泄漏后液體的擴(kuò)散

如前所述,泄漏物質(zhì)的特性多種多樣,而且還受原有條件的強(qiáng)烈影響,但大多數(shù)物質(zhì)從容器中泄漏出來后,都將發(fā)展成彌散的氣團(tuán)向周圍空間擴(kuò)散。對(duì)可燃?xì)怏w如果遇到引火源會(huì)著火。這里僅討論氣團(tuán)原形釋放的開始形式,即液體泄漏后擴(kuò)散、噴射擴(kuò)散和絕熱擴(kuò)散。關(guān)于氣團(tuán)在大氣中的擴(kuò)散屬環(huán)境保護(hù)范疇,在此不予考慮。

1??液體的擴(kuò)散

液體泄漏后立即擴(kuò)散到地面,一直流到低洼處或人工邊界,如防火堤、岸墻等,形成液池。液體泄漏出來不斷蒸發(fā),當(dāng)液體蒸發(fā)速度等于泄漏速度時(shí),液化中的液體量將維持不變。
如果泄漏的液體是低揮發(fā)度的,則從液池中蒸發(fā)量較少,不易形成氣團(tuán),對(duì)廠外人員沒有危險(xiǎn);如果著火則形成池火災(zāi);如果滲透進(jìn)土壤,有可能對(duì)環(huán)境造成影響。如果泄漏的是揮發(fā)性液體或低溫液體,泄漏后液體蒸發(fā)量大,大量蒸發(fā)在液池上面后會(huì)形成蒸氣云,并擴(kuò)散到廠外,對(duì)廠外人員有影響。

?A液池面積

如果泄漏的液體已達(dá)到人工邊界,則液池面積即為人工邊界圍成的面積。如果泄漏的液體未達(dá)到人工邊界,則可假設(shè)液體的泄漏點(diǎn)為中心呈扁圓柱形在光滑平面上擴(kuò)散,這時(shí)液池半徑r用下式計(jì)算:

(1)瞬時(shí)泄漏(泄漏時(shí)間不超過30s)時(shí):

6-11瞬時(shí)泄漏的液池半徑

 

(2)連續(xù)泄漏(泄漏持續(xù)10min以上)時(shí):

6-12連續(xù)泄漏10分鐘以上的液池半徑

 

 

 

式中 ?r——液池半徑,m; ? ? m——泄漏的液體量,kg; ? ? g——重力加速度,g=9.8m/s2; ? ? t——泄漏時(shí)間,s。

B ?蒸發(fā)量

液池內(nèi)液體蒸發(fā)按其機(jī)理可分為閃蒸、熱量蒸發(fā)和質(zhì)量蒸發(fā)3種,下面分別介紹:

(1)閃蒸:過熱液體泄漏后由于液體的自身熱量而直接蒸發(fā)稱為閃蒸。發(fā)生閃蒸時(shí)液體蒸發(fā)速度Q可由下式計(jì)算:

6-13閃蒸時(shí)液體蒸發(fā)速度

 

 

式中??Fv——直接蒸發(fā)的液體與液體總量的比例;
m——泄漏的液體總量,kg;
t——閃蒸時(shí)間,s。
(2)熱量蒸發(fā):當(dāng)Fv<1或Qt<m時(shí),則液體閃蒸不完全,有一部分液體在地面形成液池,并吸收地面熱量而氣化稱為熱量蒸發(fā),其蒸發(fā)速度Q按下式計(jì)算:

6-14熱量蒸發(fā)的蒸發(fā)速度

 

 

 

式中
A1——液池面積,m2;
To——環(huán)境溫度,K;
Tb——液體沸點(diǎn),K;
H——液體蒸發(fā)熱,J/kg;
L——液池長度,m;
α——熱擴(kuò)散系數(shù),m2/s,見表6-2所示;
K——導(dǎo)熱系數(shù),J/(m·K),如表6-2所示;

表6-2某些地面的熱傳遞性質(zhì)

 

 

 

 

 

 

t——蒸發(fā)時(shí)間,s;???Nu——努塞爾(Nusselt)數(shù)。
(3)質(zhì)量蒸發(fā):當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鳠嵬V箷r(shí),熱量蒸發(fā)終了,轉(zhuǎn)而由液池表面之上氣流運(yùn)動(dòng)使液體蒸發(fā)稱為質(zhì)量蒸發(fā)。其蒸發(fā)速度Q為:

6-15質(zhì)量蒸發(fā)的蒸發(fā)速度

 

 

 

式中??
α——分子擴(kuò)散系數(shù),m2/s;?????
Sh——舍伍德(Sherwood)數(shù);?????
A——液池面積,m2;?????
L——液池長度,m;
ρ1——液體的密度,kg/m3。

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