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燃?xì)馐覂?nèi)泄漏質(zhì)量濃度模型與分析

作者:于暢 田貫三  來源:山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院 
評論: 更新日期:2013年01月11日
????同時,可以通過計算確定出上述3種燃?xì)庠诓煌瑩Q氣次數(shù)條件下房間內(nèi)燃?xì)鉂舛冗_到爆炸下限所需的時間,計算結(jié)果見表2。可以看出,換氣次數(shù)越大,房間內(nèi)燃?xì)鉂舛冗_到爆炸下限的時間越延后。對于天然氣和LPG,當(dāng)換氣次數(shù)大于10.0次/h時,泄漏到室內(nèi)的燃?xì)鉂舛炔粫_到爆炸極限范圍內(nèi),即不存在整個空間同時達到爆炸極限的情況。但這并不說明使用該類燃?xì)獾木用裼脩艟筒淮嬖诎踩[患,因為在泄漏點附近的局部區(qū)域內(nèi),燃?xì)獾臐舛瓤赡軙_到或超過爆炸下限而形成局部危險區(qū),當(dāng)遇到點火源時會引起局部爆燃或火災(zāi)。
2 燃?xì)庠谛孤┛臻g達到爆炸下限的時間
燃?xì)饷Q
泄漏房間通風(fēng)換氣次數(shù)n/(次·h-1)
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0
焦?fàn)t煤氣
337
345
364
440
886
天然氣
592
618
683
1120
LPG
656
689
771
1472
??? ② 燃?xì)赓|(zhì)量濃度與泄漏強度的關(guān)系
燃?xì)庑孤姸葘Ψ块g內(nèi)形成的燃?xì)鉂舛扔绊戄^大,為了分析燃?xì)赓|(zhì)量濃度與泄漏強度的關(guān)系,取計算條件:房間體積為15m3,泄漏時間為300s,模擬結(jié)果見圖2。可以看出,在相同的泄漏時間內(nèi),泄漏強度越大,泄漏空間內(nèi)的燃?xì)鉂舛纫苍酱?。?dāng)泄漏強度達到10.0g/s、換氣次數(shù)分別為0.5次/h和10.0次/h時,房間內(nèi)的燃?xì)赓|(zhì)量濃度分別達到196g/m3和136g/m3,均超過3種城市燃?xì)獾谋ㄏ孪?,存在安全隱患。
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? ③ 燃?xì)赓|(zhì)量濃度與換氣次數(shù)的關(guān)系
? ?為了分析在不同的泄漏強度和泄漏時間條件下泄漏房間內(nèi)燃?xì)赓|(zhì)量濃度與換氣次數(shù)的關(guān)系,選取房間體積為15m3進行模擬,結(jié)果見圖3??梢钥闯?,當(dāng)泄漏強度較小時,通風(fēng)對泄漏的燃?xì)獾南♂屝Ч^好;泄漏強度越大,通風(fēng)稀釋的效果越差。當(dāng)泄漏強度超過5.0g/s時,在泄漏時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏燃?xì)饣緹o稀釋作用。因此,當(dāng)管道泄漏口較大、管道系統(tǒng)泄漏壓力突降而出現(xiàn)快速泄漏時,由于在較短的時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏的燃?xì)庀♂屪饔幂^差而導(dǎo)致很快在室內(nèi)環(huán)境中形成可燃危險區(qū)域。當(dāng)泄漏強度不變時,隨著換氣次數(shù)的增加,房間內(nèi)的燃?xì)鉂舛葧饾u減小。實際上,當(dāng)門窗處于關(guān)閉狀態(tài)時,房間的換氣次數(shù)只有0.5~1.0次/h,在短時間內(nèi)不能有效降低燃?xì)獾臐舛?。因此,?dāng)察覺燃?xì)庑孤r應(yīng)立即開啟門窗,其自然換氣次數(shù)可達到10.0次/h以上,增加通風(fēng)量,從而迅速降低燃?xì)獾臐舛取?/span>
