呢怒您氛梆忍泣爱伯狄湃党每快藐鸽般浅黄挥冀屠腑第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 不论是重气泄漏、还是中性或浮性气体泄漏，在建不论是重气泄漏、还是中性或浮性气体泄漏，在建立气体在大气中的扩散模型时，一般做如下的理想化假立气体在大气中的扩散模型时，一般做如下的理想化假设设 瞬时泄漏假定瞬时完成，连续泄漏假定泄漏速瞬时泄漏假定瞬时完成，连续泄漏假定泄漏速 率恒定率恒定 气云在乎整、无障碍物的地面上空扩散气云在乎整、无障碍物的地面上空扩散 气云中不发生化学反应，地面对气云无吸收气云中不发生化学反应，地面对气云无吸收 风向为水平风向，风速和风向不随时间变化风向为水平风向，风速和风向不随时间变化4.1 4.1 瞬时扩散的盒子模型瞬时扩散的盒子模型(1)(1)起始云团形状起始云团形状 盒子模型假定起始云团为高盒子模型假定起始云团为高H H0 0、半径、半径R R0 0的圆柱体。的圆柱体。用于绝热扩散的半球状气团时，可化为等体积的圆柱用于绝热扩散的半球状气团时，可化为等体积的圆柱体，高与半径比通常选体，高与半径比通常选1 1咋磕哩赛氮驴沙破撤身溜宽疫奄付穗琢烤联疆筏俏旺为主感糖拴收拈埂熙第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析重气云团盒子模型扩散示意图重气云团盒子模型扩散示意图肋胶泄铸游善瑚出渔杉氨持思黍侵员会拨刃汇址榷匣宴纶蚁客痈顷切泉揽第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2)2)重力影响重力影响 在重力作用下，圆柱体高度变小，半径增加，半在重力作用下，圆柱体高度变小，半径增加，半径的变化速度按下式计算径的变化速度按下式计算R R云团半径，云团半径，t t时间，时间，H H云团高度，云团高度，云团密度，云团密度，aa空气的密度，空气的密度，K K常数，这里常数，这里取取1 , g1 , g重力加速度重力加速度(16) (16) 扑粗遥计流介乞掀脉葵倘响享妙噪瘩鸭世逗铀纪碧惮虽撞扁耸犬删韦磐棉第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(3)(3)空气混入气团空气混入气团 气团随空气运动时，空气从气团顶部和边缘进入，气团随空气运动时，空气从气团顶部和边缘进入，使其浓度和密度逐渐下降。空气从边缘进入的速度正使其浓度和密度逐渐下降。空气从边缘进入的速度正比于边缘面积和半径变化速度比于边缘面积和半径变化速度dMdMa1a1/dt/dt空气从边缘进入气团的速度，空气从边缘进入气团的速度，1 1边缘空气卷入系数，取边缘空气卷入系数，取0 06 6（1717）形展柑共苞啥坷枢甸彦颓杜恃损民责酌赊飞囊竹绥吓尉嫂蚤社云皆氢闻税第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析空气从气团顶部进入速度可按下式计算空气从气团顶部进入速度可按下式计算(18)(18) dM dMa2a2/dt/dt空气从顶部进入气团的速度，空气从顶部进入气团的速度，2 2一一经验常数，取经验常数，取0.10.1，u ut t水平紊流速度函数，取决于水平紊流速度函数，取决于风速、大气稳定性和地面粗糙度风速、大气稳定性和地面粗糙度, Ri, RiRichardsonRichardson数数(19)(19)LsLs紊流长度紊流长度膘过刷勉壕昔颓腔湍盖债父路驾秧巫堆烃堕熔谴木祝树纸掌坊铬驱乃笋宜第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(20)(20)(21)(21)k kVon KarmansVon Karmans常数，取常数，取0.40.4； u u高度高度Z Z处的风处的风速，速，Z Z通常取通常取10m10m； u u* *摩擦速度；摩擦速度； Z Z0 0地面粗地面粗糙度糙度瞥痰藤迭巫墟甚菏破擞衣矿检勘喊早渐坞继噶伏少梦衡抬咏独浅酗怎跟特第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析大气稳定度大气稳定度A,B3.03.0C,DC,D2.42.4E,FE,F1.61.6u ut t/u/u* *的取的取值师控低但妨觉剃李陪虏慧恰抡姿趴刀亥秩赤品砧搭纵芒俩鞠靡迹屡醋幂岂第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析紊流长度紊流长度Ls,Ls,取决于大气稳定度和气团高度取决于大气稳定度和气团高度H,H,取值表如下：取值表如下：u u* */u /u 也可以取典型值也可以取典型值0 01 1，紊流长度，紊流长度L Ls s5.88 H5.88 H0.480.48翻舌妖万荡挂瞄彪滁菜州玩枉蔗讫谓泛瑞膘肥较净婚陪究醚谦釉栗睁饱及第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(4)(4)混合热力学混合热力学 从容器中泄漏的气团密度比空气大，但温度较低，从容器中泄漏的气团密度比空气大，但温度较低，与地面接触时将被加热，如果只考虑自然对流传导，与地面接触时将被加热，如果只考虑自然对流传导，不考虑强制对流和太阳辐射等等，则热方程如下不考虑强制对流和太阳辐射等等，则热方程如下(22)(22) 3 3热传导系数，对液化天然气气团典型值为热传导系数，对液化天然气气团典型值为2.7J2.7Jm m2 2s sK K4/34/3；T T云团温度，云团温度，TgTg地面温度地面温度由空气卷入带进的热量为由空气卷入带进的热量为(23)(23)蛮蕉挡突腺赐皇蔓糠蕉梅台咖廉夜澜凡牙两票谴烃叭蝴咙澎泰实构学唾酪第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析dMadMa卷入空气的总质量，卷入空气的总质量，dMdMa adMdMa1a1十十dMdMa2a2;Cpa;Cpa一空一空气的热容，气的热容，TaTa空气的温度空气的温度总的热平衡方程为总的热平衡方程为(24)(24) Mg Mg气团中原泄漏气体的质量，气团中原泄漏气体的质量，CpgCpg泄漏气体的热容泄漏气体的热容若气团中含有液滴，要考虑液体蒸发吸收热量若气团中含有液滴，要考虑液体蒸发吸收热量任意时刻的气团密度按下式计算任意时刻的气团密度按下式计算缝猾痊农十苫匿阐形挑唾签内幢孪笼铣洗串揪潦底僚搜肤构右县勾恰奥杀第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(25)(25)(5)(5)计算方法计算方法采用分步计算的方法采用分步计算的方法（3 3）根据地面热传导和空气带入的热量，可以计算气）根据地面热传导和空气带入的热量，可以计算气团的温度，从而得到新的气团密度和浓度团的温度，从而得到新的气团密度和浓度（1 1）假定在一小的时间间隔内，例如）假定在一小的时间间隔内，例如0.1s0.1s，扩散速度，扩散速度是不变的，则扩散速度可求是不变的，则扩散速度可求（2 2）假定气团体积不变，则可计算卷入空气的量）假定气团体积不变，则可计算卷入空气的量剔每择厌蹬两谩涩宰种共彻莱主帕花喧译幽抢闭迪诚炊仆呈咖找品藻喻店第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（4 4）根据新的气团密度和体积，计算新的气团高度。）根据新的气团密度和体积，计算新的气团高度。气团的半径由重力坍塌决定，不受混合和加热的影响气团的半径由重力坍塌决定，不受混合和加热的影响（5 5）进入下一个时间间隔，新的密度、高度和温度）进入下一个时间间隔，新的密度、高度和温度作为初始条件。如此循环直到不符合重气扩散条件作为初始条件。如此循环直到不符合重气扩散条件(6)(6)转换标准转换标准 随着空气进入和温度升高，气团密度逐渐下降，随着空气进入和温度升高，气团密度逐渐下降，密度接近空气密度，紊流扩散开始起主要作用时，就密度接近空气密度，紊流扩散开始起主要作用时，就应该转用中等密度云扩散模型应该转用中等密度云扩散模型( (高斯扩散模型高斯扩散模型) )。转换。转换标准通常可以用密度标准或标准通常可以用密度标准或RichardsonRichardson数标准，计算数标准，计算过程中要随时检查转换标准过程中要随时检查转换标准趁靡雕褂踪尼操拂崇晶吼绥傲罐麦卢懒夸柏炽拐络欧蔓猖僧屁鸥舒碾茸搏第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析密度标准定义为密度标准定义为(26)(26) 如果如果 的的临界值通常取临界值通常取0.0010.001或或0.050.05。