..爆炸評(píng)價(jià)模型及傷害半徑計(jì)算1、蒸氣云爆炸〔VCE模型分析計(jì)算〔1蒸氣云爆炸〔VCE模型當(dāng)爆炸性氣體儲(chǔ)存在貯槽內(nèi),一旦泄漏,遇到延遲點(diǎn)火則可能發(fā)生蒸氣云爆炸,如果遇不到火源,則將擴(kuò)散并消失掉。用TNT當(dāng)量法來(lái)預(yù)測(cè)其爆炸嚴(yán)重度。其原理是這樣的：假定一定百分比的蒸氣云參與了爆炸,對(duì)形成沖擊波有實(shí)際貢獻(xiàn),并以TNT當(dāng)量來(lái)表示蒸氣云爆炸的威力。其公式如下：ββAWfQfQTNTWTNT=式中WTNT——蒸氣云的TNT當(dāng)量,kg；β——地面爆炸系數(shù),取β=1.8；A——蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù),取值范圍為0.02%～14.9%；Wf——蒸氣云中燃料的總質(zhì)量：kg；Qf——燃料的燃燒熱,kJ/kg；QTNT——TNT的爆熱,QTNT=4120～4690kJ/kg。〔2水煤氣儲(chǔ)罐蒸氣云爆炸〔VCE分析計(jì)算由于合成氨生產(chǎn)裝置使用的原料水煤氣為一氧化碳與氫氣混合物,具有低閃點(diǎn)、低沸點(diǎn)、爆炸極限較寬、點(diǎn)火能量低等特點(diǎn),一旦泄漏,極具蒸氣云爆炸概率。若水煤氣儲(chǔ)罐因泄漏遇明火發(fā)生蒸氣云爆炸〔VCE,設(shè)其貯量為70%時(shí),則為2.81噸,則其TNT當(dāng)量計(jì)算為：取地面爆炸系數(shù)：β=1.8；蒸氣云爆炸TNT當(dāng)量系數(shù),A=4%；蒸氣云爆炸燃燒時(shí)燃燒掉的總質(zhì)量,Wf=2.81×1000=2810〔kg；水煤氣的爆熱,以CO30%、H243%計(jì)〔氫為1427700kJ/kg,一氧化碳為10193kJ/kg：取Qf=616970kJ/kg；TNT的爆熱,取QTNT=4500kJ/kg。將以上數(shù)據(jù)代入公式,得1.81.8×0.04×2810×6169704500WTNT==27739<kg>死亡半徑R1=13.6<WTNT/1000>0.37=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5<m>重傷半徑R2,由下列方程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119Z2-2+0.269Z2-1-0.019Z2=R2/<E/P0>1/3△P2=△PS/P0式中：△PS——引起人員重傷沖擊波峰值,取44000Pa；P0——環(huán)境壓力〔101300Pa；E——爆炸總能量〔J,E=WTNT×QTNT。將以上數(shù)據(jù)代入方程式,解得：△P2=0.4344Z2=1.07R2=1.07×〔27739×4500×1000/1013001/3=1.07×107=115<m>輕傷半徑R3,由下列方程式求解：△P3=0.137Z3-3+0.119Z3-2+0.269Z3-1-0.019Z3=R3/<E/P0>1/3△P3=△PS/P0式中：△PS——引起人員輕傷沖擊波峰值,取17000Pa。將以上數(shù)據(jù)代入方程式,解得：△P3=0.168,Z3=1.95輕傷半徑R3=209〔m2、沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸〔BLEVE模型分析計(jì)算〔1沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸〔BLEVE模型液態(tài)存貯的易燃液化氣體突然瞬間泄漏時(shí),立即遇到火源就會(huì)發(fā)生劇烈的燃燒,產(chǎn)生巨大的火球,形成強(qiáng)烈的熱輻射,此種現(xiàn)象稱為沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸,簡(jiǎn)稱BLEVE。沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸的主要危險(xiǎn)是強(qiáng)烈的熱輻射,近場(chǎng)以外的壓力效應(yīng)不重要。其火球的特征可用國(guó)際勞工組織〔ILO建議的蒸氣爆炸模型來(lái)估算。火球半徑的計(jì)算公式為：R=2.9W1/3式中R——火球半徑,m；W——火球中消耗的可燃物質(zhì)量,kg。對(duì)單罐儲(chǔ)存,W取罐容量的50%；雙罐儲(chǔ)存；W取罐容量的70%；多罐儲(chǔ)存,取W為罐容量的90%?！?液氨儲(chǔ)罐沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸〔BLEVE模型分析計(jì)算由于生產(chǎn)裝置液氨貯罐區(qū)的液氨罐為多罐貯存,〔共六只貯罐,其中三只50M3,三只100M3最大庫(kù)存量為250T。氨比重約0.6,取100M3罐,則由W=100×0.6×1000×90%=54000〔kg代入式中,得到：火球半徑R=2.9<54000>1/3=109<m>火球持續(xù)時(shí)間按下式計(jì)算:t=0.45W1/3式中:火球持續(xù)時(shí)間,單位為S.將數(shù)據(jù)代入式中,得到:t=0.45×<54000>1/3=17<s>目標(biāo)接收到熱輻射通量的計(jì)算,按下式計(jì)算：q<r>=q0R2r<1-0.058Inr>/<R2+r2>3/2式中：r——目標(biāo)到火球中心的水平距離,m；q0——火球表面的輻射通量,W/m2。對(duì)柱形罐取270kW/m2,球形罐取200kW/m2。R——火球半徑,m。R=109m。有了熱輻射q〔r,即可求不同傷害、破壞時(shí)的熱通量及其半徑。下面求不同傷害時(shí)的熱通量：死亡可根據(jù)下式計(jì)算：Pr=-36.38+2.56In<tq14/3>式中：Pr=5t——火球持續(xù)時(shí)間,取t=17s。解得q1=21985W/m2。重傷可根據(jù)下式計(jì)算：Pr=-43.143+3.0188In<tq24/3>解得q2=18693W/m2。輕傷可根據(jù)下式計(jì)算：Pr=-39.83+3.0188In<tq34/3>解得q3=8207W/m2。通過(guò)q1、q2、q3可以求得對(duì)應(yīng)的死亡半徑R1、重傷半徑R2及輕傷半徑R3?！灿捎诖朔匠淌诫y以手算解出,故省略?！?小結(jié)通過(guò)計(jì)算,如果貯存區(qū)液氨儲(chǔ)罐發(fā)生擴(kuò)展蒸氣爆炸,火球半徑為109m。將可能造成其他貯罐的連鎖火災(zāi)和爆炸,造成災(zāi)難性的破壞。3、液氨泄漏中毒事故的模擬計(jì)算液氨貯存區(qū)最大貯存量為250T,假設(shè)有1T泄漏量,對(duì)蒸發(fā)成蒸氣擴(kuò)散造成的危害進(jìn)行模擬計(jì)算?！?液態(tài)氣體蒸氣體積膨脹計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下〔0℃,1013Mpa,1摩爾氣體占有22.4升體積。根據(jù)液態(tài)氣體的相對(duì)密度,由下式可計(jì)算出它們氣化后膨脹的體積：V——膨脹后的體積〔升V0——液態(tài)氣體的體積〔升D0——液態(tài)氣體的相對(duì)密度〔水=1M——液態(tài)氣體的的分子量將液氨有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式,由D0=0.597,M=17.03得到即液態(tài)氨若發(fā)生泄漏迅速氣化,其膨脹體積為原液態(tài)體積的785倍?！?