鍋爐爆炸能量計算

6.1.3 鍋爐爆炸能量計算鍋爐爆炸對周圍環(huán)境產(chǎn)生破壞的能量來自兩方面：鍋筒內(nèi)的高壓蒸汽膨脹。由于鍋爐爆炸是在極短的時間內(nèi)發(fā)生的，高壓蒸汽來不及與外界熱交換，釋放的能量可視為絕熱膨脹所作的功。飽和水迅速汽化、繼續(xù)膨脹所作的功。當(dāng)鍋筒破裂、筒內(nèi)液面壓力瞬時下降為大氣壓，原工作壓力下高于100的飽和水此時變得極不穩(wěn)定，變成在大氣壓下難以存在的“過飽和水”,其中一部分即瞬時汽化，體積驟然膨脹許多倍，在容器周圍空間形成爆炸。兩者相比，后者所產(chǎn)生的能量遠遠大于前者。爆炸能量在向外釋放時以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量等三種形式表現(xiàn)出來。據(jù)介紹，后二者所消耗的能量只占總爆炸能量的3%15%，也就是說大部分能量是產(chǎn)生空氣沖擊波。假若1臺20t/h的鍋爐總?cè)萘繛?0m3，其中水量15m3，蒸汽5m3，工作壓力1.3MPa (表壓)，計算其爆炸時對周圍人員及建筑物的傷害(破壞)作用，可按下列程序進行。1)鍋爐爆炸能量計算鍋爐爆炸產(chǎn)生的能量:=+=+式中,總釋放能量；爆炸能量蒸汽；飽和水爆炸能量；蒸汽體積；飽和水體積；蒸汽爆炸能量系數(shù)；飽和水爆炸能量系數(shù)。表6-2常用壓力下CS、CW值（kJ/m3）表壓力/MPa0.50.81.32.53.08.311021.51032.751036.241037.771033.251044.561046.351049.561041.06105該鍋爐爆炸總釋放能量為:=2.751035+6.3510415=966.3103(kJ)2)鍋爐爆炸能量換算成TNT當(dāng)量將鍋爐爆炸能量換算成TNT當(dāng)量，其關(guān)系式為:=/TNT式中,為1kg TNT的爆炸能量，取平均爆破為4500kJ/kg計算。=966.3103/4.5103215(kg)即該鍋爐爆炸約相當(dāng)于215kg TNT炸藥的爆炸能量，因而對周圍環(huán)境能產(chǎn)生較大的破壞力。3）求爆炸試驗的模擬比爆炸試驗的模擬比=(/0)1/3式中,炸藥爆炸試驗的模擬比;0為取1000kg TNT4）求模擬爆炸試驗中的相當(dāng)距離0在1000kg TNT模擬爆炸試驗中的相當(dāng)距離R0=R/a。根據(jù)公式R=aR0，人員傷害超壓準(zhǔn)則及建筑物破壞的超壓準(zhǔn)則，即可計算出鍋爐爆炸時,其沖擊波超壓能量造成人員傷害及建筑物損壞的距離R值，見表6-3、表6-4。表6-3 沖擊波超壓對人體的傷害作用超壓P/MPa傷害程度R0/mR/m0.020.03輕微損傷553300.030.05聽覺器官損傷,內(nèi)臟輕微出血,骨折.4225.20.050.10內(nèi)臟嚴(yán)重損傷,可引起死亡3319.80.10大部分人員死亡2313.8表6-4 沖擊波超壓對建筑物的破壞作用超壓P/MPa損壞程度R0/mR/m0.0150.02窗框損壞6840.80.020.03墻裂縫55330.040.05墻大裂縫,屋瓦掉下3722.20.060.07木建筑廠房房柱折斷,房架松動2917.40.070.10磚墻倒塌2716.20.100.20防震鋼筋混凝土破壞,小房屋倒塌2313.80.200.30大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞1710.2注:表2、表3中符號“”含義,以傷害破壞程度對區(qū)域內(nèi)有無而論斷的。由