高压储气罐泄漏参数的计算
盛装液化气体的容器安全泄放量的计算
一、 盛装液化气体的容器安全泄放量的计算计算根据GB150.1中 B.7的规定：有完善的绝热材料保温层的液化气体压力容器的安全泄放量为：W S =qAr t δλ)650(61.282.0- =6.346025.079.300054.0)2.111650(61.282.0⨯⨯⨯+ =0.369 Kg/hW S ┈压力容器安全泄放量Kg/ht ┈泄放压力下介质的饱和温度℃；t=-111.2℃λ┈常温下绝热材料的导热系数KJ/(m ·h ·℃)λ=0.00015W/ (m ·K)=0.00054KJ/( m ·h ·℃)A r ┈容器受热面积：()279.33.014.3m D L D A o o r =+=其中：D 0┈内容器外直径m ： D 0=0.658mL ┈容器总长度m ； L=1.637mδ┈容器保温层厚度；δ=0.025mq ┈在泄放压力下液体的汽化潜热kJ/kg ；q=346.6KJ/Kg 安全阀的泄放压力为1.72MPa二、 单个泄放装置（安全阀）泄放面积的计算 因Pd Po =872.11.0=0.0534 (12+k )k/(k-1)=0.528 临界条件: Pd Po≤(12+k )k/(k-1)P d ┈安全阀泄放压力；P d =1.03P s +0.1Mpa=1.872（绝压）P s ┈安全阀整定压力：1.72 MpaP o ┈安全阀出口侧压力；P o =0.1MPa （绝压）k —气体绝热系数;k=1.4(空气)泄放面积： A=M ZT CKP Ws f d 16.13=97.282931872.16.0356369.016.13⨯⨯⨯=0.0386mm 2C —气体特性系数;C=5201112-++k k ）k k （=356查GB150.1表B.4K —排放系数;全启式安全阀K=0.6M —气体摩尔质量Kg/Kmol; 查GB150.1表B.6 M=28.97Kg/Kmol(空气)Z —气体的压缩系数;Z=1.0(空气)介质的临界压力为3.769(绝压）临界温度132.45K T f —安全阀泄放温度K;T=293K(取安全阀常温下的温度)P d ┈安全阀泄放压力；P f =1.72×1.03+0.1=1.872MPa （绝压）我们所选用的安全阀其排放面积S a 为：39.99mm 2 S a >A因此现在选用的安全阀，完全可满足安全排放要求。
气体泄漏率计算
气体泄漏率计算
气体泄漏率是指单位时间内气体从容器中泄漏出去的速率。
计算
气体泄漏率时，需要知道容器的体积、气体泄漏时间以及气体压力等
参数。
具体计算公式为：
Q = C x A x √(2ΔP/ρ)
其中，Q为气体泄漏率，单位为m³/s；C为流量系数，取决于容器形状和泄漏口形式，一般为0.6~0.8；A为泄漏口面积，单位为m²；ΔP为压力差，单位为Pa；ρ为气体密度，单位为kg/m³。
例如，当容器体积为10m³，泄漏时间为1小时，压力差为
100Pa，泄漏口直径为1cm时，氧气的密度为1.43kg/m³时，可以采用以下步骤计算出气体泄漏率：
1. 计算泄漏口面积：
A = πr² = π(0.5cm)² ≈ 0.0025m²
2. 计算流量系数：
C = 0.6（假设为圆形容器的泄漏口）
3. 计算气体泄漏率：
Q = 0.6 x 0.0025 x √(2x100/1.43) ≈ 0.019m³/s
因此，在此条件下，氧气泄漏率约为0.019m³/s。
泄漏量计算方法
（1）液体泄漏速率。
液体泄漏速度Q L用柏努利方程计算：
（2-1）
式中：
Q L——液体泄漏速度，kg/s；
C d——液体泄漏系数，此值常用～。
A——裂口面积，m2；
p——容器内介质压力，Pa；
P0——环境压力，Pa；
g——重力加速度，s2；
h——裂口之上液位高度，m。
