箱模型中的重气云团盒子模型作为氯气扩散.doc

液氯泄漏事故定量分析评价氯气中毒事件时有发生，威胁着人们的生命与财产安全从以往的事故案例中可以看出，发生氯气泄漏所涉及的主要方面有：疏散任务紧急、人数多、距离远，事故应急救援牵扯部门多，给毒害区域人们生活带来影响恶劣，造成的环境破坏和财产损失大现对项目的生产、储存单元中的氯钢瓶泄漏事故进行模拟，定量分析其对周围企业、村庄的影响根据事故发生泄漏的特点，选用箱模型中的重气云团盒子模型作为氯气扩散过程模拟模型一、初始状态的确定初始状态参数包括：（1） 物质进入云团蒸气质量；（2） 重气云团初始体积（包括泄漏物质体积和重气云团夹带的干空气、水蒸气体积） ，利用重气云团中夹带的水蒸气、空气的质量及其密度算出体积；（3） 重气云团初始密度和泄漏物质在重气云团中的初始浓度计算过程如下图所示重气云团瞬时泄漏初始状态参数计算流程物质进入云团的蒸气质量水蒸气的质量、体积 空气的质量、体积云团初始体积云团初始密度、浓度1．泄漏蒸气物质氯质量计算Fvap＜0.2 时按下式计算m=5FvapG式中，m——泄漏物质氯进入云团的蒸气质量，kg ；G——物质储存质量，取值为 1000kg；Fvap——闪蒸率，经计算取值 0.189。

2.云团总质量计算云团的总重量由云团泄漏物质氯总量（气、液）和初始夹带的空气总量（含水蒸气）构成1）空气总量计算mairo＝am F vap式中，m airo——初始重气云团中的空气质量，kg；a ——初始重气云团中泄漏物质气态含量与夹带空气质量的关系系数，泄漏物质为氯时，取值为 5.52）水蒸气含量计算mwo＝m airo KwKw＝ρ w/ρ a HR/100exp（14.4144－5328/ T a）式中，m wo——初始重气云团中的水蒸气量，kg；Kw ——与温度、相对湿度有关的系数；ρ w——水蒸气密度，kg/m 3；ρ a—— 空气密度，kg/m 3；HR —— 相对湿度，％；Ta ——气温，K3）干空气质量计算mairdo＝m airo－m wo式中，m airdo——初始重气云团中干空气质量，kg；3．初始体积计算Vairdo＝ 0.082×To×mairdo/ maVwo＝0.082×T o×mwo/ mw，T o≥273Kρ cwVco＝0.0 82× To×mco×Fvap/ mc+(1- Fvap) mco/ρ cw式中，V airdo ——干燥空气体积，m 3；Vwo ——水蒸气体积，m 3；Vco ——泄漏物质体积，m 3；mc、m wo、m a——分别为泄漏物质液氯、水蒸气、空气的分子量；To、F vap —— 云团的初始温度（K）和闪蒸率；ρ cw ——泄漏物质的液态密度，kg/m 3，取值为 1.40×103 kg/m3。

4．初始密度、浓度计算 ρ o＝（m airdo＋m wo＋m）/ V oCo＝m/ V o式中，ρ o ——重气云团初始密度，kg/m 3；Co ——重气云团初始浓度，kg/m 3；Vo ——重气云团初始体积，m 35．初始状态计算结果钢瓶瞬时泄漏时进入云团的蒸气质量 m＝945.22kg ，云团的总质量＝6134.93kg，水蒸气含量 mwo＝81.10kg，干燥空气的量 mairdo＝5117.61kg，云团初始体积 Vo＝4484.33 m3，云团初始密度 ρ o＝ 1.37 kg/m3，云团初始浓度Co＝1.38×10 4kg/m3，初始半径及高度分别为ro＝14.19m，h o＝14.19×0.5＝7.09m二、重气云团扩散盒子模型计算（1）任意时刻重气云团的半径计算公式积分简化为：g(ρ o-ρ a) Vor＝ r o2＋2[ ]1/2tρ a π式中，r ——t 时刻重气云团的半径，m；ro ——重气云团的初始半径，m；Vo ——重气云团初始体积，m 3t ——泄漏结束后初始云团的扩散时间，s；ρ 0——重气云团的初始密度，kg/m 3；ρ a——空气密度,kg/m 3。

2）某时刻下风向距离处重气云团内部有毒气体的浓度为：C=C0(x/V01/3)-1.5，x≥V01/3其中，C 0——重气云团的初始浓度，kg/m 3x——下风向距离，m（3）根据泄漏物质危害浓度，分别计算出相应的下风向距离为：x＝V 01/3（C/C 0） -2/3（4）下风向距离 x 与泄漏结束后初始云团扩散时间 t、风速 v 的关系为：x=vt风速 v 取当地平均风速 1.0m/s由以上各式，计算出对人体造成不同毒害的氯气浓度下的下风向距离、重气云团半径，计算结果见表对人体造成毒害的氯气浓度下的下风向距离、重气云团半径（风速v=1.0m/s）氯气浓度mg/m3(ppm) 90(31) 120~180(41~62) 300(104) 2500(862)对人体毒害程度 引起剧烈咳 嗽 30~60min 可引起严重损害 可造成致命 性损害 吸入后立即死 亡下风向距离（ m） 962.93 606.61~799.18 429.68 105.06重气云团半径（ m） 239.59 189.57~217.42 159.73 79.94。