第二讲 燃气的泄漏与扩散
燃气扩散模型
燃气扩散模型燃气扩散模型是一种数学模型，用于预测燃气泄漏后在空气中的扩散情况。
该模型可以帮助人们评估和控制燃气泄漏对周围环境和人类健康的影响。
本文将从以下几个方面详细介绍燃气扩散模型。
一、燃气扩散模型的基本原理1.1 扩散过程燃气扩散是指在不断地分子碰撞作用下，由高浓度区域向低浓度区域传递的过程。
在这个过程中，分子会不断地向四周运动，直到达到平衡状态。
1.2 燃气泄漏当管道或储罐中的燃气泄漏时，会形成一个高浓度区域。
这个高浓度区域会随着时间的推移逐渐向周围扩散。
1.3 扩散模型扩散模型是通过数学公式描述扩散过程的规律。
它可以根据环境条件和泄漏源特征来预测燃气在空气中的传播情况。
二、燃气扩散模型的构建方法2.1 基于物理模型基于物理模型的燃气扩散模型通常是通过对扩散过程中的物理规律进行建模来实现的。
这种模型需要考虑多个因素，如气体密度、温度、湿度、风速等。
2.2 基于统计学模型基于统计学模型的燃气扩散模型通常是通过对大量实验数据进行分析和拟合来实现的。
这种模型不需要考虑太多物理因素，只需要根据实验数据进行预测即可。
2.3 基于计算流体力学（CFD）模拟基于CFD模拟的燃气扩散模型可以更加准确地描述燃气在空气中传播过程。
这种方法需要将空间分割成小块，并对每个小块内部的流动进行数值求解。
三、燃气扩散模型中常用的参数3.1 气体密度气体密度是指单位体积内所含有的质量。
它通常会随着温度和压力变化而变化。
3.2 温度温度是指物体内部分子运动所具有的能量大小。
它会影响气体分子的速度和碰撞频率，从而影响扩散过程。
3.3 湿度湿度是指空气中水蒸气所占的比例。
它会影响气体分子的速度和密度，从而影响扩散过程。
3.4 风速风速是指空气运动的速度。
它会对燃气扩散产生很大的影响，因为它可以将燃气迅速地带走。
四、燃气扩散模型在实际应用中的局限性和改进方法4.1 局限性燃气扩散模型通常只考虑了燃气在空气中的传播情况，而没有考虑到其他因素，如地形、建筑物等。
气体泄漏及扩散计算
学号： 07412225 常州大学毕业设计（论文）（2011届）题目重气泄漏扩散模拟及应急救援学生薛云龙学院环境与安全工程学院专业班级安全072班校内指导教师王新颖专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二○一一年六月重气泄漏扩散模拟及应急救援摘要：重气泄漏扩散事故是经常发生且危害较大的一种事故形式，由于重气的密度大于空气，因此重气往往沿地面扩散，泄放物质进入人体将引起中毒事故，若泄放物质被点燃或引爆将引起大规模的燃烧爆炸事故。
虽然人们对重气泄漏扩散所造成的危害十分重视，但由于缺乏足够有效的数据来提供人们作风险评估及预防改善措施，因此采用数学模型进行模拟是必要的。
应在生产过程中，加强管理，强化生产者的安全生产教育。
分析了泄漏扩散事故的七大影响因素，提取并建立了泄漏事故模式，并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行了研究分析。
通过试验研究得出在实际环境中大气主导风的风速，泄漏方向对气体扩散浓度分布有重大的影响，泄漏气体在下风向扩散的最快。
静风时，随着时间的增加，空间各点的浓度有升高的趋势；在稳定风流中，空间各点的浓度随时间的变化不明显，可以认为是稳态的。
泄漏的气体在下风向扩散的最快，在现场一旦发生天燃气泄漏，应综合考虑泄漏源的方向和该点当时的风向，风速等因素，及时准确预测泄漏气体可能扩散到危险区域，做好应对措施。
关键词：相似理论；泄漏模型；泄漏扩散模式；示踪法；重气；应急救援；Heavy gas leak dispersion modeling and emergency rescueAbstract ： As it is well-known, many industrial and domestic gases are toxic and flammable are stored in highly-pressurized vessels at liquefied state with ambient temperature. If there is by chance a sudden release, it often forms heavy-than-air vapour. The accident release and dispersion of toxic and flammable heavy gas can present a serious ris k to the public’s safety and to the environment. Disease may be caused when the flammable heavy gases are lit. Although great attention has been paid to the hazard of heavy gas dispersion, effective data of filed experiments are still insufficient to make risk assessment and precaution. Through