[发明专利]一种评价制冷系统可燃工质泄漏火灾风险的方法

权利要求书

1.一种评价制冷系统可燃工质泄漏火灾风险的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)计算不同制冷系统室内室外泄漏的概率P_leak、常见点火源的点火总概率N，可燃工质与空气形成的混合物和点火源在空间上重合的概率P_S以及可燃工质与空气形成的混合物和点火源在时间上重合的概率P_T；

(2)考虑障碍物对可燃工质泄漏后浓度场的影响，利用空间拥塞率的概念，将计算区域从原有的房间体积限定为泄漏区域，修正可燃工质与空气混合物与点火源在空间上重合的值f_s，并将修正后的值代入可燃工质与空气形成的混合物和点火源在空间上重合的概率P_S，计算得到修正后的值；

(3)考虑可燃工质泄漏后存在可燃区域的时长占泄漏总时长的比值，修正可燃工质与空气混合物与点火源在时间上重合的值f_t，并将修正后的值代入可燃工质与空气形成的混合物和点火源在空间上重合的概率P_T，计算得到修正后的值；

(4)基于修正后的值计算可燃工质泄漏火灾风险概率f_ignition，所得计算结果与居民可接受风险概率进行比较，判断可燃工质泄漏火灾风险的危险程度；

所述步骤(1)中室内室外泄漏的概率是分别计算的，计算室内室外的常见点火源的点火总概率需根据具体情况而定，利用故障树分析法进行定量计算，计算可燃工质与空气形成的混合物和点火源在空间上重合的概率P_S以及可燃工质与空气形成的混合物和点火源在时间上重合的概率P_T的具体过程为：

1)基于工程热力学原理，可燃工质与空气形成的混合物和点火源在空间上重合的概率P_S的表达式为：

2)基于工程热力学原理，可燃工质与空气形成的混合物和点火源在时间上重合的概率P_T的表达式为：

P_T＝τ_f×N

其中，V_f为可燃工质与空气形成的混合物体积，V_r为房间体积，N为常见点火源的点火总概率，τ_f为可燃区域持续时间；

所述步骤(2)包括瞬时泄漏和连续泄漏两种泄漏情况，其具体计算公式为：

1)基于工程热力学原理及几何学原理，室内侧修正可燃工质与空气混合物与点火源在空间上重合的值f_s的表达式为：

瞬时泄漏：

连续泄漏:

式中，

V_block＝f_location·f_hight·V_e

当房间存在n个障碍物时：

以房间地面中心为坐标原点，以泄漏方向为x轴，以与泄漏方向垂直的方向为y轴，(x₀，y₀，h₀)为泄漏点的坐标，(x_i，y_i，h_i)为第i种障碍物的坐标，h_i为第i种障碍物处于泄漏可燃区域的高度值；

瞬时泄漏：

连续泄漏：

当θ＝0°,V_e＝2R·S_top

当θ＝90°,V_e＝h₁·S_top

其中，Ve为在泄漏的可燃区域内其余物体所占体积，V_block为修正后泄漏可燃区域内其余物体所占体积，R_s为瞬间泄漏半径mm，m为可燃工质泄漏总质量kg，α为传热系数，τ为瞬间泄漏时间s，β是0～1的系数，ρ_m是两相混合物平均密度kg/m³，P_m是两相混合物压力Pa，P_c是临界压力Pa，L为泄漏方向上房间的长度，W为与泄漏方向垂直的房间长度，S_top可燃工质泄漏形成可燃区域范围内障碍物的顶面面积，s为连续泄漏射流的长度，R为连续泄漏射流末端的半径，可燃制冷剂的最低可燃体积比浓度C_L；r₀为孔口半径mm，s为计算截面至孔口距离m，C₀为泄漏孔口出的燃气浓度，θ为射流方向与地面的夹角，a为紊流结构系数；

2)基于工程热力学原理及几何学原理，室外侧修正可燃工质与空气混合物与点火源在空间上重合的值f₁’_s的表达式为：

瞬时泄漏、连续泄漏：

式中，当室外机机壳内存在n个障碍物时：

其中，f为无风率，V’_r为室外机体积，对于室外侧泄漏而言，根据实验结果可知，泄漏后的制冷剂集中在室内机机壳内，因此，V’_e为在室外机机壳内其余物体所占体积，V’₁，V’₂…V’_n为各个障碍物的体积；

所述步骤(3)包括瞬时泄漏和连续泄漏两种泄漏情况，其具体计算过程为：

基于工程热力学原理，室内室外侧修正可燃工质与空气混合物与点火源在时间上重合的值f_t的表达式为：

瞬时泄漏：f_t＝1

连续泄漏：

其中，τ_c为可燃区域持续时长，指浓度超过制冷工质燃爆下限LFL的时长，τ_T为泄漏总时长，D₀为在压力p₀＝1.013×10⁵Pa，温度为T₀＝273K时的扩散系数，P、T为所测工况下的压力和温度；

所述步骤(4)中最终的风险概率计算公式为

f_ignition＝P_leak×f_s×P_S×(f_t×P_T+P_I)

式中P_I＝N×τ_b

其中，f_ignition为可燃工质泄漏火灾风险概率值，η为连续泄漏占总泄漏的比值，N为常见点火源的点火总概率，τ_b为点火源点燃平均持续时间。