本法的限制条件：液体在喷口内不应有急剧蒸发。
（2）气体泄漏速率。
当气体流速在音速范围（临界流）：
（2-2）
当气体流速在亚音速范围（次临界流）：
（2-3）
式中：
p——容器内介质压力，Pa；
P0——环境压力，Pa；
κ——气体的绝热指数（热容比），即定压热容C p与定容热容C V之比。
假定气体的特性是理想气体，气体泄漏速度Q G按下式计算：
（2-4）
式中：
Q G——气体泄漏速度，kg/s；
p——容器压力，Pa；
C d——气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取，三角形时取，长方形时取；A——裂口面积，m2；M——分子量；
R——气体常数，J/（mol·K）；
T G——气体温度，K；
Y——流出系数，对于临界流Y＝，对于次临界流按下式计算：
（2-5）。
气瓶安全泄放量计算方法探讨
气瓶安全泄放量计算方法探讨作者：潘晓鹏张福寿来源：《中国科技博览》2015年第18期[摘要]本文首先介绍了气瓶的定义、组成部分，然后介绍了气瓶的安全使用，最后介绍了各标准安全泄放量计算方法比较。
[关键词]气瓶，安全泄放量，计算方法中图分类号：TG435+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0015-02一、前言气瓶基本上都是用于盛装压缩气体，相应的压力较大，而且处理不当会造成危险，因此，对于气瓶安全泄放量必须严格计算。
二、气瓶的定义、组成部分气瓶是指公称容积不大于1000L，用于盛装压缩气体（含永久气体、液化气体和溶解气体）的可重复充气的移动式压力容器。
气瓶是有瓶体、瓶帽、瓶阀、防震胶圈等组成；其中：瓶阀、瓶帽、防震胶圈是气瓶的安全附件，它们对气瓶的安全使用起着非常重要的作用。
瓶帽：保护瓶阀的，其功能在于避免气瓶在搬运和使用过程中由于碰撞而损伤瓶阀，甚至造成瓶阀飞出、气瓶爆炸等严重事故。
固定式安全瓶帽在使用过程中严禁私自拆卸，其本身已设计了安装减压器的空间（除拆卸式瓶帽外）。
瓶阀：是气瓶的主要附件，它是控制气体进出的一种装置。
瓶阀严禁沾有油污，一定要爱护瓶阀上的螺纹，防止充装时或与减压器连接时出现脱扣现象，引起事故。
防震胶圈：是指套装在气瓶筒体上的橡胶圈，其主要功能是使气瓶免受直接冲撞。
配戴防震圈在运输上不容易出现抛、滑、滚、碰等野蛮装卸的方法，还可以起到保护瓶身漆色，否则漆剥脱变成锈色稍不注意就会发生错装和混装现象，轻者影响充装气体的质量，重者导致气瓶发生化学性爆炸。
配防震圈还可以减少气瓶瓶身磨损，延长气瓶使用寿命。
三、各标准安全泄放量计算方法比较1、CGAS公式解释及推导CGAS一1.1对盛装非液化介质的气瓶在安全泄放时所需的最小泄放量Q。
进行了规定。
但标准中Qa为当量空气排量，指空气在一定压力和温度下的体积排量。
根据安全泄放装置设计标准，泄放装置所需的泄放面积A必须依据实际介质安全泄放量Ws（质量流量）求得。
LNG泄漏计算
储罐泄漏的情况分为三种：（1）罐体损坏而泄漏；（2）接头泄漏；（3）辅助设备泄漏。
该座LNG储罐进料口和出料口设置在罐的下部。
因此，根据该座LNG储罐的设备和工艺特点，最有可能泄漏的地方为罐下部的接头或阀门泄漏。
在事故模拟中假设储罐破裂，且孔直径为25mm，则面积：
A＝πr2＝3.142×（0.025/2）2＝4.9×10-4m2。
泄漏速度计算公式为：
Q0＝C d Aρ{2×（p－p0）/ρ＋2gh}0.5
其中C d为液体泄漏系数，这里取值为0.65；
A为泄漏面积，为4.9×10-4m2；
ρ为泄漏液体密度，这里的值为453kg/m3；
p为容器内介质的压力，取值为（20+90）×103Pa；
p0为环境压力，这里取值为90×103Pa；
h为裂口之上液位高度，取值为20m（储罐高约20m，装满系数1.0）。