the statistical analysis, draw a conclusion that chemical system in production, transportation and storage process, should first consideration and control of hazardous chemicals, and summarizes the characteristics of the leak diffusion process performance. Subjective factors, equipment inherent defect caused by leakage on China's chemical system is the main reason of the accident. In the process of production, should be strengthen management, strengthen the education of production safety producer. Analysis of the seven factors affecting diffusion of leakage accident, to extract and established the patterns of the leakage accident, and various and leakage accident modes mechanism and the conditions were studied and analyzed. Through the experimental study on practical environment atmosphere that dominated the wind, the wind of gas leakage direction spread concentration distribution, has enormous influence on the spread of gas leakage next wind fastest. Static, as time flies, the space increased concentration of the each point of the trend. In the stable romantic, space the concentration of each point does not change significantly over time, can be considered a steady. Leak gas diffusion next wind fastest, on the site once produce natural gas leak, should be taken into account in the direction and point source leaking the wind direction, wind speed at factors such as timely and accurate prediction leakage, gas may be spread to dangerous area, completes the countermeasures.Key words：Theory of similarity; Leakage model；Leakage diffusion mode；Trace method； heavy gas；Emergency rescue摘要 (Ⅰ)目次 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.4 课题的研究方法和内容 (4)1.4.1 研究方法 (5)1.4.2 研究内容 (5)1.5 论文的关键技术及难点 (5)2 重气的泄漏扩散过程 (7)2.1重气的定义 (7)2.2 重气云的形成 (7)2.3 重气的扩散过程 (8)2.4 危险气体泄漏扩散模型 (9)2.4.1 高斯模型 (9)2.4.2 LAB模型 (10)2.4.3 Sutton模型 (11)2.4.4 FEM3模型 (11)2.4.5 箱式重气模型 (12)2.5 小结 (14)3重气泄漏事故原因分析 (15)3.1 重气泄漏事故分析的必要性 (15)3.2 重气的危害性特点 (15)3.3 重气泄漏事故分析 (16)3.3.1 泄漏的主要设备 (16)3.3.2典型化学事故泄漏源类型 (16)3.3.3 泄漏原因分析 (17)3.3.3.1 基于人的因素进行分析 (17)3.3.3.2基于人的因素进行分析 (17)3.4 重气扩散的基本模式及影响因素 (18)3.4.1 重气泄漏扩散的基本模式 (18)3.4.2 影响重气扩散的因素 (18)3.5 小结 (19)4 试验模型设计以及试验过程 (20)4.1 模型设计和构建的基本内容 (20)4.2 模型材料的选择 (20)4.2.1 模型材料的选择原则 (20)4.2.2 模型材料的选取 (20)4.3 