液態(tài)氣體擴(kuò)散半徑模擬計(jì)算液態(tài)氣體泄漏后在高溫下迅速氣化并擴(kuò)散,在一定泄漏量范圍內(nèi),且液態(tài)氣體比重大于空氣,沿地面能擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,可模擬為半橢圓形,其短軸與長(zhǎng)軸之比將隨著擴(kuò)散半徑的增大而減少,可由下式計(jì)算：式中：V——液態(tài)氣體膨脹后體積；ρ——液態(tài)氣體在空氣中的濃度；κ——橢圓形短軸與長(zhǎng)軸之比,即K=h/R。根據(jù)我國(guó)《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》〔GBZ2-2002查得：液氨在工作場(chǎng)所空氣中時(shí)間加權(quán)平均容許濃度20mg/m3；短時(shí)間接觸容許濃度30mg/m3,其在空氣中體積濃度換算為：ρ=26.3×10-6和ρ=39.5×10-6。假設(shè)泄漏液氨的量為1000kg,其可能發(fā)生中毒事故的濃度區(qū)域半徑計(jì)算如下：取液氨體積V0=1/0.597=1.68m3ρ=26.3×10-6K=0.10計(jì)算：從計(jì)算結(jié)果可知：當(dāng)泄漏1000kg液氨氣化成蒸氣時(shí)可能發(fā)生中毒濃度的區(qū)域半徑為621m,即0.621公里,因此,其擴(kuò)散時(shí)的可能發(fā)生中毒濃度的區(qū)域面積：S=π×R2=3.14×0.6212=1.21〔平方公里4、水煤氣泄漏事故的模擬計(jì)算根據(jù)我國(guó)《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》〔GBZ2-2002查得：水煤氣〔即一氧化碳時(shí)間加權(quán)平均容許濃度20mg/m3；短時(shí)間接觸容許濃度30mg/m3。經(jīng)換算,分別為ρ=16×10-6和ρ=24×10-6。水煤氣貯罐總?cè)莘e5000M3,設(shè)若泄漏量為100M3,取ρ=16×10-6,K=0.1則計(jì)算如下：=310〔MS=π×R2=3.14×310=301754M25、天然氣泄漏形成噴射火模型分析該項(xiàng)目設(shè)計(jì)有容積為2m3、工作壓力為25MPa的天然氣儲(chǔ)氣瓶組。當(dāng)設(shè)備損壞、法蘭墊片撕裂或接管破裂等條件下,天然氣就會(huì)在破裂處形成射流,在高速氣流摩擦形成的靜電火花或其他點(diǎn)火源存在的條件下,就會(huì)在裂口處引燃形成噴射火?；馂?zāi)通過(guò)熱輻射方式影響周圍環(huán)境,當(dāng)熱輻射強(qiáng)度足夠大時(shí),可使周圍物體燃燒變形,強(qiáng)烈的熱輻射可能燒毀設(shè)備并造成人員傷亡。噴射火模擬事故模擬是通過(guò)定量的計(jì)算,估算出熱輻射的不同入射通量所造成的損失程度?！?氣體泄漏量的計(jì)算假定天然氣儲(chǔ)氣瓶組或管道泄漏,裂口為直徑10mm的圓口：P0＝0.1013×106Pa；P＝25×106Pa；κ=1.314〔天然氣的絕熱指數(shù)則：故氣體流動(dòng)屬于音速流動(dòng)。其泄漏量為：式中：Cd＝1.00；M＝CNG的分子量,16；R＝8.314J/mol?K；T＝293K〔20℃；ρ＝193.5kg/m3,A為裂口面積,D為儲(chǔ)氣瓶裂口直徑。A＝πD2/4＝0.0000785〔m2計(jì)算得：Q0＝8.2×10-4kg/s〔2噴射火熱輻射通量這里所用的噴射火輻射熱計(jì)算方法是一種包括氣流效應(yīng)在內(nèi)的噴射火擴(kuò)散模式的擴(kuò)展。把整個(gè)噴射火看成是沿噴射中心線上的幾個(gè)熱源點(diǎn)組成,每個(gè)點(diǎn)熱源的熱輻射通量相等。