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储罐 包括:所有常压贮罐(管道连接和堤坝也应作为设备的一部分考虑) 典型损坏 可能损坏尺寸 1)容器损坏 2)连接泄漏 100% 100%或20%管径 储罐 加压或冷冻贮槽 包括:加压贮罐或运输容器,冷冻贮罐或运输容器,地埋或非地埋容器 典型损坏 可能损坏尺寸 1)沸腾液体扩展蒸汽云爆炸(仅非地埋情况) 2)破裂 3)焊缝失效 全部破裂(点燃) ? 全部破裂 100%或20%管径 加压或冷冻贮槽 放空燃烧管和排气管 包括:所有放空燃烧管或排气管(歧管、洗气放空装置、分离鼓应作为设备的一部分考虑) 典型损坏 可能损坏尺寸 1)歧管或分离鼓泄漏 2)超规范排放 100%或20%管径 估算 放空燃烧管和排气管 4.2.2 泄漏量计算 4.2.2.1 液体泄漏 根据伯努利(Bernoulli)方程可以建立液体经小孔泄漏的流量计算公式: 式中: Q—液体泄漏流量,kg/s; Cd—排放系数,通常取0.6—0.64; A—泄漏口面积,m2; r—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—泄漏口上液位高度,m。 P h P0 排放系数Cd : 实际流量与理想理论流量的比,用于补偿公式推导中忽略了的摩擦损失、因惯性引起的截面收缩等因素。 影响因素: 泄漏口形状 泄漏口位置 泄漏介质的状态 取值: 薄壁(壁厚≤孔半径)小孔泄漏,其值约为0.62; 厚壁(孔半径<壁厚≤8倍孔半径)小孔或通过一短管泄漏,其值约为0.81; 通过修圆小孔排放,则排放系数为1.0。 保守估计,取1.0。 根据泄漏口形状取值 其他问题: 压力变化; 液位变化; 大气相通; 管道阻力。 雷诺数Re 泄漏口形状 圆形(多边形) 三角形 长条形 >100 0.65 0.60 0.55 ≤100 0.50 0.45 0.40 P h P0 通常按前述公式计算的为初始流量,也是最大流量。 4.2.2 泄漏量计算 过热液体泄漏 液体从裂口喷出后部分液体闪蒸,汽化热来自液体本身,剩余液体将降温至其常压沸点。 闪蒸液体分数为: 式中: FV—闪蒸液体分数; Cp—液体恒压热容,J/(kg·K) T —液体温度,K; Tb —液体常压沸点,K; HV—常压沸点下的汽化热,J/kg。 FV大于0.2,不形成液池。 FV小于0.2时,可以假定带走液体与FV成线性关系: FV =0,无液体被带走; FV =0.1,50%液体被带走。 4.2.2.2 气体泄漏 气体符合理想气体状态方程,则根据柏努利(Bernoulli)方程可推导出如下的气体泄漏公式: 式中: Cd—排放系数,通常取1.0; γ—绝热指数,是等压热容与等容热容的比值; M—气体的分子量;kg/mol; R—气体常数,8.314J/(mol·K); T—容器内气体温度,K。 4.2.2 泄漏量计算 气体流动的阻塞 气体内部压力增大,气体泄漏流速加快; 一般情况,泄漏气体的运动速度只能达到声速。 临界压力 泄漏气体的运动速度达到声速时的压力。 声速流:压力高于临界压力; 亚声速流:压力低于临界压力。用原公式计算。 许多气体的绝热指数在1.1到1.4之间,则相应的临界压力只有约1.7到1.9个大气压,因此多数事故的气体泄漏是声速流。 几种气体的绝热指数和临界压力(atm) 注意: 泄漏流量仍然随容器中介质压力的增加而增加。 物质 丁烷 丙烷 二氧化硫 甲烷 氨 氯 一氧化碳 氢 γ 1.10 1.13 1.29 1.31 1.31 1.36 1.40 1.41 PC 1.71 1.73 1.83 1.84 1.84 1.87 1.90 1.90 4.2.2.3 两相泄漏 如果容器中的过热液体泄漏前通过较长的管道(L/D12 )就会产生两相泄漏。 一种简化计算: 假设系统中出口临界压力和上游压力比为0.55,则: 泄漏两相中蒸发液体分数FV按下式计算: 两相流中气相和液相混合物的平均密度: 4.2.2 泄漏量计算 则两相流排放泄漏流量为: Cd—两相流泄漏系数,一般取0.8。 闪蒸比例可按前述计算: FV1,应按气体泄漏计算; FV较小,可以简单地按液体泄漏计算。 4.2.2.4 计算示例 某100m3卧式氨储罐一焊接管断裂,泄漏口直径1cm,分别按照气体、液体和两相泄漏计算最大泄漏流量。温度为303k,压力为1.17MPa,密度为1070kg/m3 4.2.2 泄漏量计算 工业危险辨识与评价 林晓飞 sophiejob@yeah.net
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