油气储运安全综合试验平台的构建 (21)4.3.1 试验模型的设计研究思想 (21)4.3.2 试验模型的构建 (21)4.3.2.1 建造试验模型的基本原则 (21)4.3.2.2 试验模型 (22)4.4 试验方案 (25)4.4.1 试验方法的选择 (25)4.4.2 试验的指导思想 (25)4.4.3 试验材料及仪器 (26)4.4.4 试验方案 (26)4.4.5 试验的技术路线 (26)4.4.6 试验的检验 (26)4.5 试验过程 (27)4.5.1 定性试验 (27)4.5.1.1 试验材料及仪器 (27)4.5.1.2 试验装置示意图 (28)4.5.1.3 定性试验过程 (28)4.5.2 定量试验过程 (32)4.5.2.1实验方法及步骤 (32)4.5.2.2实验数据处理及泄漏扩散规律分析 (33)4.6 小结 (38)5 危化品泄漏扩散事故应急救援 (39)5.1 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本原则、基本任务及其特点 (39)5.1.1 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本原则 (39)5.1.2 危化品泄漏扩散事故应急救援的基本任务 (39)5.1.3 危化品泄漏扩散应急救援的特点 (39)5.2 实施危化品泄漏扩散事故应急救援的核心问题 (40)5.2.1 通过立法确定应急计划的法律地位，建立市级应急体系 (40)5.2.2 直接、快速的报告制度 (40)5.2.3 泄漏扩散事故的分析评估 (40)5.2.4 畅通无阻的通讯联络 (40)5.2.5 快速的应急行动 (40)5.3 危化品泄漏扩散事故应急响应系统 (41)5.3.1 危化品泄漏扩散应急响应程序 (41)5.3.2危化品泄漏扩散应急组织系统 (41)5.3.3 应急通讯系统 (42)5.3.4 应急防护和救援 (42)5.3.5 应急预案 (43)5.3.6 应急状态终止 (43)5.4 危化品泄漏扩散事故应急监测系统 (43)5.4.1 应急监测管理 (43)5.4.2 应急监测组织保证 (43)5.4.3 应急监测技术支持 (44)5.5 本章小结 (44)6 结论与展望 (45)6.1 结论 (45)6.2 展望 (46)参考文献 (47)致谢 (49)1 绪论1.1 研究背景现代科学技术和工业生产的迅猛发展，为人类提供更好的物质生活条件的同时，也存在着极为严重的潜在的危害。
地下燃气管道事故泄漏扩散分析
地下燃气管道事故泄漏扩散分析城市中燃气泄漏扩散过程多种多样，比如地上泄漏过程要涉及泄漏位置、建筑物密集程度，地下泄漏过程要涉及土壤空隙率、含水率，是否遇到地下密闭空间等等。
本文选取燃气地下管网第三方影响事故作为研究对象，从事故发生后应急救援的角度，针对天然气和液化石油气分两种模型计算事故发生后燃气在大气中的扩散范围。
1 燃气扩散的特点目前我国城镇民用管道燃气主要有液化石油气、天然气和人工煤气3种，其中后两者气态密度为O.4—0.8kg/m3，小于空气，为浮性气体，泄漏后为浮性气体被动扩散;液化石油气的气态密度为1.9—2.5kg/m3，比空气重，泄漏后属于重气扩散。
浮性气体的密度比空气小，泄漏以后受到大气夹带进行被动扩散并得到稀释，扩散过程中表现出上升的趋势;重气由于自身的密度大于空气，泄漏后向地面下沉，会有坍塌现象，并沿地面扩展形成低平气云。
两种扩散模式应区别对待，天然气、人工煤气适用于高斯扩散模型，而液化石油气泄漏属于重气扩散，这里选用Manju Mohan等发展的箱模型。
2 影响泄漏扩散范围的主要因素燃气的大气扩散过程与管道的压力、泄漏面积、地面风速、所在城市的大气稳定度、风向等主要参数有关[1]：①管道的泄漏压力越高、面积越大，则泄漏源强越强，泄漏气体扩散范围越大。
②大气稳定度是指空气的稳定程度，污染气象学中将空气的稳定程度分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性稳定、较稳定和稳定6级，分别用A、B、C、D、 E、F表示。
它表征湍流活动的强弱，支配大气对泄漏气体的稀释扩散能力，大气稳定度越高稀释能力越弱，越不利于气体的扩散。
③风向决定泄漏气体的扩散方向，风速决定泄漏气体扩散速度。
风速较高时，大气夹带泄漏气体的能力强(稀释泄漏气体能力强)，下风向上泄漏气体扩散浓度小，此时泄漏气体扩散的范围就也会相应较风速低的情况小。
因此风速高时，泄漏气体扩散速度快，但是扩散范围小。
④建筑物较密集和丘陵山区等地面粗糙度大的地区泄漏气体的扩散也会受到抑制。
天然气泄露及其扩散分析
天然气泄漏及其扩散分析摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。
但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。
天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。
关键词：天然气泄露扩散爆炸1.国内外研究现状我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。
