液體經管道泄漏的源模式課件

化工安全與環(huán)境第六章泄漏源與擴散模式1化工安全與環(huán)境第六章1內容導航6.1常見泄漏源6.2液體經小孔泄漏的源模式6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式6.4液體經管道泄漏的源模式6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式6.6閃蒸液體的泄漏源模式6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式6.8擴散模式6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.10帕斯奎爾-吉福德模型2內容導航6.1常見泄漏源26.1常見泄漏源小孔泄漏

泄漏源分類

大面積泄漏3化工、石油化工火災爆炸、人員中毒事故很多是由于物料的泄漏引起的。泄漏量泄漏速度泄漏時間6.1常見泄漏源6.2液體經小孔泄漏的源模式（1）

4（6.1）系統(tǒng)與外界無熱交換，流體流動遵守機械能守恒方程式中，p——壓力，Pa；ρ——流體密度，kg·m-3

；α——動能校正因子，無因次；u——流體平均速度，簡稱流速，m·s-1；g——重力加速度，m·s-2；z——高度，m；F——阻力損失，J·kg-2

；Ws——軸功，J;m——質量，kg。6.2液體經小孔泄漏的源模式（1）4（6.1）系統(tǒng)與外界6.2液體經小孔泄漏的源模式（2）

5（6.4）對泄漏過程，簡化：工程上流速比較均勻，α≈1；不可壓縮流體，ρ=常數(shù)；

暫不考慮軸功式6.1簡化為情況：工藝單元中的液體在穩(wěn)定壓力作用下，經薄壁小孔泄漏簡化：容器內液體流速可以忽略，不考慮摩擦損失和液位變化，式6.3簡化為（6.3）6.2液體經小孔泄漏的源模式（2）5（6.4）對泄漏過程6.2液體經小孔泄漏的源模式（3）

6（6.7）考慮到因慣性引起的截面收縮以及摩擦引起的速度減低，引人孔流系數(shù)C0

。其定義為實際流量與理想流量的比值，則經小孔泄漏的實際質量流量為（6.6）（6.5）6.2液體經小孔泄漏的源模式（3）6（6.7）考慮到因慣6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(1)

圖6.4所示的液體儲罐，距液位高度Z0

處有一小孔，在靜壓能和勢能的作用下，儲罐中的液體經小孔向外泄漏。7（6.9）

將式（6.8）代入式（6.3），得（6.8）（6.10）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(1)圖6.4所示的6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(2)由式(6.9)和式(6.10)知，隨著泄漏過程的延續(xù)，z，uQ。如果儲罐通過呼吸閥或彎管與大氣連通，則ΔP=0。8（6.12）若儲罐的橫截面積為A，則可經小孔泄漏的最大液體總量為（6.11）（6.13）（6.14）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(2)由式(6.9)和6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(3)將式(6.11)、式(6.13)代入式(6.14)，得9積分：t=0，z=z0

；t=t,z=z。（6.15）（6.16）（6.17）（6.18）將式(6.16)代入式(6.11)，得隨時間變化的質量流量：6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(3)將式(6.11)6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(4)如果儲罐內盛裝的是易燃液體，為防止可燃蒸氣大量泄漏至空氣中，或空氣大量進入儲罐內的氣相空間形成爆炸性混合物，通常情況下會采取通氮氣保護的措施。液體表壓為Pg，內外壓差即為Pg。同理可得10（6.20）（6.21）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(4)如果儲罐內盛裝的是易6.4液體經管道泄漏的源模式(1)

11（6.3）（6.25）（6.11）關鍵：阻力損失F的計算直管阻力局部阻力6.4液體經管道泄漏的源模式(1)11（6.3）（6.26.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（1）

本節(jié)討論可壓縮氣體或蒸氣以自由膨脹的形式經小孔泄漏的情況。工程上，通常將氣體或蒸氣近似為理想氣體：12（6.27）（6.26）氣體或蒸氣在小孔內絕熱流動，其壓力密度關系可用絕熱方程或稱等熵方程描述:式中，