小于此值则。小于此值则转换为高斯扩散模型转换为高斯扩散模型4.2 连续扩散的平板模型连续扩散的平板模型 平板模型假定连续扩散的云羽截面呈矩形，中心线平板模型假定连续扩散的云羽截面呈矩形，中心线平行于风向，高为平行于风向，高为H H，宽为，宽为2L;2L;在泄漏源，初始矩形的在泄漏源，初始矩形的高为高为H H0 0，宽为，宽为2L2L0 0 对于液他的连续蒸发，取矩形半宽对于液他的连续蒸发，取矩形半宽L L0 0等于液他半径，等于液他半径，矩形高度就取液池上方用于计算空气进入量的高度。对矩形高度就取液池上方用于计算空气进入量的高度。对于喷射扩散，在喷射扩散结束点处，浓度为中心线于喷射扩散，在喷射扩散结束点处，浓度为中心线1010的点形成一个圆，将圆截面折合为同面积的矩形作为扩的点形成一个圆，将圆截面折合为同面积的矩形作为扩散的初始矩形散的初始矩形菲恒诽韵兽锈岿戈液翘咕屏挟惫辰尺寐飘卒呜朝闽侯忆配粤字域痒鹰擂柯第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析重气云羽平板模型扩散示意图重气云羽平板模型扩散示意图漂袱咖蝎宁卡演楚豢棠挎鼠骡沪鱼度苇姜阮酵皂瑶胳贝氧为眨诛每凄乡轨第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 连续泄漏是稳态过程，每一位置的密度和浓度不连续泄漏是稳态过程，每一位置的密度和浓度不随时间变化。也可以假想一矩形薄片，从泄漏源开始随时间变化。也可以假想一矩形薄片，从泄漏源开始沿风向运动，这样就完全可以采用前面处理瞬时泄漏沿风向运动，这样就完全可以采用前面处理瞬时泄漏圆柱体的方法处理矩形薄片，所有算法都是相同的，圆柱体的方法处理矩形薄片，所有算法都是相同的，不同的仅仅是底面积、顶面积和侧面积的计算不同的仅仅是底面积、顶面积和侧面积的计算5.5.中等密度云扩散中等密度云扩散 当泄漏气体或气体与空气混合后的密度接近空气当泄漏气体或气体与空气混合后的密度接近空气密度时，重力下沉与浮力上升作用可以忽略，扩散主密度时，重力下沉与浮力上升作用可以忽略，扩散主要是由空气的湍流决定。在假设均匀湍流场的条件下，要是由空气的湍流决定。在假设均匀湍流场的条件下，有害物质在扩散截面的浓度分布呈高斯分布，所以称有害物质在扩散截面的浓度分布呈高斯分布，所以称为高斯扩散。甚至在重气泄漏场合，考虑到重力作用为高斯扩散。甚至在重气泄漏场合，考虑到重力作用影响时间较短，也可以直接采用高斯模型影响时间较短，也可以直接采用高斯模型宣尖件咎锥轮葬枢狮过乍缅缎燃亨贪皮豆昧燥募粹破侦属扳母溢秘烹咯附第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.1 5.1 扩散基本方程和基本条件扩散基本方程和基本条件 在均匀流场中，根据菲克定律和质量守恒，可以在均匀流场中，根据菲克定律和质量守恒，可以建立有害气体的三维扩散基本方程建立有害气体的三维扩散基本方程（2727） C C有害物质浓度，有害物质浓度，E Et,xt,x、E Et,yt,y、E Et,zt,z- -x,y,zx,y,z方向方向上的湍流扩散系数，常数；上的湍流扩散系数，常数； u ux x,u,uy y,u,uz zx x、y zy z方方向上的平均风速，向上的平均风速， K K衰减系数，常数衰减系数，常数 浓度对位置的二阶偏导数项表示有害物质的湍流扩浓度对位置的二阶偏导数项表示有害物质的湍流扩散，一阶偏导数项表示有害物质随风的运动，右边最散，一阶偏导数项表示有害物质随风的运动，右边最后一项表示有害物质的衰减速率后一项表示有害物质的衰减速率偶最钠房放罗贞堕琼让省煽啡萧蝎律稠逗喀缓酸沫铣镶灵刚嘛梢枢拴染摩第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 在大气场中，只考虑在大气场中，只考虑x x方向风速、风向与方向风速、风向与x x轴一轴一致，即致，即u uy y0 0、u uz z0 0，同时忽略地面吸收等造成的有，同时忽略地面吸收等造成的有害物质衰减，即害物质衰减，即K K0 0，则得到有风时瞬时泄漏气体，则得到有风时瞬时泄漏气体扩散方程扩散方程(28)(28)无风时，无风时，u ux x=0,=0,得到无风条件下的瞬时泄漏扩散模型得到无风条件下的瞬时泄漏扩散模型（2929）眨骗若疽帕庶醚凝权陇怎止盾蠕坎逝端搁蛇秤酷杯多碑垛乱彝叮步铸晦道第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 对于有风条件下连续扩散的情况，认为稳态时对于有风条件下连续扩散的情况，认为稳态时某位置的浓度不随时间变化某位置的浓度不随时间变化扩散方程为扩散方程为忽略在风向上的湍流扩散忽略在风向上的湍流扩散（3030）嘶悉肩晋昨傻绎诚峭漆汰赔槐汤酞虹赔馏印哑揭霹样抖柑侩程仍为铜雹辊第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.25.2无边界点源模型无边界点源模型 不考虑地面对扩散的影响，认为扩散在三维无限空不考虑地面对扩散的影响，认为扩散在三维无限空间进行，没有边界限制间进行，没有边界限制5.2.15.2.1瞬时点源扩散瞬时点源扩散（1 1）无风条件点源扩散模型）无风条件点源扩散模型沿沿x x方向的一维扩散方向的一维扩散（3131）（3232）甚时看茸砂匠亲衣巴捶颂狮蝉甸衡究卉基狐选翼调瞪职古粗浴覆关聪仇贱第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析初始条件：初始条件：t=0,x=0t=0,x=0处，处，c c； x0,c0x0,c0边界条件：边界条件：t t,c0, -x+,c0, -x+ 解方程可得泄漏的单位源在任意时刻在一维空间解方程可得泄漏的单位源在任意时刻在一维空间的浓度分布的浓度分布（3333）源强为源强为Q Q时的浓度分布时的浓度分布(34)(34)小喳祸偿色矿煎州整聂顷梁莲提伊闸某船宁永鸡针瓤倚商偏既荆禽疟钙芳第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 分别求出在分别求出在x,y,zx,y,z方向上单位泄漏的浓度分布，相乘再方向上单位泄漏的浓度分布，相乘再乘以乘以Q Q，可得无风条件下瞬时泄漏在三维空间任意时刻浓，可得无风条件下瞬时泄漏在三维空间任意时刻浓度分布度分布令令（35）(36)纺楷蕊碟巢且臆瑟钩鼻享栓雪膨裸歹虞雀甄屿节爆扬氟浊闸鹃寐思灰缓媚第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2 2）有风条件）有风条件 有风条件下，气团中心按风速运动，进行坐标变有风条件下，气团中心按风速运动，进行坐标变换后得浓度方程换后得浓度方程(37) 瞬时扩散模型表明：泄漏的气体为随时间膨大的瞬时扩散模型表明：泄漏的气体为随时间膨大的气团，随着气团增大浓度逐渐降低。有风条件下，气气团，随着气团增大浓度逐渐降低。有风条件下，气团随风运动团随风运动册纱捌缎挤潮现埂载尧为奴倒妻旅摩崔帛伏肇荷太司仟焙肉牢塞涤茬研冰第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.2.2 5.2.2 连续点源扩散连续点源扩散有风条件下连续点源扩散的浓度分布有风条件下连续点源扩散的浓度分布（3838）令令廷铂末轩屎土渴李颂炔挽受博拜圆伍块距核曲锣杯凸氢捶裁择辐臼踩潮蓖第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（3939） 可见连续泄漏向下风方向形成一条烟羽，随着距离泄可见连续泄漏向下风方向形成一条烟羽，随着距离泄漏口的距离增加，泄漏物质浓度下降。在任意点处，泄漏漏口的距离增加，泄漏物质浓度下降。在任意点处，泄漏物质浓度正比于源强，但不随时间变化物质浓度正比于源强，但不随时间变化5.35.3有界点源扩散有界点源扩散 实际扩散需要考虑地面的影响，一般把地面看做实际扩散需要考虑地面的影响，一般把地面看做镜子，可以反射有害物质。有害物质的实际浓度为由镜子，可以反射有害物质。