田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。
张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。
在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。
段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。
进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。
丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。
何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。
李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。
侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。
安全燃气泄露教案
安全燃气泄露教案一、教学目标1.了解燃气泄漏的危害和预防措施。
2.掌握发现燃气泄漏后的应急处置方法。
3.让学生正确使用燃气设备，避免燃气泄漏的发生。
二、教学内容1.什么是燃气泄露2.燃气泄漏的危害3.燃气泄漏的预防措施4.燃气泄漏的应急处置方法5.如何正确使用燃气设备三、教学过程1.引入教师用实际案例引出燃气泄漏对人们的危害，提醒学生燃气泄漏的严重性。
2.知识讲解2.1 什么是燃气泄露燃气泄漏指的是管道、设备和器具造成的气体外漏现象。
常见的燃气包括天然气、液化气、煤气等。
2.2 燃气泄漏的危害燃气泄漏会导致火灾、爆炸等严重后果，造成人员伤亡和财产损失。
如果燃气泄漏时间过长，高浓度的燃气会引起窒息，而低浓度的燃气则会对人体产生慢性伤害，引起头痛、恶心、呼吸困难等症状。
2.3燃气泄漏的预防措施（1）定期检查燃气管道，确保燃气管道的完好无损。
（2）配置安全性能较高的燃气设备。
（3）安装燃气警报器。
（4）正确使用燃气设备，不私拉电缆、管路或擅自改变燃气器具标配。
（5）避免使用老旧、破损、有走漏现象的瓶装燃气。
2.4 燃气泄漏的应急处置方法（1）拨打燃气服务热线，报告燃气泄漏。
（2）打开门窗通风，并关闭所有火源电源。
（3）尽量不要使用电器开关。
如果必须打开电器开关，要先将电源关闭并拉出插头向外。
（4）禁止抽烟、使用明火、触碰电门、房门和电话等操作。
（5）燃气泄漏严重时，要尽快把家中的人员疏散到安全地带，并通知邻居和燃气公司。
3.操作演示教师展示正确使用燃气设备的方法，并让学生参与操作演示。
4.练习检测学生根据所学知识，回答选择题和填空题，检测是否掌握了燃气泄漏的相关知识。
同时，学生还可以演练燃气泄漏后的应急处置方法。
五、教学总结通过本节课的学习，学生了解了燃气泄漏的危害和预防措施、掌握了燃气泄漏后的应急处置方法，同时还学会了正确使用燃气设备的方法。
希望同学们能够认真对待燃气泄漏问题，自觉掌握正确的使用方式和处理方法，保障自身和家庭的安全。
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析摘要：燃气管道泄漏是一个严重的安全问题，可能引发火灾、爆炸和环境污染。
本文分析了燃气管道泄漏的主要原因，包括设备老化、设备损坏、设备安装和维护不当、化学反应以及设备制造缺陷。
同时，本文还讨论了影响泄漏扩散的因素，包括泄漏气体的性质、泄漏率、风速和风向、温度和湿度、地形和建筑物、人口分布以及应急响应能力。
了解这些原因和因素对于采取预防措施、减小风险并提高应急响应能力至关重要，以确保公共安全和环境保护。
通过综合考虑这些因素，可以降低燃气管道泄漏事件的潜在风险。
关键词：燃气管道；泄漏原因；扩散影响因素引言燃气管道泄漏是一项严重的安全隐患，潜在威胁着公众安全、环境保护和社会经济。
为了有效应对这一挑战，了解燃气管道泄漏的原因以及泄漏后的扩散影响因素至关重要。
本文将探讨燃气管道泄漏的根本原因，包括设备老化、损坏、不当的安装和维护、化学反应以及制造缺陷等。
同时，我们还将深入研究影响泄漏扩散的关键因素，包括泄漏率、风速和风向、温度和湿度、地形和建筑物、人口分布，以及应急响应能力。
通过全面了解这些因素，我们可以更好地预防和处理燃气管道泄漏事件，确保公众的安全和环境的可持续保护。
一、燃气管道泄漏的原因（一）设备老化燃气管道系统通常由钢铁、铜或其他材料制成，这些材料随着时间的推移会受到腐蚀和磨损。
设备的老化是导致管道泄漏的一个主要原因。
这种老化过程通常是逐渐的，但如果不得当地维护和定期检查，可能会在管道系统中积聚，逐渐削弱材料的强度和耐久性。
当管道材料变得脆弱并出现裂缝或破损时，泄漏的风险显著增加，可能在不经意的情况下导致严重事故。
因此，对管道系统的老化和材料状况进行监测和维护是确保管道安全的关键步骤。
（二）设备损坏外部力量对管道系统的影响是不可忽视的，尤其在地震活跃地区、大规模施工工程和繁忙交通路线附近。
地震可能导致管道受到振动和位移，增加泄漏风险。
施工活动可能涉及挖掘、振动和机械冲击，可能损坏管道。
