2023/1/41第六章典型事故影響模型與計算2022/12/191第六章2023/1/42主要內容6.1 泄漏模型 6.2 擴散模式 6.3 火災模型 6.4 爆炸模型6.5 事故傷害的計算方法安全系統工程2022/12/192主要內容6.1 泄漏模型 安全系統工程2023/1/43泄漏主要包括液體泄漏、氣體泄漏和兩相流泄漏等6.1泄漏模型6.1.1 液體泄漏模型

液體泄漏量可根據流體力學中的伯努利方程計算泄漏量。當發生泄漏的設備的裂口是規則的，而且裂口尺寸及泄漏物質的有關熱力學、物理化學性質及參數已知時，可根據流體力學中的有關方程式計算泄漏量。當裂口不規則時，可采用等效尺寸代替；當泄漏過程中壓力變化時，則往往采用經驗公式。2022/12/193泄漏主要包括液體泄漏、氣體泄漏和兩相流2023/1/44Q

——液體泄漏速度，kg/s；Cd——液體泄漏系數，按表6-1選??；A——裂口面積，m2；ρ——泄漏液體密度，kg/m3；P——容器內介質壓力，Pa；P0——環境壓力，Pag——重力加速度，9.8m/s2；h——裂口之上液位高度，m。表6-1液體泄漏系數Cd雷諾數Re裂口形狀圓形（多邊形）三角形長方形>1000.650.600.55≤1000.500.450.402022/12/194Q——液體泄漏速度，kg/s；表6-2023/1/45

當容器內液體是過熱液體，即液體的沸點低于周圍環境溫度，液體流過裂口時由于壓力減小而突然蒸發。蒸發所需熱量取自于液體本身，而容器內剩下的液體溫度將降至常壓沸點。在這種情況下，泄漏時直接蒸發的液體所占百分比F可按下式計算：Cp——液體的定壓比熱，J/kg·K；T——泄漏前液體的溫度，K；T0——液體在常壓下的沸點，K；H——液體的氣化熱，J/kg。2022/12/195當容器內液體是過熱液體，即液體2023/1/466.1.2 氣體泄漏模型

氣體從裂口泄漏的速度與其流動狀態有關。因此，計算泄漏量時首先要判斷泄漏時氣體流動屬于音速還是亞音速流動，前者稱為臨界流，后者稱為次臨界流。當下式成立時，氣體流動屬音速流動：當下式成立時，氣體流動屬亞音速流動：k——氣體的絕熱指數（等熵指數），即定壓比熱Cp與定容比熱CV之比。

2022/12/1966.1.2 氣體泄漏模型氣體從2023/1/47氣體呈音速流動時，其泄漏量為：氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為：Cg——氣體泄漏系數，當裂口形狀為圓形時取1.00，三角形時取0.95，長方形時取0.90Y——氣體膨脹因子，它由下式計算：A——裂口面積，m2；M——分子量；ρ——氣體密度，kg/m3；R——普適氣體常數，J/mol·K，通常取R＝8.31436；；T——氣體溫度，K。2022/12/197氣體呈音速流動時，其泄漏量為：氣體呈2023/1/48氣體空氣氮氣氧氣氫氣甲烷乙烷乙烯丙烷氨氣K值1.401.401.3971.4121.3151.181.221.331.32氣體氯氣干飽和蒸氣一氧化碳二氧化碳一氧化氮二氧化氮過熱蒸氣氫氰酸K值1.351.1351.3951.2951.41.311.31.31表6-2常用氣體的絕熱指數2022/12/198空氣氮氣氧氣氫氣甲烷乙烷乙烯丙烷氨氣K2023/1/496.1.3 兩相流泄漏模型在過熱液體發生泄漏時，有時會出現氣、液兩相流動。均勻兩相流動的泄漏速度可按下式計算：Q——兩相流泄漏速度，kg/s；Cd——兩相流泄漏系數，可取0.8；A——裂口面積，m2；P——兩相混合物的壓力，Pa；Pc——臨界壓力，Pa，可取Pc

=0.55Pa；ρ——兩相混合物的平均密度，kg/m3，它由下式計算：

（6-11）2022/12/1996.1.3 兩相流泄漏模型在過熱液體發2023/1/410ρ1——液體蒸發的蒸氣密度，kg/m3；ρ2——液體密度，kg/m3；Mv——蒸發的液體占液體總量的比例，它由下式計算：Cp——兩相混合物的定壓比熱，J/kg·K；T——兩相混合物的溫度，K；Tc——臨界溫度，K；Hv——液體的氣化熱，J/kg。

當Mv

＞1時，表明液體將全部蒸發成氣體，這時應按氣體泄漏公式計算；如果Mv很小，則可近似按液體泄漏公式計算。2022/12/1910ρ1——液體蒸發的蒸氣密度，kg/2023/1/411