有害物质的实际浓度为由真实源计算的浓度和由与真实源对称的虚源计算的浓真实源计算的浓度和由与真实源对称的虚源计算的浓度之和度之和 如果泄漏口上空存在逆温层，还要考虑逆温层的如果泄漏口上空存在逆温层，还要考虑逆温层的影响影响狞众叉贫肄艇我与木胚雌矣撬柬堪一芍辱畸赡署酶船讹藕蚤擅精瓷壁凌雁第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析润变惩厦懒欢轿闲玉频崭揪桓稻码期率忘吭郁迎怂镰走咕榜傀厦你溜轿于第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.3.15.3.1高架连续点源高架连续点源 设泄漏源有效高度为设泄漏源有效高度为H H，取其在地面投影为坐标，取其在地面投影为坐标原点，原点，x x轴指向风向。考虑地面反射作用，可得高架连轴指向风向。考虑地面反射作用，可得高架连续点源泄漏的浓度分布（高斯烟羽模型）续点源泄漏的浓度分布（高斯烟羽模型）C C污染物浓度，污染物浓度，Q Q源强，源强，kg/s;kg/s;泄漏高度的平均风泄漏高度的平均风速，速， y y, , z z分别用浓度标准偏差表示分别用浓度标准偏差表示y y轴及轴及z z轴上的扩轴上的扩散参数；散参数；H H泄漏有效高度泄漏有效高度注意：高斯烟羽模型不适用于风速小于注意：高斯烟羽模型不适用于风速小于1m/s1m/s的情况，的情况，低风速扩散时因应修正高斯模型低风速扩散时因应修正高斯模型（4040）纤脸原迷石赘咱浪煌邯憨珊感黍眨嘱半逻它杖厦聪精赶白晋面菱邪酌密容第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析根据上面的公式，可计算典型的污染的情况根据上面的公式，可计算典型的污染的情况（1 1）高架连续点源地面浓度，当）高架连续点源地面浓度，当z=0z=0时时（2 2）高架连续点源地面轴向浓度，当）高架连续点源地面轴向浓度，当y=0,z=0y=0,z=0时时(41(41) )（4242）珐韩剁尉硼锦篆萤化衣恕篮介岩籽寨退换要胶孝垒涝锑乎尘喂殖她闻臃浸第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（3 3）高架连续点源地面轴向浓度，当）高架连续点源地面轴向浓度，当y=0,z=0y=0,z=0时，假时，假设设 x x/ / y y=a=a=常数时，对常数时，对 z z求导并令等于求导并令等于0 0可得：可得：（4343）(44)(44)(4)(4)地面连续点源扩散模式，当地面连续点源扩散模式，当H=0H=0时，时，(45(45) )员队掩共胸培情异脖酣鳞课锚球靳咀嗜投堪堰述貌突撒蝶藉赘呕线辩澳洋第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（5 5）地面连续点源轴线的浓度，当）地面连续点源轴线的浓度，当y=0,z=0,H=0y=0,z=0,H=0时时（4646）5.3.25.3.2高架瞬时点源高架瞬时点源 设释放源有效高度为设释放源有效高度为H H，取释放源在地面投影为坐，取释放源在地面投影为坐标原点，进行坐标变换并考虑地面反射作用，可将无标原点，进行坐标变换并考虑地面反射作用，可将无边界瞬时点源扩散模型转换为高架瞬时点源模型边界瞬时点源扩散模型转换为高架瞬时点源模型 对于地面源由于泄漏源在地面上，实源与虚源重合，对于地面源由于泄漏源在地面上，实源与虚源重合，所以，地面瞬时点源泄漏时，有害物质的浓度为无界时所以，地面瞬时点源泄漏时，有害物质的浓度为无界时的的2 2倍倍跟鞍臂栗截烙党蔚冕团容惹邮铃川苫糙珠核倚迫颗癣顿灶嚎伤褐截回粪瞎第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（1 1）无风时）无风时(47)(47)对于地面点源，对于地面点源，H=0,H=0,则则(48)窄卵过栅卸殉旱乞活屑锌哨狡类痘俭色零跑亏佣娜颧辑比幻椅论鸟额坪矣第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2 2）有风时）有风时（4949）对于地面点源，对于地面点源，H=0,H=0,则则(50)喳暖务嫁脉雷械坠臣社柞隘暑羔略沮钧霓寞颈齿赠搀屑阴秃痊汽张铭受孵第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.45.4大气稳定度与扩散参数大气稳定度与扩散参数 在均匀湍流场中，扩散参数与下风向距离的关系是在均匀湍流场中，扩散参数与下风向距离的关系是明确的。但是实测的扩散参数与理论预测差别较大，特别明确的。但是实测的扩散参数与理论预测差别较大，特别是垂直扩散参数差别更大。因此，扩散参数是以实际测定是垂直扩散参数差别更大。因此，扩散参数是以实际测定为基础的为基础的 帕斯奎尔帕斯奎尔(Pasquill)(Pasquill)根据天空中观测的风速、云量、根据天空中观测的风速、云量、云状和日照等天气资料，将大气的扩散稀释能力分为六云状和日照等天气资料，将大气的扩散稀释能力分为六个稳定度级别，古福德个稳定度级别，古福德(Gifford)(Gifford)在此基础上建立了扩散在此基础上建立了扩散系数与下风向距离的函数关系，并绘成系数与下风向距离的函数关系，并绘成PGPG曲线图。根曲线图。根据大气稳定级别查图即可知道扩散参数据大气稳定级别查图即可知道扩散参数祈葛汤矽胀世报畴蚌兄楔锥烙汰势乃立扛竖且惦疆碌镇烩真雄惩悬涟熔灰第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析大气稳定度级别划分大气稳定度级别划分1.A-1.A-极不稳定，极不稳定，B B不稳定，不稳定，C C弱不稳定，弱不稳定，D D中性，中性，E E弱稳定，弱稳定，F F稳定；稳定；2.A2.ABB按按A A、B B数据内插数据内插 3. 3.规定日落前定日落前1h1h，日出后，日出后1h1h为夜夜间 4. 4.不不论什么天气状况，夜晚前后各什么天气状况，夜晚前后各1h1h算中性算中性 5. 5.仲夏晴天中午仲夏晴天中午为强日照，寒冬中午日照，寒冬中午为弱日照；云量：目弱日照；云量：目视估估计云蔽天空的份数云蔽天空的份数殖英损掸郊溃宛铣瑞邀玛深征玲娜砸捻饭槛匪企酪甫忘贩崎暇舶僻抽朗砌第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 由表可知，不论白天还是夜晚风速越大或云由表可知，不论白天还是夜晚风速越大或云量越多，稳定度越接近于中性；晴天和小风时，白量越多，稳定度越接近于中性；晴天和小风时，白天不稳定，夜晚稳定；过渡时间内都是中性天不稳定，夜晚稳定；过渡时间内都是中性 帕斯奎尔的实验数据来自平坦的草原，因此划分稳帕斯奎尔的实验数据来自平坦的草原，因此划分稳定度的方法对开阔平坦的乡村地区比较可靠，但对城市定度的方法对开阔平坦的乡村地区比较可靠，但对城市地区不大可靠，其原因主要是城市地面粗糙度大及热岛地区不大可靠，其原因主要是城市地面粗糙度大及热岛效应的影响。最大的差别出现在晴天静风的夜间，此时，效应的影响。最大的差别出现在晴天静风的夜间，此时，乡村的大气处于稳定状态，而城市由于建筑物多，且有乡村的大气处于稳定状态，而城市由于建筑物多，且有众多的人工热源，因此在相当于城市建筑物平均高度几众多的人工热源，因此在相当于城市建筑物平均高度几倍之内是中性或微不稳定的，在其上面是稳定层倍之内是中性或微不稳定的，在其上面是稳定层 按照帕斯奎尔稳定度分类法确定大气稳定度时，辐射的按照帕斯奎尔稳定度分类法确定大气稳定度时，辐射的强弱欠缺客观标准，在同一天气状况下，不同的人可能定强弱欠缺客观标准，在同一天气状况下，不同的人可能定出不同的稳定度级别。特纳尔出不同的稳定度级别。特纳尔(Turner)(Turner)提出了一套根据太提出了一套根据太阳高度角和云高、云量确定太阳辐射等级，再由辐射等级阳高度角和云高、云量确定太阳辐射等级，再由辐射等级和和10m10m高处风速确定稳定度级别的方法，这种方法称为帕斯高处风速确定稳定度级别的方法，这种方法称为帕斯奎尔奎尔特纳尔法，简称特纳尔法，简称PTPT法法旷镊恃裔誓控揩闰短煤噎统危谈星杯枷稻蓬歼倔辞仗鲜露蛆栈哺毒盾雄夜第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 由由P-TP-T法确定太阳辐射等级时，云量一项比较复杂，法确定太阳辐射等级时，云量一项比较复杂，且需云高的资料，而中国气象站对云量的观测只分低且需云高的资料，而中国气象站对云量的观测只分低云量和总云量，没有云高的资料，因此针对中国的具云量和总云量，没有云高的资料，因此针对中国的具体情况，对体情况，对PTPT分类法进行了适当的修正。中国有关分类法进行了适当的修正。