燃气管道泄漏原因及扩散影响因素分析
１２２ 设 备设 施 陈 旧老化 ．． 燃 气管 道 和 设施 接 近 或 者 超过 使 用 年 限 ， 旧 陈 老化 的管 道极 易破 损导 致泄 漏 。 即使 管道 未 达到使 用年 限 ， 由于部分 土 地 的腐 蚀性 较 大 或 者 管 道 自身
较大 的 危 害 性 ¨ 。之 前 对 燃 气 泄 漏 原 因 的讨 论 或 Ｊ
关注 于人 为施 工 原 因或 关 注 于 安 全 管 理 原 因 ＩＪ ４， 本文 系统 的从 人为 管理 方 面和燃 气 系统 的设备 设施
１２ １ 管道设 备 本身 质量 不满 足技 术标 准 ．． 燃 气 管道 设 备 质 量不 满 足 技术 要 求 ， 强度 及 耐 腐蚀 性 不足 。如 存 在 防护 设 施 不 全 ， 防腐 措 施 不 当 等 质量 问题 随着 使 用 年 限 的 增加 易 导 致 跑 、 滴 、 冒、 漏 等现 象 的发生 。天然 气 置 换 人 工 煤 气 后 ， 铁 管 铸 接 口处起 密封 作用 的麻 丝 和橡胶 圈 等会 因缺 少水 分
ｌ ｅｓ １ｒ
收稿 日期 ：０ １—１ ２１ ２—１ ９ 基金 项 目 ： 国家 自然 科 学 基 金 （０ ７ １２ ５８８２ ） 作者简介 ： 张增 刚（９ １ ） 男 ， １７ 一 ， 山东潍坊人 ， 副教授 ， 博士 ， 主要研究方 向为城市燃气与蒸 汽管网水 力计算 理论 ． － ｉ ： Ｅｍａ ｌ
ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌｏ ａ ｅ ｋ ｇ ｔｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｆｇ ｓｌａ ａ ｅ，ｂ ａ ｓｏ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅ ｋａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ， ｙ ｍｅ ｎ ｆｎ ｍｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｎ ｓｓｏ ｌ ａ ｇ ｒ ｃ ｓ ｉ ｌ ｈｅ
燃气连续性泄漏扩散规律的研究
燃气连续性泄漏扩散规律的研究作者：邓斌来源：《城市建设理论研究》2013年第13期【摘要】室内泄漏燃气的浓度场分布是非均匀变化的，当室内泄漏燃气浓度值达到其爆炸极限时，遇到点火源会引发爆燃甚至爆炸等危险事故。
本文对室内燃气泄漏扩散规律进行了简单研究。
【关键词】燃气连续性泄漏扩散规律中图分类号：TU996文献标识码： A 文章编号：本文分析了室内燃气泄漏和扩散规律，可以及时准确地预测燃气扩散危险区域，对消防人员有效组织抢险救援活动，减少事故损失是非常重要的。
一、数学模型的假设条件受限空间内的燃气泄漏扩散过程受到众多因素的影响，本文对泄漏扩散过程进行了简化分析，基本假设条件如下:(1)泄漏燃气与室内空气形成的混合气体视为理想气体，满足理想气体状态方程；(2)室内燃气泄漏扩散可认为是多组分气体相互作用的湍流，泄漏气体与室内介质形成的混合性气体不发生化学反应；(3)假定为连续源泄漏，认为设定的泄漏量为定值；(4)不考虑燃气泄漏扩散中自身的化学变化过程，把燃气的泄漏扩散过程视为单纯的物理扩散过程；(5)忽略泄漏扩散过程中燃气与环境之间的热量交换，并不考虑温差射流对泄漏扩散过程的影响；(6)在考虑室外风速对燃气泄漏扩散过程的影响时，认为风口垂直于泄漏空间设置，气体流向垂直于通风口。
二、扩散实验的设计1、研究对象的选择本文选取液化石油气作为研究对象。
液化石油气是开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。
液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10。
)和丁烯(C4H8)，行业上习惯分别成为C3、C4。
这些碳氢化合物在常态下呈气态，当压力升高或温度降低时容易转变为液态。
液态液化石油气的闪点温度为77℃—180℃，沸点温度为0.5℃—47℃，着火温度为430℃—460℃，相应温度都很低。
气态液化石油气的发热值约为 92100~121400KJ/Nm，液态液化石油气的发热值约为45200—46100KJfNm3，其燃烧温度可达700~2000℃。
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2.4.1直接观察法
由有经验的管道工人或经过训练的动物沿管道行走，通过 看、闻、听或其他方式，直接检查管道的泄漏情况，其检 测精度依赖于检测人员的经验
一般只能检测较大量的泄漏，且不能实现管道在线实时检
测
30
2.4燃气管网检测检漏方法
2.4.2电缆检漏法
沿管道敷设特殊的电缆，当泄漏物质渗入到电缆里时，电 缆的相关属性发生变化，从而实现泄漏的检测和定位。 目前常用的电缆有:
7
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏持续的时间分类
连续泄漏
瞬时泄漏
8
2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
