【摘 要】近年来，对天然气管道及泄漏过程的研究大多数都集中在风速、障碍物和温度对于污染物的扩散影响，往往忽略了气象条件的作用，尤其是大气湿度变化对扩散的影响。而实际观测结果能够体现大气湿度变化对于气体污染物和颗粒污染物扩散的具体影响，却没有理论模型的支持。从气体扩散理论出发，研究了湿空气下的天然气扩散，以菲克理论进行理论分析，重点提出了气体扩散的影响因素。 

　　【关键词】天然气；扩散；湿度；梯度 

　　【Abstract】In recent years，most studies of gas pipelines and the leak process have focused on the influence of diffusion for pollutants in wind speed， obstacles and temperature ， often neglected the role of meteorological conditions， especially the effects of changes in atmospheric humidity for diffusion. But the actual observation results can reflect the atmospheric humidity changes for specific effects of diffusion of gaseous pollutants and particulate pollutants， there is no theoreticalmodel to support. From the gas diffusion theory to study gas diffusion on the wet air， to Fick theory analysis， puts forward the influencing factors of gas diffusion. 

　　【Key words】Gas； Diffusion； Humidity； Gradient 

　　随着科学技术的飞速发展，能源与环境问题日益严峻，众所周知，天然气是一种干净、方便、优质、高效的能源，这使得天然气开始成为世界各国节能减排和促进经济可持续发展的共同选择。我国城市燃气事业飞速发展，一方面拉动了经济的快速增长，提高了居民的生活质量，减少了环境污染；另一方面越来越多的燃气事故的发生也给居民的生命财产带来巨大的损失，这也成为燃气行业最为关切的焦点和重点。 

　　泄漏扩散的影响因素很多。基础理论及推导过程较为复杂。影响燃气泄漏扩散的气象因素主要包括：温度、湿度、风速等。本文将从基本的菲克定律出发，主要分析了湿度因素对然气泄漏扩散的作用，分析得到的规律为天然气在复杂气象条件下泄漏扩散提供理论依据和参考。 

　　1 气体扩散基础理论 

　　从分子角度来讲任何物质都不停的在做不规则运动，扩散使指某种物质的分子通过不规则运动、扩散运动而进入其他物质里的过程。气体扩散使指某种气体分子通过扩散运动而进入到其他气体里，因为气体分的不规则运动比较激烈，所以扩散比较明显。气体分子在做无规则的热运动。 

　　扩散是由于微粒（分子、原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行，主要由于浓度差，也可由于温度差和湍流运动等。微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。 

　　Bird[1]把扩散分成八大类：分子扩散、热扩散、压力扩散、强制扩散、强制对流扩散、自然对流扩散、紊流对流扩散和相间扩散。除了分子扩散以外，其他扩散都是由于外力引起的被动扩散。当混合物中存在两种或两种以上的物质，非均匀情况下必然存在浓度差引起的扩散。 

　　2 菲克定律 

　　1855年Fick提出了著名的扩散定律，它描述了在含有两种或两种以上的组分的流体内部，如果存在组分浓度梯度，则每一种组分都有向低浓度方向转移，以减弱这种浓度不均匀的趋势，并称这种在浓度梯度作用下由高浓度向低浓度方向转移的过程为传质。有害气体扩散的理论推导中，菲克定律是研究者们通用的入手点，连续性方程、组分质量守恒方程、湍流理论基本方程、理想气体状态方程都是研究者们常用的理论基础。气体扩散过程总是遵循菲克定律，Fick通量方程式[2]为： 

　　式中负号表示通量的方向与浓度梯度方向相反。在Fick定律中扩散系数是作为一个常数处理的，而实际上扩散系数在很大程度上与物质浓度、环境温度、大气稳定度等因素有一定的关系。DA为组分A的扩散系数，气体扩散系数与系统、温度、压力有关，在标准状态下气体的扩散系数一般为0.1～1.0cm2/s，其数量级一般为10-5m2/s。 

　　可解释为：混合气体中，组分A总是向着浓度梯度的反方向迁移，迁移速度的大学和扩散系数DA有关，也和浓度梯度有关。