【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ； ? D0—— 裂口直徑， m。 ? 當(dāng)臨界點(diǎn)處的濃度小于允許濃度 (如可燃?xì)怏w的燃燒下限或有害氣體最高允許濃度 )時(shí)，只需按噴射來(lái)分析；若該點(diǎn)濃度大于允許濃度時(shí)，則需要進(jìn)一步分析泄漏氣體在大氣中擴(kuò)散的情況。 20100)]([4)( xDDxbv xv ????? ????? 2000)2( DCQvd ??? 3)絕熱擴(kuò)散 ? 閃蒸液體或加壓氣體瞬時(shí)泄漏后，有一段快速擴(kuò)散時(shí)間，假定此過(guò)程相當(dāng)快以致在混合氣團(tuán)和周?chē)h(huán)境之間來(lái)不及熱交換，則稱此擴(kuò)散為 絕熱擴(kuò)散。 ? 根據(jù) TNO(1979年 )提出的絕熱擴(kuò)散模式，泄漏氣體 (或液體閃蒸形成的蒸氣 )的氣團(tuán)呈半球形向外擴(kuò)散。根據(jù)濃度分布情況，把半球分成內(nèi)外兩層，內(nèi)層濃度均勻分布，且具有50％的泄漏量；外層濃度呈 高斯分布 ，具有另外 50％的泄漏量。 ? 絕熱擴(kuò)散過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段氣團(tuán)向外擴(kuò)散至大氣壓力，在擴(kuò)散過(guò)程中，氣團(tuán)獲得動(dòng)能，稱為“擴(kuò)散能”；第二階段，擴(kuò)散能再將氣團(tuán)向外推，使紊流混合空氣進(jìn)入氣團(tuán)，從而使氣團(tuán)范圍擴(kuò)大。當(dāng)內(nèi)層擴(kuò)散速度降到一定值時(shí)，可以認(rèn)為擴(kuò)散過(guò)程結(jié)束。 ? (1)氣團(tuán)擴(kuò)散能。在氣團(tuán)擴(kuò)散的第一階段，擴(kuò)散的氣體 (或蒸氣 )的內(nèi)能一部分用來(lái)增加動(dòng)能，對(duì)周?chē)髿庾龉?。假設(shè)該階段的過(guò)程為可逆絕熱過(guò)程，并且是等熵的。 ? ①氣體泄漏擴(kuò)散能。 根據(jù)內(nèi)能變化得出擴(kuò)散能計(jì)算公式如下： ? ? E=CV(T1— T2)— (V2— V1) (21) ? 式中 E—— 氣體擴(kuò)散能， J； ? CV—— 定容比熱， J/(kgK)； ? T1—— 氣團(tuán)初始溫度， K； ? T2—— 氣團(tuán)壓力降至大氣壓力時(shí)的溫度， K； ? P0—— 環(huán)境壓力， Pa； ? V1—— 氣團(tuán)初始體積， m3； ? V2—— 氣團(tuán)壓力降至大氣壓力時(shí)的體積， m3。 ? ② 閃蒸液泄漏擴(kuò)散能。 ? 蒸發(fā)的蒸氣團(tuán)擴(kuò)散能可以按下式計(jì)算： ? E=[H1— H2— Tb(S1一 S2)]W— (P1— P0)V1 (22) ? 式中 E—— 閃蒸液體擴(kuò)散能， J； ? H1—— 泄漏液體初始焓； J／ kg； ? H2—— 泄漏液體最終焓； J／ kg； ? Tb — 液體的沸點(diǎn)， K； ? S1—— 液體蒸發(fā)前的熵， J／ (kgK)； ? S2—— 液體蒸發(fā)后的熵， J／ (kgK)； ? W—— 液體蒸發(fā)量， kg； ? P1—— 初始?jí)毫Γ?Pa； ? P0—— 周?chē)h(huán)境壓力， Pa； ? V1—— 初始體積， m3。 ? (2)氣團(tuán)半徑與濃度。在擴(kuò)散能的推動(dòng)下氣團(tuán)向外擴(kuò)散，并與周?chē)諝獍l(fā)生紊流混合。 ? ①內(nèi)層半徑與濃度。氣團(tuán)內(nèi)層半徑 R和濃度 C是時(shí)間函數(shù)，表達(dá)如下： ? (23) ? ? (24) ? ? 式中 t—— 擴(kuò)散時(shí)間 ,s； ? V0—— 在標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力下氣體體積， m3； ? Kd—— 紊流擴(kuò)散系數(shù)，按下式計(jì)算： ? ? (25) ? tKR d ?? 030 .0 0 5 9 7()dVCkt??413030 ][013 EtVEVKd ??? ? 如上所述，當(dāng)中心擴(kuò)散速度 (dR/dt)降到一定值時(shí)，第二階段才結(jié)束。臨界速度的選擇是隨機(jī)的且不穩(wěn)定的。設(shè)擴(kuò)散結(jié)束時(shí)擴(kuò)散速度為 1 m/s，則在擴(kuò)散結(jié)束時(shí)內(nèi)層半徑R1和濃度 C可按下式計(jì)算： ? (26) ? ? (27) ? ② 外層半徑與濃度。第二階段末氣團(tuán)外層的大小可根據(jù)試驗(yàn)觀察得出，即擴(kuò)散終結(jié)時(shí)外層氣團(tuán)半徑 R2由下式求得： ? R2= (28) ? 式中 R2， R1—— 分別為氣團(tuán)內(nèi)層、外層半徑， m。 ? 外層氣團(tuán)濃度自內(nèi)層向外呈高斯分布。 7 2 ?? EC1 3100 .0 8 8 3 7R E V?3 火 災(zāi) 易燃、易爆的氣體、液體泄漏后遇到引火源就會(huì)被點(diǎn)燃而著火燃燒。它們被點(diǎn)燃后的燃燒方式有池火、噴射火、火球和突發(fā)火 4種。 池 火 噴射火 火 球 突發(fā)火 池 火 ? 可燃液體 (如汽油、柴油等 )泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆蓋水面，遇到火源燃燒而成池火。 ? 1)燃燒速度 ? 當(dāng)液池中的可燃液體的沸點(diǎn)高于周?chē)h(huán)境溫度時(shí)，液體表面上單位面積的燃燒速度 dm/dt為： ? (29) ? 式中 dm/dt—— 單位表面積燃燒速度， kg/ (㎡ s)； ? Hc—— 液體燃燒熱； J/kg； ? Cp—— 液體的比定壓熱容； J/(kgK)； ? Tb—— 液體的沸點(diǎn)， K； ? T0—— 環(huán)境溫度， K； ? H—— 液體的氣化熱， J/kg。 ? 當(dāng)液體的沸點(diǎn)低于環(huán)境溫度時(shí)，如加壓液化氣或冷凍液化氣，其單位面積的燃燒速度 dm/dt為： ? (30) ? 式中符號(hào)意義同前。 ? HTTcHdtdmbpC??? )(0HHdtdm C0 ? ? 燃燒速度也可從手冊(cè)中直接得到。表 3列出了一些可燃液體的燃燒速度。 ? 表 3 一些可燃液體的燃燒速度 2)火焰高度 ? 設(shè)液池為一半徑為 r的圓池子，其火焰高度可按下式計(jì)算： ? (31) ? ? 式中 h—— 火焰高度； m； ? r—— 液池半徑； m； ? ρ0—— 周?chē)諝饷芏龋?kg/m3； ? g—— 重力加速度， ； ? dm/dt—— 燃燒速度， kg/(㎡ s)。 210])2(/[84grdtdmrh?? 3)熱輻射通量 ? 當(dāng)液池燃燒時(shí)放出的總熱輻射通量為： ? ? (32) ? 式中 Q—— 總熱輻射通量， W； ? η—— 效率因子，可取 ～ ； ? 其余符號(hào)意義同前。 2 0 . 6 1( 2 ) [ 7 2 ( ) 1 ]cdm dmQ r r h Hdtdt? ? ?? ? ? ? ?4)目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度 ? 假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球面輻射出來(lái)，則在距離池中心某一距離 (X)處的入射熱輻射強(qiáng)度為： ? ? (33) ? 式中 I—— 熱輻射強(qiáng)度， W/㎡ ； ? Q—— 總熱輻射通量； W； ? tc—— 熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無(wú)相對(duì)理想的數(shù)據(jù)時(shí)，可取值為 1； ? X—— 目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離， m。 24 XQtI c?? 噴射火 ? 加壓的可燃物質(zhì)泄漏時(shí)形成射流，如果在泄漏裂口處被點(diǎn)燃，則形成噴射火。這里所用的噴射火輻射熱計(jì)算方法是一種包括氣流效應(yīng)在內(nèi)的噴射擴(kuò)散模式的擴(kuò)展。把整個(gè)噴射火看成是由沿噴射中心線上的全部點(diǎn)熱源組成，每個(gè)點(diǎn)熱源的熱輻射通量相等。 ? 點(diǎn)熱源的熱輻射通量按下式計(jì)算： ? (34) ? 式中 q—— 點(diǎn)熱源熱輻射通量， W； ? η—— 效率因子，可取 ； ? Q0—— 泄漏速度， kg/s； ? Hc—— 燃燒熱， J/kg。 ? 從理論上講，噴射火的火焰長(zhǎng)度等于從泄漏口到可燃混合氣燃燒下限 (LFL)的射流軸線長(zhǎng)度。對(duì)表面火焰熱通量，則集中在LFL/。對(duì)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析而言，點(diǎn)熱源數(shù) n一般取 5就可以了。 ? CHQq 0?? ? 射流軸線上某點(diǎn)熱源 i到距離該點(diǎn) x處一點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度為： ? (35) ? 式中 Ii—— 點(diǎn)熱源 i至目標(biāo)點(diǎn) x處的熱輻射強(qiáng)度， w/㎡ ； ? q—— 點(diǎn)熱源的輻射通量， W； ? R—— 輻射率，可取 ； ? x—— 點(diǎn)熱源到目標(biāo)點(diǎn)的距離 ,m。 ? 某一目標(biāo)點(diǎn)處的入射熱輻射強(qiáng)度等于噴射火的全部點(diǎn)熱源對(duì)目標(biāo)的熱輻射強(qiáng)度的總和： ? ? (36) ? 式中 n—— 計(jì)算時(shí)選取的點(diǎn)熱源數(shù)，一般取 n=5。 24 xRqIi ??? ???n