液体泄漏
由流体力学的伯努利方程推导：
qml Cdl A
2( p p0 )
2 gh
9
2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
气体泄漏
22
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.6燃气泄漏与扩散数值模拟
研究现状
王晓宇研究了石化企业发生的泄漏、火灾、爆炸事故的影响区域计算模型 ，结合GIS平台实现了针对上海金山石化的预警与应急系统。 苏志东通过ArcGIS Engine组件和VC++编程将气体泄漏扩散模型、火灾和 爆炸事故模型嵌入GIS实现可视化人员伤亡影响范围。 任春芳研究当发生重大工业事故后，基于GIS进行寻找最佳行进路线分析、 最近的救援地点分析、增设应急救援服务点分析以及事故危险度覆盖范围
2
15
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
（3）质量蒸发
当地面传热停止时 主要由于液体分子的迁移作用使液体蒸发，这种液体质量蒸
发速度为：
A ql3 1Sh 1 l
16
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.2射流扩散
射流（jet），指流体从管口、孔口、 狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流 体掺混的一股流体流动。
21
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.6燃气泄漏与扩散数值模拟
研究现状
孙永庆使用Matlab对燃气扩散模式进行了模拟，分析了燃气燃烧和 爆炸的损失破坏后果。 郭吉红将GIS技术引入大气环境风险评价的模拟预测中，对爆炸范 围、泄漏量、气体泄漏扩散模拟等方面进行了深入研究。 刘建结合GIS提出城市应急事件发生后，应急调度最佳路径算法。 徐昊以VC++为IDE开发环境，结合SuperMap Objects组件式GIS 开发平台，构建了包括火灾、爆炸、泄漏3类典型城市公共安全事 故灾害模拟和后果分析的城市公共安全应急响应辅助决策系统。
泄漏燃气的密度大于环境空气的密度，射流一般向下弯曲
，反之则向上弯曲。
天然气发生管道孔口或裂缝泄漏时，虽然孔口或裂缝比较小 ，泄漏量也比较小，但泄漏速度极大，所以在孔口或裂缝形 成紊流自由射流。
18
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.3绝热扩散
假定泄漏物与外界环境无热量交换时的扩散过程。 呈半球型向外扩散
油溶性电缆
渗透性电缆 分布式传感器电缆
31
2.4燃气管网检测检漏方法
2.4.3管内检测球法
将检测球放入管内进行探测，利用超声技术、视觉技术、漏磁 技术等采集大量数据后，进行综合分析以判断泄漏点
该方法检测精度较高，误报率较低; 无法实现在线实时检测 探测球是在管内随管内介质流动， 极易在弯头、阀门等位置发生堵塞现象，
闪蒸的速度：
Fv m qt1 t
14
2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
（2）热量蒸发
当闪蒸不完全时，发生热量传递时，液体蒸发速度为： 热量蒸发主要与环境温度有关
当FV 1时，
At (T0 Tb ) At qt Nu (T0 Tb ) HV l H t
中毒机理是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红蛋白的亲合力高200～
300倍，所以一氧化碳极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋 白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息。 当人们意识到已发生一氧化碳中毒时，往往已为时已晚。因为支配人体运 动的大脑皮质最先受到麻痹损害，使人无法实现有目的的自主运动。可手 脚已不听使唤。所以，一氧化碳中毒者往往无法进行有效的自救。
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2.2泄漏燃气的扩散
2.2.5重气扩散
（1）重力沉降。重气泄漏初始动量消失后，重力作用使得气云降到地 面，沿着地表扩展。由于云团与周围空气间的密度差，导致重气塌陷， 出现凹陷现象，引起云团厚度的降低和径向尺寸的增大。 （2）空气卷吸。空气卷吸分为顶部空气卷吸和侧面空气卷吸。空气卷 吸作用引入外界空气使得气云体积膨胀，同时也稀释了气云的浓度。 （3）云团加热。由于初始泄漏云团与周围环境间的温度差异，必须考 虑云团所吸收的热量和温度梯度引起的对流湍流。 （4）向非重气扩散转变。随着云团的稀释冲淡，重气密度或浓度降低 逐渐接近外界空气，重气效应消失，云团的高度、半径及其运行状态取 决于大气湍流特性。
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2.3燃气泄漏扩散中毒
2.3.1燃气中的有毒物质
（2）H2S中毒
