一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型制造技术

本发明专利技术公开了一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，包括：一.基于常压立式储罐泄漏后，液体经储罐上的孔流出瞬时质量流率数学模型，结合体积流率公式、质量守恒定律，构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏后储罐内物料下降流速模型；二.通过储罐内液面下降高度对储罐内液面下降流速求导，引入储罐内液面下降速度变化率；三.对连续泄漏一段时间内储罐内液面下降速度变化率、储罐内液面下降流速进行积分，构建储罐本体连续实时泄漏量的计算模型。本发明专利技术的计算模型能提高储罐本体连续实时泄漏量计算的准确度，且任意泄漏时间段内连续泄漏量的计算均不受储罐本体泄漏位置影响，在常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算方面具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型
本专利技术涉及储罐泄漏分析计算领域，具体涉及一种基于泄漏时间表征的常压立式储罐本体任意薄弱部位连续实时泄漏量精确计算模型。
技术介绍
常压立式储罐发生泄漏后，其液体泄漏量是分析储罐泄漏后造成的事故后果及波及范围的有力依据，泄漏量的精确计算为预防和制定事故预防措施提供了科学有效的依据。计算常压立式储罐本体连续实时泄漏量目前采用的方法有粗略等于瞬时质量流率与泄漏时间的乘积，该方法的基本原理，是按照常压立式储罐初始泄漏瞬间瞬时质量流率与连续泄漏时间值相乘计算而得。因瞬时质量流率随泄漏时间不断发生变化，即瞬时质量流率计算模型仅用于计算常压立式储罐本体任意时刻、任意点泄漏后某一时刻物料瞬时质量流率，不能用于精确计算常压立式储罐某一连续时间段内泄漏液体量。这一问题导致目前在计算常压立式储罐本体连续泄漏量精确度方面很难满足为分析储罐泄漏后造成的事故后果及波及范围提供准确数值依据，难以为预防和制定事故预防措施提供了科学有效的准确依据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，其用泄漏时间精确表征了常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的精确计算模型，其泄漏量计算如下：式中：m——液体泄漏量，kg；ρ——液体密度，单位为kg/m3；t——泄漏时间，单位为s；A——泄漏孔面积，单位为m2；A1——储罐的底面积，单位为m2；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；h——储罐未发生泄漏前，储罐内原有的液体高度，单位为m；h1——泄漏孔距离储罐底部高度，单位为m。本专利技术的基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的精确计算模型，其模型具体构建过程包括以下步骤：一.构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏后储罐内物料下降流速模型第一步，基于《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)中瞬时质量流率数学模型，同时结合体积流率公式，构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏孔处物料流速计算模型；《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)附录E(E1.2液体经储罐上的孔流出)中：计算瞬时质量流率公式为：式中：Qm——质量流率，单位为kg/s；P——储罐内液体压力，单位为Pa；P0——环境压力，单位为Pa；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；A——泄漏孔面积，单位为m2；ρ——液体密度，单位为kg/m3；hL——泄漏孔上方液体高度，单位为m。依据流体力学相关公式有如下推导公式：式中：Qv——体积流量，单位为m3/s；依据流体力学总流的连续性方程有，对于不可压缩液体：Qv＝Av……(1-3)式中：v——泄漏孔处物料的流速，单位为m/s。由式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)有：由此可得：第二步，结合质量守恒定律及上述第一步得到的泄漏孔处物料流速计算模型，构建泄漏孔上方液面高度表征的储罐内物料下降流速计算模型；由质量守恒定律有：Av＝A1v1……(1-6)式中：A1——储罐的底面积，单位为m2；v1——储罐内物料下降的速度，单位为m/s；由式(1-5)、式(1-6)有：二.通过储罐内液面下降高度对储罐内液面下降流速求导，引入储罐内液面下降速度变化率第三步，引入储罐内液面下降的高度、泄漏孔距离储罐底部高度构建适用于储罐任意薄弱部位泄漏的储罐内物料下降流速计算模型；若泄漏孔的位置不定，设h1为泄漏孔距离储罐底部高度，则：hL＝h-h1-Δh……(1-8)式中：h——储罐未发生泄漏前，储罐内原有的液体高度，单位为m；h1——泄漏孔距离储罐底部高度，单位为m；Δh——储罐发生泄漏后，液面下降的高度，单位为m。对式(1-7)平方，代入式(1-8)，则：第四步，通过储罐内液面下降的高度对储罐内液面下降流速求导，引入储罐内液面下降速度变化率；则由式(1-9)可得：令t为泄漏时间，由求导公式有：式中：t——泄漏时间，单位为s。令：a1为储罐内液面下降速度变化率，则：式中：a1——储罐内液面下降速度变化率，单位为m/s2。由式(1-10)、式(1-11)、式(1-12)有：由式(1-13)得：三.对连续泄漏一段时间内储罐内液面下降速度变化率、储罐内液面下降流速进行积分，构建一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型。第五步，对连续泄漏一段时间内储罐内液面下降速度变化率进行积分，得到用泄漏时间表征的储罐内液面下降流速计算模型；因此：式中：C1——函数常数。当t＝0时，v1最大，此时Δh＝0,因此：因此：第六步，对连续泄漏一段时间内储罐内液面下降流速进行积分，得到用泄漏时间表征的储罐内液面下降高度计算模型；式中：C2——函数常数。