γ——絕熱指數(shù)，γ=Cp/Cv。6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（1）本節(jié)討論可壓縮氣6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（2）圖6.9所示為氣體或蒸氣經小孔泄漏的過程。軸功為0，忽略勢能變化，則機械能守恒方程(6.1)簡化為13（6.28）定義孔流系數(shù)：（6.29）將式(6.29)代人式(6.28)，忽略氣體或蒸氣的初始動能，得到：（6.30）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（2）圖6.9所示為6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（3）

14（6.32）由式(6.27)得到：（6.31）將式(6.31)代入式（6.30），積分

得：（6.33）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（3）14（6.32）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（4）

則15（6.34）（6.35）由理想氣體狀態(tài)方程得：從安全工作的角度考慮，關心的是經小孔泄漏的氣體或蒸氣的最大流量。Q由(P/P0)所決定6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（4）15（6.34）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（5）

16流量曲線6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（5）16流量曲線6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（6）

17（6.37）（6.38）（6.36）流量曲線存在最大值，令dQ/d(p/p0)=0,可求得極值條件：6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（6）17（6.37）6.6閃蒸液體的泄漏源模式（1）

閃蒸：液化氣體壓力瞬間大幅降低時，會迅速部分氣化為氣體，氣化時所需要的熱由液體達到常壓下的沸點所提供，液相部分的溫度由儲存時的溫度降至常壓下的沸點溫度，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。18（6.39）

式中，q——蒸發(fā)氣量,kg；W——液體泄漏量,kg；H1——液體儲存溫度T0時的焓,kJ·kg-1；H2——常壓下液體沸點T時的焓,kJ·kg-1；r——液體溫度T時的蒸發(fā)潛熱。絕熱過程6.6閃蒸液體的泄漏源模式（1）閃蒸：液化氣體壓力瞬間大6.6閃蒸液體的泄漏源模式（2）蒸發(fā)氣量q與液體泄漏量Q的比值q/Q稱為閃蒸率。19從表6.6可以看出，液化氣體一旦泄漏，會在瞬間蒸發(fā)，形成大量氣體。6.6閃蒸液體的泄漏源模式（2）蒸發(fā)氣量q與液體泄漏量Q6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（1）液體蒸發(fā)為氣體的摩爾通量：20（6.40）（6.42）若液體在某一溫度T下的飽和蒸氣壓為psat則在氣液界面處，其濃度c1：式中，kc為傳質系數(shù)，m·s-1；Δc為濃度梯度，mol·m-3。（6.41）6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（1）液體蒸發(fā)為氣體的摩爾通量：6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（2）則液體的蒸發(fā)質量流量Q：21（6.44）（6.43）一般情況下，Psat>>P，上式簡化為：6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（2）則液體的蒸發(fā)質量流量Q：26.8擴散模式（1）通過擴散模式可估算泄漏物質的影響范圍及危險性質、程度。如圖6.11儲罐中的苯泄漏226.8擴散模式（1）通過擴散模式可估算泄漏物質的影響范圍及危煙羽擴散模式描述連續(xù)泄漏源泄漏物質的擴散過程。連續(xù)泄漏源通常泄漏持續(xù)時間較長。連續(xù)泄漏源如連接在大型儲罐上的管道穿孔、撓性連接器處出現(xiàn)的小孔或縫隙、連續(xù)的煙囪排放等。6.8擴散模式（2）23煙羽擴散模式描述連續(xù)泄漏源泄漏物質的擴散過程。6.8擴散模式6.8擴散模式（3）煙團擴散模式描述瞬間泄漏源泄漏物質的擴散過程。瞬間泄漏源的特點是泄漏在瞬間完成。瞬時泄漏源如液化氣體鋼瓶破裂、瞬時沖料形成的事故排放、壓力容器安全閱異常啟動、放空閥門的瞬間錯誤開啟等。246.8擴散模式（3）煙團擴散模式描述瞬間泄漏源泄漏物質的擴散6.8擴散模式（4）25序號影響擴散的因素影響1風速風速越大、湍流越強，物質向下風向的擴散速度和空氣的稀釋速度越快2大氣穩(wěn)定度大氣越不穩(wěn)定，其擴散越快3地面情況建筑、樹木等會加強混合稀釋作用;4泄漏源高度泄漏源高度增加，地面同等距離的物質濃度會降低。5泄漏物質的初始狀態(tài)泄漏物質有向上的初始動量，會使泄漏源有效高度增加6物料性質密度高于或低于空氣的密度，分別表現(xiàn)出重力作用和浮力作用。6.8擴散模式（4）25序號影響擴散的因素影響1風速風速越大6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（1）26（6.45）對于流動的大氣，根據(jù)質量守恒定律可導出泄漏物質濃度變化的揣流擴散微分方程:

式中，c——泄漏物質的瞬時濃度；t——時間；xj——直角坐標系中各坐標軸方向；uj——各坐標軸方向的瞬時風速。6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（2）,27在任一點上，風速和濃度的瞬時值均可用平均值和脈動值之和表示:定義Kx

、Ky

、Kz，分別為x，y、z方向上的湍流擴散系數(shù)，并有：（6.47）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（3）,28

將上述關系式代入式(6.47)，得到湍流擴散微分方程:（6.48）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（4）,29選取直角坐標系的x軸方向與平均風速方向一致，z軸為鉛直向上，則（6.49）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（5）,30假定各方向端流擴散系數(shù)為常數(shù)，以c代表平均濃度，以u代表平均風速，則式(6.49)可簡化為（6.50）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分1、瞬時泄漏點源的擴散模型1）無風瞬時泄漏點源的擴散模型（1）

u=0，煙團僅在泄漏點處膨脹擴散。316.9.2無邊界點源擴散模型（6.51）1、瞬時泄漏點源的擴散模型316.9.2無邊界點源擴散模型1、瞬時泄漏點源的擴散模型1）無風瞬時泄漏點源的擴散模型（2）

積分得源強為Q的元風瞬時泄漏點源的濃度分布c(x，y，z）為：326.9.2無邊界點源擴散模型（6.52）1、瞬時泄漏點源的擴散模型326.9.2無邊界點源擴散模型1、瞬時泄漏點源的擴散模型2）有風瞬時泄漏點源的擴散模型

在有風條件下，煙團隨風移動，并因空氣的稀釋作用不斷膨脹，t時刻煙團中心點坐標為(ut,0,0)，則式(6.52)經坐標變換即得源強為Q的有風瞬時泄漏點源的濃度分布為：336.9.2無邊界點源擴散模型（6.53）1、瞬時泄漏點源的擴散模型336.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型1)無風連續(xù)泄漏點源擴散模型（1）

若Q=常數(shù)，則c與時間無關；u=0，可得346.9.2無邊界點源擴散模型（6.54）（6.56）（6.55）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型346.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型2)有風連續(xù)泄漏點源擴散模型（1）若流場穩(wěn)定，則有風條件下(u>1m·s-1)：則式（6.50）可簡化為：356.9.2無邊界點源擴散模型（6.58）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型356.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型2)有風連續(xù)泄漏點源擴散模型（2）初始條件和邊界條件與式(6.55)相同。源強為Q有風連續(xù)泄漏點源的濃度分布c(x,

y,z)為:366.9.2無邊界點源擴散模型（6.59）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型366.9.2無邊界點源擴散模型“像源法”：地面上任意一點的濃度是兩部分作用之和:一部分是不存在地面時此點應具有的濃度;另一部分是由于地面全反射而增加的濃度。376.9.3有邊界點源擴散模型1、無風瞬時地面點源的煙團擴散模型（6.60）“像源法”：地面上任意一點的濃度是兩部分作用之和:一部分是不386.9.3有邊界點源擴散模型2、有風連續(xù)地面點源的煙羽擴散模型（6.61）386.9.3有邊界點源擴散模型2、有風連續(xù)地面點源的煙羽396.9.3有邊界點源擴散模型3、有風源高為H連續(xù)點源的煙羽擴散模型（6.62）396.9.3有邊界點源擴散模型3、有風源高為H連續(xù)點6.10帕斯奎爾-吉福德（P-G）模型