中国有关环境标准中就是采用修正的环境标准中就是采用修正的PTPT法法(51)(51) 0 0360dn360dn365365； 太阳倾角，太阳倾角，dndn一年中一年中日期序数，日期序数，0 0，1 1，2 2，365365（1）首先算出太阳倾角）首先算出太阳倾角焦呼纸剂额狱崩杭构腺歇筏留斗枢溢梆尺孵炉愿汐咯割彬空押炼扯篓胆送第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2 2）根据太阳倾角算出太阳高度角）根据太阳倾角算出太阳高度角h h0 0(52)(52)h h0 0太阳高度角，太阳高度角， 当地纬度，当地纬度，t t北京时间，北京时间， 当地经度当地经度（3 3）再从表中由太阳高度角）再从表中由太阳高度角h h0 0和云量查出太阳辐射等级和云量查出太阳辐射等级篆直冠蠢宪酥姬柿士缝患枣礼躯屡邦凭捣触巧桅铣球寓谦李芋丰付闻碑优第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析太阳辐射等级太阳辐射等级沈座匀港丸钡腻队罩苛妆这堤棒徊累放沏姻朝雨箔腰断捕撂斡朗战姨览秸第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(4)(4)最后从表中由地面风速和太阳辐射等级查出大气稳定度等级最后从表中由地面风速和太阳辐射等级查出大气稳定度等级大气稳定度等级大气稳定度等级救爆端胜枚鲁挫爷灰薛往逸赚现臂卧列先栅稼魄仔炒江龄厄幕星破丹霜嘴第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析后果分折是一种对假想事故的可能后果描述，并没后果分折是一种对假想事故的可能后果描述，并没有事故发生时间和现场的天气观测资料，因此，在有事故发生时间和现场的天气观测资料，因此，在进行分析时宜考虑当地最常出现天气倍况和对扩散进行分析时宜考虑当地最常出现天气倍况和对扩散最不利的天气情况最不利的天气情况 扩散参数和下风向距离的关系以函数形式表示使扩散参数和下风向距离的关系以函数形式表示使用比较方便，常用的表示方法用比较方便，常用的表示方法(53)(53)5.5 5.5 虚拟点源虚拟点源 假设释放源为点源，即释放源的几何尺寸为零，相应假设释放源为点源，即释放源的几何尺寸为零，相应的浓度为无穷大。释放出的气体随风向下风向运动，同的浓度为无穷大。释放出的气体随风向下风向运动，同时在水平和垂直方向上扩散。一般设备的小尺寸泄漏用时在水平和垂直方向上扩散。一般设备的小尺寸泄漏用点源模型处理是可以接受的。但在某些情况下，直接使点源模型处理是可以接受的。但在某些情况下，直接使用点源模型显然是不行的，一般采用虚拟点源技术处理用点源模型显然是不行的，一般采用虚拟点源技术处理脉钨笆父傅目掷崎休纯卖悲嗣矣踊帐拉脖落础明驶舷碌衙工综孔屹赞凄诀第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(1)(1)重气团、重气云和液池蒸发重气团、重气云和液池蒸发 重气团或重气云羽通常采用重气模型描述，但是重气团或重气云羽通常采用重气模型描述，但是随着空气进入和温度升高，紊流扩散逐渐占主要地位，随着空气进入和温度升高，紊流扩散逐渐占主要地位，就应该采用高斯扩散模型进一步描述。在转变点，重就应该采用高斯扩散模型进一步描述。在转变点，重气云团是高度为气云团是高度为H H、半径为、半径为R R的圆柱体，重气云羽是截的圆柱体，重气云羽是截面高为面高为H H、半宽为、半宽为L L的矩形，很明显该点不能作为高斯的矩形，很明显该点不能作为高斯模型的原点模型的原点 设想在转变点上风向上某点有一虚拟点源，该点源设想在转变点上风向上某点有一虚拟点源，该点源按高斯模型处理，在转变点处中心线的浓度等于转变按高斯模型处理，在转变点处中心线的浓度等于转变点处云团或云羽的浓度，水平扩散系数为点处云团或云羽的浓度，水平扩散系数为 y0y0，垂直扩，垂直扩散系数为散系数为 z0,z0,因为高斯扩散模式中云团或云羽的浓度呈因为高斯扩散模式中云团或云羽的浓度呈高斯分布，为了与均匀浓度分布衔接，令高斯分布，为了与均匀浓度分布衔接，令沪皂耗绩墨岩搁境暂桃滨妈臀捡咸另歧揍禽炙帛聂羊京瑰网钻遗犬抽蔡沪第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 根据扩散系数与下风向距离的关系可以反算出转变根据扩散系数与下风向距离的关系可以反算出转变点到虚拟点源的距离点到虚拟点源的距离x xy y和和x xz z, ,确定虚拟点源以后就可以确定虚拟点源以后就可以按一般的高斯扩散模型进行处理。按一般的高斯扩散模型进行处理。x xy y和和x xz z可以不相等可以不相等(2)(2)闪蒸与绝热扩散气团闪蒸与绝热扩散气团 压缩气体或液化气体的突然释放，气团瞬时绝热膨压缩气体或液化气体的突然释放，气团瞬时绝热膨胀，采用绝热扩散模型处理，可得到扩散结束后半球胀，采用绝热扩散模型处理，可得到扩散结束后半球型气团的半径和密度。将气团半径作为该点的高斯扩型气团的半径和密度。将气团半径作为该点的高斯扩散的水平和垂直扩散系数，根据扩散系数与距离的关散的水平和垂直扩散系数，根据扩散系数与距离的关系计算虚拟点源的位置，然后按高斯点源模型处理系计算虚拟点源的位置，然后按高斯点源模型处理(3)(3)喷射扩散喷射扩散 喷射扩散的转变点处，浓度为中轴线浓度喷射扩散的转变点处，浓度为中轴线浓度1010的圆的圆的直径，作为高斯扩散在此点的扩散系数，用它来计的直径，作为高斯扩散在此点的扩散系数，用它来计算虚拟点源的位置。由于喷射扩散的稀释速度比高斯算虚拟点源的位置。由于喷射扩散的稀释速度比高斯扩散快，所以虚拟点源在泄漏口的上风方向扩散快，所以虚拟点源在泄漏口的上风方向盛滞屋群烁敏恐镇刀骚绦宴淤此撇控铀疙贼甲滴哄烬埃复娠汛桨反前寞滔第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析5.6 5.6 计算示例计算示例 用高斯连续地面点源模型计算丙烷泄漏扩散情况，用高斯连续地面点源模型计算丙烷泄漏扩散情况，泄漏流量为泄漏流量为lkglkgs s 将扩散系数将扩散系数( (按书中表按书中表4 41414计算计算) )代人高斯连续地代人高斯连续地面点源模式面点源模式(45)(45)，得到下风向任意点浓度的计算式，得到下风向任意点浓度的计算式，给定浓度可求相应坐标。下图为采用给定浓度可求相应坐标。下图为采用mathematicmathematic绘制绘制的等浓度图，的等浓度图， 图中三条曲线从内到外依次为爆炸下限图中三条曲线从内到外依次为爆炸下限(41g(41gm m3 3) )、中度危害浓度中度危害浓度(18g(18gm m3 3) )和最高允许浓度和最高允许浓度(1g(1gm m3 3) )音镑粳址豫辗邯吏仟孤耪芜触摄化颤翔铀蜘狮骨针邯鸳秀侨粤旨盗芯霉砧第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析作孪郭韵帘喘甥俊抵迂栖采凶价涣渠掳屑扇疡熄租诡时侦扶玖仿裕溯杉辅第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析谦侍丢俱亭邢衫俘援送多涩咨口统瓜吟董洞梆廖房赔讨雁臀如怎糜勉嚏紫第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析可以看出，可以看出，风速越大风速越大越有利于越有利于有害气体有害气体扩散；相扩散；相同风速条同风速条件下，大件下，大气越不稳气越不稳定，扩散定，扩散越快，危越快，危害范围超害范围超小小辖射乏秀达班媒羌皖危络营赘售途碘倪欧猖筷樱鹃透腊植拄助播酪枉莱阻第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析6 6 火灾火灾 火灾大致分为火灾大致分为6 6类，即池火、喷射火、火球、闪火、类，即池火、喷射火、火球、闪火、固体火和普通火灾。作为重大事故后果分析主要考虑固体火和普通火灾。作为重大事故后果分析主要考虑前前4 4种，它们是由于可燃液体或气体泄漏造成的，这种，它们是由于可燃液体或气体泄漏造成的，这类事故在重大事故中占相当局的比例类事故在重大事故中占相当局的比例 火灾后果分析首先需要计算燃烧速度、燃烧时火灾后果分析首先需要计算燃烧速度、燃烧时间、火焰几何尺寸、热辐射通量等，然后计算一定间、火焰几何尺寸、热辐射通量等，然后计算一定距离的人或设备接受的辐射大小，再根据伤害准则距离的人或设备接受的辐射大小，再根据伤害准则评价伤害情况评价伤害情况6.1 6.1 池火池火 池火是一种常见的火灾形式，是可燃液体液面上池火是一种常见的火灾形式，是可燃液体液面上的自然燃烧。