如果管道長度和管道直徑之比L/D<12，先按前面介紹的方法計算純液體泄漏速率和兩相流泄漏速率，再用內插法加以修正。兩相流實際泄漏速率的計算公式為：

式中，Q、Qv1和Q1——分別為兩相流實際泄漏速率、按式（6-11）計算出來的兩相流泄漏速率和純液體泄漏速率，kg/s。如果管道長度和管道直徑之比L/D≤2，一般認為泄漏為純液體泄漏。2022/12/1911如果管道長度和管道直2023/1/4126.2 擴散模式

根據氣云密度與空氣密度的相對大小，將氣云分為重氣云、中性氣云和輕氣云三類。

重氣云是指氣云密度顯著大于空氣密度的氣云，這類氣云將受到方向向下的負浮力（即重力）作用。

輕氣云是指氣云密度顯著小于空氣密度的氣云，這類氣云將受到方向向上的正浮力作用。

中性氣云是指氣云密度與空氣密度相當的氣云，這類氣云將不受明顯的浮力作用。輕氣云和中性氣云統稱為非重氣云。

2022/12/19126.2 擴散模式根據氣云密度2023/1/413圖6-1煙羽擴散模式示意圖圖6-2煙團擴散模式示意圖連續泄露源泄露物質的擴散示意圖瞬間泄露源泄露物質的擴散示意圖連續泄漏源如連接在大型儲罐上的管道穿孔，柔性連接器處出現的小孔或縫隙、連續的煙囪排放等。瞬間泄漏源如液化氣體鋼瓶破裂、瞬間沖料形成的事故排放、壓力容器安全閥異常啟動、放空閥門的瞬間錯誤開啟等2022/12/1913圖6-1煙羽擴散模式示意圖圖62023/1/414危險化學品事故擴散簡化分析假設：（1）氣云在平整、無障礙物的地面上空擴散；（2）氣云不發生化學反應和相變反應，也不發生液滴沉降現象；（3）危險品泄漏速度不隨時間變化；（4）風向為水平方向，風速和風向不隨時間、地點和高度變化；（5）氣云和環境之間無熱量交換。2022/12/1914危險化學品事故擴散簡化分析假設：2023/1/4156.2.1 非重氣云擴散模型除了本節第一部分提出的那些假設外，高斯模型還使用了如下假設：（1）氣云密度于環境空氣密度相當，氣云不受浮力作用；（2）云團中心的移動速度和云羽軸向蔓延速度等于環境風速；（3）云團內部或云羽橫截面上濃度、密度等參數服從高斯分布（即正態分布）。

建立如下坐標系OXYZ：其中原點O是泄漏點在地面上的正投影，X軸沿下風向水平延伸，Y軸在水平面上垂直于X軸，Z軸垂直向上延伸。2022/12/19156.2.1 非重氣云擴散模型除了本節2023/1/416根據高斯模型，泄漏源下風向某點（x,y,z)在t時刻的濃度用下面的公式計算。瞬間泄漏擴散模型為：

連續泄漏擴散模型為：2022/12/1916根據高斯模型，泄漏源下風向某點（x,2023/1/4176.2.2 重氣云擴散模型

盒子模型用來描述危險氣體近地面瞬間泄漏形成的重氣云團的運動，平板模型用來描述危險氣體近地面連續泄漏形成的重氣云羽的運動。這兩類模型的核心是因空氣進入而引起氣云質量增加的速率方程。

1．盒子模型（1）基本假設除了本節第一部分提出的那些假設外，盒子模型還使用了如下假設：①重氣云團為正立的坍塌圓柱體，圓柱體初始高度等于初始半徑的一般。②在重氣云團內部，溫度、密度和危險氣體濃度等參數均勻分布。③重氣云團中心的移動速度等于環境風速。2022/12/19176.2.2 重氣云擴散模型盒2023/1/418（2）擴散分析坍塌圓柱體的徑向蔓延速度由下式確定：（3）轉變點計算隨著空氣的不斷進入，重氣云團的密度將不斷減小，重氣坍塌引起的擴散將逐步讓位于環境湍流引起的擴散。目前，判斷重氣坍塌過程終止的常用準則為ε準則ε準則認為，如果ε小于或等于某個臨界值（在0.001～0.01之間），重氣坍塌引起的擴散將讓位于環境湍流引起的擴散。2022/12/1918（2）擴散分析（3）轉變點計算ε準則2023/1/4192.平板模型（1）基本假設除了本節第一部分提出的那些假設外，平板模型還使用了如下假設：①重氣云羽橫截面為矩形，下風向距離為x米出的云羽橫風向半寬b（m），垂直方向高度為h（m）。在泄漏源點，云羽橫風向半寬為高度的兩倍，即b0=2h0

。②重氣云羽橫截面內部，溫度、密度和危險氣體濃度等參數均勻分布。③重氣云羽中心的軸向蔓延速度等于環境風速。（2）擴散分析

（3）轉變點計算

2022/12/19192.平板模型①重氣云羽橫截面為矩形，2023/1/4206.3 火災模型

易燃、易爆的氣體、液體泄漏后遇到引火源就會引發火災?；馂膶χ車h境的應先主要在于其輻射熱，火災輻射熱的影響范圍一般均在200m左右的近火源區域.火災主要有三種類型，即池火災、噴射火、固體火災。6.3.1 池火災

