氨气泄漏事故模拟计算

氨气气体从管道裂口泄漏的速度与其流动的状态有关。当下式(1)成立时，气体流动属音速流动；当下式(2)成立时，气体流动属亚音速流动。

当下式成立时，气体流动属音速流动：

p02pk1kk1 (1)

当下式成立时，气体流动属亚音速流动：

p02pk1kk1 (2)

式中：P——容器内介质压力，Pa;

P0——环境压力，Pa;

k——气体的绝热指数，既定压比热容Cp与定容比热容Cv之比。 气体呈音速流动，其泄漏量为：

Q0CdAMk2RTk1k1k1 (3)

气体呈亚音速流动，其泄漏量为：

Q0YCdA式中：

Mk2RTk1k1k1 (4)

Q—气体泄漏速率，kg/s；

Cd—气体泄漏系数，裂口形状为圆形取1.00，三角形取0.95，长方形取0.90；

A—裂口面积，m2； M—气体相对分子量； T—气体的存储温度，K；

R—气体常数(8.314 J/mol·K)； ρ—气体密度，kg/m3；

Y—气体膨胀因子，可按下式(5)计算。

1k1k-12k1k-1k-1ppok1-pop2kY= (5)

1、判断气体的流动状态

查得，氨气的绝热指数k=1.32，P0=101kPa=101000Pa，P=2.2MPa=2200000Pa，根据(1)、(2)式判别，经计算：

P0/p=101000/2200000=0.045

[2/(k/+1)]k(k-1)=[2/(1.32+1)]1.32(1.32-1)=0.542 符合P0/p≤[2/(k/+1)]k(k-1)，即气体泄漏呈音速流动。 2、计算泄漏量

气体呈现音速流动，按(3)式计算泄漏量。各数据取值

Cd=1.00，A=1.5×10-5m2，P=2200000 Pa，M=17.03，k=1.32，T=290.1 K，R=8.314 J/mol·K。将上述数据代入(3)式：

Mk2k1()Q=CdAP RTk1=1.09(kg/s)

k1常温常压下，氨气的密度ρ=0.7714 kg/m3，于是Q =1.09/0.7714=1.41 m3/s，连续泄漏量可按：Vg=Qt=1.41t(m3)进行计算。

3、 伤害范围的计算

假设氨气以半球形向地面扩散，气体泄漏扩散半径为：

VgVg1 CCR（1.41t/C）3142.0944 33 式中：C——氨气的危险浓度：吸入5 min的致死浓度是0.5 %。计算吸入5 min致死的半径为：

R=(1.41×5×60÷0.005)1/3=43.73(m)