爆炸模型分析
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解
0.15 玻璃破碎 被碎玻璃击伤
0.4 10%玻璃破碎
5.6-3 天然气蒸气云爆炸冲击波损害范围表
Cs NE （NE）1/3 损害半径R 设备损坏 人员伤害
m?J-
1/3） J J1/3 m
0.03
1
199.77 5.99 重创建筑物和 加工设备 1%死亡人员肺部伤害 >50%耳膜破裂 >50%被碎片击伤
2VR
.0103.26
278568.1
621
1000kg液氨气化成蒸气时可能发生中毒浓度的区
621m，即0.621公里，因此，其扩散时的可能发生中毒浓度的区域面
π×R2=3.14×0.6212=1.21（平方公里）
、水煤气泄漏事故的模拟计算
《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）查得：水煤气（即
－可燃气体的燃烧热值；天然气高热值：39.86MJ／N m3；
－效率因子，一般取10％；
－经验常数，取决于损害等级。其具体取值情况见下表：
5.6-2 损害等级表
Cs/m?J-
1/3） 设备损害 人员伤害
0.03 重创建筑物的加工设备 1％死亡于肺部伤害；>50％耳
>50％被碎片击伤
0.06 损害建筑物外表可修复性
(5)
Es——水蒸气的爆破能量，kJ；
V——水蒸气的体积，m3；
Cs——干饱和水蒸气爆破能量系数，kJ／m3。
各种常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数如表3所示。
3 常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数
1．2 介质全部为液体时的爆破能量
r——目标到火球中心的水平距离，m；
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸(VCE)模型分析计算2、沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型分析计算3、液氨泄漏中毒事故的模拟计算V= 0 01000 22.4V = 0 01000 22.4V D MV D M 0V 冗 p K3R 17.0332 = 0 1000 22.4 = 785VV 0.59768 7850. 10= 621m4、水煤气泄漏事故的模拟计算Vπ K32=R=3315、天然气泄漏形成喷射火模型分析= = 0.004 K 1.314 ))|K -1 =))|1.314-1= 0.54K P 0 共 (| 2 )|K -11002〉 〉16〉10-6 〉0. 10 3V 〉 〉π〉K 32 =R =33P \K + 1)Q0 = CdAπ()q=νQHCqRi4x2I=NIiI=I=1qRx=4I6、天然气泄漏形成蒸气云爆炸模型分析∙∙7、压缩气体与水蒸气容器爆破能量表 1 常用气体的绝热指数表 2 常用压力下的气体容器爆破能量系数(κ=1．4 时)表 3 常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数表 4 常用压力下饱和水爆破能量系数8、冲击波超压的伤害－破坏作用表 5 冲击波超压对人体的伤害作用表 6 冲击波超压对建筑物的破坏作用表 7 1 000k8TNT 爆炸时冲击波超压表 8 某些气体的高燃烧热值(kJ／m3)表 9 损害等级表9、冲击波计算表 F4.1 钢瓶模拟爆炸产生的冲击波超压数值表 F4.2 冲击波对人体的伤害作用表 F4 3 冲击波对建筑物的破坏作用.。
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：B AWW NT = ------- --------QTNT式中WN——蒸气云的TNT当量，kg;B——地面爆炸系数，取B =1.8 ；A ――蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%〜14.9%;W f -------- 蒸气云中燃料的总质量：kg;Q f ――燃料的燃烧热，kJ/kg ;Q TNT――TNT的爆热，QTNT=412〜4690kJ/kg。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE,设其贮量为70%寸，则为2.81吨，则其TNT当量计算为：取地面爆炸系数：B =1.8 ;蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4%蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，Wf=2.81 X 1000=2810 （kg）;水煤气的爆热，以CO30%"43%+ （氢为1427700kJ/kg, 一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q=616970kJ/kg ；TNT的爆热，取Q NT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得1.8X 0.04X 2810X 616970V T N T =4詔739(呦死亡半径R=13.6(W TN/1000) 0.37= 13.6 X 27.740.37=13.6 X 3.42=46.5(m)重伤半径R,由下列方程式求解:△P s/P。
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=1.8；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=1.8； 蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg）：取Qf=616970kJ/kg；TNT的爆热，取QTNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT死亡半径R1=13.6(W TNT/1000)=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△PS——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=WTNT ×QTNT。
爆炸模型讲解
19．3．1简述爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
它通常是借助于气体的膨胀来实现。
从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。
物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。
1)爆炸的特征一般说来，爆炸现象具有以下特征：(1)爆炸过程进行得很快；(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；(3)发出或大或小的响声；(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。
物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。
例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属遇水爆炸等。
化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。
化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。
化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。
雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
爆炸与类爆炸模型(解析版)--2024届新课标高中物理模型与方法
2024版新课标高中物理模型与方法爆炸与类爆炸模型目录【模型一】爆炸模型【模型二】弹簧的“爆炸”模型【模型三】人船模型与类人船模型【模型四】类爆炸(人船)模型和类碰撞模型的比较【模型一】爆炸模型一、爆炸模型的特点1.动量守恒：由于爆炸是极短时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒。