定義：可燃液體泄漏后流到地面或流到水面并覆蓋水面，形成液池，遇點火源形成的火災稱為池火1．計算池直徑2．燃燒速度3．火焰高度

4．火焰表面熱輻射通量5．目標接受熱輻射強度2022/12/19206.3 火災模型易燃、易爆2023/1/4216.3.2 噴射火災

加壓的可燃氣體泄漏時形成射流，如果在泄漏裂口處被點燃，將形成噴射火災，使得周圍的人員和財產受到損失。假定火焰為圓錐形，并用從泄漏處到火焰長度4/5處的點源模型來表示。1．火焰長度2．目標接受的熱輻射通量6.3.3 固體火災

固體火災的熱輻射參數按點源模型估計。此模型認為火焰射出的能量為燃燒的一部分，并且輻射強度與目標至火源中心距離的平方成反比。2022/12/19216.3.2 噴射火災加壓的可2023/1/4226.4 爆炸

爆炸是物質的一種非常急劇地物理、化學變化，也是大量能量在短時間內迅速釋放或急劇轉化成機械功的現象。一般說來，爆炸現象具有以下特征：

1）爆炸過程進行得很快；

2）爆炸點附近壓力急劇升高，產生沖擊波；

3）發出或大或小的響聲；

4）周圍介質發生震動或鄰近物質遭受破壞。一般將爆炸過程分為兩個階段：第一階段是物質的能量以一定的形式（定容、絕熱）轉變為強壓縮能；第二階段強壓縮能急劇絕熱膨脹對外做功，引起作用介質變形、移動和破壞。2022/12/19226.4 爆炸爆炸是物質的一種2023/1/423

根據能量釋放過程的性質，爆炸分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。物理爆炸就是物質狀態參數（溫度、壓力、體積）迅速發生變化，在瞬間放出大量能量且對外做功的現象。其特點是在爆炸現象發生過程中，造成爆炸發生的介質的化學性質不發生變化，發生變化的僅是介質的狀態參數?；瘜W爆炸是物質由一種化學結構迅速轉變為另外化學結構，在瞬間放出大量能量且對外做功的現象。其特點是在爆炸現象發生過程中，介質的化學性質發生變化；形成爆炸的能源來自物質迅速發生化學變化時所釋放的能量。核爆炸是指某些物質的原子核發生裂變反應或聚變反應，瞬間放出巨大能量而形成的爆炸現象。發生化學爆炸時會釋放出大量的化學能，爆炸影響范圍較大；而物理爆炸僅釋放出機械能，其影響范圍較小。2022/12/1923根據能量釋放過程的性質，2023/1/4246.4.1 物理爆炸

物理爆炸時，氣體膨脹所釋放的能量（即爆炸能量）不僅與氣體壓力和容器的容積有關，而且與介質在容器內的物性相態相關。1.壓縮氣體與蒸汽容器的爆炸能量（1）壓縮氣體容器的爆炸能量可按理想氣體絕熱膨脹做功公式計算，2022/12/19246.4.1 物理爆炸物理爆炸2023/1/425（2）飽和蒸汽容器的爆炸能量對于常用壓力下的飽和蒸汽容器的爆炸能量可按下式計算：2.介質全部為液體時的爆炸能量通常用液體加壓時所作的功作為常溫液體壓力容器爆炸時釋放的能量，計算公式如下：2022/12/1925（2）飽和蒸汽容器的爆炸能量對于常用2023/1/4263.液化氣體和高溫飽和水容器的爆炸能量

在液氯、液氨儲罐及鍋爐汽包等壓力容器內，介質一般以氣、液兩種物態存在，介質工作壓力大于大氣壓力，介質溫度高于其在大氣壓力下的沸點（也稱“過熱”）。當容器破裂發生爆炸時，除了氣體急劇膨脹對外做功外，還有過熱液體激烈的蒸發過程。（1）液化氣體容器的爆炸能量液化氣體容器破裂爆炸釋放出的能量可按下式計算：2022/12/19263.液化氣體和高溫飽和水容器的爆炸2023/1/427（2）飽和水容器的爆炸能量常用壓力下飽和水的爆炸能量可按下列簡化公式計算：2022/12/1927（2）飽和水容器的爆炸能量常用壓力下2023/1/428表6-12常用壓力下飽和蒸汽的爆炸能量系數（k=1.135）額定壓力

（MPa）0.40.50.60.80.91.11.41.72.63.1爆炸能量系數

（MJ/m3）0.4370.6280.8311.271.501.982.753.566.247.77表6-13常用壓力下飽和水的爆炸能量系數額定壓力

（MPa）0.40.50.60.80.91.11.41.72.63.1爆炸能量系數

（MJ/m3）23.8

27.2

32.541.445.6

53.663.572.4

95.6106

比較飽和水蒸汽和飽和水爆炸能量系數，可以發現，飽和水的爆炸能量系數約為蒸汽的幾十倍。這表明，飽和水的能量約為同體積、同壓力的飽和蒸汽的幾十倍，所以在鍋筒中，即使飽和水與飽和蒸汽各占一半的容積，飽和蒸汽的爆炸能量也不到全部爆炸能量的10％。2022/12/1928表6-12常用壓力下飽和蒸汽的爆2023/1/4294.壓力容器爆炸時的沖擊波能量

