泄漏后氣體噴射擴(kuò)散

氣體泄漏時(shí)從裂口噴出形成氣體噴射。大多數(shù)情況下氣體直接噴出后,其壓力高于周圍環(huán)境大氣壓力,溫度低于環(huán)境溫度。在進(jìn)行噴射計(jì)算時(shí),應(yīng)以等價(jià)噴射孔口直徑來計(jì)算。等價(jià)噴射的孔口直徑按下式計(jì)算:

6-16氣體等價(jià)噴射孔直徑
式中??D——等價(jià)噴射孔徑,m;
Do——裂口孔徑,m;
ρo——泄漏氣體的密度,kg/m3;
ρ——周圍環(huán)境條件下氣體的密度,kg/m3。
如果氣體泄漏能瞬間達(dá)到周圍環(huán)境的溫度、壓力狀況,即ρo=ρ,則D=Do。

A??噴射的濃度分布

在噴射軸線上距孔口x處的氣體濃度c(x)為:

6-17噴射軸上據(jù)孔口X處的氣體濃度

 

 

 

 

式中 ?b1、b2——分布函數(shù),其表達(dá)式如下:

b1 b2分布函數(shù)

 

 

 

其他符號意義同前。
如果把式6—17改寫成x是c(x)的函數(shù)形式,則給定某濃度值c(x),就可算出具有該濃度的點(diǎn)至孔口的距離x。
在過噴射軸線上點(diǎn)x且垂直于噴射軸線的平面內(nèi)任一點(diǎn)處的氣體濃度為:

6-18過噴射軸線上點(diǎn)X且垂直于噴射軸線的平面內(nèi)任一點(diǎn)的氣體濃度

 

 

 

式中?c(xy)——距裂口距離x且垂直于噴射軸線的平面內(nèi)y點(diǎn)的氣體濃度,kg/m3;
c(x)——噴射軸線上距裂口x處的氣體濃度,kg/m3;
b2——分布參數(shù),同前;
y——目標(biāo)點(diǎn)到噴射軸線的距離,m。

B ?噴射軸線上的速度分布

噴射速度隨著軸線距離增大而減小,直到軸線上的某一點(diǎn)噴射速度等于風(fēng)速為止。該點(diǎn)稱為臨界點(diǎn),臨界點(diǎn)以后的氣體運(yùn)動(dòng)不再符合噴射規(guī)律。沿噴射軸線的速度分布由下式得出:

6-19沿噴射軸線的速度分布

 

 

 

式中??ρ0——泄漏氣體的密度,kg/m3;
ρ——周圍環(huán)境條件下氣體的密度,kg/m3;
D——等價(jià)噴射孔徑,m;
b1——分布參數(shù),同前;
x——噴射軸線上距裂口某點(diǎn)的距離,m;
υ(x)——噴射軸線上距裂口J處一點(diǎn)的速度,m/s;
υ0——噴射初速,等于氣體泄漏時(shí)流經(jīng)裂口時(shí)的速度,m/s,按下式計(jì)算:

6-20噴射初速

 

 

 

 

式中??Q——?dú)怏w泄漏速度,kg/s;
Cd——?dú)怏w泄漏系數(shù);
D——裂口直徑,m。
當(dāng)臨界點(diǎn)處的濃度小于允許濃度(如可燃?xì)怏w的燃燒下限或有害氣體允許濃度limitation值)時(shí),只需按噴射擴(kuò)散來分析;當(dāng)該點(diǎn)濃度大于允許濃度時(shí),則需要進(jìn)一步分析泄漏氣體在大氣中擴(kuò)散的情況。

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