2.动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。
3.位置不变：由于爆炸的时间极短。
因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可以忽略不计，可认为物体爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动。
二、爆炸模型讲解1.如图：质量分别为m A 、m B 的可视为质点A 、B 间夹着质量可忽略的火药．一开始二者静止，点燃火药(此时间极短且不会影响各物体的质量和各表面的光滑程度)，则：A 、B 组成的系统动量守恒：m A v A =m B v B ①得：v A v B =m B m A②②式表明在爆炸过程中相互作用的两个物体间获得的速度与它们的质量成反比。
A 、B 组成的系统能量守恒：E 化学能=12m A v 2A +12m B v 2B ③①式也可以写为：P A =P B ④又根据动量与动能的关系P =2mE k 得2m A E kA =2m B E kB ④进一步化简得：E kA E kB =mB m A⑤⑤式表明在爆炸过程中相互作用的两个物体间获得的动能与它们的质量成反比。
②⑤联立可得：E kA =m Bm A +m B E 化学能E kB =m A m A +m B E 化学能⑥2.若原来A 、B 组成的系统以初速度v 在运动，运动过程中发生了爆炸现象则：A 、B 组成的系统动量守恒：(mA +mB )v =m A v A +m B v B ⑦A、B组成的系统能量守恒：E化学能=12m A v2A+12m B v2B-12（m A+m B）v=12m A m Bm A+m B(v A−v B)2⑧1(2023·全国·模拟预测)皮划艇射击是一种比赛运动，比赛时，运动员站在静止的皮划艇上，持枪向岸上的枪靶水平射击。
爆炸、反冲及人船模型(解析版)
爆炸、反冲及人船模型学校：_________班级：___________姓名：_____________模型概述1.爆炸1)爆炸问题的特点是物体间的相互作用突然发生，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统受的外力，故可用动量守恒定律来处理.2)在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，系统的动能爆炸后会增加，在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一般有所减少而转化为内能.3)由于爆炸问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理.即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动.2.反冲现象：1)反冲现象是指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象.喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例.2)在反冲现象里，系统不受外力或内力远大于外力，系统的动量是守恒的.3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加3.人船模型1)模型图示2)模型特点①两物体满足动量守恒定律：m人v人-m船v船=0②两物体的位移大小满足：m人x人t-m船x船t=0，又x人+x船=L得x人=m船m船+m人L，x船=m人m船+m人L③运动特点Ⅰ、人动则船动，人静则船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；Ⅱ、人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x人x船=v人v船=m船m人.典题攻破1.爆炸1.(2024·青海海南·二模)斜向上发射的炮弹在最高点爆炸(爆炸时间极短)成质量均为m 的两块碎片，其中一块碎片沿原路返回。
已知炮弹爆炸时距地面的高度为H ，炮弹爆炸前的动能为E ，重力加速度大小为g ，不计空气阻力和火药的质量，则两块碎片落地点间的距离为()A.2EHmgB.22EH mgC.23EH mgD.42EH mg【答案】D【详解】火箭炸裂的过程水平方向动量守恒，设火箭炸裂前的速度大小为v ，则E =122mv 2得v =Em设炸裂后瞬间另一块碎片的速度大小为v 1，有2mv =-mv +mv 1解得v 1=3Em根据平抛运动规律有H =12gt 2得t =2H g两块碎片落地点之间的距离x =(v +v 1)t =42EH mg故D 。
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：βAWQ ff= W TNT QTNT式中W——蒸气云的TNT当量，kg；TNTβ——地面爆炸系数，取β=1.8；14.9%；当量系数，取值范围为0.02%～ A——蒸气云的TNT ； W——蒸气云中燃料的总质量：kg f——燃料的燃烧热， QkJ/kg；f 4690kJ/kg。
TNT Q——的爆热，QTNT=4120～TNT）分析计算2（）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
则（VCE），设其贮量为70%时，若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸当量计算为：吨，则其为2.81TNT β=1.8；取地面爆炸系数：；A=4%蒸气云爆炸TNT当量系数，蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810；）（kg10193H30%以水煤气的爆热，CO 、一氧化碳为1427700kJ/kg,（氢为计43% 2．Q=616970kJ/kg；kJ/kg）：取f =4500kJ/kg。
TNT的爆热，取Q TNT将以上数据代入公式，得616970×1.8×0.04×2810= =27739(kg)W TNT 45000.37 /1000)R=13.6(W死亡半径TNT10.37×27.74=13.6=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R，由下列方程式求解：2-3-2-1-0.019 =0.137Z+0.269 Z+0.119 Z △ P22221/3 )/(E/P Z=R022△P=△P/P 02S式中：△P——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；S P——环境压力（101300Pa）；0 E——爆炸总能量（J），E=W×Q。
爆炸模型是用于发生爆炸时对人员和建筑物的伤害
爆炸模型是用于发生爆炸时对人员和建筑物的伤害、破坏作用进行模拟分析的数学模型。
1）介质为液化气体的压力容器在容器内一般以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有液化气体激烈蒸发过程。
大多数情况下，这类容器内液化气体占有容器内介质质量的绝大部分，它的爆破能量比气相要大得多，所以气相的往往可以忽略不计。
液化气体在容器破裂时释放出的能量按下式计算：E=[(H1-H2)-(S1-S2)T1]W式中:E——液化气体的爆破能量，kJ；H1——在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的焓，kJ／kg；H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ／kg；S1——在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的熵，kJ／(kg.℃)；S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ／(kg.℃)；W——饱和液体的质量，kg；T1——介质在大气压力下的沸点，K。
2）将爆破能量换算成TNT当量q，则q=E/4500。
3）计算爆炸模拟比a，即a=（q/q0）1/3=（q/1000）1/3=0.1q1/3。
4）根据附表2.4-2和附表2.4-3取对人员重伤、死亡、建筑物伤害、破坏作用的超压△p。
5）根据△p的值在附表2.4-1中找出△p对应的标准距离R0（中间值插入法）。
6）求出造成重伤、死亡、建筑物破坏等伤害、破坏的，即R= R0a。
