室内燃气泄漏浓度场变化规律研究

摘　要：室内燃气泄漏对人们的生命财产以及人身安全有着严重的危害，因此对于室内燃气泄漏的规律进行研究是十分有必要意义和社会价值的。本文就将以室内燃气泄漏的浓度场变化及其变化规律进行研究分析，为居民安全以及室内燃气泄漏危害性研究提供一定的保障与支持。

关键词：室内；燃气泄漏；浓度场；变化规律；研究

1、室内燃气泄漏的表现
　　室内燃气泄漏会造成严重的燃气安全事故，而在多数燃气事故中多数事故的发生时由于燃气泄漏的发生。那么怎么样才能够正确判断室内燃气的泄漏情况，以便及早做出安全预防呢？室内燃气泄漏不仅与室内的空气环境等因素相关，在不同季节，不同地点以及不同气象条件下的具体泄漏情况也是不同的。一般情况下，根据燃气管道内的压力值情况，可以判断出燃气的泄漏率，如果燃气管道内的压力值到达用户末端时，它仅仅比外界大气压要稍微高一点，这时室内燃气泄漏就处于一个亚临界流状态。燃气管道口气体泄漏率由绝热指数，气体泄漏系数，外界标准大气压，泄漏管道口面积和管道内的压力、管道内的温度等各方面的数据综合控制。当这些数值达到一定极限时，泄漏率就会出现。
　　室内自然通风可以分为热压作用自然通风、风压作用下的自然通风以及两种气压共同作用下的自然通风三种情况的自然通风。热压作用自然通风一般发生在室内气压为负压区情况下，这时候风压对室内的空气流通或者说自然通风情况基本不会产生作用影响，只有热压对室内的空气流通有一定影响。它们之间的关系可以表现为，室内外温度对比产生的热压差由室内、外的空气密度，进排口中心距离和与当地大气压力有关的系数等因素决定。风压作用对于室内通风环境的影响主要表现在一般气体在进行流动时受到一定作用的阻碍时，就会自动绕流。气体进行绕流时，扰流速度和压力之间会发生一定的变化，这个变化是由于风压的作用。处于绕流方向的作用力下，压力增大，反之，压力减少，这个作用力就是风压作用力。通过以上条件通风量的计算结果就可以得出了。通风量的体积大小有气流出口面积和气流出口面积比值，风阻大小等因素决定，但是，在实际情况中，自然通风量还受到风向等因素的影响，那么就可以结合当地实际情况，计算出风压下的自然通风量结果了。而风压和热压共同作用下的自然通风就是指两者共同作用力的相加，这在实际中的高层建筑中较常见。一般情况下，高层在冬天受到热压的作用较大，低层受到风压作用较大，而风压作用下的自然通风受到风向影响较大。
2、室内燃气泄漏浓度场变化
　　影响室内燃气泄漏时浓度场变化的因素有很多，为方便研究室内燃气泄漏时浓度场的具体变化情况，我们需要对室内燃气泄漏设立一些发生条件。首先让我们假设室内燃气泄漏时在室内管道穿孔泄漏的流量为常数，而且燃气发生泄漏瞬间与室内空气完成混合，燃气泄漏是通过自然风压稀释作用，并且泄漏燃气在室内的浓度分布均匀。其次我们假设室外空气和燃气开始泄漏前的室内空气中没有燃气含量。那么现在让我们根据假设成立的条件进行对室内燃气泄漏的浓度场变化进行计算研究。首先我们根据时间变化来看一下室内燃气泄漏的浓度场变化情况，如果现在只有一个很短的时间间隔，那么就可以根据燃气泄漏到房间内的质量，以及自然通风状态下从房间带走的燃气的质量两者之间的差，计算出房间内泄漏燃气质量的具体变化情况；其次如果室内管道发生燃气泄漏，管道受到泄漏燃气的状态影响，内部压力几乎没有，煤气泄漏过程则是一个连续泄漏的过程。在上述关系中进行计算变换就可以得到在一定时间内室内燃气浓度的变化情况，或者说，室内燃气的浓度变化达到一定数值时所需要的时间的关系，由此就可以知道任意时间内室内燃气泄漏的浓度变化情况。那么如果自然通风量数值是零时，室内泄漏燃气的浓度变化也可以计算得出了。
　　另一种情况就是室内燃气泄漏受到热压作用影响在不同时间内产生的变化情况。我们首先假设室内是一个负压状态，那么此时房间的自然通风情况将不受到风压的影响，但是室内外温差形成的热压会对房间的通风量产生作用。此时，我们可以根据不同的热压作用力计算出不同时间的燃气浓度变化情况。
　　风压和热压也可能同时对室内泄漏燃气产生一定的作用影响。这种情况下，房间一般是一个正压状态，当室内和室外的温差不同时，会产生一个室内外压力差，那么室内燃气会既受到风压的影响也受到热压作用影响。假设此时房间的通风量是零，那么就可以根据以上关系计算出此种状态下不同时间段的泄漏燃气的浓度变化情况。
　　假设室内燃气泄漏发生在某一地区，此地的实际气候条件与季节情况等都已知，发生泄漏燃气的房间情况也已知，燃气管道情况与管道压力可以根据当地的相关施工设计规范等也已知。那么我们可以根据当地的某一季节的温差气候以及室内温度等情况，结合室外空气参数对室内燃气泄漏的浓度场变化情况进行计算。下图1是一定时期内某地室内泄漏燃气在不同作用下的浓度变化情况。

3、室内燃气泄漏浓度场变化规律
　　根据以上计算研究可以看出，如果泄漏燃气的房间是一个正压状态，那么在不同的季节由于不同气候条件等的影响，室内泄漏燃气浓度会随着时间月份的变化浓度会不断上升，但是上升过程呈现先急剧后缓慢的状态；如果燃气泄漏的房间通风量为零时，泄漏燃气的浓度变化会随着月份时间的不同继续呈上升状态；但是如果室内燃气泄漏不受风压影响时即处于一个负压状态，泄漏燃气的浓度在夏冬季节上升，春秋季节与通风量为零时变化相同。除此之外，燃气泄漏管道大小确定时，泄漏燃气浓度会随着通风情况的变化而变化，如果室内泄漏燃气受到风压与热压的共同作用影响，那么室内泄漏燃气的浓度会随着燃气泄漏管道的大小不同浓度变化也不同，管道孔径越大，泄漏燃气的浓度上升变化随着时间渐缓上升，反之，泄漏燃气浓度变化也完全相反。
　　
参考文献:
[1]张甫仁，张辉，庄春龙.室内燃气泄漏浓度场变化规律研究[J].建筑科学.2010（2）.