壓力容器爆炸時，其爆炸能量以沖擊波能量、破片能量和容器殘余變形能量三種形式向外釋放。研究表明，后兩種形式所消耗的能量只占總爆炸能量的3%～15%，即爆炸能量的主要形式是沖擊波。

沖擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的，沖擊波超壓對人體的傷害及對建筑物的破壞作用見表6-14和表6-15。2022/12/19294.壓力容器爆炸時的沖擊波能量2023/1/430表6-14沖擊波超壓對人體的傷害作用超壓/MPa傷害作用0.02～0.03輕微挫傷0.03～0.05中等損傷（聽覺器官損傷、內臟輕度出血、骨折等）0.05～0.10嚴重損傷（內臟嚴重挫傷、可引起死亡）>0.10極嚴重，可能大部分死亡2022/12/1930表6-14沖擊波超壓對人體的傷害2023/1/431表6-15沖擊波超壓對建筑物的破壞作用超壓/MPa破壞作用0.005～0.006門、窗玻璃部分破碎0.006～0.010受壓面的門窗玻璃大部分破碎0.015～0.02窗框損壞0.02～0.03墻裂縫0.04～0.05墻大裂縫，房瓦掉下0.06～0.07木建筑廠房房柱折斷，房架松動0.07～0.10磚墻倒塌0.10～0.20防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌0.20～0.30大型鋼結構破壞2022/12/1931表6-15沖擊波超壓對建筑物的破2023/1/432

沖擊波的傷害、破壞作用準則有超壓準則、沖量準則和超壓—沖量準則等。下面僅介紹超壓準則。超壓準則認為，只要沖擊波超壓達到一定值，便會對目標造成一定的傷害或破壞。

利用式上式和表6-16及爆炸的炸藥量或TNT當量即可計算確定各種相應距離下的超壓。2022/12/1932沖擊波的傷害、破壞作用準則有超2023/1/433綜上所述，計算壓力容器爆破時對目標的傷害、破壞作用，可按下列程序進行。（1）首先根據容器內所裝介質的特性，分別選用式(6-54)至(6-58)計算出其爆破能量E。（2）將爆破能量q換算成TNT當量q。因為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230kJ/kg～4836kJ/kg,一般取平均爆破為4500kJ/kg,故其關系為：（3）按式(6-59)求出爆炸的模擬比α，即（4）求出在1000kgTNT爆炸試驗中的相當距離RO，即RO=R/α。（5）根據RO值在表6-11中找出距離為RO處的超壓△RO(中間值用插入法)，此即所求距離為R處的超壓。（6）根據超壓△R值，從表6-14、6-15中找出對人員和建筑場的傷害、破壞作用。2022/12/1933綜上所述，計算壓力容器爆破時對目標的2023/1/4345.壓力容器爆炸時碎片能量及飛行距離計算壓力容器爆炸時，殼體可能破裂為很多大小不等的碎片或碎塊向四周飛散拋擲，造成人員傷亡或財產損失。（1）碎片能量的計算碎片飛出時具有動能，動能的大小與每塊碎片的質量及速度的平方成正比，即：

根據有關研究，碎片擊中人體時的動能在26J以上時，可致外傷；碎片擊中人體時的動能在60J以上時，可致骨部外傷；碎片擊中人體時的動能在200J以上時，可致骨部重傷。2022/12/19345.壓力容器爆炸時碎片能量及飛行距2023/1/435（2）碎片飛行距離的計算壓力容器碎片飛離殼體時，一般具有80～120m/s的初速，即使在飛離容器較遠的地方也常有20～30m/s的速度。（3）碎片穿透量的計算壓力容器爆炸時，碎片常常會損壞或穿透臨近的設備管道，引發二次火災、爆炸或中毒事故。壓力容器爆炸時，碎片的穿透力與碎片擊中時的動能成正比。2022/12/1935（2）碎片飛行距離的計算（3）碎片穿2023/1/4366.4.2化學爆炸1．凝聚相爆炸

凝聚相含能材料爆炸能產生多種破壞效應，如熱輻射、一次破片作用、有毒氣體產物的致命效應，但破壞力最強，破壞區域最大的是沖擊波的破壞效應，因此，凝聚相爆炸模型主要考慮沖擊波的傷害作用。凝聚相含能材料的爆炸沖擊波最大正相超壓2022/12/19366.4.2化學爆炸凝聚相含能2023/1/4372．蒸氣云爆炸（VaporCloudExplosion，簡稱VCE）蒸氣云爆炸產生的沖擊波超壓是其主要危害。2022/12/19372．蒸氣云爆炸（VaporClo2023/1/4383.沸騰液體擴展蒸氣爆炸