附表2.4-1 1000kg TNT爆炸时的冲击波超压附表2.4-2 冲击波超压对人体的伤害作用附表2.4-3 冲击波超压对建筑物的伤害作用现采用爆炸模型对辅助设施单元中的二氧化碳储罐子单元液体二氧化碳储罐发生物理爆炸后其爆炸冲击波的伤害半径进行事故模拟。
该项目设液体二氧化碳储罐3台，其中100m3卧罐2台，1000m3球罐1台，储存压力均为2.0MPa，储存温度为-20℃。
过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量按下式计算：E=[（H1-H2）-（S1-S2）T1]W由资料查得：H1＝660.44kJ/kg；H2＝723.14kJ/kgS1＝5.14kJ/kg.K；S2＝5.93kJ/kg.K二氧化碳的沸点为-78.5℃，即194.5 K；按0.8的充装系数，100m3储罐的液体量为80m3，储存条件下液体二氧化碳的密度为970.8kg/m3，则W＝970.8×80＝77664kg。
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸⽓云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸⽓云爆炸（VCE ）模型当爆炸性⽓体储存在贮槽内，⼀旦泄漏，遇到延迟点⽕则可能发⽣蒸⽓云爆炸，如果遇不到⽕源，则将扩散并消失掉。
⽤TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定⼀定百分⽐的蒸⽓云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表⽰蒸⽓云爆炸的威⼒。
其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸⽓云的TNT 当量，kg ；β——地⾯爆炸系数，取β=1.8；A ——蒸⽓云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸⽓云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）⽔煤⽓储罐蒸⽓云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨⽣产装置使⽤的原料⽔煤⽓为⼀氧化碳与氢⽓混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点⽕能量低等特点，⼀旦泄漏，极具蒸⽓云爆炸概率。
若⽔煤⽓储罐因泄漏遇明⽕发⽣蒸⽓云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地⾯爆炸系数：β=1.8；蒸⽓云爆炸TNT 当量系数，A=4%；蒸⽓云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，Wf=2.81×1000=2810（kg ）；⽔煤⽓的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,⼀氧化碳为10193kJ/kg）：取Qf=616970kJ/kg；TNT的爆热，取QTNT=4500kJ/kg。
将以上数据代⼊公式，得W TNT死亡半径R1=13.6(W TNT/1000)=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R2，由下列⽅程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△PS——引起⼈员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P——环境压⼒（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=WTNT ×QTNT。
爆炸模型讲解
．3．1简述
炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在
时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体
膨胀来实现。
物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表
。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在
间内释放出大量的能。
爆炸的特征
般说来，爆炸现象具有以下特征：
化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、
力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
水爆炸等。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化
结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气
粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆
发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质
体爆炸；
受限空间内可燃混合气体的爆炸；
化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；
不稳定的固体或液体爆炸。
之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较
；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在
时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体
可供危险性评价参考。
于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算：
介质全部为液体时的爆破能量
常将液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放
能量，计算公式如下：
液化气体与高温饱和水的爆破能量
化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破
发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸
绝热指数均为1．4或近似1．4，若用k=1．4代入式(28-42)中，
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ；β——地面爆炸系数，取β=；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为%～%；W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ；Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE），设其贮量为70%时，则为吨，则其TNT当量计算为：取地面爆炸系数：β=；蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4%；蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量，Wf=×1000=2810（kg）；水煤气的爆热，以CO 30%、H2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193 kJ/kg）：取Q f=616970kJ/kg；TNT的爆热，取Q TNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT死亡半径R1=(W TNT/1000)=×重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=+ Z2-2+Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△P S——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa； P0——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=W TNT×Q TNT。
