1乙烯贮罐蒸气云爆炸计算

盛装气体的压力容器爆破事故后果模拟分析物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量（如爆破能量）不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态有关。以气态存在的压力容器，如空气、氧气、氢气等，其伤亡半径、财产损失半径计算如下：1、盛装气体压力容器爆破事故计算模型1.1压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：（1-1）式中：——气体的爆破能量，KJ——容器内气体的绝对压力，MPa——容器的体积，m3——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比常用气体的绝热指数数值如表1-1，k值可按气体的分子组成近似的确定，双原子气体k=1.4，三原子气体和四原子气体k=1.2~1.3。常用气体的绝热指数表1-1气体名称空气氮氧氢甲烷乙烷乙烯丙烷一氧化碳k值1.41.41.3971.4121.3161.181.221.131.395气体名称二氧化碳一氧化氮二氧化氮氨气氯气过热蒸汽饱和蒸汽氢氯酸k值1.2951.41.311.321.351.31.1351.31对于常用压力下的干饱和蒸汽容器的爆破能量可按下式计算：式中——水蒸汽爆破能量，KJ——水蒸汽的体积，m3——干饱和水蒸汽爆破能量系数，KJ/m3各种常用压力下的干饱和水蒸汽容器爆破能量系数如表1-2常用压力下干饱和水蒸汽容器爆破能量系数表1-2表压力p/MPa0.30.50.81.32.53.0爆破能量系数(KJ/m3)4.37×1028.31×1021.5×1032.75×1036.24×1037.77×1031.2将爆破能量换算成TNT当量q爆破能量换算成TNT当量q。因为1KgTNT爆炸所放出的爆破能量为4320~4836KJ/Kg，一般取平均爆破能量为4500KJ/Kg，故其关系为：（1-2）1.3爆炸的模拟比实验数据表明，不同数量的炸药发生爆炸时，如果距离爆炸中心的距离R之比与炸药量q三次方根之比相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：则（1-3）式中R——目标与爆炸中心的距离，mR0——目标与基准爆炸中心的距离，mq0——基准爆炸能量，TNT当量，kgq——爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT当量，kg——目标处的超压，MPa——基准目标处的超压，MPa——炸药爆炸试验的模拟比根据式（1-3）爆破能量与1000KgTNT爆炸的模拟比为：（1-4）1.41000KgTNT爆炸时死伤半径、财产损失半径的计算超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值便会对目标造成一定的破坏或损伤。如表1-3超压准则只考虑超压，不考虑超压持续时间。理论分析和实验研究表明，同样的超压值，如果持续时间不同，破坏效应也不同，而持续时间与爆炸量有关。对不同的爆炸量适用不同的超压准则，如表1-4人员伤害超压准则表1-3超压/kPa损伤程度20-30轻微损伤30-50中等损伤：听觉器官损伤，内脏轻度出血、骨折等50-100严重：内脏严重损伤，可引起死亡100严重：可能大部分死亡根据表1-3，不同超压对人体的破坏程度，可以看出，死亡半径时的超压为100kPa，重伤半径超压为50kPa,轻伤半径超压20kPa。超压等级与超压、爆炸量间的关系表1-4破坏等级超压/kPa1000kgTNT10000kgTNT100000kgTNT1533212883281716480363551808076破坏等级1、2、3、4、5分别对应表1-5中破坏等级5、4、3、2、1。英国建筑物破坏等级的划分表1-5破坏等级破坏状况1所有建筑物全部损坏2砖砌房外表50%~70%破损，墙壁下部危险3房屋不能再居住，屋基部分或全部破坏，外墙1~2个面部分破损，承重墙损失严重4建筑物受到一定程度破坏，隔墙木结构要加固5房屋经修理可居住，天井瓷砖瓦管不同程度破坏，隔墙木结构要加固6房屋基本无破坏在精度要求不太高的危险性评估中，可以此半径（破坏等级为2时的半径，结合表1-3，此时超压为80kPa）作为财产损失半径，并假定此半径内没有损失的财产与此半径外损失的财产相互抵消。或者说，可假定此半径内的财产完全损失，此半径外的财产完全无损失，1000KgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压与距离的关系见表1-6。1000KgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压，表1-6距离R0/m56789101214超压/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离R0/m1618202530354045超压/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距离R0/m505560657075超压/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.013根据表1-6及死伤半径处的超压、财产损失半径处的超压，采用内插法，可以计算出，1000KgTNT爆炸时死亡半径为22.77m，重伤半径为32.5m，轻伤半径为55m，财产损失半径为24.9m。根据在1000KgTNT爆炸实验中的相当距离R0，即可求出死亡半径、重伤半径、轻伤半径、财产损失半径。R=R0×。2、盛装气体压力容器爆破事故计算模型2.1储罐相关参数项目名称：物质名称：储罐绝对压力：16MPa储罐体积：0.04m3介质气体的绝热指数：1.4爆破能量系数：0KJ/m32.2盛装气体压力容器爆破能量计算()=1223.32KJ2.3TNT当量q=0.27K