天然气泄露及其扩散分析.doc

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，以及预混云团出现爆轰和稳定燃烧两种情况下对人和建筑物的伤害半径。
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由于撞击、爆炸等原因使容器发生灾难性破裂时，容器内的有毒气体在极短的时间内全部泄漏出来。尽管整个过程并非瞬时完成，但与天然气的扩散过程相比，灾难性破裂的泄漏时间可以忽略不计，可看作为瞬时泄漏。

加压容器或管道产生的纯气态天然气泄漏通常以射流的方式发生，其特征可用临界流（其最大出口速度等于声速）来描述，临界流的发生与否依赖于储存压力与大气压力之比。对于大多数气体，当储存压力大于等于大气压力的两倍时，流体泄漏时的出口速度等于声速。因此，绝大多数天然气发生泄漏时将以临界流方式为特征[17杜建科]。
假设气体泄漏过程为理想气体的不可逆绝热扩散过程，在不考虑气体泄漏速率随时间发生变化时，临界流的质量泄露速度为：
（1）
式中：
——气体泄漏速率，kg/s；
——无量纲泄漏系数，其取值可从化工手册中查到，因受粘性和其他泄漏效应的影响，泄漏系数通常小于1；
A——泄漏孔面积，m²；
——罐压，Pa；
M——气体分子量；
——热容比，即定压热容与定容热容之比，；
R——气体常数，；
T——气体的储存温度，k。
从上式可以看出，气体泄露速率与气体的分子量、热容比、储存压力、温度、泄漏系数以及泄漏孔面积等有关。
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随着泄露的持续进行，存储压力下降，到某一时刻（如储压低于2个大气压）将转变为亚临界流泄露（流体出口速度小于声速）方式，此时泄露速率为：
（2）
式中，——大气压，Pa。
显然，式(2)可看作临界流的泄漏速率与特定修正系数的积。由于未考虑气体泄漏速率随时间的变化，利用式(1)和式(2)计算出的泄漏速率是保守的最大可能泄漏速率。越来越多的证据表明，加压容器发生的泄漏多数是两相流泄漏,即同时泄漏出气体和液体，泄漏速率介于气相泄漏速率与液相泄漏速率之间，但由于这一过程更为复杂，相应的模型极不完善。
[18]
风向、风速、大气稳定度、气温、湿度等因素对泄漏气体的扩散具有不同程度的影响。
风的影响
风从风向和风速两个方面对天然气扩散产生影响。风向决定泄漏气云扩散的主要方向，大部分泄漏气体总是分布在下风向。风速的大小决定扩散稀释作用的强弱。风速影响泄漏气云的扩散速度和被空气稀释的速度，因为风速越大，大气的湍