计算Q0＝0.65×0.011×453×｛2×（110×103－90×103）/453＋2×9.8×20｝0.5＝0.65×0.011×453×22≈3.16kg/s。
假设泄漏10min后采取措施堵住泄漏点，则泄漏的LNG量为：
3.16×60×10=1896kg。
泄漏率的计算公式
泄漏率的计算公式
1. 泄漏率的定义。
- 泄漏率是指在特定条件下，泄漏的量与总量的比值。
它通常用于描述容器、管道等系统中物质泄漏的情况。
2. 常见的泄漏率计算公式。
- 对于气体泄漏：
- 当已知泄漏前后的压力、温度、体积等参数时，可根据理想气体状态方程pV = nRT（p为压强，V为体积，n为物质的量，R为摩尔气体常数，T为温度）来推导泄漏率公式。
- 如果在等温条件下（T_1=T_2=T），设初始压力为p_1，初始体积为
V_1，经过一段时间泄漏后压力变为p_2，体积仍为V_1（假设容器体积不变）。
根据p_1V_1=n_1RT和p_2V_1=n_2RT，可得n_1=(p_1V_1)/(RT)，n_2=(p_2V_1)/(RT)。
- 泄漏的物质的量Δ n=n_1 - n_2=((p_1 - p_2)V_1)/(RT)。
- 泄漏率L=(Δ n)/(n_1)=(p_1 - p_2)/(p_1)（这里假设V_1、T不变，R为常数）。
- 对于液体泄漏：
- 如果已知初始液体总量m_1，泄漏后剩余液体量m_2，则泄漏率L=(m_1 - m_2)/(m_1)×100%。
- 若已知初始液体体积V_1，密度为ρ，泄漏后剩余液体体积V_2，则
m_1=ρ V_1，m_2=ρ V_2，泄漏率L=(ρ V_1-ρ V_2)/(ρ V_1)×100%=(V_1 -
V_2)/(V_1)×100%。
压力容器安全泄放量计算
Ｋ咖。
在计算安全泄放量时，必须把气体在标准状态下的质量换算 成设计工作状态下的气体质量。为计算方便，把式（３）采用经过 换算的式（４）直接计算安全泄放量Ｗｓ。
３结语
压力容器必须有泄放或排介质的安全泄压装置．依上述方法 先计算出安全泄放量，进而选择安全阀或防爆破片或它们的联合 装置（保温材料以选绝热阻燃耐高温抗水的为好）阀，以最经济又 安全地保证压力容器安全运行。
式中卜－泄放压力下介质饱和温度，℃；
Ａ一常温下绝热材料热导率，ＫＪ／ｍ・ｈ・℃５
啡温层厚度，ｍ；
叮—介质汽化潜热，材，ｌ（ｇ。 １．２压缩气体或水蒸气压力容器 当贮存或处理压缩气体，水蒸气的压力容器，因容器内部不 会产生气体，又即使容器收到较强的辐射热的影响，容器内气体 的压力通常也不会明显升高。此类压力容器的安全泄放量取决于 容器的气体输入量。其安全泄放量按式（３）计算：
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ；ｖｅｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｒｅｌｉｅｆ ａｍｏｕｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
随着我国国民经济及生产技术的高速发展，在化学工业、石 油工业、冶金、交通运输、日常生活、国防工业等方面使用压力容 器的量日益增多。但由于大量年青人及农民工进入工业岗位，因 培训工作深入不够、制造压力容器的材质无合格证、制造过程不
ＸＵ Ｇｅ
（Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２１５５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓａｆｅｔｙ ｒｅｌｉｅｆａｍｏｕｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｅｍｐ－ ｅｍｔｕｒｅｓ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｗｏｒｋｉｎｇ
