题目
在氯乙烯生产过程中,大量使用氯气作为原料。在某生产厂突然发生氯气泄漏,约有1.0Kg氯气在瞬间泄漏。泄漏时为有云的夜间,初步观测发现云量﹤4/10,风速为2m/s.由于泄漏源高度很低,可近似为地面源处理。居民区距离泄漏源400m。已知∂t=4.5,∂t=1.8m,且∂t=∂,又知道我国车间空气氯气的最高容许浓度标准MAC为1mg/m³.试计算;(1)泄漏发生后,大约经多长时间烟团中心到达居民区?(2)烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度为多少?是否超过国家卫生标准?(3)试判断经多远距离后,氯气的地面浓度才被大气稀释至可接受水平?
在氯乙烯生产过程中,大量使用氯气作为原料。在某生产厂突然发生氯气泄漏,约有1.0Kg氯气在瞬间泄漏。泄漏时为有云的夜间,初步观测发现云量﹤4/10,风速为2m/s.由于泄漏源高度很低,可近似为地面源处理。居民区距离泄漏源400m。已知∂t=4.5,∂t=1.8m,且∂t=∂,又知道我国车间空气氯气的最高容许浓度标准MAC为1mg/m³.试计算;
(1)泄漏发生后,大约经多长时间烟团中心到达居民区?
(2)烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度为多少?是否超过国家卫生标准?
(3)试判断经多远距离后,氯气的地面浓度才被大气稀释至可接受水平?
题目解答
答案
答:(1)高斯模型描述危险物质泄漏扩散行为假设:云团中心的移动速度等于环境风速。
(2)
(3)
解析
步骤 1：计算烟团中心到达居民区的时间
根据题目描述，泄漏源高度很低，可近似为地面源处理。云团中心的移动速度等于环境风速。因此，烟团中心到达居民区的时间可以通过距离除以风速来计算。
步骤 2：计算烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度
根据高斯扩散模型，可以计算出烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度。高斯扩散模型的公式为：
\[ C(x,y,z,t,H_e) = \frac{Q}{2\pi\sigma_y\sigma_z} \exp\left(-\frac{y^2}{2\sigma_y^2}\right) \exp\left(-\frac{(z-H_e)^2}{2\sigma_z^2}\right) \]
其中，\(Q\) 为泄漏量，\(H_e\) 为泄漏源高度，\(\sigma_y\) 和 \(\sigma_z\) 分别为横向和垂直方向的扩散参数。
步骤 3：计算氯气地面浓度被稀释至可接受水平的距离
根据题目描述，我国车间空气氯气的最高容许浓度标准MAC为1mg/m³。可以通过高斯扩散模型计算出氯气地面浓度被稀释至可接受水平的距离。
根据题目描述，泄漏源高度很低，可近似为地面源处理。云团中心的移动速度等于环境风速。因此，烟团中心到达居民区的时间可以通过距离除以风速来计算。
步骤 2：计算烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度
根据高斯扩散模型，可以计算出烟团到达居民区后地面轴线氯气浓度。高斯扩散模型的公式为：
\[ C(x,y,z,t,H_e) = \frac{Q}{2\pi\sigma_y\sigma_z} \exp\left(-\frac{y^2}{2\sigma_y^2}\right) \exp\left(-\frac{(z-H_e)^2}{2\sigma_z^2}\right) \]
其中，\(Q\) 为泄漏量，\(H_e\) 为泄漏源高度，\(\sigma_y\) 和 \(\sigma_z\) 分别为横向和垂直方向的扩散参数。
步骤 3：计算氯气地面浓度被稀释至可接受水平的距离
根据题目描述，我国车间空气氯气的最高容许浓度标准MAC为1mg/m³。可以通过高斯扩散模型计算出氯气地面浓度被稀释至可接受水平的距离。