箱模型中的重气云团盒子模型作为氯气扩散.doc

液氯泄漏事故定量分析评价 氯气中毒事件时有发生，威胁着人们的生命与财产安全。从以往的事故案例中可以看出，发生氯气泄漏所涉及的主要方面有：疏散任务紧急、人数多、距离远，事故应急救援牵扯部门多，给毒害区域人们生活带来影响恶劣，造成的环境破坏和财产损失大。 现对项目的生产、储存单元中的氯钢瓶泄漏事故进行模拟，定量分析其对周围企业、村庄的影响。根据事故发生泄漏的特点，选用箱模型中的重气云团盒子模型作为氯气扩散过程模拟模型。一、初始状态的确定初始状态参数包括：（1） 物质进入云团蒸气质量；（2） 重气云团初始体积（包括泄漏物质体积和重气云团夹带的干空气、水蒸气体积），利用重气云团中夹带的水蒸气、空气的质量及其密度算出体积；（3） 重气云团初始密度和泄漏物质在重气云团中的初始浓度 计算过程如下图所示。物质进入云团的蒸气质量空气的质量、体积水蒸气的质量、体积云团初始体积云团初始密度、浓度重气云团瞬时泄漏初始状态参数计算流程1泄漏蒸气物质氯质量计算Fvap0.2时按下式计算m=5FvapG式中，m泄漏物质氯进入云团的蒸气质量，kg；G物质储存质量，取值为1000kg；Fvap闪蒸率，经计算取值0.189。2.云团总质量计算云团的总重量由云团泄漏物质氯总量（气、液）和初始夹带的空气总量（含水蒸气）构成。 （1）空气总量计算 mairoam Fvap式中，mairo初始重气云团中的空气质量，kg；a 初始重气云团中泄漏物质气态含量与夹带空气质量的关系系数，泄漏物质为氯时，取值为5.5。 （2）水蒸气含量计算mwomairo KwKww/a HR/100exp（14.41445328/ Ta）式中，mwo初始重气云团中的水蒸气量，kg；Kw 与温度、相对湿度有关的系数；w水蒸气密度，kg/m3；a空气密度，kg/m3；HR 相对湿度，；Ta 气温，K。 （3）干空气质量计算 mairdomairomwo式中，mairdo初始重气云团中干空气质量，kg；3初始体积计算 Vairdo0.082Tomairdo/ ma Vwo0.082Tomwo/ mw，To273KcwVco0.0 82TomcoFvap/ mc+(1- Fvap) mco/cw式中，Vairdo 干燥空气体积，m3；Vwo 水蒸气体积，m3；Vco 泄漏物质体积，m3；mc、mwo、ma分别为泄漏物质液氯、水蒸气、空气的分子量；To、Fvap 云团的初始温度（K）和闪蒸率；cw 泄漏物质的液态密度，kg/m3，取值为1.40103 kg/m3。4初始密度、浓度计算 o（mairdomwom）/ Vo Com/ Vo式中，o 重气云团初始密度，kg/m3；Co 重气云团初始浓度，kg/m3；Vo 重气云团初始体积，m35初始状态计算结果 钢瓶瞬时泄漏时进入云团的蒸气质量m945.22kg，云团的总质量6134.93kg，水蒸气含量mwo81.10kg，干燥空气的量mairdo5117.61kg，云团初始体积Vo4484.33 m3，云团初始密度o1.37 kg/m3，云团初始浓度Co1.38104kg/m3，初始半径及高度分别为ro14.19m，ho14.190.57.09m二、重气云团扩散盒子模型计算（1）任意时刻重气云团的半径计算公式积分简化为：g(o-a) Vor ro22 1/2ta 式中，r t时刻重气云团的半径，m；ro 重气云团的初始半径，m；Vo 重气云团初始体积，m3t 泄漏结束后初始云团的扩散时间，s；0重气云团的初始密度，kg/m3；a空气密度,kg/m3。（2）某时刻下风向距离处重气云团内部有毒气体的浓度为： C=C0(x/V01/3)-1.5，xV01/3其中，C0重气云团的初始浓度，kg/m3 x下风向距离，m（3）根据泄漏物质危害浓度，分别计算出相应的下风向距离为：xV01/3（C/C0）-2/3（4）下风向距离x与泄漏结束后初始云团扩散时间t、风速v的关系为：x=vt风速v取当地平均风速1.0m/s由以上各式，计算出对人体造成不同毒害的氯气浓度下的下风向距离、重气云团半径，计算结果见表对人体造成毒害的氯气浓度下的下风向距离、重气云团半径（风速v=1.0m/s）氯气浓度mg/m3(ppm)90(31)120180(4162)300(104)2500(862)对人体毒害程度引起剧烈咳嗽3060min可引起