锅炉爆炸能量计算

6.1.3 锅炉爆炸能量计算锅炉爆炸对周围环境产生破坏的能量来自两方面：锅筒内的高压蒸汽膨胀。由于锅炉爆炸是在极短的时间内发生的，高压蒸汽来不及与外界热交换，释放的能量可视为绝热膨胀所作的功。饱和水迅速汽化、继续膨胀所作的功。当锅筒破裂、筒内液面压力瞬时下降为大气压，原工作压力下高于100的饱和水此时变得极不稳定，变成在大气压下难以存在的“过饱和水”,其中一部分即瞬时汽化，体积骤然膨胀许多倍，在容器周围空间形成爆炸。两者相比，后者所产生的能量远远大于前者。爆炸能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量等三种形式表现出来。据介绍，后二者所消耗的能量只占总爆炸能量的3%15%，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。假若1台20t/h的锅炉总容量为20m3，其中水量15m3，蒸汽5m3，工作压力1.3MPa (表压)，计算其爆炸时对周围人员及建筑物的伤害(破坏)作用，可按下列程序进行。1)锅炉爆炸能量计算锅炉爆炸产生的能量:=+=+式中,总释放能量；爆炸能量蒸汽；饱和水爆炸能量；蒸汽体积；饱和水体积；蒸汽爆炸能量系数；饱和水爆炸能量系数。表6-2常用压力下CS、CW值（kJ/m3）表压力/MPa0.50.81.32.53.08.311021.51032.751036.241037.771033.251044.561046.351049.561041.06105该锅炉爆炸总释放能量为:=2.751035+6.3510415=966.3103(kJ)2)锅炉爆炸能量换算成TNT当量将锅炉爆炸能量换算成TNT当量，其关系式为:=/TNT式中,为1kg TNT的爆炸能量，取平均爆破为4500kJ/kg计算。=966.3103/4.5103215(kg)即该锅炉爆炸约相当于215kg TNT炸药的爆炸能量，因而对周围环境能产生较大的破坏力。3）求爆炸试验的模拟比爆炸试验的模拟比=(/0)1/3式中,炸药爆炸试验的模拟比;0为取1000kg TNT4）求模拟爆炸试验中的相当距离0在1000kg TNT模拟爆炸试验中的相当距离R0=R/a。根据公式R=aR0，人员伤害超压准则及建筑物破坏的超压准则，即可计算出锅炉爆炸时,其冲击波超压能量造成人员伤害及建筑物损坏的距离R值，见表6-3、表6-4。表6-3 冲击波超压对人体的伤害作用超压P/MPa伤害程度R0/mR/m0.020.03轻微损伤553300.030.05听觉器官损伤,内脏轻微出血,骨折.4225.20.050.10内脏严重损伤,可引起死亡3319.80.10大部分人员死亡2313.8表6-4 冲击波超压对建筑物的破坏作用超压P/MPa损坏程度R0/mR/m0.0150.02窗框损坏6840.80.020.03墙裂缝55330.040.05墙大裂缝,屋瓦掉下3722.20.060.07木建筑厂房房柱折断,房架松动2917.40.070.10砖墙倒塌2716.20.100.20防震钢筋混凝土破坏,小房屋倒塌2313.80.200.30大型钢架结构破坏1710.2注:表2、表3中符号“”含义,以伤害破坏程度对区域内有无而论断的。由