3.3.1 泄漏事故分析
(1) 泄漏速度
一般情况下发生泄漏的设备的裂口是规则的,当裂口不规则时可采取等效尺寸代替,而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参数已知时,可根据流体力学中的伯努利方程式计算。
Q0= CdAρ[2(P-P0)/ρ+2gh]1/2 (3.1)
式中:Q0为液体泄漏速度,kg/s;
Cd为液体泄漏系数;
A为裂口面积,m2;
ρ为泄漏液体密度,kg/m2;
P为容器内介质压力,Pa;
P0为环境压力,Pa;
g为重力加速度,9.8m/s;
h为裂口之上液位高度,m。
根据该公式假设油罐上圆形裂口直径0.05 m,雷诺数Re>100,泄漏系数Cd=0.65,根据油罐情况,设介质压力为环境压力P=1×101.3kPa,取裂口上液位高度h=10 m,ρ汽油约为730 kg/m3,则泄漏速度Q0= 0.65×0.007×730× [2/730+2×9.8×10] 1/2 =39.35kg/s。
(2) 液池半径
瞬时泄漏液池半径:r=(8gm/πρ)1.369 (3.2)
式中:r为液池半径,m;
m为泄漏的液体量,kg;
g为重力加速度;
ρ为液体密度,kg/m2。
瞬时泄漏时间取30s,则液池半径r=[(8×9.8×39.35×30)÷(3.14×730)]1.369=158m。
连续泄漏液池半径:r=(32gmt³/πρ)1/4 (3.3)
式中:r为液池半径,m;
m为泄漏的液体量,kg;
g为重力加速度;
ρ为液体密度,kg/m2。
t为泄漏时间,s
连续泄漏时间取600s,则液池半径r=[(32×9.8×39.35×6004)÷(3.14×730)]0.25=914 m。
从上述模拟结果中可以看出无论是瞬时泄漏还是连续泄漏,液池半径都较大,会对油罐区的安全造成重大影响,并可能从而发生火灾甚至爆炸事故。
3.3.2 火灾事故分析
本次设计的油罐区最可能发生的火灾就是池火灾。汽油泄漏后流到地面形成液池,遇到火源燃烧而成池火灾。在空气供应充足的开放空气环境中,池火灾的主要破坏机理是热辐射,热辐射不仅会对周围人员及装备造成危害,还易导致相邻储罐的破裂而引发二次灾害[5]。
(1) 燃烧速度
参考文献《谈原油罐池火灾事故模拟评价》中得知,当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时,液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为:
dm/dt=0.001Hc/[Cp(Tb-T0)+ H] (3.4)
式中:dm/dt——单位表面积燃烧速度,kg/(m2•s);
Hc为液体燃烧热;J/kg;
Cp为液体的比定压热容;J/ (kg•K);
Tb为液体的沸点,K;
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