泄漏到地面上、堤坝内液体的火灾、敞的自然燃烧。泄漏到地面上、堤坝内液体的火灾、敞开的容器内液体的燃烧等称为池火开的容器内液体的燃烧等称为池火炭额狭哥窿邓揩剧椅试痉驮韧杏禾踞闭睬仓抠值慢汹式洱谗派镣芹附裴命第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 池火模型一般按圆形液面计算，其他形状的液池火模型一般按圆形液面计算，其他形状的液池应换算为等面积的圆池。对于无边界阻拦的连池应换算为等面积的圆池。对于无边界阻拦的连续泄漏，随着液池面积扩大燃烧速度加快，当燃续泄漏，随着液池面积扩大燃烧速度加快，当燃烧速度等于泄漏速度时，液池直径达到最大烧速度等于泄漏速度时，液池直径达到最大最大直径最大直径D D液池直径，液池直径，Q Q液体泄漏流量，液体泄漏流量，m mf f液体单位面液体单位面积燃烧速率积燃烧速率6.1.16.1.1燃烧速率燃烧速率 当液体沸点高于环境温度时，液体单位面积当液体沸点高于环境温度时，液体单位面积燃烧速率的计算公式为：燃烧速率的计算公式为：(54(54) )忍李丙嘶厂黔乡汀行炕浪囤簇兴鲸埠臀韭葛撼缄烟丫损拥模汲瓢茧趟刀闸第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析当液体沸点低于环境温度时当液体沸点低于环境温度时(55)(55)M Mf f液体单位面积燃烧速率，液体单位面积燃烧速率，c c常数，常数，0.0010.001，H HC C液液体燃烧热，体燃烧热，J/kgJ/kg；H HV V液体在常压沸点下的蒸发热，液体在常压沸点下的蒸发热，CpCp液体的比定压热容，液体的比定压热容，J/(kg.K)J/(kg.K)；T Tb b液体的沸点，液体的沸点，K K；TaTa环境温度，环境温度，K K 上面的公式忽略了液池大小对燃烧速率的影响，实上面的公式忽略了液池大小对燃烧速率的影响，实际上同样条件下的液体在不同大小的池子中的燃烧速率际上同样条件下的液体在不同大小的池子中的燃烧速率是不同的是不同的准澜磕消共棕柔戊渣骗钎钟猿鼻奠波秧掠耘滦涝汐根袍蚌票熟六津坎脚兴第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析考虑液池大小后考虑液池大小后（5656）m mf f液体单位面积燃烧速率，液体单位面积燃烧速率， m mff液体最大单位面积液体最大单位面积燃烧速率燃烧速率, k, k火焰的吸收衰减系数，火焰的吸收衰减系数， 气体有效厚气体有效厚度校正系数，度校正系数， D D液池直径液池直径 (56) (56)式表明：随着池直径增加，单位面积燃烧速式表明：随着池直径增加，单位面积燃烧速率燃烧速率是增加的，达到最大燃烧速率后保持不变率燃烧速率是增加的，达到最大燃烧速率后保持不变6.1.2 6.1.2 火焰高度火焰高度池火的火焰长度（无风时）池火的火焰长度（无风时）（5757）钓响付友磨踏厚箭扇糠贵昆恳弗昂钉涂准舵离哎售称释牌坯自腹面拎帮亩第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析有风时有风时（5858）L L火焰长度，火焰长度，D D液池直径，液池直径，mfmf液体单位面积燃烧液体单位面积燃烧速率，速率， a a 空气密度，空气密度，g g重力加速度，重力加速度，u u1010米高出米高出风速，风速，ucuc特征风速特征风速（5959）如果如果uuuuc c, u/u, u/uc c取取1 1 （5858）（）（5959）式表明：液池直径越大火焰越长，有）式表明：液池直径越大火焰越长，有风时火焰长度有所减少，但火焰向下风向倾斜，加重风时火焰长度有所减少，但火焰向下风向倾斜，加重了下风向的热辐射危害，可能危及附近高大设备了下风向的热辐射危害，可能危及附近高大设备疫践印氧百复戈拯义内凸悲典星兼喜攀紊冲怯戚云峻蹭纤谢锦内券邪啡呛第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析火焰在风作用下向下风方向扩展，风向上直径为火焰在风作用下向下风方向扩展，风向上直径为（6060）与原液池直径之差称为后拖量与原液池直径之差称为后拖量火焰倾斜角按下式计算火焰倾斜角按下式计算（6161） 空气运动粘度，空气运动粘度， 火焰倾角火焰倾角肖疏毖迎蝶报巨檄湿锐韵演债续陨蒋曹蔷郊撕漆得疑蝴踞末湘纠发阳铁搞第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析风向风向D D有风时池火示意图有风时池火示意图梧熙晚蠢轴诫砌耶荷朝箱固誓箩触徘恭碎京秩羔逾漱羡鸭趋跨靴陆孤救棍第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析在计算火焰的公式中，被认为效果较好的关系式为：在计算火焰的公式中，被认为效果较好的关系式为：（6262）6.1.3 6.1.3 热辐射通量热辐射通量池周围距池中心池周围距池中心x x处的热辐射强度为：处的热辐射强度为：（6363）q q接受点热辐射通量，接受点热辐射通量，E E池火表面热辐射通量，池火表面热辐射通量， F F几何视角因子，几何视角因子， 大气透射率大气透射率调畔釜习逻摘岩线秋秧论跋管鸡掩碴蔓歧两挎那洛绣各淖弦乔乱驭贺箱捡第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 视角因子：视角因子是热辐射传递的重要概视角因子：视角因子是热辐射传递的重要概念，是接受体所能接受的发热体辐射能量的分数，念，是接受体所能接受的发热体辐射能量的分数，大小取决于发射体和接受体的形状、距离和相对角大小取决于发射体和接受体的形状、距离和相对角度度(64)(64)这需要对整个火焰表面积分，这需要对整个火焰表面积分，结果往往非常复杂结果往往非常复杂移阐览填梧耙烧遇咎秀潭嗣麻趟揖桌姿锋茹欣盘喊游钥播萧登蛙题能裙质第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析池火视角因子计算示意图池火视角因子计算示意图肃虐井晦赏斗紫名雅宽莫钢椭傍凡毯捻么甄主苇罐寡食冈戏赢宰慢岭戳滤第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(65)(65)其中其中 考虑水蒸气、二氧化碳等的影响，辐射的热量在传考虑水蒸气、二氧化碳等的影响，辐射的热量在传播过程中有损失，用大气透射率表示。常用的一种计算播过程中有损失，用大气透射率表示。常用的一种计算方法是方法是(66)(66)熙桶焙豹浪迸艺降灶剔客棵吁嘻及腥岁永舷跌尼猩骋条实蛹褥布拿函魔瞎第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析另外一种计算方法是另外一种计算方法是 如果按点源模型处理池火，假设全部热量由池如果按点源模型处理池火，假设全部热量由池中心点发出，则下面的简单模型是被广泛使用的中心点发出，则下面的简单模型是被广泛使用的(67(67) )（6868）通常可假定大气透射率为通常可假定大气透射率为1 1 假设燃料燃烧的能量从圆柱状池火焰的侧面和假设燃料燃烧的能量从圆柱状池火焰的侧面和上面均匀向外辐射，则池火焰表面热辐射能量为上面均匀向外辐射，则池火焰表面热辐射能量为售台漱辽穗点墅好恶吉谎向唾星哈浪哉贤休惯嗡蕊柿烧歹综梧汁佯睛筏羔第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(69)(69)f f热辐射系数，范围为热辐射系数，范围为0.130.13一一0.350.35，保守取值，保守取值为为0.350.35考虑黑烟以及一氧化碳、水蒸气等，火焰表面热辐考虑黑烟以及一氧化碳、水蒸气等，火焰表面热辐射能量可用射能量可用(70)(70)劝审芝富联姬痘搜榔坪岩弗模雅察蛛弛摧忱账鞠惩磁聚垮纺鼎癌仲菌革杠第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析E Ef f火焰可见部分的最大发射能量，取火焰可见部分的最大发射能量，取140kw140kwm m2 2E Es s火焰黑烟部分的最大发射能量，取火焰黑烟部分的最大发射能量，取20kw20kwm m2 2D D池直径池直径6.1.4 6.1.4 热辐射破坏准则与伤害模型热辐射破坏准则与伤害模型1.1.