5 液化石油气泄漏扩散计算5．1 液化石油气泄漏源强计算
液化石油气的泄漏源强计算与天然气的泄漏源强计算相似。代入液化石油气的相关参数到式(1)，可得液化石油气泄漏为亚声速流动，则公式(2)中的Y应按下列计算：
将相应参数代入式(2)，计算得液化石油气泄漏源强qm=1051.42 g/s。
5．2 液化石油气泄漏扩散范围计算
这里引入Manju Mohan等发展的箱模型口]，该模型分为两个阶段：第一阶段是泄漏后的重气扩散阶段，第二阶段是重气效应消失后的被动气体扩散阶段(可采用高斯模型)。其中第一阶段又可分为4个阶段，即重力下沉(Gravitation slumping)、卷吸空气(Entrainment)、气云受热(Cloud heating)及转变成中性状态(Transition to passive phase)阶段(气云受热主要是指低温气体，对于本问题可忽略不计)。
①重气扩散阶段
a．重力下沉
假设燃气喷射分布形状为半径r、高h的圆杜体，其变化用下式来描述：
式中r——源的半径，m
t——重力下沉开始后的时间，s
K——常数
ρc——圆柱体内气云密度，kg/m3
ρa——环境空气密度，kg/m3
g——重力加速度，m/s2
h——源高，m
对于K值，无黏性流动理论提出K为2，但Van UIden 1974年在所进行的实际流动试验中，得出K值为1(本文采用此值)。
b．卷吸空气
假设空气同时在气云边缘及顶部被卷吸，则：
式中ma——被卷吸的空气质量，kg
ue——顶部卷吸速度，m/s
α*——边缘卷吸空气速度的控制参数，由实验确定，一般在动量射流区为0.56，
在浮力羽流区为0.085
α′——卷吸常数，α′=1
u1——轴向湍流速度，m/s
Ri——理查逊数
ls——湍流长度，m
u*——摩擦速度，m/s
u1/u*的值见表2。u*/u取决于表面粗糙度，一般取其典型值为0.1。
c．转变成中性状态
随着高度的增加，ue有一极限值近似等于u1，这可看作是一个转变标准，即ue= u1，或者满足关系 ρc-ρa<0.001 kg/m3，就认为是已转变为中性阶段。根据上述公式，计算得重气扩散阶段r为27.59 m。重气扩散的箱模型虽然容易实现计算，但对重气扩散过程空间场描述还不够完善，这里得到的是重气扩散阶段最远扩散半径。
表2 u1/u*取值表
Tab．2 Values of u1/u*
大气稳定度 | u1/u* |
极不稳定(A、B) | 3.0 |
中性(C、D) | 2.4 |
极稳定(E、F) | 1.6 |
②被动气体扩散阶段
当液化石油气转变到中性阶段以后，以高斯分布形式进行扩散，可以用公式(3)继续计算。
结合第二阶段扩散，得到的下风向Y=0中线上的扩散范围见图3。
Fig．3 Diffusion range of LPG
6 分析与建议
6．1 分析
天然气与液化石油气泄漏扩散范围计算结果见表3。
表3 两种气源泄漏扩散范围比较
Tab．3 Comparison of leakage diffusion range between two kinds of gas sources
气源种类 | 天然气 | 液化石油气 |
管道压力/MPa | 0.30 | 0.07 |
达到爆炸上限时的扩散范围/m | 20.4 | 39.3 |
达到爆炸下限时的扩散范围/m | 39.2 | 56.2 |
达到警戒限时的扩散范围/m | 98.0 | 99.3 |
由上述计算结果可以得出以下几点：
①对于DN60mm的管道，0.07MPa的液化石油气与0.30MPa的天然气的警戒距离相当，所以对同等压力的两种气源，液化石油气的扩散范围要比天然气范围大。
② ②在爆炸上下限之间的区域是最容易引发爆炸事故的区域，危险性最高。本文讨论情况下的液化石油气的爆炸极限上限和下限距离都要大于天；气，液化石油气爆炸的危险性要比天然气高。
③在竖向上，由于液化石油气为重气，会有一沉坍塌现象，地面的浓度会更大一些。从计算结!可以看出液化石油气的扩散高度要比天然气低。
④如果采用高斯模型计算液化石油气泄漏扩散，少了重气扩散阶段，计算结果会比实际扩散范围小很多。
6．2 建议
燃气扩散的危险区域是可以预测的，有了较：可靠的模拟结果，就不必盲目地将很远的人员撤离，以避免造成不必要的损失和恐慌。
管道泄漏事故一旦发生，应立即关闭上下游阀门，尽快控制泄漏量不再增加。要疏散警戒范围的人群，并且告知虽然处于警戒范围内(可以闻到燃气的臭味)，但不一定会有爆炸危险，安抚人群。定有序地疏散，避免手机、金属碰撞、汽车发动机等潜在火源的发生；可将爆炸极限下限范围设定为抢修救援作业区域，设立警示，杜绝除救援维修活动的其他任何人员活动，并对近地面可能出现的火源保持高度警惕，直至抢修后警戒范围内燃气浓度到警戒浓度以下。此外，还要考虑风向在抢修过可能发生变化和一定的安全富裕量，适当放大抢范围；对于泄漏地点处有地沟的地方，特别是对于化石油气管道，要适当放大警戒距离，因为燃气会着地沟扩散到更远的地方，造成危险范围的扩大。
参考文献：
[1] 李建华，黄郑华．易燃有毒气体泄漏扩散及其危险范围预测[J]．消防技术与产品信息，2002，(8)：53一57.
[2] 汪元辉．安全系统工程[M]．天津：天津大学出版社，1999．
[3] 吴军贵．天然气泄漏和气站站址选择[J]．能源技术；2003，24(1)：17—18．
[4] 丁信伟，王淑兰，徐国庆．可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述[J]．化学工业与工程，1999，16(2)：118—122.
[5] 伍良．城镇燃气事故风险评价研究(硕士学位论文)[D]．福州：福州大学，2001．
炼油装置中管道硫化氢腐蚀及防护
长输燃气管道的安全保护距离
