[发明专利]一种基于常压立式储罐本体连续实时泄漏量的计算模型

权利要求书

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/T 3046—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/T 3046—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：

Q_m——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；

h_L——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：

Q_v——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：

Q_v＝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：

h_L＝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：

(其中Δh≤h-h₁)……(1-21)

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：h_L＝h-h_l-Δh，得：

第九步，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。