【正文】 vironment atmosphere that dominated the wind, the wind of gas leakage direction spread concentration distribution, has enormous influence on the spread of gas leakage next wind fastest. Static, as time flies, the space increased concentration of the each point of the trend. In the stable romantic, space the concentration of each point does not change significantly over time, can be considered a steady. Leak gas diffusion next wind fastest, on the site once produce natural gas leak, should be taken into account in the direction and point source leaking the wind direction, wind speed at factors such as timely and accurate prediction leakage, gas may be spread to dangerous area, pletes the countermeasures. Key words： Theory of similarity。 學號： 07412225 常 州 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） （ 2022 屆） 題 目 重氣泄漏擴散模擬及應急救援 學 生 薛云龍 學 院 環(huán)境與安全工程學院 專業(yè)班級 安 全 072班 校內(nèi)指導教師 王 新穎 專業(yè)技術職務 講 師 校外指導老師 專業(yè)技術職務 二 ○ 一一 年 六 月I 重氣泄漏擴散模擬及應急救援 摘 要 ： 重氣 泄漏擴散事故是經(jīng)常發(fā)生且危害較大的一種事故形式，由于重氣的密度大于空氣，因此重氣往往沿地面擴散，泄放物質(zhì)進入人體將引起中毒事故，若泄放物質(zhì)被點燃或引爆將引起大規(guī)模的燃燒爆炸事故。 關鍵詞 ： 相似理論；泄漏模型；泄漏擴散模式 ； 示蹤法 ； 重氣；應急救援； II Heavy gas leak dispersion modeling and emergency rescue Abstract ： As it is wellknown, many industrial and domestic gases are toxic and flammable are stored in highlypressurized vessels at liquefied state with ambient temperature. If there is by chance a sudden release, it often forms heavythanair vapour. The accident release and dispersion of toxic and flammable heavy gas can present a serious risk to the public’s safety and to the environment. Disease may be caused when the flammable heavy gases are lit. Although great attention has been paid to the hazard of heavy gas dispersion, effective data of filed experiments are still insufficient to make risk assessment and precaution. Through the statistical analysis, draw a conclusion that chemical system in production, transportation and storage process, should first consideration and control of hazardous chemicals, and summarizes the characteristics of the leak diffusion process performance. Subjective factors, equipment inherent defect caused by leakage on China39。 11 FEM3模型 15 重氣泄漏事故分析 17 基 于 人 的 因 素 進 行 分析 18 重氣泄漏擴散的基本模式 18 小結 19 4 試驗模型設 計以及試驗過程 21 建造試驗模型的基本原則 27 試 驗 裝 置 示 意圖 32 41 應急通訊系統(tǒng) 42 應急防護和救援特別是易燃、易爆物質(zhì)泄漏后，遇明火或靜電火花可引發(fā)燃燒爆炸，也可能擴散相當一段距離后，遇明火引起回火爆炸，對周圍環(huán)境、人員、設備等造成巨大的危害 [1]。