易燃易爆的液化氣體容器在外部火焰的烘烤下可能發生突然破裂，壓力平衡被破壞，液體急劇氣化，并隨即被火焰點燃而發生爆炸，產生巨大的火球，危害極其嚴重。這種事故被稱為沸騰液體擴展為蒸氣爆炸。沸騰液體擴展蒸氣爆炸的主要危險是火球產生的強烈熱輻射傷害。（1）火球直徑

（2）火球持續時間2022/12/19383.沸騰液體擴展蒸氣爆炸易2023/1/439（3）火球抬升高度火球在燃燒時，將抬升到一定高度?；鹎蛑行木嚯x地面的高度H由下式估計：（4）火球表面熱輻射能量假設火球表面熱輻射能量是均勻擴散的?；鹎虮砻鏌彷椛淠芰坑上率接嬎悖?/p>

（5）視角系數2022/12/1939（3）火球抬升高度火球在燃燒時，將抬2023/1/440（6）大氣熱傳遞系數（7）火球熱輻射強度

在不考慮障礙物對火球熱輻射產生阻擋作用的條件下，距離儲罐X處的熱輻射強度q可由下式計算：

2022/12/1940（6）大氣熱傳遞系數（7）火球熱輻射2023/1/4416.5 事故傷害的計算方法6.5.1 火災輻射傷害計算方法

火災通過輻射熱的方式影響周圍環境，當火災產生的熱輻射強度足夠大時，可使周圍的物體燃燒或變形，強烈的熱輻射可能燒毀設備甚至造成人員傷亡等。表6-18為穩態火災下不同入射通量造成的傷害情況?；馂牡氖鹿屎蠊饕ǎ撼鼗馂?、噴射火、沸騰液體擴展蒸氣云爆炸火球、固體火災。6.5.2 爆炸超壓傷害計算方法

爆炸事故所產生的沖擊波超壓會對人體和建筑物造成嚴重的的傷害和破壞作用。爆炸事故后果主要包括：凝聚相爆炸、物理爆炸、蒸氣云爆炸。6.5.3 毒物泄漏傷害計算方法毒物泄漏擴散引發中毒主要包括：非重氣擴散和重氣擴散。2022/12/19416.5 事故傷害的計算方法6.5.12023/1/442課程結束！謝謝！2022/12/1942課程結束！2023/1/443第六章典型事故影響模型與計算2022/12/191第六章2023/1/444主要內容6.1 泄漏模型 6.2 擴散模式 6.3 火災模型 6.4 爆炸模型6.5 事故傷害的計算方法安全系統工程2022/12/192主要內容6.1 泄漏模型 安全系統工程2023/1/445泄漏主要包括液體泄漏、氣體泄漏和兩相流泄漏等6.1泄漏模型6.1.1 液體泄漏模型

液體泄漏量可根據流體力學中的伯努利方程計算泄漏量。當發生泄漏的設備的裂口是規則的，而且裂口尺寸及泄漏物質的有關熱力學、物理化學性質及參數已知時，可根據流體力學中的有關方程式計算泄漏量。當裂口不規則時，可采用等效尺寸代替；當泄漏過程中壓力變化時，則往往采用經驗公式。2022/12/193泄漏主要包括液體泄漏、氣體泄漏和兩相流2023/1/446Q

——液體泄漏速度，kg/s；Cd——液體泄漏系數，按表6-1選??；A——裂口面積，m2；ρ——泄漏液體密度，kg/m3；P——容器內介質壓力，Pa；P0——環境壓力，Pag——重力加速度，9.8m/s2；h——裂口之上液位高度，m。表6-1液體泄漏系數Cd雷諾數Re裂口形狀圓形（多邊形）三角形長方形>1000.650.600.55≤1000.500.450.402022/12/194Q——液體泄漏速度，kg/s；表6-2023/1/447

當容器內液體是過熱液體，即液體的沸點低于周圍環境溫度，液體流過裂口時由于壓力減小而突然蒸發。蒸發所需熱量取自于液體本身，而容器內剩下的液體溫度將降至常壓沸點。在這種情況下，泄漏時直接蒸發的液體所占百分比F可按下式計算：Cp——液體的定壓比熱，J/kg·K；T——泄漏前液體的溫度，K；T0——液體在常壓下的沸點，K；H——液體的氣化熱，J/kg。2022/12/195當容器內液體是過熱液體，即液體2023/1/4486.1.2 氣體泄漏模型

氣體從裂口泄漏的速度與其流動狀態有關。因此，計算泄漏量時首先要判斷泄漏時氣體流動屬于音速還是亞音速流動，前者稱為臨界流，后者稱為次臨界流。當下式成立時，氣體流動屬音速流動：當下式成立時，氣體流動屬亞音速流動：k——氣體的絕熱指數（等熵指數），即定壓比熱Cp與定容比熱CV之比。