點(diǎn)熱源的熱輻射通量按下式計(jì)算式中：q―點(diǎn)熱源熱輻射量,Wη―效率因子,可取0.35Q0―泄漏速度,kg/sHc―燃燒熱,J/kg天然氣高熱值：Hc＝55800kJ/kg,則：q＝0.35×8.2×10-4×55800＝16kW射流軸線上某點(diǎn)熱源I到距離該處一點(diǎn)的熱源輻射強(qiáng)度為：式中：Ii―點(diǎn)熱源i到目標(biāo)點(diǎn)x處的熱輻射強(qiáng)度,W/m2；q―點(diǎn)熱源的輻射通量,W；R―輻射率,可取0.2；x―點(diǎn)熱源到目標(biāo)點(diǎn)的距離,m某一點(diǎn)處的入射流強(qiáng)度等于噴射火的全部點(diǎn)熱源對(duì)目標(biāo)的熱輻射強(qiáng)度的總和：式中：N―計(jì)算時(shí)選取的點(diǎn)熱源系數(shù),一般取n＝5。根據(jù)噴射火全部點(diǎn)熱源在距火焰xm的某點(diǎn)總?cè)肷錈彷椛渫康拇笮?查熱輻射的不同入射能量所造成的損失。根據(jù)可以計(jì)算出有代表意義的入射熱輻射通量造成的危害范圍。即：式中：R―輻射率,取0.2；表5.6-1不同入射通量所造成的危害范圍目標(biāo)傷害距離x〔m入射通量I〔kW/m2對(duì)設(shè)備的損害對(duì)人的損害0.08237.5操作設(shè)備全部損壞1%死亡/10s100%死亡/1min0.125在無(wú)火焰、長(zhǎng)時(shí)間輻射下,木材燃燒的最小能量重大損傷/10s100%死亡/1min0.1412.5有火焰時(shí),木材燃燒,塑料融化的最低能量1度燒傷/10s1%死亡/1min0.254.020s以上感覺(jué)疼痛,未必起泡0.401.6長(zhǎng)時(shí)間輻射,無(wú)不舒服感從上表可以看出,如不采取措施,在計(jì)算條件下的噴射火如果發(fā)生,距射流軸線熱源0.082m處的人員在熱輻射下10s內(nèi)1%死亡,1min內(nèi)100%死亡,另此范圍內(nèi)的操作設(shè)備全部損壞。距射流軸線熱源0.25m,熱輻射不會(huì)造成人員傷亡；距射流軸線熱源0.40m以外為安全距離。為了安全生產(chǎn),企業(yè)應(yīng)積極采取應(yīng)對(duì)措施,防止噴射事故發(fā)生。6、天然氣泄漏形成蒸氣云爆炸模型分析假設(shè)1個(gè)2m3、操作壓力25MPa的天然氣儲(chǔ)氣瓶組全部發(fā)生泄漏,則參與爆炸的天然氣體積為50m3,并與空氣混合后形成蒸氣云,蒸汽云爆炸沖擊波的破壞半徑為：R=CS〔NE1/3E－爆炸能量,kJ,E=V·HCV－參與反應(yīng)的可燃?xì)怏w的體積,m3；HC－可燃?xì)怏w的燃燒熱值；天然氣高熱值：39.86MJ／Nm3；N－效率因子,一般取10％；CS－經(jīng)驗(yàn)常數(shù),取決于損害等級(jí)。其具體取值情況見(jiàn)下表：表5.6-2損害等級(jí)表?yè)p害等級(jí)Cs/m?J-〔1/3設(shè)備損害人員傷害10.03重創(chuàng)建筑物的加工設(shè)備1％死亡于肺部傷害；>50％耳膜破裂；>50％被碎片擊傷20.06損害建筑物外表可修復(fù)性破壞1％耳膜破裂；1％被碎片擊傷30.15玻璃破碎被碎玻璃擊傷40.410%玻璃破碎蒸氣云爆炸沖擊波的破壞半徑與損害等級(jí)關(guān)系,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：表5.6-3天然氣蒸氣云爆炸沖擊波損害范圍表?yè)p害等級(jí)CsNE〔NE1/3損害半徑R設(shè)備損壞人員傷害單位m?J-〔1/3JJ1/3m10.037.972×106199.775.99重創(chuàng)建筑物和加工設(shè)備1%死亡人員肺部傷害>50%耳膜破裂>50%被碎片擊傷20.0611.98損壞建筑物外表,可修復(fù)性破壞1%耳膜破裂1%被碎片擊傷30.1529.97玻璃破碎被碎玻璃擊傷40.479.910%玻璃破碎爆炸沖擊波傷害半徑的模擬分析表明,1只2m3、工作壓力為25MPa的天然氣儲(chǔ)氣瓶組全部發(fā)生泄漏后,天然氣與空氣形成爆炸性混合氣,發(fā)生爆炸后在半徑5.99m范圍內(nèi),1%人員死亡及肺部傷害、>50%耳膜破裂、>50%被碎片擊傷。