這些殘酷的事實表明，深入開展重氣泄漏及擴散過程的理論實驗研究，對于科學預防泄漏事故的發(fā)生、指導緊急救災具有重要理論價值和實踐意義。從上兩圖中可以看出， 8種危險物質(zhì)中除 一氧化碳不屬于重氣外，其它泄漏物質(zhì)均屬于重氣，重氣發(fā)生事故次數(shù)占總次數(shù)的 ％，常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 共 57 頁 造成的傷亡占總傷亡的 99． 09％ 。我國政府各有關部門也很重視，原化工部、勞動部、城鄉(xiāng)建設部、全國人民防空委員會、國家環(huán)境保護局、中國人民解放軍參謀部等都進行過專題調(diào)查或召開專門會議，力求把防范毒物泄漏等化學事故納入城市建設總體規(guī)劃中去，采取了一系列應急 措施 [10]。 。 （ 3）相似理論。 Maplin Sands試驗是由 Shell Research 1980年夏天進行的，試驗目的是為了研究可燃重氣泄漏 擴散以及燃燒行為。潘旭海 [21]等對重氣云團瞬時泄漏擴散進行了數(shù)值模擬。如果能用模型試驗并結合計算機模擬等手段來研究有害物質(zhì)的擴散規(guī)律，將會大大提高研究的準確性和可靠性。因此，該課題的研究不僅具有重要的理論價值，而且具有很高的經(jīng)濟和社會現(xiàn)實意義。假如氣云在尚未稀釋到低于燃燒下限前即被引燃的話，就可能發(fā)生非密閉空間氣云爆炸或閃火，能引起大范圍的破壞。對于后者，當噴出的液體與環(huán)境相比處于過熱狀態(tài)時，液體將劇烈沸騰并被分散 (閃蒸分散 )，同時液體或兩相混合物也會由于液體表面的不穩(wěn)定性而被分散 (空氣動力分散 )，這些破碎的細小液 滴混入氣云內(nèi)形成氣溶膠。 ：密度差作用下的 重力沉降，包括三方面的變化過程：一是重氣塌陷引起煙團徑向的尺寸增大。 ：重力擴展和環(huán)境流動相互作用的階段。如美國環(huán)境保護協(xié)會（ EPA）所采用的許多標準都是以 Gaussian 模型為 基礎而制定的。其濃度計算公式為 [25]： ? ? ? ? ? ?? ?nyzym xcycucQzyxC ??? 222 2e x p, ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ?nznz xchzxchz ?? ?????? 222222 e x pe x p （ 21） 式中 ： C—— 泄漏物質(zhì)的蒸氣濃度， mg/m3； Qm—— 源的泄放速率 ， m/s； u—— 平均風速， m/s； h—— 氣體泄漏高度 ， m； n、 cy、 cz—— 與氣象條件有關的擴散參數(shù)（ n無量綱， cy、 cz的單位為 ， m） ； x—— 下風向距離， m； y—— 橫風向距離， m； Z—— 距地面高度， m。要考慮到氣液夾帶因為重質(zhì)氣體的擴散有明顯的重力效應階段，煙云的擴散以沉降為主。 ????????????????bKRttttRRRtR210000 (23) ? ??????????????????????????????? ?0060233062231VghVRkbvRRVp (24) 式中： R,R0 —— 煙團瞬時半徑、初始半徑； b—— 浮力參量； ν 0—— 摩擦速度，即空間煙團位移速度 (25) 和所設定平均風速的差值，為 ν 0=uu0； t、 t o— 計算時間、時標； ?? —— 相對密度比率，即化學品蒸氣與空氣的密度比。把圓柱氣箱作為煙團的基礎模 型，運用虛擬源的濃度模擬迭代思想，求解過程中把圓柱氣箱體積源看成是有眾多的小體積源單位組成的，同時也把單獨的微小的體積源單位單獨的處理。通常假定當相對密度差將到某個極限 (如 .001或 .0001)后重氣效應消失，即發(fā)生轉變。通過分析重氣擴散現(xiàn)象，得出重氣云擴散機理與大尺度的大氣擴散有著明顯不同的特點，常常擴散成非常復雜的形狀，有時還停留不散，擴散過程特別易受風速、風向以及地形的影響，從泄漏、形成氣云到大氣擴散，整個過程十分復雜。事故的潛伏性是說事故在尚未發(fā)生或還未造成后果之時，是不會顯現(xiàn)的，所以應該在事故發(fā)生之前充分辨識危險源，進行風險分析，事先采取措施進行控制，最大限度地防止危險因素轉化為事故 [30]。 常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 共 57 頁 因有毒氣體引起的中毒事故都與物質(zhì)的泄漏有著直接的聯(lián)系。分析容易發(fā)生重氣泄漏事故的典型設備，對于研究重氣泄漏源的形式及分類有重要的指導意義。 (2) 違反操作規(guī)程導致泄漏 在氯氣的生產(chǎn)過程中，不能嚴格按照工藝操作規(guī)程作業(yè)；日常安全檢查不到位；發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏等問題不及時修復；對存在故障的設備未能及時修復，使之帶病運轉；生產(chǎn)安全管理制度不健全，不能嚴格執(zhí)行安全監(jiān)督檢查制度；安全管理方法手段欠科學等等，同樣是導致氯氣泄漏的