鋼瓶爆炸定量分析解析

鋼瓶爆炸定量分析1）壓縮氣體容器爆破能量計算公式當壓力容器中介質(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）式中，E—氣體的爆破能量，kJ；P—容器內(nèi)氣體的絕對壓力，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。2）爆炸沖擊波及其傷害、破壞作用壓力容器爆破時，爆破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三種形式表現(xiàn)出來。根據(jù)資料，后二者所消耗的能量只占總爆破能量的3%～15%，也就是說大部分能量是產(chǎn)生空氣沖擊波。（1）沖擊波是由壓縮波迭加形成的，是波陣面以突進形式在介質(zhì)中傳播的壓縮波。容器破裂時，器內(nèi)的高壓氣體大量沖出，使它周圍的空氣受到?jīng)_擊波而發(fā)生擾動，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介質(zhì)的聲速，這種擾動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，空氣壓力會隨時間發(fā)生迅速而懸殊的變化。開始時，壓力突然升高，產(chǎn)生一個很大的正壓力，接著又迅速衰減，在很短時間內(nèi)正壓降至負壓。如此反復(fù)循環(huán)數(shù)次，壓力漸次衰減下去。開始時產(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、破壞作用是由超壓引起的。超壓△P可以達到數(shù)個甚至數(shù)十個大氣壓。超壓波對人體的傷害和對建筑物的破壞作用見表F5.2-1和表F5.2-2。表F5.2-1沖擊波超壓對人體的傷害作用超壓△P(MPa)傷害作用0.02～0.03輕微損傷0.03～0.05聽覺器官或骨折0.05～0.10內(nèi)臟嚴重損傷或死亡＞0.10大部分人員死亡表F5.2-2沖擊波超壓對建筑的破壞作用超壓△P(MPa)傷害作用0.006～0.015受壓面的門窗玻璃大部分破碎0.015～0.02窗框損壞0.02～0.03墻裂縫0.04～0.05墻大裂縫，屋瓦掉下0.06～0.07木建筑廠房房柱折斷，房架松動0.07～0.10磚墻倒塌0.10～0.20防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌0.20～0.30大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞（2）沖擊波的超壓實驗數(shù)據(jù)表明，不同數(shù)量的同類炸藥發(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：若則(3)式中，R—目標與爆炸中心距離，mRO—目標與基準爆炸中心的相當距離，m；qo—基準爆炸能量，TNT，kg；q—爆炸時產(chǎn)生沖擊波所消耗的能量，TNT，kg；△P—目標處的超壓，Mpa；△PO—基準目標處的超壓，Mpa；α—炸藥爆炸試驗的模擬比。上式也可寫成為：(4)利用式(4)就可以根據(jù)某些已知藥量的試驗所測得的超壓來確定任意藥量爆炸時在各種相應(yīng)距離下的超壓。表F5.2-3是1000kgTNT炸藥在空氣中爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波超壓。表F5.2-31000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓距離RO(m)56789101214超壓△PO(Mpa)2.942.061.671.270.950.760.500.33距離△RO(m)1618202530354045超壓△PO(Mpa)0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距離△RO(m)505560657075超壓△PO(Mpa)0.02350.02050.0180.0160.01430.013綜上所述，計算壓力容器爆破時對目標的傷害、破壞作用，按下列程序進行。（1）首先根據(jù)容器內(nèi)所裝介質(zhì)的特性，分別選用式(1)計算出其爆破能量E。（2）將爆破能量q換算成TNT當量q。因為1kgTNT爆炸所放出的爆破能量為4230kJ/kg～4836kJ/kg,一般取平均爆破為4520kJ/kg,故其關(guān)系為：(5)（3）按式(3)求出爆炸的模擬比α，即(6)（4）求出在1000kgTNT爆炸試驗中的相當距離RO，即RO=R/α。（5）根據(jù)RO值在附表F5.2-3中找出距離為RO處的超壓△RO(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△R值，從表F5.2-1、F5.2-2中找出對人員和建筑場的傷害、破壞作用。3）事故后果模擬計算結(jié)果主要采用事故后果模擬分析法對環(huán)氧乙烷鋼瓶泄漏事故進行分析評價。鋼瓶的各項參數(shù)：P=0.6MPa、V=0.4m3、K=1.31由《評價快手-安全》軟件計算得出如下結(jié)論：E=266kJ；q=0.0588kg；α=0.08F5.2-4爆炸傷害效應(yīng)預(yù)測表可能造成的影響影響范圍大部分人員死亡半徑1.83m/1.76內(nèi)臟嚴重損傷或死亡半徑1.83～2.61m聽覺器官損傷或骨折半徑2.61～3.41m輕微損傷半徑3.41～4.5m大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞半徑1.17～1.37m防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌半徑1.37～1.83m磚墻倒塌半徑1.83～2.17m木建筑廠房房柱折斷，房架松動半徑2.17～2.61m墻大裂縫，房瓦掉下半徑2.61～3.41m墻裂縫半徑3.41～4.5m窗框損壞半徑4.5～5.46m4）事故后果模擬分析評價依據(jù)上述模擬計算結(jié)果，結(jié)合建設(shè)項目現(xiàn)有場地總平面布置及周邊環(huán)境進行分析，得出如下結(jié)果：根據(jù)建設(shè)項目周邊環(huán)境情況，其周邊50米目前均是工業(yè)規(guī)劃用地，無其他建構(gòu)筑物，也無人員活動，故建設(shè)項目對周邊環(huán)境無影響。鋼瓶泄漏爆炸將對儲罐周邊1.76~