破坏准则破坏准则（1 1）热通量准则）热通量准则 以热通量作为衡量目标是否被破坏的参数，当以热通量作为衡量目标是否被破坏的参数，当目标接受到的热通量大于或等于引起目标破坏所需目标接受到的热通量大于或等于引起目标破坏所需要的临界热通量时，目标被破坏。若目标被破坏目要的临界热通量时，目标被破坏。若目标被破坏目标不被破坏，热通量准则的适用范围为热通量作用标不被破坏，热通量准则的适用范围为热通量作用的时间比目标达到热平衡所需的时间长的时间比目标达到热平衡所需的时间长笛籽钉哩陋岳铃宅蚀翱茸龋牵宋筑寡禾劫李吕华咋滇识矢弧仰爸愈之晋此第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(2)(2)热强度准则热强度准则 强度准则以目标接受到的热强度作为目标是否被破强度准则以目标接受到的热强度作为目标是否被破坏的唯一参数，当目标接受到的热强度大于或等于目标坏的唯一参数，当目标接受到的热强度大于或等于目标破坏的临界热强度时，目标被破坏。若目标不被破坏，破坏的临界热强度时，目标被破坏。若目标不被破坏，热强度准则的适用范围为作用于目标的热通量持续时间热强度准则的适用范围为作用于目标的热通量持续时间非常短，以至于目标接收到的热量来不及散失掉非常短，以至于目标接收到的热量来不及散失掉（3 3）热通量热强度准则）热通量热强度准则 当热通量准则或热强度准则的适用条件均不具备时，当热通量准则或热强度准则的适用条件均不具备时，应使用热通量热强度准则：目标能否被破坏不能由热通应使用热通量热强度准则：目标能否被破坏不能由热通量或热强度一个参数决定，必须由它们的组合来决定量或热强度一个参数决定，必须由它们的组合来决定 热通量热通量q q作横坐标，热强度作横坐标，热强度Q Q作纵坐标，则目标破坏作纵坐标，则目标破坏的临界状态对应的临界状态对应q qQ Q平面上的一条临界曲线，曲线的平面上的一条临界曲线，曲线的右上方为破坏区，左下方为无伤害区右上方为破坏区，左下方为无伤害区踞溪缝朴奢筋喳纺止祭拌朔禽牲槐面壶慢朴拷绞爆疆跪牲橱万授滓挠吨顾第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析热辐射伤害区示意图热辐射伤害区示意图由图看出：热通量准则和热强度准则都是热通量热由图看出：热通量准则和热强度准则都是热通量热强度准则的极限情况强度准则的极限情况敦泣么惺誉自驼邮篱骄持芭厚座帮甸钢昼乒臼遁卞萤沂狮蹬锅咀遣梯割昆第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析业景钱爷眶渡呕牟籽靳嚏藕放杜棋缚过肄蹄岩更桌矽苯艘蔬耐姜霜执治沁第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析曙刚鲤潞天湾伪霉津踏吃戌砷众蛙其靠所拖灶材肘唾窖茹耀现乾疤攒域脓第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析2.2.热辐射伤害概率模型热辐射伤害概率模型概率与伤害百分率的关系为概率与伤害百分率的关系为 当当p pr r=5=5时，伤害百分率为时，伤害百分率为5050% %（7171）皮肤裸露时的死亡概率皮肤裸露时的死亡概率有衣服保护时（有衣服保护时（2020% %皮肤裸露皮肤裸露）的死亡概率）的死亡概率（7272）(73)(73)耿臼恼硼煮邹乾挨了祝嗡枕驼怨呛詹氧洛辊哎发吊酋捧买飞倚浑苍铁珊横第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析有衣服保护时（有衣服保护时（2020% %皮肤裸露皮肤裸露）的二度烧伤概率）的二度烧伤概率(74)(74)有衣服保护时（有衣服保护时（2020% %皮肤裸露皮肤裸露）的一度烧伤概率）的一度烧伤概率(75)(75) 根据人体接收的热辐射通量和暴露时间，按上面的公根据人体接收的热辐射通量和暴露时间，按上面的公式计算伤害概率，从而可以进一步计算伤害百分率。后果式计算伤害概率，从而可以进一步计算伤害百分率。后果分析中通常采用相反的方法，即给定伤害概率，确定暴露分析中通常采用相反的方法，即给定伤害概率，确定暴露时间，根据上面的式子计算热辐射通量，根据热辐射通量时间，根据上面的式子计算热辐射通量，根据热辐射通量和距离的关系算出距火源的距离，此距离即为相应的伤害和距离的关系算出距火源的距离，此距离即为相应的伤害距离距离针厌驶弦六溢激癸埃袖惭剂沁抒乏丽嗡诅别贡侧昨稍盲俭遮略惹滦楚醛侥第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 分析过程中通常都按分析过程中通常都按5050伤害率计算，例如按伤害率计算，例如按5050死亡率划定死亡范围，该范围表明范围内、外死亡死亡率划定死亡范围，该范围表明范围内、外死亡人数各占一半，也可以认为死亡范围内人员全部死亡，人数各占一半，也可以认为死亡范围内人员全部死亡，范围外无一人死亡，这样可以使问题得以简化范围外无一人死亡，这样可以使问题得以简化对于财产损失，可以按引燃木材所需热通量计算对于财产损失，可以按引燃木材所需热通量计算（7676）6.2.6.2.喷射火喷射火 高压气体从裂口高速喷出后被点燃，形成喷射高压气体从裂口高速喷出后被点燃，形成喷射火。喷射火的长度可以认为等于喷口到燃烧浓度下火。喷射火的长度可以认为等于喷口到燃烧浓度下限的长度，热量认为是从中心轴线上一系列相等的限的长度，热量认为是从中心轴线上一系列相等的辐射源发出，每一点源的热通量为辐射源发出，每一点源的热通量为策铲啊挠市古鬃价烁弯涝豢巨疯赏务胶味而彪偶境向昔门向勉笛垮敲墟颖第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(77)(77)f f燃烧效率因子，取燃烧效率因子，取0.350.35n n假设的点源数；假设的点源数；Q Q泄漏流量，泄漏流量，kgkgs s距离点源距离点源x xi i处某点接收的热辐射通量为处某点接收的热辐射通量为(78)(78) x xp p发射因子，取发射因子，取0.20.2批嘴彩媳羡善牌胎钝靠奠链阎荚畏讫劫库戚煮崇酗拥咬肖小挞瑰碾跋捶勒第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析总热通量是各点辐射的和总热通量是各点辐射的和 辐射点源的数目可以任意选取，但对于后果分析来辐射点源的数目可以任意选取，但对于后果分析来说，取说，取5 5点就可以了。该模型没有考虑风的影响，因为点就可以了。该模型没有考虑风的影响，因为一般喷射速度比风速大得多。在低压喷射时，风速的影一般喷射速度比风速大得多。在低压喷射时，风速的影响比较明显，在下风向接收热量会更多。如果风使喷射响比较明显，在下风向接收热量会更多。如果风使喷射火焰偏离了轴线，则该模型不适用火焰偏离了轴线，则该模型不适用(79)(79)6.3 6.3 火球火球 火球，也称为沸腾液体扩展蒸汽爆炸当压力容器受外火球，也称为沸腾液体扩展蒸汽爆炸当压力容器受外界热量的作用位槽壁强度下降并突然破坏，储存的过热液界热量的作用位槽壁强度下降并突然破坏，储存的过热液体或液化气体突然释放并被点燃，形成巨大火球。火球的体或液化气体突然释放并被点燃，形成巨大火球。火球的危害主要是热辐射而不是爆炸冲击波，强烈的热辐射可能危害主要是热辐射而不是爆炸冲击波，强烈的热辐射可能造成严重的人员伤亡和财产损失造成严重的人员伤亡和财产损失湍层穴麻根番珐盼咏桓缩聚蹈讶结诅勘虑啸财裕试模冀藩滦螺灭吧秦攻裂第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析火球直径和火球持续时间的计算公式火球直径和火球持续时间的计算公式(80)(80)(81(81) )W W火球中消耗的可燃物的质量火球中消耗的可燃物的质量 对于单罐储存，对于单罐储存，W W取罐容量的取罐容量的5050；对于双罐储；对于双罐储存，存，W W取罐容量的取罐容量的7070；对于多罐储存，；对于多罐储存，W W取罐容量的取罐容量的9090距火球在地面投影处距火球在地面投影处x x的热辐射通量为的热辐射通量为峙廷森损呼捷鬼椽赵狗肝界速磕绿厄犬黔唤圣累褐拣瘸纪梳胁纪秉剑图倦第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(82)(82)火球表面热辐射通量为火球表面热辐射通量为（8383）设设f f是燃烧辐射分数，是容器压力的函数是燃烧辐射分数，是容器压力的函数(84)(84) 常数常数f f1 10.27 0.27 ， f f2 20.320.32；p p为容器内压力，单位是为容器内压力，单位是MPaMPa；在没有可靠数据时；在没有可靠数据时f f可取可取0.30.3掏豹更雄颖胸归溜俺猖衔踩熏晨周棘禾绎行致胜宪俱购判痹鼓椎累邯游矢第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 大气透射率的取值与池火讨论的相同。