爆炸评价模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：W TNT式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为%～%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=；蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg）：取Q f=616970kJ/kg；TNT的爆热，取Q TNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT ==27739(kg)死亡半径R1=(W TNT/1000)=×重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=+ Z2-2+Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△P S——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P0——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=W TNT×Q TNT。
爆炸评价模型和伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=1.8；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=1.8； 蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q f =616970kJ/kg ；TNT 的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg 。
将以上数据代入公式，得W TNT 死亡半径R 1=13.6(W TNT /1000)=13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R 2，由下列方程式求解：△P 2=0.137Z 2-3+0.119 Z 2-2+0.269 Z 2-1-0.019 Z 2=R 2/(E/P 0)1/3 △P 2=△P S /P 0式中：△P S ——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa ； P 0——环境压力（101300Pa ）； E ——爆炸总能量（J ），E=W TNT ×Q TNT 。
应用ls-dyna3d进行爆炸分析三种模型对比分析_secret
应用LS-DYNA3D进行爆炸分析xxxxxx0 概述爆炸过程的模拟一共有三种方式：1. 炸药单元使用8节点实体单元（Lagrange）模拟，炸药单元与被爆炸单元之间共用节点。
该方法计算速度最快。
同时，即使接触单元已经发生破裂，仍然可以继续计算。
这是因为：dyna中，单元失效（eliminating brick element）是通过将失效单元的刚度（弹性模量）设置成“0”实现的。
单元节点还继续存在（这一点可以从单元失效后单元应变＝0，而节点位移仍然存在得到证明），因此还可以继续计算。
该方法的劣势在于，当爆炸单元变形较大时，将会引起被爆炸单元的大变形，同时由于采用了共用节点，限制了爆炸单元的滑移变形，引起附加的虚假滑移刚度。
这可能会对计算结果产生一定影响。
2. 炸药单元使用8节点实体单元（Lagrange）模拟，炸药单元与被爆炸单元之间使用接触。
可以采用的接触类型有：●*CONTACT_SLIDING_ONLY●*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE●*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE其中，SLIDING要求定义SEGMENT接触，而另外两者可以采用SEGMENT 也可以采用Part或者Part Set。
通过定义接触模拟爆炸的主要问题在于，计算有时会因为接触的计算而不收敛，通常表现为网格单元的突然膨胀，计算过程突然中止而不提示任何错误与警告信息等等。
产生这种情况的原因有很多，如错误或不恰当的输入、网格的疏密、单位制匹配、各种参数的选取等（有时默认值不一定是最好的）。
网格畸变过大等原因也会对接触的计算产生影响。
从计算过程的维持来看，显然共用节点方法更加鲁棒，即使网格畸变很大仍然可以继续进行计算，当然此时的计算精度就很难保证了。
3. ALE技术，即爆炸单元采用Euler或ALE单元，被爆炸物采用Lagrange单元，两种网格之间通过定义耦合实现爆炸过程模拟。
爆炸评价与衡量模型及伤害半径计算
爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算（1）蒸气云爆炸（VCE ）模型当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。
用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。
其公式如下：W TNT =式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=1.8；A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。
若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=1.8； 蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810（kg ）；水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193kJ/kg ）：取Q f =616970kJ/kg ；TNT 的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg 。
将以上数据代入公式，得W TNT 死亡半径R 1=13.6(W TNT /1000)=13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R 2，由下列方程式求解：△P 2=0.137Z 2-3+0.119 Z 2-2+0.269 Z 2-1-0.019 Z 2=R 2/(E/P 0)1/3 △P 2=△P S /P 0式中：△P S ——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa ； P 0——环境压力（101300Pa ）； E ——爆炸总能量（J ），E=W TNT ×Q TNT 。
爆炸模型分析
19．3．1简述爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
它通常是借助于气体的膨胀来实现。
(3)发出或大或小的响声；(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
它通常是借助于气体(3)发出或大或小的响声；(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
19．3．2物理爆炸的能量物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1．4或近似1．4，若用k=1．4代入式(28-42)中，用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直接进行计算，因此可供危险性评价参考。
对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算：2)介质全部为液体时的爆破能量通常将液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下：19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用压力容器爆炸时，爆破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3种形式表现出来。