2022/12/1966.1.2 氣體泄漏模型氣體從2023/1/449氣體呈音速流動時，其泄漏量為：氣體呈亞音速流動時，其泄漏量為：Cg——氣體泄漏系數，當裂口形狀為圓形時取1.00，三角形時取0.95，長方形時取0.90Y——氣體膨脹因子，它由下式計算：A——裂口面積，m2；M——分子量；ρ——氣體密度，kg/m3；R——普適氣體常數，J/mol·K，通常取R＝8.31436；；T——氣體溫度，K。2022/12/197氣體呈音速流動時，其泄漏量為：氣體呈2023/1/450氣體空氣氮氣氧氣氫氣甲烷乙烷乙烯丙烷氨氣K值1.401.401.3971.4121.3151.181.221.331.32氣體氯氣干飽和蒸氣一氧化碳二氧化碳一氧化氮二氧化氮過熱蒸氣氫氰酸K值1.351.1351.3951.2951.41.311.31.31表6-2常用氣體的絕熱指數2022/12/198空氣氮氣氧氣氫氣甲烷乙烷乙烯丙烷氨氣K2023/1/4516.1.3 兩相流泄漏模型在過熱液體發生泄漏時，有時會出現氣、液兩相流動。均勻兩相流動的泄漏速度可按下式計算：Q——兩相流泄漏速度，kg/s；Cd——兩相流泄漏系數，可取0.8；A——裂口面積，m2；P——兩相混合物的壓力，Pa；Pc——臨界壓力，Pa，可取Pc

=0.55Pa；ρ——兩相混合物的平均密度，kg/m3，它由下式計算：

（6-11）2022/12/1996.1.3 兩相流泄漏模型在過熱液體發2023/1/452ρ1——液體蒸發的蒸氣密度，kg/m3；ρ2——液體密度，kg/m3；Mv——蒸發的液體占液體總量的比例，它由下式計算：Cp——兩相混合物的定壓比熱，J/kg·K；T——兩相混合物的溫度，K；Tc——臨界溫度，K；Hv——液體的氣化熱，J/kg。

當Mv

＞1時，表明液體將全部蒸發成氣體，這時應按氣體泄漏公式計算；如果Mv很小，則可近似按液體泄漏公式計算。2022/12/1910ρ1——液體蒸發的蒸氣密度，kg/2023/1/453

如果管道長度和管道直徑之比L/D<12，先按前面介紹的方法計算純液體泄漏速率和兩相流泄漏速率，再用內插法加以修正。兩相流實際泄漏速率的計算公式為：

式中，Q、Qv1和Q1——分別為兩相流實際泄漏速率、按式（6-11）計算出來的兩相流泄漏速率和純液體泄漏速率，kg/s。如果管道長度和管道直徑之比L/D≤2，一般認為泄漏為純液體泄漏。2022/12/1911如果管道長度和管道直2023/1/4546.2 擴散模式

根據氣云密度與空氣密度的相對大小，將氣云分為重氣云、中性氣云和輕氣云三類。

重氣云是指氣云密度顯著大于空氣密度的氣云，這類氣云將受到方向向下的負浮力（即重力）作用。

輕氣云是指氣云密度顯著小于空氣密度的氣云，這類氣云將受到方向向上的正浮力作用。

中性氣云是指氣云密度與空氣密度相當的氣云，這類氣云將不受明顯的浮力作用。輕氣云和中性氣云統稱為非重氣云。

2022/12/19126.2 擴散模式根據氣云密度2023/1/455圖6-1煙羽擴散模式示意圖圖6-2煙團擴散模式示意圖連續泄露源泄露物質的擴散示意圖瞬間泄露源泄露物質的擴散示意圖連續泄漏源如連接在大型儲罐上的管道穿孔，柔性連接器處出現的小孔或縫隙、連續的煙囪排放等。瞬間泄漏源如液化氣體鋼瓶破裂、瞬間沖料形成的事故排放、壓力容器安全閥異常啟動、放空閥門的瞬間錯誤開啟等2022/12/1913圖6-1煙羽擴散模式示意圖圖62023/1/456危險化學品事故擴散簡化分析假設：（1）氣云在平整、無障礙物的地面上空擴散；（2）氣云不發生化學反應和相變反應，也不發生液滴沉降現象；（3）危險品泄漏速度不隨時間變化；（4）風向為水平方向，風速和風向不隨時間、地點和高度變化；（5）氣云和環境之間無熱量交換。2022/12/1914危險化學品事故擴散簡化分析假設：2023/1/4576.2.1 非重氣云擴散模型除了本節第一部分提出的那些假設外，高斯模型還使用了如下假設：（1）氣云密度于環境空氣密度相當，氣云不受浮力作用；（2）云團中心的移動速度和云羽軸向蔓延速度等于環境風速；（3）云團內部或云羽橫截面上濃度、密度等參數服從高斯分布（即正態分布）。

建立如下坐標系OXYZ：其中原點O是泄漏點在地面上的正投影，X軸沿下風向水平延伸，Y軸在水平面上垂直于X軸，Z軸垂直向上延伸。2022/12/19156.2.1 非重氣云擴散模型除了本節2023/1/458根據高斯模型，泄漏源下風向某點（x,y,z)在t時刻的濃度用下面的公式計算。瞬間泄漏擴散模型為：