具有刺激性和窒息性的无色气体 低浓度接触仅有呼吸道及眼的局部刺激作用
高浓度时全身作用较明显，表现为中枢神经系统症状和窒息
症状 硫化氢具有“臭鸡蛋”气味，但极高浓度很快引起嗅觉疲劳 而不觉其味
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2.3燃气泄漏扩散中毒
2.3.1燃气中的有毒物质
（3）SO2中毒
无色高度水溶性有辛辣气味的刺激性气体，比空气重。 广泛用于工业，是硫矿造纸业矿物燃料燃烧的副产品，也是
大气的常见污染物。
凡是接触较高浓度的二氧化硫均可致病 在上呼吸道与水接触生成硫酸和亚硫酸引起黏膜损伤造成临 床症状
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2.4燃气管网检测检漏方法
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2.1燃气的泄漏
2.1.2泄漏量的计算
两相流泄漏
两相物质组成 对于燃气而言为气液两相流
对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡
流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾 状流等形态； 对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝 状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。
该法对微量泄漏检测的灵敏度和定位精度都很高 缺点是不能在线实时检测。 同管内探测球法一样，由于该法需要使用示踪剂检漏仪在管内随介 质流动，会发生堵塞问题，因而不适合燃气管网的泄漏检测。
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2.4燃气管网检测检漏方法
2.4.5光纤检测法
在管道敷设的同时敷设一条或几条光缆，利用光纤作为传感器， 采集管道周围的压力、温度等信号，传送给中心服务器，通过对 信号的分析和处理，对管道泄漏进行判断和准确定位。
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2.2泄漏燃气的扩散
相关因素
燃气物理性质（密度） 温度 周边环境（风速、障碍物） 气候条件
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2.2泄漏燃气的扩散
扩散的分类
液体蒸发 射流扩散 绝热扩散 气团在大气中的扩散 重气扩散
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2.2泄漏燃气的扩散
2.2.1液体蒸发
（1）闪蒸
LNG\LPG的沸点低于环境温度，当它们泄漏时，由于压力 突减，液态突然蒸发，称为闪蒸。
流体射入静止环境中时，它与周围静
止流体之间存在速度不等的间断面
间断面一般受到不可避免的干扰，失 去稳定而产生涡旋，卷吸周围流体进 入射流
同时不断移动、变形、分裂产生紊动
，其影响逐渐向内外两侧发展形成自 由紊动的混合层
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2.2泄漏燃气的扩散
2.2.2射流扩散
当环境空气的温度和密度与泄漏的天然气不同时，可看作 非等密度射流。 非等密度射流的轨迹比较复杂，这时重力差使射流弯曲。
第二讲
燃气的泄漏与扩散
1
2.1燃气的泄漏
泄漏是燃气供应系统中最典型的事故
人员伤亡 资源浪费 环境污染
2
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏的流体分类
气体泄漏
液体泄漏
气液两相泄漏
3
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏的构件分类
管道泄漏 调压器泄漏
因而该方法不适合于弯头、阀门很多的
城市燃气管网的泄漏检测
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2.4燃气管网检测检漏方法
2.4.4示踪剂检测法
将放射性物质掺入到管道输送的介质中，在管道发生泄漏的部位 ，放射性示踪剂随泄漏介质一起流到管道外，附着于泥土中。利 用示踪剂检漏仪在管道内部沿线检测，记录泄漏出示踪元素的放
射性，根据记录曲线，可判断泄漏点的位置。
阀门泄漏
补偿器泄漏 排水器泄漏 计量装置泄漏 储气设备泄漏
4
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏的模式分类
穿孔
5
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏的模式分类
开裂
6
2.1燃气的泄漏
2.1.1泄漏的分类
按照泄漏的模式分类
渗透
分析。
张超研究基于GIS的火电厂应急救援决策支持系统，对事故影响后果进行预 测并出相应救援方案。
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2.2泄漏燃气的扩散