泄漏后气体喷射扩散

气体泄漏时从裂口喷出形成气体喷射。大多数情况下气体直接喷出后,其压力高于周围环境大气压力,温度低于环境温度。在进行喷射计算时,应以等价喷射孔口直径来计算。等价喷射的孔口直径按下式计算:

6-16气体等价喷射孔直径
式中  D——等价喷射孔径,m;
Do——裂口孔径,m;
ρo——泄漏气体的密度,kg/m3;
ρ——周围环境条件下气体的密度,kg/m3。
如果气体泄漏能瞬间达到周围环境的温度、压力状况,即ρo=ρ,则D=Do。

A  喷射的浓度分布

在喷射轴线上距孔口x处的气体浓度c(x)为:

6-17喷射轴上据孔口X处的气体浓度

 

 

 

 

式中  b1、b2——分布函数,其表达式如下:

b1 b2分布函数

 

 

 

其他符号意义同前。
如果把式6—17改写成x是c(x)的函数形式,则给定某浓度值c(x),就可算出具有该浓度的点至孔口的距离x。
在过喷射轴线上点x且垂直于喷射轴线的平面内任一点处的气体浓度为:

6-18过喷射轴线上点X且垂直于喷射轴线的平面内任一点的气体浓度

 

 

 

式中 c(xy)——距裂口距离x且垂直于喷射轴线的平面内y点的气体浓度,kg/m3;
c(x)——喷射轴线上距裂口x处的气体浓度,kg/m3;
b2——分布参数,同前;
y——目标点到喷射轴线的距离,m。

B  喷射轴线上的速度分布

喷射速度随着轴线距离增大而减小,直到轴线上的某一点喷射速度等于风速为止。该点称为临界点,临界点以后的气体运动不再符合喷射规律。沿喷射轴线的速度分布由下式得出:

6-19沿喷射轴线的速度分布

 

 

 

式中  ρ0——泄漏气体的密度,kg/m3;
ρ——周围环境条件下气体的密度,kg/m3;
D——等价喷射孔径,m;
b1——分布参数,同前;
x——喷射轴线上距裂口某点的距离,m;
υ(x)——喷射轴线上距裂口J处一点的速度,m/s;
υ0——喷射初速,等于气体泄漏时流经裂口时的速度,m/s,按下式计算:

6-20喷射初速

 

 

 

 

式中  Q——气体泄漏速度,kg/s;
Cd——气体泄漏系数;
D——裂口直径,m。
当临界点处的浓度小于允许浓度(如可燃气体的燃烧下限或有害气体最高允许浓度)时,只需按喷射扩散来分析;当该点浓度大于允许浓度时,则需要进一步分析泄漏气体在大气中扩散的情况。

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