連續泄漏擴散模型為：2022/12/1916根據高斯模型，泄漏源下風向某點（x,2023/1/4596.2.2 重氣云擴散模型

盒子模型用來描述危險氣體近地面瞬間泄漏形成的重氣云團的運動，平板模型用來描述危險氣體近地面連續泄漏形成的重氣云羽的運動。這兩類模型的核心是因空氣進入而引起氣云質量增加的速率方程。

1．盒子模型（1）基本假設除了本節第一部分提出的那些假設外，盒子模型還使用了如下假設：①重氣云團為正立的坍塌圓柱體，圓柱體初始高度等于初始半徑的一般。②在重氣云團內部，溫度、密度和危險氣體濃度等參數均勻分布。③重氣云團中心的移動速度等于環境風速。2022/12/19176.2.2 重氣云擴散模型盒2023/1/460（2）擴散分析坍塌圓柱體的徑向蔓延速度由下式確定：（3）轉變點計算隨著空氣的不斷進入，重氣云團的密度將不斷減小，重氣坍塌引起的擴散將逐步讓位于環境湍流引起的擴散。目前，判斷重氣坍塌過程終止的常用準則為ε準則ε準則認為，如果ε小于或等于某個臨界值（在0.001～0.01之間），重氣坍塌引起的擴散將讓位于環境湍流引起的擴散。2022/12/1918（2）擴散分析（3）轉變點計算ε準則2023/1/4612.平板模型（1）基本假設除了本節第一部分提出的那些假設外，平板模型還使用了如下假設：①重氣云羽橫截面為矩形，下風向距離為x米出的云羽橫風向半寬b（m），垂直方向高度為h（m）。在泄漏源點，云羽橫風向半寬為高度的兩倍，即b0=2h0

。②重氣云羽橫截面內部，溫度、密度和危險氣體濃度等參數均勻分布。③重氣云羽中心的軸向蔓延速度等于環境風速。（2）擴散分析

（3）轉變點計算

2022/12/19192.平板模型①重氣云羽橫截面為矩形，2023/1/4626.3 火災模型

易燃、易爆的氣體、液體泄漏后遇到引火源就會引發火災?；馂膶χ車h境的應先主要在于其輻射熱，火災輻射熱的影響范圍一般均在200m左右的近火源區域.火災主要有三種類型，即池火災、噴射火、固體火災。6.3.1 池火災

定義：可燃液體泄漏后流到地面或流到水面并覆蓋水面，形成液池，遇點火源形成的火災稱為池火1．計算池直徑2．燃燒速度3．火焰高度

4．火焰表面熱輻射通量5．目標接受熱輻射強度2022/12/19206.3 火災模型易燃、易爆2023/1/4636.3.2 噴射火災

加壓的可燃氣體泄漏時形成射流，如果在泄漏裂口處被點燃，將形成噴射火災，使得周圍的人員和財產受到損失。假定火焰為圓錐形，并用從泄漏處到火焰長度4/5處的點源模型來表示。1．火焰長度2．目標接受的熱輻射通量6.3.3 固體火災

固體火災的熱輻射參數按點源模型估計。此模型認為火焰射出的能量為燃燒的一部分，并且輻射強度與目標至火源中心距離的平方成反比。2022/12/19216.3.2 噴射火災加壓的可2023/1/4646.4 爆炸

爆炸是物質的一種非常急劇地物理、化學變化，也是大量能量在短時間內迅速釋放或急劇轉化成機械功的現象。一般說來，爆炸現象具有以下特征：

1）爆炸過程進行得很快；

2）爆炸點附近壓力急劇升高，產生沖擊波；

3）發出或大或小的響聲；

4）周圍介質發生震動或鄰近物質遭受破壞。一般將爆炸過程分為兩個階段：第一階段是物質的能量以一定的形式（定容、絕熱）轉變為強壓縮能；第二階段強壓縮能急劇絕熱膨脹對外做功，引起作用介質變形、移動和破壞。2022/12/19226.4 爆炸爆炸是物質的一種2023/1/465

根據能量釋放過程的性質，爆炸分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。物理爆炸就是物質狀態參數（溫度、壓力、體積）迅速發生變化，在瞬間放出大量能量且對外做功的現象。其特點是在爆炸現象發生過程中，造成爆炸發生的介質的化學性質不發生變化，發生變化的僅是介質的狀態參數?；瘜W爆炸是物質由一種化學結構迅速轉變為另外化學結構，在瞬間放出大量能量且對外做功的現象。其特點是在爆炸現象發生過程中，介質的化學性質發生變化；形成爆炸的能源來自物質迅速發生化學變化時所釋放的能量。核爆炸是指某些物質的原子核發生裂變反應或聚變反應，瞬間放出巨大能量而形成的爆炸現象。發生化學爆炸時會釋放出大量的化學能，爆炸影響范圍較大；而物理爆炸僅釋放出機械能，其影響范圍較小。2022/12/1923根據能量釋放過程的性質，2023/1/4666.4.1 物理爆炸