406.10.1大氣穩(wěn)定度與擴散參數(shù)的確定（1）實際上湍流擴散系數(shù)隨位置、時間、風速、主導氣象條件變化，定義擴散參數(shù)為（6.63）6.10帕斯奎爾-吉福德（P-G）模型406.10.1大6.10帕斯奎爾-吉福德模型

416.10.1大氣穩(wěn)定度與擴散參數(shù)的確定（2）現(xiàn)場測定擴散參數(shù)在風洞中進行模擬試驗來確定經驗公式或圖算法估算：P-G擴散曲線法步驟：確定大氣穩(wěn)定度級別按照P-G擴散曲線查出下風向距離x處的擴散參數(shù)σy

、σz

值6.10帕斯奎爾-吉福德模型416.10.1大氣穩(wěn)定度與6.10.2P-G擴散模型1、煙團模型1）瞬時地面點源煙團模型（1）以風速方向為x軸，坐標原點取在泄漏點處，風速恒為u，則源強為Q的濃度分布為：42（6.64）6.10.2P-G擴散模型1、煙團模型42（6.641、煙團模型1）瞬時地面點源煙團模型（2）令z=0，得地面濃度：43（6.65）（6.66）令y=0，得地面軸線濃度6.10.2P-G擴散模型1、煙團模型43（6.65）（6.66）令y=0，得地面軸6.10.2P-G擴散模型1、煙團模型2）有效源高H的瞬時點源煙團模型（1）以風速方向為x軸，選取移動坐標系，任一時刻煙團中心的x軸坐標為ut，則其濃度分布為：44（6.67）6.10.2P-G擴散模型1、煙團模型44（6.671、煙團模型2）有效源高H的瞬時點源煙團模型（2）令z=0，得地面濃度：45（6.68）令y=0，得地面軸線濃度6.10.2P-G擴散模型（6.69）1、煙團模型45（6.68）令y=0，得地面軸線濃度6.16.10.2P-G擴散模型2、煙羽模型1）連續(xù)地面點源以風速方向為x軸，流場穩(wěn)定，坐標原點取在泄漏點處，則濃度分布為：令z=0，得地面濃度：46（6.71）（6.72）6.10.2P-G擴散模型2、煙羽模型46（6.712、煙羽模型1）連續(xù)地面點源令y=0，得地面軸線濃度：476.10.2P-G擴散模型（6.73）2、煙羽模型476.10.2P-G擴散模型（6.73486.10.2P-G擴散模型（6.74）2）有效源高H的連續(xù)點源（1）以風速方向為x軸方向，泄漏源中心對地面的投影為坐標點，假定流場穩(wěn)定，則濃度分布為：486.10.2P-G擴散模型（6.74）2）有效源高492、煙羽模型2）有效源高H的連續(xù)點源（2）令z=0，得地面濃度：6.10.2P-G擴散模型（6.75）令y=0，得地面軸線濃度（6.76）492、煙羽模型6.10.2P-G擴散模型（6.75502、煙羽模型2）有效源高H的連續(xù)點源（3）當時，出現(xiàn)地面軸線最大濃度：6.10.2P-G擴散模型（6.77）502、煙羽模型6.10.2P-G擴散模型（6.77化工安全與環(huán)境第六章泄漏源與擴散模式51化工安全與環(huán)境第六章1內容導航6.1常見泄漏源6.2液體經小孔泄漏的源模式6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式6.4液體經管道泄漏的源模式6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式6.6閃蒸液體的泄漏源模式6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式6.8擴散模式6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.10帕斯奎爾-吉福德模型52內容導航6.1常見泄漏源26.1常見泄漏源小孔泄漏