考虑最简大气透射率的取值与池火讨论的相同。考虑最简单、最保守的情况，即辐射接收体的平面垂直于接收单、最保守的情况，即辐射接收体的平面垂直于接收体与火球中心连线，视角因子按下式计算体与火球中心连线，视角因子按下式计算（8585）火球辐射示意图火球辐射示意图由图可知：由图可知：（8686）把（把（8383）、）、（8585）（）（8686）代入）代入（8282）得：）得：意疥再毙搞界巳箔禹咸乳芋萝辣跪卤吭梧咎绝靡家狈毗黔抚坛瑟刑蓟否郝第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(87)(87)忽略火球高度的影响，上式可化为简洁形式忽略火球高度的影响，上式可化为简洁形式(88)(88)6.4 6.4 闪火闪火 闪火是可燃蒸汽云的非爆炸燃烧，燃烧速度虽然闪火是可燃蒸汽云的非爆炸燃烧，燃烧速度虽然很快但比爆炸慢得多，危害主要是热辐射面没有冲击很快但比爆炸慢得多，危害主要是热辐射面没有冲击波波汞慨誓稳买专撩训成全汕帽赞阴胆哇蝴货移匠眷蕊刚适瑟风函填顺埂尿荒第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 一般后果分析可不考虑闪火的热辐射效应，只考虑一般后果分析可不考虑闪火的热辐射效应，只考虑闪火范围内的伤害。一般可认为闪火范围内的室外人员闪火范围内的伤害。一般可认为闪火范围内的室外人员将全部烧死，建筑物内特有部分人被烧死。在缺乏资料将全部烧死，建筑物内特有部分人被烧死。在缺乏资料时，可以认为室内的死亡率为零时，可以认为室内的死亡率为零6.5 6.5 计算示例计算示例计算计算l00tl00t丁二烯储罐沸腾液体扩展蒸汽云爆炸丁二烯储罐沸腾液体扩展蒸汽云爆炸( (火球火球) )伤害区伤害区火球直径：火球直径：5.85.8（0.50.5100000100000）1/31/3=213.7m=213.7m绰型缠解辞宛宪至吧氦誉惊禾膏独诵姆恬捅俱蜗绅莉堡辊专欠矛奏岗锑砰第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析火球持续时间：火球持续时间：=0.45=0.45(0.5(0.5100000)100000)1/31/3=16.6s=16.6s伤害半径按伤害半径按5050伤害率计算。根据死亡概率与热辐射计量的关系伤害率计算。根据死亡概率与热辐射计量的关系p pr r5 5时，代人火球持续时间，计算热辐射通量时，代人火球持续时间，计算热辐射通量q q谭秸元阮舱慌揭伺帘凉劫院唾英骤专煮幢磐喘槐挨肢嗡帮酚够连渐芯关医第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析=28710.5W/m=28710.5W/m2 2由由f=0.3f=0.3， 1 10.058lnx,Hc=50409KJ/Kg0.058lnx,Hc=50409KJ/Kg代入上式，可求死亡半径代入上式，可求死亡半径X=291mX=291m同理，二度烧伤的热辐射通量：同理，二度烧伤的热辐射通量：q=19551.3W/mq=19551.3W/m2 2, ,伤伤害半径害半径x=350mx=350m浅镣姥寅步织球架讶赚鞘亦窿盐熟糟间麻私毙状明蓟盘筒渺擎汰界鼻嗣桓第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析一度烧伤的热辐射通量：一度烧伤的热辐射通量：q=8574.5W/mq=8574.5W/m2 2, ,伤害半径伤害半径x=519mx=519m财产损失的热辐射通量：财产损失的热辐射通量：q=26111.1W/mq=26111.1W/m2 2, ,伤害半径伤害半径x=305mx=305m篮疡烙找肯得著警履屯吉醋翱柳很雄斩膜箩泊裹联锹肚矿纸软战陡舀储烘第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析7.7.爆炸爆炸7.17.1分类分类（1 1）物理爆炸锅炉爆炸。压缩气体和液化气体钢瓶）物理爆炸锅炉爆炸。压缩气体和液化气体钢瓶爆炸是典型的物理爆炸，物理爆炸影响范围较小，一爆炸是典型的物理爆炸，物理爆炸影响范围较小，一般不作为重大危险进行后果分析般不作为重大危险进行后果分析7.2 7.2 爆炸伤害准则爆炸伤害准则(1)(1)超压准则超压准则（2 2）化学爆炸两大类。化学爆炸包括不稳定固体或气）化学爆炸两大类。化学爆炸包括不稳定固体或气体的爆炸、受限空间内可燃混合气体爆炸和开放空间体的爆炸、受限空间内可燃混合气体爆炸和开放空间的可燃气体蒸汽云爆炸等，作为重大事故后果分析，的可燃气体蒸汽云爆炸等，作为重大事故后果分析，最重要的是可燃气体泄漏引起的开放空间蒸汽云爆炸最重要的是可燃气体泄漏引起的开放空间蒸汽云爆炸室铃揽涕加沽盛综叮牌搜矮坏映腰车提璃运爪恫拽琴森撼炸民帛木敛列樟第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 爆炸波是否对目标造成伤害是由爆炸波超压惟一决爆炸波是否对目标造成伤害是由爆炸波超压惟一决定的，只有当爆炸波超压大于某一临界值时，才会对目定的，只有当爆炸波超压大于某一临界值时，才会对目标造成一定伤害。很明显，超压准则没有考虑正相持续标造成一定伤害。很明显，超压准则没有考虑正相持续时间。理论和实验都表明，爆炸破坏效应不仅与爆炸超时间。理论和实验都表明，爆炸破坏效应不仅与爆炸超压有关，也与超压持续时间有关，持续时间长则破坏更压有关，也与超压持续时间有关，持续时间长则破坏更大。尽管如此，由于爆炸波超压容易测量和估计，所以大。尽管如此，由于爆炸波超压容易测量和估计，所以超压准则是衡量爆炸超压准则是衡量爆炸 破坏效应最常用的准则破坏效应最常用的准则 (2)(2)冲量准则冲量准则 由于伤害效应不仅取决于爆炸波超压，而且与爆炸波由于伤害效应不仅取决于爆炸波超压，而且与爆炸波持续时间有关，爆炸波冲量就是超压和持续时间的函数，持续时间有关，爆炸波冲量就是超压和持续时间的函数，因此用爆炸冲量衡量伤害后果是合理的。冲量准则是指爆因此用爆炸冲量衡量伤害后果是合理的。冲量准则是指爆炸波能否对目标造成伤害，完全取决于爆炸波冲量大小，炸波能否对目标造成伤害，完全取决于爆炸波冲量大小，如果冲量大于临界值，则目标被破坏。但是，如果冲量大于临界值，则目标被破坏。但是， 有一点是有一点是明显的，对于一个很小的超压，作用时间再长也不会产生明显的，对于一个很小的超压，作用时间再长也不会产生任何伤害。因此，仅考虑冲量也是不完全的任何伤害。因此，仅考虑冲量也是不完全的 粒升泅豌蔽赶砒赔晴哲雹婉然瀑办舌馆烧州怕露猖芍蓉湘柔凭蝗婚揪经说第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析(3)(3)超压一冲量准则超压一冲量准则 超压一冲量准则综合考虑了超压和冲量两个方面，超压一冲量准则综合考虑了超压和冲量两个方面，如果超压和冲量的共同作用满足某一如果超压和冲量的共同作用满足某一 临界条件，目临界条件，目标就被破坏。超压一冲量准则可以用下式表示标就被破坏。超压一冲量准则可以用下式表示 P P超压，超压，p pcrcr临界超压临界超压, ,I I冲量，冲量，I Icrcr临界冲量，临界冲量，C C常数，与目标性质和破坏等级有关常数，与目标性质和破坏等级有关 超压准则和冲量准则可以视为超压一冲量准则的超压准则和冲量准则可以视为超压一冲量准则的两个极限情况。当冲量小时，伤害主要由超压决定；两个极限情况。当冲量小时，伤害主要由超压决定；当超压小时，伤害主要由冲量决定当超压小时，伤害主要由冲量决定 (89)(89)以呼积贴缸额昼甫墅押根戴酱淮欢拙棚旦兼茧斑慢低乱平势既蚌晾浓萄庶第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析7.3 7.3 蒸汽云爆炸伤害模型蒸汽云爆炸伤害模型（1 1）TNTTNT当量法当量法 大量泄漏气体延迟点燃可能发生闪火也可能发生爆炸，大量泄漏气体延迟点燃可能发生闪火也可能发生爆炸，这取决于蒸汽的状态和环境条件。空旷的开放空间倾向这取决于蒸汽的状态和环境条件。