分子擴散是物質(zhì)傳遞的一種重要方式，只要存在濃度梯度（濃度差）、壓力梯度，天然氣就會自發(fā)地發(fā)生由高壓區(qū)向低壓區(qū)、高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的質(zhì)量傳遞，直至壓力、濃度達到平衡。天然氣壓縮機房可燃氣體泄漏，主要發(fā)生在壓縮機進出口管道上的各種連接件。泄漏規(guī)模一般是按照泄漏孔徑的大小劃分，法蘭及其它連接件的泄漏也可以用當量孔徑來衡量。即天然氣管道泄漏一般為孔口泄漏，泄漏過程可看作是可壓縮氣體的孔口出流。從事故事件調(diào)查情況看，小規(guī)模（小孔徑）泄漏事故發(fā)生的可能性較大，大規(guī)模（大孔徑）泄漏事故發(fā)生的可能性較小。事實上，若天然氣管道發(fā)生大規(guī)模泄漏，泄漏出的天然氣將迅速充斥整個壓縮機房空間，可燃氣體探測器布置在任何位置都將能夠有效探測。因此，有關(guān)可燃氣體探測器布置，只需要考慮小規(guī)模泄漏。這里，將泄漏點看成是1個足夠小的孔，將管道看成是一個容積足夠大的容器。因而，管道內(nèi)壓力不會受泄漏影響而發(fā)生變化，即等壓泄漏。
1、通風不良環(huán)境可燃氣體泄漏狀態(tài)
在封閉場所內(nèi)，由于通風不良（可以理解為靜風環(huán)境），天然氣自泄漏孔口噴射出來后呈高濃度高壓力狀態(tài)，與周圍環(huán)境存在較大壓差，并局部產(chǎn)生漩渦，形成“真空區(qū)”，周邊氣體會橫向流向射流邊界層，從而彌補由“真空區(qū)”造成的低壓，壓力會在很短時間、很小范圍內(nèi)與周圍環(huán)境平衡，并與周圍介質(zhì)發(fā)生摻混，不斷地向大氣擴散，從而形成一種自由擴散形態(tài)，濃度和速度分布基本上都呈對稱分布。
由于天然氣的分子量約為16，不足空氣平均分子量（29）的60%，泄漏的天然氣在空氣中將受到鉛直向上的浮力的作用。在距離泄漏孔口不遠的區(qū)域內(nèi)，初始動量起主要作用，其流動特性與純射流相近，基本上不受空氣的影響。而隨著噴射距離的增大，其射流的寬度逐漸增大，分布區(qū)域逐漸變大，由于沿程卷吸周圍靜止流體的阻滯作用，初始的動量作用漸漸減弱。相反，浮力作用逐漸突出，最終占據(jù)主導地位，天然氣自由擴散程度越來越大，最終運動高度可達區(qū)域空間頂部，其泄漏狀態(tài)總體呈蘑菇云狀。若泄漏點在管道上方，射流鉛直向上，此時在泄漏點水平距離較遠處一定高度范圍內(nèi)將成為監(jiān)測死角。事實上，無論是垂直方向還是水平方向，隨著擴散距離的延伸，天然氣濃度將會衰減，甚至低于爆炸下限的25，可燃氣體檢測報警系統(tǒng)將無法啟動。
另一方面，泄漏天然氣受浮力作用，最終運動將達空間頂部。此時，由于區(qū)域頂部為封閉空間，泄漏的天然氣將源源不斷地在頂部聚集，甚至達到爆炸極限。
2、屋頂強制排風條件可燃氣體泄漏狀態(tài)
基于1對通風不良環(huán)境可燃氣體泄漏狀態(tài)分析，當壓縮機房頂部設置機械排風裝置時，無論是自然補風還是機械補風，廠房內(nèi)的空氣流動狀態(tài)都將發(fā)生變化，泄漏的天然氣射流將向排風口鉛垂位置偏轉(zhuǎn)。由于空氣流動方向總體向上，泄漏天然氣除受到浮力作用向上移動外，同時還要受到向上空氣運動的裹挾作用，向上運動速度將加快，水平擴散距離將會收窄，監(jiān)測死角空間將加大。另一方面，由于向上運動速度加快，天然氣濃度降低速率也將加大，若泄漏量不足以維持足夠的濃度，當可燃氣體探測器安裝位置較高時，檢測報警系統(tǒng)將無法啟動。