泄漏源分類

大面積泄漏53化工、石油化工火災爆炸、人員中毒事故很多是由于物料的泄漏引起的。泄漏量泄漏速度泄漏時間6.1常見泄漏源6.2液體經小孔泄漏的源模式（1）

54（6.1）系統(tǒng)與外界無熱交換，流體流動遵守機械能守恒方程式中，p——壓力，Pa；ρ——流體密度，kg·m-3

；α——動能校正因子，無因次；u——流體平均速度，簡稱流速，m·s-1；g——重力加速度，m·s-2；z——高度，m；F——阻力損失，J·kg-2

；Ws——軸功，J;m——質量，kg。6.2液體經小孔泄漏的源模式（1）4（6.1）系統(tǒng)與外界6.2液體經小孔泄漏的源模式（2）

55（6.4）對泄漏過程，簡化：工程上流速比較均勻，α≈1；不可壓縮流體，ρ=常數(shù)；

暫不考慮軸功式6.1簡化為情況：工藝單元中的液體在穩(wěn)定壓力作用下，經薄壁小孔泄漏簡化：容器內液體流速可以忽略，不考慮摩擦損失和液位變化，式6.3簡化為（6.3）6.2液體經小孔泄漏的源模式（2）5（6.4）對泄漏過程6.2液體經小孔泄漏的源模式（3）

56（6.7）考慮到因慣性引起的截面收縮以及摩擦引起的速度減低，引人孔流系數(shù)C0

。其定義為實際流量與理想流量的比值，則經小孔泄漏的實際質量流量為（6.6）（6.5）6.2液體經小孔泄漏的源模式（3）6（6.7）考慮到因慣6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(1)

圖6.4所示的液體儲罐，距液位高度Z0

處有一小孔，在靜壓能和勢能的作用下，儲罐中的液體經小孔向外泄漏。57（6.9）

將式（6.8）代入式（6.3），得（6.8）（6.10）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(1)圖6.4所示的6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(2)由式(6.9)和式(6.10)知，隨著泄漏過程的延續(xù)，z，uQ。如果儲罐通過呼吸閥或彎管與大氣連通，則ΔP=0。58（6.12）若儲罐的橫截面積為A，則可經小孔泄漏的最大液體總量為（6.11）（6.13）（6.14）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(2)由式(6.9)和6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(3)將式(6.11)、式(6.13)代入式(6.14)，得59積分：t=0，z=z0

；t=t,z=z。（6.15）（6.16）（6.17）（6.18）將式(6.16)代入式(6.11)，得隨時間變化的質量流量：6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(3)將式(6.11)6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(4)如果儲罐內盛裝的是易燃液體，為防止可燃蒸氣大量泄漏至空氣中，或空氣大量進入儲罐內的氣相空間形成爆炸性混合物，通常情況下會采取通氮氣保護的措施。液體表壓為Pg，內外壓差即為Pg。同理可得60（6.20）（6.21）6.3儲罐中液體經小孔泄漏的源模式(4)如果儲罐內盛裝的是易6.4液體經管道泄漏的源模式(1)

61（6.3）（6.25）（6.11）關鍵：阻力損失F的計算直管阻力局部阻力6.4液體經管道泄漏的源模式(1)11（6.3）（6.26.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（1）

本節(jié)討論可壓縮氣體或蒸氣以自由膨脹的形式經小孔泄漏的情況。工程上，通常將氣體或蒸氣近似為理想氣體：62（6.27）（6.26）氣體或蒸氣在小孔內絕熱流動，其壓力密度關系可用絕熱方程或稱等熵方程描述:式中，

γ——絕熱指數(shù)，γ=Cp/Cv。6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（1）本節(jié)討論可壓縮氣6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（2）圖6.9所示為氣體或蒸氣經小孔泄漏的過程。軸功為0，忽略勢能變化，則機械能守恒方程(6.1)簡化為63（6.28）定義孔流系數(shù)：（6.29）將式(6.29)代人式(6.28)，忽略氣體或蒸氣的初始動能，得到：（6.30）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（2）圖6.9所示為6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（3）

