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1、各种计算方法安评方法及计算 2008-08-01 09:55 阅读38 评论0字号：大 中 小1、水蒸气密度计算公式理想气体状态方程:PV=nRTPV二mRT/M,PM=p RTp二RT/PM P为压强(Pa),M为摩尔质量(H2O=18g/mol),T为温度(K),R=8.314J/(molK)2、爆炸极限计算方法1) 根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：L 下0.55c0式中0. 55常数；c0爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。若空气中氧体积分数按20.9计，c0可用下式确定c0=20.9/(0.209 n0)式中n0
2、可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。如甲烷燃烧时，其反应式为CH4 202C02 2H20此时n0=2则L下=0.55X20.9/(0.209 2) =5.2由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5相差不超过10。2) 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算计算方法有两种：2.1 莱?夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，假如已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱?夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=(P1 P2 P3)/(P1/LEL1 P2/LEL2 P3/LEL3)(V)混合可燃气爆炸上限：UEL=(P1 P2 P3
3、)/(P1/UEL1 P2/UEL2 P3/UEL3)(V)此定律一直被证实是有效的。2.2 理?查特里公式 理?查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已 知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。Lm=100/(V1/L1 V2/L2 Vn/Ln)式中Lm混合气体爆炸极限，；LI、L2、L3混合气体中各组分的爆炸极限，；VI、V2、V3各组分在混合气体中的体积分数，。例如：一天然气组成如下：甲烷 80（L 下=5.0）、乙烷 15（L 下=3.22）、丙烷4（L 下=2.37）、丁烷 1（L 下=1.86）求爆炸下限。Lm=
4、100/（80/5 15/3.22 4/2.37 1/1.86）=4.3693）可燃粉尘许多工业可燃粉尘的爆炸下限在 20-60g/m3 之间，爆炸上限在 2-6kg/m3 之间。碳氢化合物一类粉尘如能完全气化燃尽，则爆炸下限可由布尔格斯-维勒关系式计算：cXQ二k式中c爆炸下限浓度；Q该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热；3、甲烷在空气中的爆炸极限是含甲烷5%15%，如果在相同状况下，1L甲烷与空气中氧气混合点燃使之恰好完全反应，则此时会不会爆炸？CH4+2O2二点燃=CO2+2H2O又空气中氧气体积约为 1/5根据方程式则有1体积CH4与2体积。2，也就是10体积空气恰好反应。所以 CH4
5、体积比例为 1/11=9.09%，因此会爆炸。4、爆炸温度计算1）根据反应热计算爆炸温度理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。例求 YM 与空气的混合物的爆炸温度。解（1）先列出 YM 在空气中燃烧的反应方程式：C4H100 + 602 + 22.6N 4C02 + 5H2O + 22.6N2式中，氮的摩尔数是按空气中N2 ：02=79：21的比例确定的，即602对应的N2应为：6X79 / 21 = 22. 6由反应方程式可知，爆炸前的分子数为 29.6，爆炸后为 31.6。（2）计算燃烧各产物的热容。气体平均摩尔定容热容计算式见表 25。表 2-5 气体平均摩尔定容热容计算式气体热容 /
6、(4186. 8J / (kmol-C)单原子气体（Ar、He、金属蒸气等）双原子气体 （N2、o2、h2、CO、NO 等）C02、S02 H2O、 h2s所有口原子气体（NH3及其他）所有五原于 气体（CH4及其他）4.934.80 + 0.00045Z9.0 + 0.00058f4.0 +0.00215M0.00 + 0.00045M2.00 + 0.00045f根据表中所列计算式，燃烧产物各组分的热容为：N：的摩尔定容热容为（4.8 + 0.00045t）x4186. 8J / （kmolC）H20 的摩尔定容热容为（4.0 + 0.00215t）X4186. 8J / （kmolC）C
7、O2 的摩尔定容热容为（9.0 + 0.00058t）X4186. 8J / （kmolC）燃烧产物的热容为：22.6(4.8+0.00045t)x4186.8J / (kmolC) = (454+0. 042t)x1O3J / (kmolC)5(4. 0+0. 00215t)x4186, 8J / (kmolC) = (83. 7+0. 045t) x1O3J / (kmolC)4(9. 0+0. 00058t)x4186. 8J / (kmolC)=E(150. 7+0. 0097t) x1O3J / (kmolC)燃烧产物的总热容为(688.4+0.0967t)x103J / (kmol