当t＝0时，Δh＝0，因此C2＝0，因此有：第七步，基于用泄漏时间表征的储罐内液面下降高度得到用泄漏时间表征的泄漏孔上方液体高度；由:hL＝h-h1-Δh，得：第八步，引入质量计算公式，结合用泄漏时间表征的储罐内液面下降高度，得到一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型。m＝ρ×A1×Δh……(其中Δh≤h-h1)(1-23)式中：m——液体泄漏量，kg；则由式(1-21)、式(1-23)有：将式(1-24)进一步简化有：式中：m——液体泄漏量，kg；ρ——液体密度，单位为kg/m3；t——泄漏时间，单位为s；A——泄漏孔面积，单位为m2；A1——储罐的底面积，单位为m2；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；h——储罐未发生泄漏前，储罐内原有的液体高度，单位为m；h1——泄漏孔距离储罐底部高度，单位为m。本专利技术的有益效果：本专利技术通过建立常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，确定泄漏量与连续泄漏时间段的关系，能提高连续实时泄漏量计算的精确度。而且任意泄漏时间段内连续泄漏量的计算具有不受常压立式储罐本体泄漏位置影响的优点，在一定程度上能够防控风险的发生。本专利技术的方法在储存液体的常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算方面具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的建模步骤流程图。图2是本专利技术的实例分析计算建模流程图。具体实施方式下面结合附图和实施实例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例：一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的精确计算模型，其具体过程包括以下步骤：一.构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏后储罐内物料下降流速模型第一步，基于《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)中瞬时质量流率数学模型，同时结合体积流率公式，构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏孔处物料流速计算模型；《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)附录E(E1.2液体经储罐上的孔流出)中：计算瞬时质量流率公式为：式中：Qm——质量流率，单位为kg/s；P——储罐内液体压力，单位为Pa；P0——环境压力，单位为Pa；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；A——泄漏孔面积，单位为m2；ρ——液体密度，单位为kg/m3；hL——泄漏孔上方液体高度，单位为m。依据流体力学相关公式有如下推导公式：式中：Qv——体积流量，单位为m3/s；依据流体力学总流的连续性方程有，对于不可压缩液体：Qv＝A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，其特征在于：该模型的连续实时泄漏量计算如下，

【技术特征摘要】
1.一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，其特征在于：该模型的连续实时泄漏量计算如下，式中：m——液体泄漏量，kg；ρ——液体密度，单位为kg/m3；t——泄漏时间，单位为s；A——泄漏孔面积，单位为m2；A1——储罐的底面积，单位为m2；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；h——储罐未发生泄漏前，储罐内原有的液体高度，单位为m；h1——泄漏孔距离储罐底部高度，单位为m。2.根据权利要求1所述的基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型，其特征在于：该模型构建包括以下步骤：(一)构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏后储罐内物料下降流速模型第一步，基于《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)中瞬时质量流率数学模型，同时结合体积流率公式，构建泄漏孔上方液面高度表征的泄漏孔处物料流速计算模型；《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T3046—2013)附录E(E1.2液体经储罐上的孔流出)中：计算瞬时质量流率公式为：式中：Qm——质量流率，单位为kg/s；P——储罐内液体压力，单位为Pa；P0——环境压力，单位为Pa；C0——液体泄漏系数；g——重力加速度，9.8m/s2；A——泄漏孔面积，单位为m2；ρ——液体密度，单位为kg/m3；hL——泄漏孔上方液体高度，单位为m；依据流体力学相关公式有如下推导公式：式中：Qv——体积流量，单位为m3/s；依据流体力学总流的连续性方程有，对于不可压缩液体：Qv＝Av……(1-3)式中：v——泄漏孔处物料的流速，单位为m/s；由式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)推导得：由此可得：第二步，结合质量守恒定律及上述第一步得到的泄漏孔处物料流速计算模型，构建泄漏孔上方液面高度表征的储罐内物料下降流速计算模型；由质量守恒定律有：Av＝A1v1……(1-6)式中：A1——储罐的底面积，单位为m2；v1——储罐内物料下降的速度，单位为m/s；由式(1-5)、式(1-6)有：(二)通过储罐内液面下降高度对储罐内液面下降流速求导，引入储罐内液面下降速度变化率；第三步，引入储罐内液面下降的高度、泄漏孔距离储罐底部高度构建适用于储罐任意薄弱部位泄漏的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何娟霞，杨荔椋，刘博，贾旭辉，湛永钟，杨大平，隆桂阳，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45