气瓶安全泄放量计算方法探讨
气瓶安全泄放量计算方法探讨气瓶安全泄放量计算方法探讨1、CGAS公式解释及推导CGAS一1.1对盛装非液化介质的气瓶在安全泄放时所需的最小泄放量Q。
进行了规定。
但标准中Qa为当量空气排量，指空气在一定压力和温度下的体积排量。
根据安全泄放装置设计标准，泄放装置所需的泄放面积A必须依据实际介质安全泄放量Ws（质量流量）求得。
因此当量空气排量Qa无法直接用来计算泄放面积A，必须转化为质量流量Ws。
下面对CGAS公式进行推导转化。
2、各标准计算公式比较对各标准中气瓶安全泄放量ws的规定进行了汇总，针对液化气体和非液化气体气瓶安全泄放量计算，国内外标准有很大不同。
GB16918中计算非液化气体采用的是CGAS中适用于压力泄放阀的公式。
GB16918计算液化气体的方法，当V>450L时同样采用的是CGAS 中适用于压力泄放阀的公式，当V<450L时，采用的是GB150中无隔热液化气体气瓶公式，当F=1时的情形。
CGAS一1.1和API521计算安全泄放量的方法截然不同。
API不计算气瓶安全泄放量，直接计算所需泄放面积。
根据分析，API521计算公式是从容器在火灾情况下通过器壁的吸收热量导致压力升高推导而来，由于很好地考虑了容器受火情况，从理论上更适用于火灾情况。
对于因其他原因导致的超压，适用性有待考证。
CGAS是目前对气瓶安全泄放量规定最为详细的标准，但其公式计算得到的泄放量均为空气的当量泄放量，在计算时需要转化为其他介质的安全泄放量。
由于没有标准释义，笔者还无法知道CGAS公式的来源。
由于气瓶的使用非常特殊，所以对于气瓶的使用需要严格按照相关的要求，对于气瓶的泄放量也需要根据相应的指标来进行。
泄露计算方法
重大事故后果分析方法：泄漏事故后果分析是安全评价的一个重要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的严重程度。
分析结果为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供关于决策采取何种防护措施的信息，如防火系统、报警系统或减压系统等的信息，以达到减轻事故影响的目的。
火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。
世界银行国际信贷公司(IFC)编写的《工业污染事故评价技术手册》中提出的易燃、易爆、有毒物质的泄漏、扩散、火灾、爆炸、中毒等重大工业事故的事故模型和计算事故后果严重度的公式，主要用于工业污染事故的评价。
该方法涉及内容，也可用于火灾、爆炸、毒物泄漏中毒等重大事故的事故危险、危害程度的评价。
由于设备损坏或操作失误引起泄漏从而大量释放易燃、易爆、有毒有害物质，可能会导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。
1 泄漏情况1．1 泄漏的主要设备根据各种设备泄漏情况分析，可将工厂(特别是化工厂)中易发生泄漏的设备分类，通常归纳为：管道、挠性连接器、过滤器、阀门、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器及火炬燃烧装置或放散管等十类。
一个工厂可能有各种特殊设备，但其与一般设备的差别很小，可以容易地将其划归至所属的类型中去。
图6—1～图6—10提供了各类设备的典型损坏情况及裂口尺寸，可供后果分析时参考。
这里所列出的损坏典型，仅代表事故后果分析的最基本的典型损坏。
评价人员还可以增加其他一些损坏的形式和尺寸，例如阀的泄漏、开启式贮罐满溢等人为失误事故，也可以作为某些设备的一种损坏形式。