7、壓縮氣體與水蒸氣容器爆破能量當(dāng)壓力容器中介質(zhì)為壓縮氣體,即以氣態(tài)形式存在而發(fā)生物理爆炸時(shí),其釋放的爆破能量為：<1>式中Eg——?dú)怏w的爆破能量,kJ；p——容器內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力,MPa；V——容器的容積,m3；κ——?dú)怏w的絕熱指數(shù),即氣體的定壓比熱與定容比熱之比。常用氣體的絕熱指數(shù)數(shù)值如表1所示。表1常用氣體的絕熱指數(shù)從表1可看出,空氣、氮、氧、氫及一氧化氮、一氧化碳等氣體的絕熱指數(shù)均為1．4或近似1．4,如用κ=1．4代入式<1>中,得到氣體的爆破能量為：<2>Eg=CgV<3>式中Cg——常用壓縮氣體爆破能量系數(shù),kJ／m3。壓縮氣體爆破能量系數(shù)Cg是壓力p的函數(shù),各種常用壓力下的氣體爆破能量系數(shù)如表2所示。表2常用壓力下的氣體容器爆破能量系數(shù)<κ=1．4時(shí)>如將κ=1．135代入式<1>,可得干飽和蒸汽容器爆破能量為：<4>用式4計(jì)算有較大的誤差,因?yàn)闆](méi)有考慮蒸汽干度的變化和其他一些影響,但可以不用查明蒸汽熱力性質(zhì)而直接計(jì)算,對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)可提供參考。對(duì)于常用壓力下的干飽和蒸汽容器的爆破能量可按下式計(jì)算：Es=CsV<5>式中Es——水蒸氣的爆破能量,kJ；V——水蒸氣的體積,m3；Cs——干飽和水蒸氣爆破能量系數(shù),kJ／m3。各種常用壓力下的干飽和水蒸氣容器爆破能量系數(shù)如表3所示。表3常用壓力下干飽和水蒸氣容器爆破能量系數(shù)1．2介質(zhì)全部為液體時(shí)的爆破能量通常用液體加壓時(shí)所做的功作為常溫液體壓力容器爆炸時(shí)釋放的能量,計(jì)算公式如下：<6>式中EL——常溫液體壓力容器爆炸時(shí)釋放的能量,kJ；p——液體的壓力<絕>,Pa；V——容器的體積,m3；βt——液體在壓力盧和溫度T下的壓縮系數(shù),Pa—1。1．3液化氣體與高溫飽和水的爆破能量液化氣體和高溫飽和水一般在容器內(nèi)以氣液兩態(tài)存在,當(dāng)容器破裂發(fā)生爆炸時(shí),除了氣體的急劇膨脹做功外,還有過(guò)熱液體激烈的蒸發(fā)過(guò)程。在大多數(shù)情況下,這類容器內(nèi)的飽和液體占有容器介質(zhì)重量的絕大部分,它的爆破能量比飽和氣體大得多,一般計(jì)算時(shí)不考慮氣體膨脹做的功。過(guò)熱狀態(tài)下液體在容器破裂時(shí)釋放出爆破能量可按下式計(jì)算：E=[<H1—H2>—<S1—S2>T1]W<7>式中E——過(guò)熱狀態(tài)液體的爆破能量,kJ；H1——爆炸前液化液體的焓,kJ／kg；H2——在大氣壓力下飽和液體的焓,kJ／kg；S1——爆炸前飽和液體的,熵,kJ／<kg·℃>；S2——在大氣壓力下飽和液體的熵,kJ／<kg·℃>；T1——介質(zhì)在大氣壓力下的沸點(diǎn),℃；W——飽和液體時(shí)質(zhì)量,kg。飽和水容器的爆破能量按下式計(jì)算：Ew=CwV<8>式中Ew——飽和水容器的爆破能量,kJ；V——容器內(nèi)飽和水所占的容積,m3；Cw——飽和水爆破能量系數(shù),kJ／m3,其值如表4所示。表4常用壓力下飽和水爆破能量系數(shù)8、沖擊波超壓的傷害－破壞作用壓力容器爆破時(shí),爆破能量在向外釋放時(shí)以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量3種形式表現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)介紹,后二者所消耗的能量只占總爆破能量的3％～15％,也就是說(shuō)大部分能量是產(chǎn)生空氣沖擊波。