氯气泄漏扩散计算模拟.doc

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1、氯气泄漏扩散计算模拟（1）氯气泄漏扩散过程氯气管道、阀门、压力表或液氯钢瓶的材质、焊缝以及腐蚀造成的强度下降等设备缺陷原因都可能引起容器破裂从而引发氯气泄漏，使氯气迅速扩展。氯气属于重气，它泄漏时的扩散机理与一般烟囱热污染性烟羽的扩散完全不同，它在地表的释放可分为三个过程。初始阶段：气云刚形成的阶段，主导其运动的作用力为释放的惯性及外界的平均风速。重力扩展阶段：初始的动量消失后，主导作用为重力及外界的湍流扰动，由于重力使气团下降到地表拓展范围，而且稀释作用主要靠大气湍流以及气云下降引起的湍流卷增作用引入

2、外界空气。被动扩散阶段：当气云经一段时间混合稀释后，其密度和温度或浓度逐渐接近外界空气，主要靠大气的湍流。（2）氯气危害浓度根据有关资料，氯气的半数致死浓度，即引起实验染毒动物半数死亡的毒物浓度为850mg/m3。氯的最高允许浓度为1mg/m3，即在一个工作日内任何时间都不应超过的浓度。选取浓度850mg/m3（283ppm）、300mg/m3（100ppm）、90mg/m3（30ppm）、30－90mg/m3（10－30ppm）、15mg/m3（5ppm）、5mg/m3（1.7ppm）和1mg/m3（

3、0.3ppm）7种浓度分别计算氯气泄漏的影响范围。本模拟分析的计算依据如下：浓度伤害分区危害程度Mg/m3ppm850283深吸入少量可能危及生命300100致死区（A区）可能造成致命性损害9030重伤区（B区）引起剧咳30～9010～30轻伤区（C区）刺激咽喉，引起剧咳11155吸入反应区（D区）刺激咽喉62有明显气味，刺激眼、鼻10．03嗅觉浓度（3）液氯泄漏量计算流体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算。其泄漏速度为：（7-1）式中Q0——液体泄漏速度，kg/s；Cd——液体泄漏系数；A——裂口面

4、积，m2;ρ——泄漏液体密度，kg/m3;P——容器内介质压力，Pa；P0——环境压力，Pa;g——重力加速度，9.8m/s2;h——裂口之上液位高度，m。对于非常压下的液体泄漏速度，主要取决于内介质压力与环境压力之差和液位高低。（4）液氯容器破裂形成毒害区半径估算液化介质液氯在容器破裂时会发生蒸气扩散，从而造成大面积的毒害区域，其毒害区按如下方法估算。设液氯质量为W（单位：kg）,容器破裂前器内温度为t（单位：℃），液体介质比热为C[单位：KJ/（kg•℃）]当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热

5、状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0（单位：℃），此时全部液体所吸收的热量为：（7-2）11设这些热量全部用于器内液体的蒸发，如它的汽化热为q（单位：kJ/kg），则其蒸发量：（7-3）如介质的分子量为M，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg（单位：m3）为：（7-4）假设这些带有氯气的空气以半球形向地面扩散,则可求出该氯气扩散半径为:（7-5）式中R——有毒气体的半径，m；Vg——有毒介质的蒸气体积，m3；CO——有毒介质在空气中的危险浓度，%;（5）气体连续扩散高斯分布采用世界银行提供的中等密度云连续扩散模

6、型（高斯扩散模型），分析时，根据分析源周边的实际情况，考虑地面有效粗糙度并进行修正。连续排放：（7-6）式中c（x,y,z）——连续排放时，给定地点的污染物浓度，mg/m3；Q——连续排放的物料流量，mg/s；u——平均风速，m/s;x——下风向距离，m;11y——横风向距离，m；z——离地面的距离，m;σx,σy,σz——x,y,z方向扩散参数，按下表选择：表2不同大气稳定度下的扩散参数大气稳定度σyσzABCDEF0.22x（1+0.0001x）-1/20.16x（1+0.0001x）-1/20.1

7、1x（1+0.0001x）-1/20.08x（1+0.0001x）-1/20.06x（1+0.0001x）-1/20.04x（1+0.0001x）-1/20.20x0.123x0.08x（1+0.0002x）-1/20.06x（1+0.0015x）-1/20.03x（1+0.0003x）-1/20.016x（1+0.0003x）-1/2有效粗糙度Z0＞0.1m的粗糙地形扩散参数按如下计算（地面有效粗糙度长度按下表选取）：表3地面有效粗糙度长度地面类型Z0/m地面类型Z0/m草原、平坦开阔地农作物地区村落

8、、分散的树林≤0.10.1-0.30.3-1分散的高矮建筑物（城市）密集的高矮建筑物（大城市）1-44上式中，大气稳定度为D，各参数按下表选择：表4不同大气稳定度下的系数值稳定度ABCDEFa0b00.0421.100.1151.50.151.490.382.530.32.40.572.91311c0d0e0f0g00.03640.43640.050.2730.0240.0450.8530.012380.1560.01360.01820.8