1．2 泄漏后果分析一旦泄漏，后果不单与物质的数量、易燃性、毒性有关，而且与泄漏物质的相态、压力、温度等状态有关。
这些状态可有多种不同的结合，在后果分析中，常见的可能结合有4种：(1)常压液体；(2)加压液化气体；(3)低温液化气体；(4)加压气体。
泄漏率换算泄露量计算公式
泄漏率换算泄露量计算公式在化工生产和储存过程中，泄露是一种常见的现象。
泄漏不仅会造成环境污染，还可能对人员和设备造成安全风险。
因此，及时准确地计算泄露量对于防范事故和减少损失至关重要。
本文将介绍以泄漏率换算泄露量的计算公式，并结合实际案例进行说明。
泄漏率是指单位时间内泄露的物质量或体积。
通常用单位时间内泄露的物质量或体积除以储存或生产设备的容积或贮存量来表示。
泄漏率的计算公式如下：泄漏率 = 泄漏量 / (储存或生产设备的容积或贮存量) 时间。
其中，泄漏量是指单位时间内泄露的物质量或体积，时间是指泄漏发生的时间长度。
以泄漏率换算泄漏量的计算公式如下：泄漏量 = 泄漏率 (储存或生产设备的容积或贮存量) 时间。
通过这个公式，我们可以根据泄漏率和泄漏时间来计算泄漏量。
下面，我们通过一个实际案例来说明如何使用这个公式。
假设某化工厂的储存罐发生了泄漏，泄漏率为0.5 kg/h，储存罐的容积为1000 kg，泄漏持续时间为2小时。
我们可以使用上述公式来计算泄漏量：泄漏量 = 0.5 kg/h 1000 kg 2h = 1000 kg。
通过计算，我们得到了泄漏量为1000 kg。
这意味着在这2小时内，储存罐总共泄漏了1000 kg的物质。
有了这个数据，我们可以更好地评估泄漏对环境和设备的影响，采取相应的措施进行处理和修复。
在实际工程中，我们还可以根据不同的泄漏情况和要求，对泄漏率换算泄漏量的计算公式进行一定的调整。
例如，在液体泄漏情况下，可以根据液体的密度来计算泄漏量；在气体泄漏情况下，可以根据气体的体积来计算泄漏量。
此外，还可以根据不同的时间单位来进行换算，以满足实际需求。
总之，以泄漏率换算泄漏量的计算公式是化工生产和储存过程中重要的工具之一。
通过准确计算泄漏量，我们可以更好地了解泄漏对环境和设备的影响，采取相应的措施进行处理和修复。
同时，也可以为事故的防范和减少损失提供重要的参考依据。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用这个计算公式，提高化工生产和储存过程中的安全性和可靠性。
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程，应用热力学第一定律，可以得到储罐内温度：
P．
乃+1=瓦一j 砉( Pf —Pi +1)
( 2)
式中，瓦为t f时储罐温度，K；Pi 为≈时储罐内压力， N／m2 ；C。为气 体比定压热容。
由气体的状态方程计算储罐内压力：
Pi +l =盥等盥
( 3)
式中，z为气体压缩因子( 理想气体彳取1) ；R为气 体常数；M为气体摩尔质量，kg／mol 。 2储气罐泄漏模型
Key Wor ds a anpr es s ed ga s ou t f l o w V( 强3P, 1 dy nl mc8 nI as s f l ow r at e
O引言 由于高压储气罐等设备的制造、安装不可避免
地存在着各种缺陷，往往因腐蚀穿孔、阀门失效、疲 劳产生裂纹等，造成压缩气体泄漏。通常这些泄漏 到大气环境或生产区域的气体在风流作用下发生漂 移，与空气扩散混合，在一定条件下，受火源作用会 引起火灾或爆炸事故。因此，泄漏过程的模拟以及 泄漏参数的预测是爆炸风险评估的重要内容，也是 事故分析的重要手段，具有重要的实际意义。
由密度的定义推导储罐内气体密度：
r
吼
{10i +1 2 B一可屯
f”1。、
kl ：如+△t