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??? 對于發(fā)生的管道破裂等快速泄漏事故,在泄漏點噴射范圍以外的區(qū)域,由于燃?xì)庾陨淼臄U散能力有限,故其主要擴散方式是隨室內(nèi)氣流運動而擴散。對于房間內(nèi)的角落或障礙物處往往是通風(fēng)的死角,而這些區(qū)域恰好是不利于燃?xì)鈹U散導(dǎo)致燃?xì)庑纬筛邼舛染奂膮^(qū)域。因此,即使室內(nèi)燃?xì)鉂舛扔嬎阒档陀诒ㄏ孪?,但在泄漏點附近及通風(fēng)死角的燃?xì)飧邼舛染奂瘏^(qū)域內(nèi),其濃度仍然會達到爆炸極限。為了保證安全,實際稀釋所需的通風(fēng)量要比式(12)計算值大。在消除室內(nèi)燃?xì)膺^程中,應(yīng)注意通風(fēng)死角,利用啟動排風(fēng)扇等措施進行擾動,盡快降低高濃度區(qū)燃?xì)鉂舛取?/span>
??? ④ 燃?xì)赓|(zhì)量濃度與房間容積的關(guān)系
??? 為了分析燃?xì)赓|(zhì)量濃度與泄漏房間體積的關(guān)系,在泄漏時間分別為100s和300s,泄漏強度均為1.0g/s時進行計算,結(jié)果分別見圖4、5??梢钥闯?,在泄漏強度一定時,隨著房間體積的增大,燃?xì)獾臐舛戎饾u減小。對于容積為5~45m3的房間,當(dāng)泄漏時間為100s,換氣次數(shù)為0.5~10.0次/h時,室內(nèi)燃?xì)獾馁|(zhì)量濃度均小于以上3種燃?xì)獾谋ㄏ孪?,即不存在整個房間同時達到爆炸極限的情況。當(dāng)泄漏時間為300s時,對于房間體積為5m3、換氣次數(shù)分別為0.5、5.0、10.0次/h時,燃?xì)赓|(zhì)量濃度分別為58.76、49.07、40.71g/m3,此時焦?fàn)t煤氣和天然氣的質(zhì)量濃度均超過其爆炸下限,而LPG僅在換氣次數(shù)為10.0次/h時,略低于其爆炸下限;當(dāng)房間體積超過15m3時,房間內(nèi)的燃?xì)赓|(zhì)量濃度均低于3種燃?xì)獾谋ㄏ孪?。由此可見,房間體積越大,室內(nèi)燃?xì)鉂舛冗_到爆炸極限的時間越延后。
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3 結(jié)論
??? ① 在相同的泄漏時間內(nèi),燃?xì)庑孤姸仍酱?,房間容積越小,換氣次數(shù)越少,泄漏空間內(nèi)的燃?xì)鉂舛染驮酱?。?dāng)燃?xì)鉂舛冗_到或超過爆炸極限下限時,遇到點火源會引起整個空間爆燃或火災(zāi)。
??? ② 燃?xì)庑孤姸容^小時,通風(fēng)對泄漏的燃?xì)獾南♂屝Ч^好;泄漏強度較大時,在短時間內(nèi)通風(fēng)稀釋的效果較差。對于所選的3種城市燃?xì)?,?dāng)泄漏強度超過5.0g/s時,在較短的泄漏時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏氣體基本無稀釋作用,容易很快在室內(nèi)環(huán)境中形成可燃危險區(qū)域。
??? ③ 可通過改變通風(fēng)量對泄漏空間的燃?xì)鉂舛仁┘佑绊?。?dāng)發(fā)現(xiàn)泄漏時,應(yīng)立即開啟門窗,增加通風(fēng)量降低濃度;對于發(fā)生的快速泄漏事故,應(yīng)注意泄漏源附近以及通風(fēng)死角處的局部高濃度區(qū),即使整個空間燃?xì)鉂舛鹊陀诒ㄏ孪?,但在這些區(qū)域的濃度仍然會超過爆炸下限。此時,可利用啟動排風(fēng)扇等措施進行擾動,盡快降低燃?xì)鉂舛取?/font>
參考文獻:
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