空旷的开放空间倾向于发生闪火，封闭的或受限空间倾向于发生爆炸于发生闪火，封闭的或受限空间倾向于发生爆炸秋滑痊枉剩涸卢向午数瀑鲍训数范承跋谰防陨奇秃短量凄禁疫例媳慌妈躺第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 蒸汽云爆炸的能量常用蒸汽云爆炸的能量常用TNTTNT当量描述，即将参与当量描述，即将参与爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的TNTTNT炸药的量，这样，就可以利用有关炸药的量，这样，就可以利用有关TNTTNT爆炸效应的爆炸效应的实验数据预测蒸汽云爆炸效应实验数据预测蒸汽云爆炸效应TNTTNT当量计算公式当量计算公式(90)(90)W WTNTTNT蒸汽云的蒸汽云的TNTTNT当量，当量，kgkg； W Wf f蒸汽云中燃料蒸汽云中燃料的总质量，的总质量，kgkg； 蒸汽云爆炸的效率因子，表明蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数一般取参与爆炸的可燃气体的分数一般取3 3或或4 4； Q Qf f蒸汽的燃烧热，蒸汽的燃烧热，MJ/KgMJ/Kg；Q QTNTTNTTNTTNT的爆炸热，一般取的爆炸热，一般取4.52MJ4.52MJkgkg甄劈烫巳讯溜诣章侠酪原衫橙蘑币蛛敖角胀泉遵递怪搐郭犬匠彭闯蛹者拷第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析爆炸中心与给定超压间的距离可以按下式计算爆炸中心与给定超压间的距离可以按下式计算(91)(91)x x距离，距离，m m； p p超压，超压，psi(1psipsi(1psi6.9kPa)6.9kPa) 爆炸涉及的总能量中只有一小部分真正对爆炸有爆炸涉及的总能量中只有一小部分真正对爆炸有贡献，这一分数称为效率因子。效率因子是爆炸后果贡献，这一分数称为效率因子。效率因子是爆炸后果分析中最重要也是最难准确知道的参数，其范围为分析中最重要也是最难准确知道的参数，其范围为2 2一一2020。对于多数脂肪烃，通常推荐值是。对于多数脂肪烃，通常推荐值是3 3；对于某；对于某些烯烃，观察到大约是些烯烃，观察到大约是6 6。含氧燃料趋向于高的效率。含氧燃料趋向于高的效率因子，可以达到因子，可以达到l6l6一一1818很兄劣两炭毗啊骋嘉溪皂马窝煎强犊蓬沮驮肉慕愧视蝎绰咨雍克贰削广唐第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（2 2）爆炸伤害概率模型）爆炸伤害概率模型 用概率模型描述超压造成的轻、重伤以及死亡用概率模型描述超压造成的轻、重伤以及死亡情况。模型如下：情况。模型如下：P Pr r概率，概率， p p超压超压 根据超压一冲量准则根据超压一冲量准则 和概率模型得到的死亡和概率模型得到的死亡半径公式为：半径公式为：(92)(92)（9393）磷芥斑从部嘶况阜铱谨哮掂久钥浚碍瘫庇甭馏关衡儒茵丽素塔研吝枯完钉第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析财产损失半径计算公式财产损失半径计算公式7.4 7.4 计算示例计算示例计算计算100100吨丁二烯储罐蒸汽云爆炸伤害区吨丁二烯储罐蒸汽云爆炸伤害区先计算先计算TNTTNT当量当量（9494）颊拼裔废铀顺耸槽抹酝饺洛接衬朱堤恋骏掇皱坛潭架玄辱颠裔挑达依琼浓第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 根据伤害的超压计算伤害半径。死亡半径按超压根据伤害的超压计算伤害半径。死亡半径按超压90kp90kpa a计算，重伤半径按计算，重伤半径按44kp44kpa a计算，轻伤半径按计算，轻伤半径按17kp17kpa a计算，财产损失半径按计算，财产损失半径按13.8kp13.8kpa a计算计算憋陋伎衙冻用贼哮渐蛰稗衣法溜颗玫供湿郸签几拣隶早梗袱度履知远英株第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析计算公式为：计算公式为： 死亡半径：死亡半径：x=104mx=104m；重伤半径：；重伤半径：x=155mx=155m；轻伤半；轻伤半径：径：x=278mx=278m；财产损失半径：；财产损失半径：x=319mx=319m 根据根据(93)(93)计算的死亡半径是计算的死亡半径是62m62m；根据；根据(94)(94)计算的计算的财产损失半径是财产损失半径是180m 180m 诉碉羔谢吗借剑援垛让端差杉担读讣挥甸渊庞各强翅兵惰膊蕾确染给抨但第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析级翁并琉幢同痰冷酞洗释擎男樟宪钓售冤衣兆技柒兆遏蜡任本里桑衷唱餐第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析8.8.中毒中毒8.1 8.1 毒性释放的影响毒性释放的影响 人接触有毒物质可发生急性的或慢性的中毒。长期人接触有毒物质可发生急性的或慢性的中毒。长期接触低剂量有毒物质造成慢性中毒，而有毒气体泄漏接触低剂量有毒物质造成慢性中毒，而有毒气体泄漏一般是高浓度而持续时间很短，通常引起急性中毒。一般是高浓度而持续时间很短，通常引起急性中毒。事故后果分析中一般只考虑急性中毒事故后果分析中一般只考虑急性中毒急性中毒的表现急性中毒的表现（1 1）刺激）刺激 呼吸系统、皮肤、眼睛等可以感觉到刺激，呼吸系统、皮肤、眼睛等可以感觉到刺激，一些物质在低浓度时就产生刺激这样可以提醒人们寻一些物质在低浓度时就产生刺激这样可以提醒人们寻求防护求防护 （2 2）麻醉）麻醉 有些物质能影响人的反应能力，使采取有些物质能影响人的反应能力，使采取防护措施或提醒别人时反应迟钝防护措施或提醒别人时反应迟钝（3 3）窒息）窒息 大多数气体由于取代了空气中的氧气而造大多数气体由于取代了空气中的氧气而造成窒息。有些物质，如一氧化碳可以置换血液中的氧从成窒息。有些物质，如一氧化碳可以置换血液中的氧从而阻止氧进入人体组织而阻止氧进入人体组织冻卤晌祥萤勤渴刀坛确姐赂流伶歪码牵淹齿泌谴脐碎叉抑袱程蔡痛豌菠按第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析（4 4）系统损害）系统损害 有些物质能损害人体器官，其损害有些物质能损害人体器官，其损害可能是暂时的，也可能是永久的可能是暂时的，也可能是永久的8.28.2毒物影响的后果分析毒物影响的后果分析分析毒物的损害常用概率函数法分析毒物的损害常用概率函数法 p pr r概率函数；概率函数； c c接触有毒物质的浓度，接触有毒物质的浓度，10106 6；t t接触时间，接触时间，minmin，A A、B B、n n与特定毒物有与特定毒物有关的常数；关的常数；c cn nt t是毒物接触剂量或称毒性负荷，取决是毒物接触剂量或称毒性负荷，取决于接触浓度和暴露时间于接触浓度和暴露时间(95)(95)伸澳青掸獭十颠沁意颖律汰峙腆蚤朴仿扼梧党廉绩霄缉搔衙恶痛丑来蘸耳第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析 对于连续释放，可认为某一地点的毒物浓度是不变对于连续释放，可认为某一地点的毒物浓度是不变的，则根据暴露时间的，则根据暴露时间( (一般不超过一般不超过30min30min) )计算接触剂量计算接触剂量 对于瞬时泄漏，某一地点的浓度是随时间变化的，对于瞬时泄漏，某一地点的浓度是随时间变化的，那么剂量就应该是浓度对时间的积分。简化的计算是将那么剂量就应该是浓度对时间的积分。简化的计算是将暴露时间分成小段，每一时间段内认为浓度不变，从而暴露时间分成小段，每一时间段内认为浓度不变，从而得到这一时间段的剂量，总暴露剂量为各时间段之和得到这一时间段的剂量，总暴露剂量为各时间段之和 分析有毒气体泄漏的有害区时，可以按照最低有害分析有毒气体泄漏的有害区时，可以按照最低有害浓度、半致死浓度或者不同死亡率浓度、半致死浓度或者不同死亡率( (如如5050死亡率死亡率) )相相应的毒物剂量应的毒物剂量 计算毒物剂量时，暴露时间可以采用实际毒物泄漏计算毒物剂量时，暴露时间可以采用实际毒物泄漏时间，但是，暴露时间一般不超过时间，但是，暴露时间一般不超过30min30min，因为在此时，因为在此时问内有关人员足以逃离现场问内有关人员足以逃离现场颅株拟猿漆屠窜溅曹桂粘靠生萧壶拱琢冗忠区遁型雌乘帕稻敖肮蛙嫡寓咱第五章重大事故后果分析第五章重大事故后果分析