式中，△t 为时间步长，s ；缸表示泄漏时间为i 个At ；
qf为t f时气体泄漏流率，l g／s ，由方程(4) 得出；Pf 为 t f时气体密度，kg／m3；V为储罐体积，矗。
根据假设( 2) ，在△t 时间内泄漏为可逆绝热过
主要假设条件如下： ( 1) 可以将泄漏过程分成若干个足够小的时间 段△￡，由于泄漏开口相对容器的几何尺寸较小，因 此每一个时间段△t 内均处于稳态； ( 2) 在每一个时间段△t 内，不考虑容器传热损 失，因此泄漏过程为可逆绝热过程； ( 3) 气体为理想气体。
储气罐内初始压力P0、初始温度％已知，泄漏 过程中，高压气体容器动力学特征的计算方法如下。
par 雌t er s d硫· suIe and ot her
i ns i de t h e t a nk 8弛cor a put e d．The r es ul t s s howt hat r na鹧f l ow r at e i s i nf l uence d by t h e hol e
t er a nd t h e i ni t i al pr ess ur e of ve ss el ，whi l e t h e i nl l uen ee of t h e pi p e l eng【h i s not 80 st r ong a8嬲pe ct e d．
本文在考虑容器动力学特性对泄漏参数影响的 基础上，提出了高压气体容器泄漏参数的计算方法， 并以氢气、一氧化碳高压储罐为例，计算泄漏持续时 间内储罐内各参数的变化和泄漏流率的变化，同时 对各参数对泄漏流率 的影响进行分析。 1泄漏过程中容器内的动力学特性【I - 2】
通常，高压容器内的气体经过壁面小孔或小直 径连接短管泄漏。在泄漏过程中，容器内部压力、温 度等参数不断变化，对泄漏质量流率等参数产生影 响。容器动力学模型主要描述的是泄漏过程中储罐 内压力、温度等参 随泄漏持续时间的变化情况。
·78 ·
工业安全与环保
I ndust r i al Saf e t y a nd En vi r onr ae nt a l Pr o t ect i on
2013年第39卷第5期
Ma y 2013
高 压储 气罐 泄漏 参 数的 计算
刘袁春1谢波1，2
( 1．重庆大学资源及环境科学学院重庆400030； 2．重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400030)
400030)agh s mal l
hol es i n hi gh—pr es sur e ga s t ank i s pr e se nt e d．Ta ki ng a hydrogen st o r age t ank ou t f l o w t hr ough a ho l e i n t h e t ank wa l l a nd a
摘要 基于压缩 气体的 容器动力 学特性， 提出高 压储气罐 小孔泄 漏参数的 计算方法 。以氢 气储罐和 一 氧化碳储罐为例，分别计算 储罐壁面小孔泄漏和储罐连接短管泄漏情况下的泄漏 质量流率以及储气罐内温 度、压力等参数随时间的变化趋势。计算结果表明，泄漏口孔径和泄漏初始压力对泄漏质量流率的影响显著， 泄漏I ：1上游管长对泄漏质量流率的影响不明显。
本文 考虑了储 气罐壁 面小孔 泄漏和 储气罐上 连 接短管泄漏两种稳态泄漏模式。 2．1壁面小孔泄漏[ 3- 4]
对壁 面小孔， 假设泄 漏过程 中气体 发生等熵 膨 胀，由机械能守恒原理得到压缩气体通过储气罐壁 面小孔泄漏的质量流率公式：
9h- Cd却 √ 【 以 ( 南 ) 爿 】 (4)
式中，gh为小孔泄漏质量流率，kg／s ；Cd为泄漏系 数；A为小孔的 横断面积，m2；9为流动 系数；P为泄 漏出口压力，N／m2；y为压缩气体比热容。