1乙烯貯罐蒸氣云爆炸計算

盛裝氣體的壓力容器爆破事故后果模擬分析物理爆炸如壓力容器破裂時，氣體膨脹所釋放的能量（如爆破能量）不僅與氣體壓力和容器的容積有關(guān)，而且與介質(zhì)在容器內(nèi)的物性相態(tài)有關(guān)。以氣態(tài)存在的壓力容器，如空氣、氧氣、氫氣等，其傷亡半徑、財產(chǎn)損失半徑計算如下：1、盛裝氣體壓力容器爆破事故計算模型1.1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，其釋放的爆破能量為：（1-1）式中：——氣體的爆破能量，KJ——容器內(nèi)氣體的絕對壓力，MPa——容器的體積，m3——氣體的絕熱指數(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1-1，k值可按氣體的分子組成近似的確定，雙原子氣體k=1.4，三原子氣體和四原子氣體k=1.2~1.3。常用氣體的絕熱指數(shù)表1-1氣體名稱空氣氮氧氫甲烷乙烷乙烯丙烷一氧化碳k值1.41.41.3971.4121.3161.181.221.131.395氣體名稱二氧化碳一氧化氮二氧化氮氨氣氯氣過熱蒸汽飽和蒸汽氫氯酸k值1.2951.41.311.321.351.31.1351.31對于常用壓力下的干飽和蒸汽容器的爆破能量可按下式計算：式中——水蒸汽爆破能量，KJ——水蒸汽的體積，m3——干飽和水蒸汽爆破能量系數(shù)，KJ/m3各種常用壓力下的干飽和水蒸汽容器爆破能量系數(shù)如表1-2常用壓力下干飽和水蒸汽容器爆破能量系數(shù)表1-2表壓力p/MPa0.30.50.81.32.53.0爆破能量系數(shù)(KJ/m3)4.37×1028.31×1021.5×1032.75×1036.24×1037.77×1031.2將爆破能量換算成TNT當(dāng)量q爆破能量換算成TNT當(dāng)量q。因為1KgTNT爆炸所放出的爆破能量為4320~4836KJ/Kg，一般取平均爆破能量為4500KJ/Kg，故其關(guān)系為：（1-2）1.3爆炸的模擬比實驗數(shù)據(jù)表明，不同數(shù)量的炸藥發(fā)生爆炸時，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：則（1-3）式中R——目標(biāo)與爆炸中心的距離，mR0——目標(biāo)與基準(zhǔn)爆炸中心的距離，mq0——基準(zhǔn)爆炸能量，TNT當(dāng)量，kgq——爆炸時產(chǎn)生沖擊波所消耗的能量，TNT當(dāng)量，kg——目標(biāo)處的超壓，MPa——基準(zhǔn)目標(biāo)處的超壓，MPa——炸藥爆炸試驗的模擬比根據(jù)式（1-3）爆破能量與1000KgTNT爆炸的模擬比為：（1-4）1.41000KgTNT爆炸時死傷半徑、財產(chǎn)損失半徑的計算超壓準(zhǔn)則認為，只要沖擊波超壓達到一定值便會對目標(biāo)造成一定的破壞或損傷。如表1-3超壓準(zhǔn)則只考慮超壓，不考慮超壓持續(xù)時間。理論分析和實驗研究表明，同樣的超壓值，如果持續(xù)時間不同，破壞效應(yīng)也不同，而持續(xù)時間與爆炸量有關(guān)。對不同的爆炸量適用不同的超壓準(zhǔn)則，如表1-4人員傷害超壓準(zhǔn)則表1-3超壓/kPa損傷程度20-30輕微損傷30-50中等損傷：聽覺器官損傷，內(nèi)臟輕度出血、骨折等50-100嚴(yán)重：內(nèi)臟嚴(yán)重損傷，可引起死亡100嚴(yán)重：可能大部分死亡根據(jù)表1-3，不同超壓對人體的破壞程度，可以看出，死亡半徑時的超壓為100kPa，重傷半徑超壓為50kPa,輕傷半徑超壓20kPa。超壓等級與超壓、爆炸量間的關(guān)系表1-4破壞等級超壓/kPa1000kgTNT10000kgTNT100000kgTNT1533212883281716480363551808076破壞等級1、2、3、4、5分別對應(yīng)表1-5中破壞等級5、4、3、2、1。英國建筑物破壞等級的劃分表1-5破壞等級破壞狀況1所有建筑物全部損壞2磚砌房外表50%~70%破損，墻壁下部危險3房屋不能再居住，屋基部分或全部破壞，外墻1~2個面部分破損，承重墻損失嚴(yán)重4建筑物受到一定程度破壞，隔墻木結(jié)構(gòu)要加固5房屋經(jīng)修理可居住，天井瓷磚瓦管不同程度破壞，隔墻木結(jié)構(gòu)要加固6房屋基本無破壞在精度要求不太高的危險性評估中，可以此半徑（破壞等級為2時的半徑，結(jié)合表1-3，此時超壓為80kPa）作為財產(chǎn)損失半徑，并假定此半徑內(nèi)沒有損失的財產(chǎn)與此半徑外損失的財產(chǎn)相互抵消。或者說，可假定此半徑內(nèi)的財產(chǎn)完全損失，此半徑外的財產(chǎn)完全無損失，1000KgTNT炸藥在空氣中爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波超壓與距離的關(guān)系見表1-6。1000KgTNT炸藥在空氣中爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波超壓，表1-6距離R0/m56789101214超壓/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距離R0/m1618202530354045超壓/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距離R0/m505560657075超壓/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.013根據(jù)表1-6及死傷半徑處的超壓、財產(chǎn)損失半徑處的超壓，采用內(nèi)插法，可以計算出，1000KgTNT爆炸時死亡半徑為22.77m，重傷半徑為32.5m，輕傷半徑為55m，財產(chǎn)損失半徑為24.9m。根據(jù)在1000KgTNT爆炸實驗中的相當(dāng)距離R0，即可求出死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑、財產(chǎn)損失半徑。R=R0×。2、盛裝氣體壓力容器爆破事故計算模型2.1儲罐相關(guān)參數(shù)項目名稱：物質(zhì)名稱：儲罐絕對壓力：16MPa儲罐體積：0.04m3介質(zhì)氣體的絕熱指數(shù)：1.4爆破能量系數(shù)：0KJ/m32.2盛裝氣體壓力容器爆破能量計算()=1223.32KJ2.3TNT當(dāng)量q=0.27K