沖擊波是由壓縮波迭加形成的,是波陣面以突進(jìn)形式在介質(zhì)中傳播的壓縮波。容器破裂時(shí),容器內(nèi)的高壓氣體大量沖出,使它周圍的空氣受到?jīng)_擊而發(fā)生擾動(dòng),使其狀態(tài)<壓力、密度、溫度等>發(fā)生突躍變化,其傳播速度大于擾動(dòng)介質(zhì)的聲速,這種擾動(dòng)在空氣中傳播就成為沖擊波。在離爆破中心一定距離的地方,空氣壓力會(huì)隨時(shí)間迅速發(fā)生而懸殊的變化。開(kāi)始時(shí),壓力突然升高,產(chǎn)生一個(gè)很大的正壓力,接著又迅速衰減,在很短時(shí)間內(nèi)正壓降至負(fù)壓。如此反復(fù)循環(huán)數(shù)次,壓力漸次衰減下去。開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的最大正壓力即是沖擊波波陣面上的超壓△p。多數(shù)情況下,沖擊波的傷害一破壞作用是由超壓引起的。超壓△p可以達(dá)到數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)大氣壓。沖擊波傷害一破壞作用準(zhǔn)則有：超壓準(zhǔn)則、沖量準(zhǔn)則、超壓一沖量準(zhǔn)則等。為了便于操作,下面僅介紹超壓準(zhǔn)則。超壓準(zhǔn)則認(rèn)為,只要沖擊波超壓達(dá)到一定值時(shí),便會(huì)對(duì)目標(biāo)造成一定的傷害或破壞。超壓波對(duì)人體的傷害和對(duì)建筑物的破壞作用如表5和表6所示。表5沖擊波超壓對(duì)人體的傷害作用表6沖擊波超壓對(duì)建筑物的破壞作用2．2沖擊波的超壓沖擊波波陣面上的超壓與產(chǎn)生沖擊波的能量有關(guān),同時(shí)也與距離爆炸中心的遠(yuǎn)近有關(guān)。沖擊波的超壓與爆炸中心距離的關(guān)系：△p∝R—n<9>式中△p——沖擊波波陣面上的超壓,MPa；R——距爆炸中心的距離,m；n——衰減系數(shù)。衰減系數(shù)在空氣中隨著超壓的大小而變化,在爆炸中心附近內(nèi)為2．5～3；當(dāng)超壓在數(shù)個(gè)大氣壓以內(nèi)時(shí),n=2；小于1atm<0．1MPa>時(shí),n=1．5。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,不同數(shù)量的同類炸藥發(fā)生爆炸時(shí),如果距離爆炸中心的距離R之比與炸藥量q三次方根之比相等,則所產(chǎn)生的沖擊波超壓相同,用公式表示如下：如<10>式中R——目標(biāo)與爆炸中心距離,m；R0——目標(biāo)與基準(zhǔn)爆炸中心的相當(dāng)距離,m；q0——基準(zhǔn)爆炸能量,TNT,kg；q——爆炸時(shí)產(chǎn)生沖擊波所消耗的能量,TNT,kg；△p——目標(biāo)處的超壓,MPa；△p0——基準(zhǔn)目標(biāo)處的超壓,MPa；α——炸藥爆炸試驗(yàn)的模擬比。式10也可寫(xiě)成為：△p<R>=△p0<R／α><11>利用式11就可以根據(jù)某些已知藥量的試驗(yàn)所測(cè)得的超壓來(lái)確定在各種相應(yīng)距離下任意藥量爆炸時(shí)的超壓。表7是1000kgTNT炸藥在空氣中爆炸時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波超壓。表71000k8TNT爆炸時(shí)沖擊波超壓綜上所述,計(jì)算壓力容器爆破時(shí)對(duì)目標(biāo)的傷害／破壞作用,可按下列程序進(jìn)行。<1>首先根據(jù)容器內(nèi)所裝介質(zhì)的特性,分別選用式2～式8計(jì)算出其爆破能量正。