物理爆炸時，氣體膨脹所釋放的能量（即爆炸能量）不僅與氣體壓力和容器的容積有關，而且與介質在容器內的物性相態相關。1.壓縮氣體與蒸汽容器的爆炸能量（1）壓縮氣體容器的爆炸能量可按理想氣體絕熱膨脹做功公式計算，2022/12/19246.4.1 物理爆炸物理爆炸2023/1/467（2）飽和蒸汽容器的爆炸能量對于常用壓力下的飽和蒸汽容器的爆炸能量可按下式計算：2.介質全部為液體時的爆炸能量通常用液體加壓時所作的功作為常溫液體壓力容器爆炸時釋放的能量，計算公式如下：2022/12/1925（2）飽和蒸汽容器的爆炸能量對于常用2023/1/4683.液化氣體和高溫飽和水容器的爆炸能量

在液氯、液氨儲罐及鍋爐汽包等壓力容器內，介質一般以氣、液兩種物態存在，介質工作壓力大于大氣壓力，介質溫度高于其在大氣壓力下的沸點（也稱“過熱”）。當容器破裂發生爆炸時，除了氣體急劇膨脹對外做功外，還有過熱液體激烈的蒸發過程。（1）液化氣體容器的爆炸能量液化氣體容器破裂爆炸釋放出的能量可按下式計算：2022/12/19263.液化氣體和高溫飽和水容器的爆炸2023/1/469（2）飽和水容器的爆炸能量常用壓力下飽和水的爆炸能量可按下列簡化公式計算：2022/12/1927（2）飽和水容器的爆炸能量常用壓力下2023/1/470表6-12常用壓力下飽和蒸汽的爆炸能量系數（k=1.135）額定壓力

（MPa）0.40.50.60.80.91.11.41.72.63.1爆炸能量系數

（MJ/m3）0.4370.6280.8311.271.501.982.753.566.247.77表6-13常用壓力下飽和水的爆炸能量系數額定壓力

（MPa）0.40.50.60.80.91.11.41.72.63.1爆炸能量系數

（MJ/m3）23.8

27.2

32.541.445.6

53.663.572.4

95.6106

比較飽和水蒸汽和飽和水爆炸能量系數，可以發現，飽和水的爆炸能量系數約為蒸汽的幾十倍。這表明，飽和水的能量約為同體積、同壓力的飽和蒸汽的幾十倍，所以在鍋筒中，即使飽和水與飽和蒸汽各占一半的容積，飽和蒸汽的爆炸能量也不到全部爆炸能量的10％。2022/12/1928表6-12常用壓力下飽和蒸汽的爆2023/1/4714.壓力容器爆炸時的沖擊波能量

壓力容器爆炸時，其爆炸能量以沖擊波能量、破片能量和容器殘余變形能量三種形式向外釋放。研究表明，后兩種形式所消耗的能量只占總爆炸能量的3%～15%，即爆炸能量的主要形式是沖擊波。

沖擊波的傷害、破壞作用是由超壓引起的，沖擊波超壓對人體的傷害及對建筑物的破壞作用見表6-14和表6-15。2022/12/19294.壓力容器爆炸時的沖擊波能量2023/1/472表6-14沖擊波超壓對人體的傷害作用超壓/MPa傷害作用0.02～0.03輕微挫傷0.03～0.05中等損傷（聽覺器官損傷、內臟輕度出血、骨折等）0.05～0.10嚴重損傷（內臟嚴重挫傷、可引起死亡）>0.10極嚴重，可能大部分死亡2022/12/1930表6-14沖擊波超壓對人體的傷害2023/1/473表6-15沖擊波超壓對建筑物的破壞作用超壓/MPa破壞作用0.005～0.006門、窗玻璃部分破碎0.006～0.010受壓面的門窗玻璃大部分破碎0.015～0.02窗框損壞0.02～0.03墻裂縫0.04～0.05墻大裂縫，房瓦掉下0.06～0.07木建筑廠房房柱折斷，房架松動0.07～0.10磚墻倒塌0.10～0.20防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌0.20～0.30大型鋼結構破壞2022/12/1931表6-15沖擊波超壓對建筑物的破2023/1/474

沖擊波的傷害、破壞作用準則有超壓準則、沖量準則和超壓—沖量準則等。下面僅介紹超壓準則。超壓準則認為，只要沖擊波超壓達到一定值，便會對目標造成一定的傷害或破壞。

利用式上式和表6-16及爆炸的炸藥量或TNT當量即可計算確定各種相應距離下的超壓。2022/12/1932沖擊波的傷害、破壞作用準則有超2023/1/475綜上所述，計算壓力容器爆破時對目標的傷害、破壞作用，可按下列程序進行。（1）首先根據容器內所裝介質的特性，分別選用式(6-54)至(6-58)計算出其爆破能量E。（2）將爆破能量q換算成TNT當量q。因為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230kJ/kg～4836kJ/kg,一般取平均爆破為