64（6.32）由式(6.27)得到：（6.31）將式(6.31)代入式（6.30），積分

得：（6.33）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（3）14（6.32）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（4）

則65（6.34）（6.35）由理想氣體狀態(tài)方程得：從安全工作的角度考慮，關心的是經小孔泄漏的氣體或蒸氣的最大流量。Q由(P/P0)所決定6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（4）15（6.34）6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（5）

66流量曲線6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（5）16流量曲線6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（6）

67（6.37）（6.38）（6.36）流量曲線存在最大值，令dQ/d(p/p0)=0,可求得極值條件：6.5氣體或蒸氣經小孔泄漏的源模式（6）17（6.37）6.6閃蒸液體的泄漏源模式（1）

閃蒸：液化氣體壓力瞬間大幅降低時，會迅速部分氣化為氣體，氣化時所需要的熱由液體達到常壓下的沸點所提供，液相部分的溫度由儲存時的溫度降至常壓下的沸點溫度，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。68（6.39）

式中，q——蒸發(fā)氣量,kg；W——液體泄漏量,kg；H1——液體儲存溫度T0時的焓,kJ·kg-1；H2——常壓下液體沸點T時的焓,kJ·kg-1；r——液體溫度T時的蒸發(fā)潛熱。絕熱過程6.6閃蒸液體的泄漏源模式（1）閃蒸：液化氣體壓力瞬間大6.6閃蒸液體的泄漏源模式（2）蒸發(fā)氣量q與液體泄漏量Q的比值q/Q稱為閃蒸率。69從表6.6可以看出，液化氣體一旦泄漏，會在瞬間蒸發(fā)，形成大量氣體。6.6閃蒸液體的泄漏源模式（2）蒸發(fā)氣量q與液體泄漏量Q6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（1）液體蒸發(fā)為氣體的摩爾通量：70（6.40）（6.42）若液體在某一溫度T下的飽和蒸氣壓為psat則在氣液界面處，其濃度c1：式中，kc為傳質系數(shù)，m·s-1；Δc為濃度梯度，mol·m-3。（6.41）6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（1）液體蒸發(fā)為氣體的摩爾通量：6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（2）則液體的蒸發(fā)質量流量Q：71（6.44）（6.43）一般情況下，Psat>>P，上式簡化為：6.7易揮發(fā)液體蒸發(fā)的源模式（2）則液體的蒸發(fā)質量流量Q：26.8擴散模式（1）通過擴散模式可估算泄漏物質的影響范圍及危險性質、程度。如圖6.11儲罐中的苯泄漏726.8擴散模式（1）通過擴散模式可估算泄漏物質的影響范圍及危煙羽擴散模式描述連續(xù)泄漏源泄漏物質的擴散過程。連續(xù)泄漏源通常泄漏持續(xù)時間較長。連續(xù)泄漏源如連接在大型儲罐上的管道穿孔、撓性連接器處出現(xiàn)的小孔或縫隙、連續(xù)的煙囪排放等。6.8擴散模式（2）73煙羽擴散模式描述連續(xù)泄漏源泄漏物質的擴散過程。6.8擴散模式6.8擴散模式（3）煙團擴散模式描述瞬間泄漏源泄漏物質的擴散過程。瞬間泄漏源的特點是泄漏在瞬間完成。瞬時泄漏源如液化氣體鋼瓶破裂、瞬時沖料形成的事故排放、壓力容器安全閱異常啟動、放空閥門的瞬間錯誤開啟等。746.8擴散模式（3）煙團擴散模式描述瞬間泄漏源泄漏物質的擴散6.8擴散模式（4）75序號影響擴散的因素影響1風速風速越大、湍流越強，物質向下風向的擴散速度和空氣的稀釋速度越快2大氣穩(wěn)定度大氣越不穩(wěn)定，其擴散越快3地面情況建筑、樹木等會加強混合稀釋作用;4泄漏源高度泄漏源高度增加，地面同等距離的物質濃度會降低。5泄漏物質的初始狀態(tài)泄漏物質有向上的初始動量，會使泄漏源有效高度增加6物料性質密度高于或低于空氣的密度，分別表現(xiàn)出重力作用和浮力作用。6.8擴散模式（4）25序號影響擴散的因素影響1風速風速越大6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（1）76（6.45）對于流動的大氣，根據(jù)質量守恒定律可導出泄漏物質濃度變化的揣流擴散微分方程:

式中，c——泄漏物質的瞬時濃度；t——時間；xj——直角坐標系中各坐標軸方向；uj——各坐標軸方向的瞬時風速。6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（2）,77在任一點上，風速和濃度的瞬時值均可用平均值和脈動值之和表示:定義Kx

、Ky

、Kz，分別為x，y、z方向上的湍流擴散系數(shù)，并有：（6.47）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（3）,78

將上述關系式代入式(6.47)，得到湍流擴散微分方程:（6.48）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（4）,79選取直角坐標系的x軸方向與平均風速方向一致，z軸為鉛直向上，則（6.49）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分方程（5）,80假定各方向端流擴散系數(shù)為常數(shù)，以c代表平均濃度，以u代表平均風速，則式(6.49)可簡化為（6.50）6.9湍流擴散微分方程與擴散模型6.9.1湍流擴散微分1、瞬時泄漏點源的擴散模型1）無風瞬時泄漏點源的擴散模型（1）

u=0，煙團僅在泄漏點處膨脹擴散。816.9.2無邊界點源擴散模型（6.51）1、瞬時泄漏點源的擴散模型316.9.2無邊界點源擴散模型1、瞬時泄漏點源的擴散模型1）無風瞬時泄漏點源的擴散模型（2）

積分得源強為Q的元風瞬時泄漏點源的濃度分布c(x，y，z）為：826.9.2無邊界點源擴散模型（6.52）1、瞬時泄漏點源的擴散模型326.9.2無邊界點源擴散模型1、瞬時泄漏點源的擴散模型2）有風瞬時泄漏點源的擴散模型

在有風條件下，煙團隨風移動，并因空氣的稀釋作用不斷膨脹，t時刻煙團中心點坐標為(ut,0,0)，則式(6.52)經坐標變換即得源強為Q的有風瞬時泄漏點源的濃度分布為：836.9.2無邊界點源擴散模型（6.53）1、瞬時泄漏點源的擴散模型336.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型1)無風連續(xù)泄漏點源擴散模型（1）

若Q=常數(shù)，則c與時間無關；u=0，可得846.9.2無邊界點源擴散模型（6.54）（6.56）（6.55）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型346.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型2)有風連續(xù)泄漏點源擴散模型（1）若流場穩(wěn)定，則有風條件下(u>1m·s-1)：則式（6.50）可簡化為：856.9.2無邊界點源擴散模型（6.58）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型356.9.2無邊界點源擴散模型2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型2)有風連續(xù)泄漏點源擴散模型（2）初始條件和邊界條件與式(6.55)相同。源強為Q有風連續(xù)泄漏點源的濃度分布c(x,

y,z)為:866.9.2無邊界點源擴散模型（6.59）2、連續(xù)泄漏點源的擴散模型366.9.2無邊界點源擴散模型“像源法”：地面上任意一點的濃度是兩部分作用之和:一部分是不存在地面時此點應具有的濃度;另一部分是由于地面全反射而增加的濃度。876.9.3有邊界點源擴散模型1、無風瞬時地面點源的煙團擴散模型（6.60）“像源法”：地面上任意一點的濃度是兩部分作用之和:一部分是不886.9.3有邊界點源擴散模型2、有風連續(xù)地面點源的煙羽擴散模型（6.61）386.9.3有邊界點源擴散模型2、有風連續(xù)地面點源的煙羽896.9.3有邊界點源擴散模型3、有風源高為H連續(xù)點源的煙羽擴散模型（6.62）396.9.3有邊界點源擴散模型3、有風源高為H連續(xù)點6.10帕斯奎爾-吉福德（P-G）模型

906.10.1大氣穩(wěn)定度與擴散