安全评价理论与方法-第四章 事故危害后果模拟分析.ppt

安全评价理论与方法,第四章 事故危害后果模拟分析,4 事故危害后果模拟分析 章节结构,4.1 爆炸伤害模型 4.2 火灾伤害模型 4.3 泄漏扩散模型 4.4中毒模型 本章复习题,火灾、爆炸是火炸药、石油、化工、采矿、交通运输等行业中发生频率高、损失大的两种重大事故类型。 对美国化工行业1978-1980三年中发生的1028起事故的统计结果如下面的图1所示。 1: 爆炸 2: 火灾 3: 其它 图 1 事故损失分布,4.1 爆炸伤害模型,1）爆炸机理 物理爆炸、气体爆炸、粉尘爆炸、炸药爆炸 2）爆炸伤害准则 超压准则，冲量准则，超压-冲量准则 3）物理爆炸模型 4）气体爆炸模型 蒸汽云爆炸，沸腾蒸汽爆炸（辐射伤害机理）,a 凝聚相含能材料爆炸伤害模型 凝聚相含能材料爆炸能产生多种破坏效应，最危险、破坏力最强、破坏区域最大的是冲击波的破坏效应。 a 冲击波伤害准则（超压-冲量准则） 超压-冲量准则认为： 破坏效应由超压p与冲量i共同决定，它们的不同组合如果满足下列条件就可产生相同的破坏效应：,式中： -冲击波超压，pa； -引起目标破坏的最小临界超压，pa； c -目标被破坏的临界冲量； -常数，与目标性质和破坏等级有关。,b 爆炸死亡区 该区内的人员如缺少防护，则被认为无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为r0.5，表示外圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50。 r0.5=13.6(wtnt/1000)0.37 式中：wtnt爆源的tnt当量，kg； wtnt=e/qtnt 式中： e爆源的总能量； qtnttnt爆热，4.52mj/kg。,b 蒸汽云爆炸的伤害模型 tnt当量法：如果某次爆炸造成的破坏状况与x kgtnt爆炸造成的破坏状况相当，则称此次爆炸的威力为x kgtnt当量。 蒸汽云爆炸的tnt当量： wtnt=wfqf/qtnt 式中: 蒸汽云的tnt当量系数， 0.04； wf蒸汽云中燃料的总质量，kg； qf燃料的燃烧热，mj/kg； qtnttnt爆热，4.124.69mj/kg。,4.2 火灾伤害模型,1）火灾伤害准则：热辐射 2）火灾模型：池火、火球、喷射火 （1）热辐射对人员的影响 （2） 池火灾伤害模型 （3） 沸腾液体扩展为蒸汽爆炸伤害模型 （4）固体火灾伤害模型,（1）热辐射对人员的影响 热辐射剂量是根据热辐射通量（单位:w/m2）和热辐射作用时间来确定的 死亡热通量q1:pr=-37.23+2.56ln（tq14/3） 重伤热通量q2:pr=-43.14+3.0188ln（ tq24/3 ） 轻伤热通量q3:pr=-39.83+3.0186ln（ tq34/3 ） 式中：t人体暴露于热辐射的时间,s； pr伤害几率单位 死亡几率与伤害百分数的关系: 式中:d死亡百分数,当pr=5时,d=50。,同裸露人体的情况相比，由于服装的防护作用，人体实际接收的热辐射强度有所减少，人体实际接收的热辐射强度qc为 qc=q 式中， qc人体实际接收到的热通量，w/m2； q裸露人体接收到的热通量，w/m2； 有服装保护时人体的热接收率，取=0.4。,（2） 池火灾伤害模型 定义：可燃液体（汽油、柴油）泄露后流到地面形成液池，或流到水面覆盖水面，遇到火源燃烧形成的火灾。 a 池直径的计算 当危险单元为油罐或油罐区时，根据防护堤所围池面积s（m2）计算： d=（4s/3.14）1/2 s=w/(hmin) 式中: w泄漏的液体量，kg； hmin最小油层厚度,m,与地面性质和状态有关； 油的密度，kg/m3。,b 确定火焰高度 h/d= 式中：h火焰高度，m； 单位表面积的燃烧速度，kg/（m2s）; 空气密度，kg/m3; d 池直径，m; uw10 m高处的风速，ms； uc特征风速，ms；uc=(g d0)0.333, 如果u w u c ，uw u c =1。 c 火焰表面热通量的计算 kw/m2 式中：hc燃烧热，kj/kg； f 热辐射系数，可取f=0.15； 单位表面积的燃烧速度,kg/(m2s)。,d 目标接收到的热通量的计算 kw/m2 式中：v视角系数 r目标到火球中心的水平距离，m q0 火焰表面热通量， kw/m2,（3） 沸腾液体扩展为蒸汽爆炸伤害模型 a 火球半径计算 r=2.9w1/3 m 式中:w可燃气体存储量,kg； b 火球持续时间的计算 t=0.45w1/3 s c 目标接收到的热量计算 qr= j/m2 式中： p容器内可燃物质的饱和蒸汽压，mpa; b储罐形状系数； c储罐数量影响因子； r目标离储罐距离； qr目标接收的热剂量。,（4） 固体火灾伤害模型 固体火灾的热辐射系数按点源模型估计 式中：f-热辐射系数，可取0.25； mc-燃烧速率，kg/s； hc-燃烧热，j/kg； r-目标到火源之间的距离，m。,（1）泄漏口尺寸 按照管道、阀门、压力容器等分类不同，分别取20%或20% 100%之间，见课本p46。,4.3 泄漏扩散模型,（2）液体释放量 a 确定释放的液体流量 式中：q0液体泄漏速度，kg/s; cl液体泄漏系数，按此表选取； a泄漏口的面积，m2； 泄漏液体密度，kg/m3； p容器内介质压力，pa； p0环境压力，pa； h裂口之上液位高度，m。,b 确定释放的总液体量 假设液池在15min后达到最终泄漏量： wt=1560q0 式中： q0液体流量，kg/s； wt液体泄漏总量，kg。,c 计算闪蒸系数和闪蒸释放量 如果温度大于沸点： 闪蒸系数： 式中：tb-液体在常压下的沸点，k； ts-泄漏前液体的温度，k； cp-液体的定压比热，j/（kgk）； hv-液体的气化热，j/kg。 闪蒸产生的释放量： aqf=fvwt/t1 式中： aqf闪蒸量，kg/s ； wt液体泄漏总量，kg； t1闪蒸蒸发时间，s。,（3） 气体释放量 当 ，气体泄漏量： 当 ，气体泄漏量： 式中： cg气体泄漏系数，按此表选取； m相对分子质量； 气体密度，kg/m3; t气体温度，k； r气体常数，j/(molk)； a泄漏口面积，m2；,4.4中毒模型,描述毒物泄漏后果的概率函