8、C)。这里的热容是定容热容，符合于密闭容器中爆炸情况。(3)求爆炸最高温度。先查得 YM 的燃烧热为 2.7xlO6J / mol，即 2.7x109J / kmol。因为爆炸速度极快，是在近乎绝热情况下进行的，所以全部燃烧热可近似地看作用于提高燃烧产物的温度，也就是等于燃烧产物热容与温度的乘积，即：2.7xlO9 = (688.4+0.0967t)x103t解上式得爆炸最高温度 t=2826C。上面计算是将原始温度视为0C。爆炸最高温度非常高，虽然与实际值有若干度的误差，但对计算结果的准确性并无显著的影响。2)根据燃烧反应方程式与气体的内能计算爆炸温度可燃气体或蒸气的爆炸温度可利用能量守恒的
9、规律估算，即根据爆炸后各生成物内能之和与爆炸前各种物质内能及物质的燃烧热的总和相等的规律进行计算。用公式表达为：工u 2吃Q+u l(2-6)式中工u 2燃烧后产物的内能之总和；工u l一一燃烧前物质的内能之总和；ZQ燃烧物质的燃烧热之总和。例已知一氧化碳在空气中的浓度为20%，求CO与空气混合物的爆炸温度。爆炸混合物的最初温度为300K。解通常空气中氧占21%，氮占79%，所以混合物中氧和氮分别占氧 21/100X( 100-20) /100=16.8%氮 79/100X(100-20) /100=63.2%由于气体体积之比等于其摩尔数之比，所以将体积百分比换算成摩尔数，即l mol混合物中
10、应有0.2 mol 一氧化碳、0.168mol 氧和 0.632 mol 氮。二氯乙烷生产事故计算安评方法及计算 2008-07-26 10:10 阅读14 评论0字号： 大 中 小运用地火灾、蒸气云爆炸和中毒的三种数学模型，对年产20 万 t 二氯乙烷(EDC)装置分析。事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内人员、厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。1、火灾易燃液体 EDC 泄漏后流到地面形成液池，遇到火源燃烧而成池火。发生池火灾时，主要危害是热辐射。EDC生产装置主要的泄漏点为EDC反应器和EDC 储罐，这 2 个部位的火
11、灾事故后果，其分析计算如下：1.1 池火灾池直径的计算当危险单元为 EDC 反应器时， 则根据泄漏的液体量和地面性质,按下式计算最大可能的池面积:S=W/(Hmi np)式中：P-EDC的密度，kg/m3;H min -最小油层厚度，m,取值0.010;W-泄漏的液体量， kg。池直径：D= (4S/n) 1/2当危险单元为 EDC 储罐时，液体泄漏量可用流体力学方程计算，其泄漏速度为：Qo=CdAp2(p-po)/P+2gh1/2式中： Qo-液体泄漏速度， kg/S；Cd-液体泄漏系数，根据裂口形状和泄漏液体的雷诺数选取；A-裂口面积， m2;p-EDC 的液体密度， kg/m3;P-储罐
12、内介质压力， Pa;Po-环境压力， Pag-重力加速度， 9.8m/s2;h-裂口之上液位高度，m。1.2 燃烧速度EDC 可燃液体表面上单位面积的燃烧速度为:dm/dt=0.001Hc/Cp(Tb-To)+H式中：dm/dt-单位表面积燃烧速度，kg/m2。S；Hc-液体燃烧热， J/kg；Cp 液体的定压比热， J/kg.k；Tb-液体的沸点， K；To-环境温度， K；H-液体的气化热， J/kg。1.3 火焰高度设液池为一半径为 r 的圆池，其火焰高度可按下式计算h=84r(dm/dt)/Po(2gr)1/2SUP0.6式中：h火焰高度，m；r液池半径，m；Po周围空气密度，kg/m
13、3;g重力加速度，9.8m/s2dm/dt单位表面积燃烧速度，kg/m2。S。1.4 热辐射通量液池燃烧释放出的总热辐射通量为:Q=(nr2+2nrh)(dm/dt)nHc/72(dm/dt)0.61+1式中:Q总热辐射通量，W；h池火高度，m；n效率因子，可取0.130.35。1.5 目标入射热通量假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(X)处的入射热通量为：q=Qtc/(4nX2)式中:q热辐射强度，W/m2Q 总热辐射通量， W；tc热传寻系数，一般可取1 ；X目标点到液池中心的距离，m。死亡、重伤、轻伤半径内人员接受的热通量分别为q1、q2、q3，其计算式
14、如下：R 死亡=36.38+2.561 n(tq14/3)R 重伤 =-43.14+3.01881n(4q24/3)R 轻伤=-39.83+3.01861 n(tq34/3)式中：t=人员受到热辐射的时间，t=W/Q0.s;口=人员接受到的热通量，W/m2;根据计算公式，池火灾热辐射破坏半径用计算机规模拟计算得出。1. 6 池火灾事故后果单元名称死亡半径(m)重伤半径(m)轻伤半径(m)EDC 反应器EDC 储罐10.716.111.617.517.526.4注:以连续泄漏 10min 的物料量为计算依据.2、爆炸2.1 爆炸性物质由于EDC反应器的操作温度为90C,而EDC的沸点为83.5C,当EDC从反应器中泄漏出来时，有一部分EDC液体会闪蒸转变为蒸气当闪蒸发生时,一些液体作为液滴被带走,其中一些很小的液滴随 蒸气移动,而较大的液滴落回地面并集中在液池中.闪蒸系数的计算公式如下:Fu=Cp(Ts-Tb)/HuWf=FvQot式中:Cp液体的定压比热，J/kg。K；Ts泄漏前液体的温度，K；Tb液体标准沸点，K；Hv液体的汽化热，J/kg;Qo液体泄漏速度，kg/S；Wf蒸气云爆炸中燃烧的总质量，kg；t泄漏时间,s； t=W/Q0 从输送管道泄漏到空气中的乙烯