<2>將爆破能量q換算成TNT當(dāng)量q0,因?yàn)?kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230kJ／kg～4836kJ／kg,一般取平均爆破為4500kJ／kg,故其關(guān)系為：q=E／qINT=E／4500<12><3>按式10求出爆炸的模擬比α,即：α=<q／q0>1/3=<q／1000>1/3=0．1q1/3<13><4>求出在1000kgTNT爆炸試驗(yàn)中的相當(dāng)距離R0,即R0=R／α。<5>根據(jù)R0值在表7中找出距離為R0處的超壓△p0<中間值用插入法>,此即所求距離為R處的超壓。<6>根據(jù)超壓△p值,從表5和表6中找出對(duì)人員和建筑物的傷害一破壞作用。2．3蒸氣云爆炸的沖擊波傷害一破壞半徑爆炸性氣體以液態(tài)儲(chǔ)存,如果瞬態(tài)泄漏后遇到延遲點(diǎn)火或氣態(tài)儲(chǔ)存時(shí)泄漏到空氣中遇到火源,則可能發(fā)生蒸氣云爆炸。導(dǎo)致蒸氣云形成的力來(lái)自容器內(nèi)含有的能量或可燃物含有的內(nèi)能,或兩者兼而有之。"能"主要形式是壓縮能、化學(xué)能或熱能。一般說(shuō)來(lái),只有壓縮能和熱能才能單獨(dú)導(dǎo)致形成蒸氣云。根據(jù)荷蘭應(yīng)用科研院<TNO<1979>>建議,可按下式預(yù)測(cè)蒸氣云爆炸的沖擊波損害半徑：R=Cs<NE>1/3<14>式中R——損害半徑,m；E——爆炸能量,kJ,可按下式?。篍=VHc<15>V——參與反應(yīng)的可燃?xì)怏w的體積m3；Hc——可燃?xì)怏w的高燃燒熱值,取值情況如表8所示；N——效率因子,其值與燃料濃度持續(xù)展開(kāi)所造成損耗的比例和燃料燃燒所得機(jī)械能的數(shù)量有關(guān),一般取N=10％；Cs——經(jīng)驗(yàn)常數(shù),取決于損害等級(jí),其取值情況如表9所示。表8某些氣體的高燃燒熱值<kJ／m3>表9損害等級(jí)表9、沖擊波計(jì)算氧氣鋼瓶發(fā)生物理爆炸,具體分析如下：TNT當(dāng)量計(jì)算當(dāng)氧氣鋼瓶發(fā)生爆炸時(shí),氣體膨脹所釋放的能量〔即爆破能量不僅與氣體壓力和儲(chǔ)罐的容積有關(guān)而且與介質(zhì)在容器內(nèi)的物性相態(tài)相關(guān)。氧氣為非熱力氣體,無(wú)焓值、熵值；承壓狀態(tài)下稱壓縮氣體,承壓鋼瓶破裂時(shí)屬物理性爆炸；其能量計(jì)算,與瓶?jī)?nèi)壓力、瓶體容積、氣體絕熱指數(shù)有關(guān)。本項(xiàng)目中運(yùn)用壓縮氣體爆破能量計(jì)算模型計(jì)算,其釋放的爆破能量為：Eg=2.5PV/〔k-1[1-<0.1013/p>k-1/k]×103式中,Eg-氣體的爆破能量,kJ；P-容器內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力,MPa；

V-容器的容積,m3；k-氣體的絕熱指數(shù),即氣體的定壓比熱與定容比熱之比,此處取1.4；令：Cg=2.5P[1-<0.1013/P>0.2857]×103則：Eg=Cg·V式中,Cg–常用壓縮氣體破能量系數(shù),kJ/m3,此處取值為1.1×103kJ/m3；本項(xiàng)目氧氣實(shí)瓶?jī)?chǔ)存量為400個(gè),假設(shè)均發(fā)生爆炸,則V=16m3；則Eg=Cg·V=1.1×103kJ/m3×16m3=1.76×104kJ；將爆破能量換算成TNT當(dāng)量WTNT。因?yàn)?kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230～4836kJ,一般取平均爆破能量為4500kJ,故其關(guān)系為：

W=Eg/4500=1.76×104/4500