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19．3．1简述
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
它通常是借助于气体的膨胀来实现。
从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。
物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。
1)爆炸的特征
一般说来，爆炸现象具有以下特征：
(1)爆炸过程进行得很快；
(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；
(3)发出或大或小的响声；
(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。
物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。
例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
遇水爆炸等。
化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。
化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。
化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。
雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：
(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；
(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；
(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；
(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
它通常是借助于气体的膨胀来实现。
从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。
物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。
1)爆炸的特征
一般说来，爆炸现象具有以下特征：
(1)爆炸过程进行得很快；
(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；
(3)发出或大或小的响声；
(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。
物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。
例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
遇水爆炸等。
化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。
如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。
化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。
化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。
雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：
(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；
(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；
(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；
(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
19．3．2物理爆炸的能量
物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)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相关。
因为有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。
容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。
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：
从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1．4或近似1．4，若用k=1．4代入式(28-42)中，
压缩气体爆破能量C g是压力P的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数列于表28-6中。
若将k=l代入式(28—42)，可得干饱和蒸气容器爆破能量为：
用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直接进行计算，因此可供危险性评价参考。
对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算：
2)介质全部为液体时的爆破能量
通常将液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下：
3)液化气体与高温饱和水的爆破能量
液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。
在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质质量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。
过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算：
19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
压力容器爆炸时，爆破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3种形式表现出来。
后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波
冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。
开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，
接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。
如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。
开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。
多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。
为了便于操作，下面仅介绍超压准则。
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伤害或破坏。
超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。
冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：
衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R0比与q与q0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：
利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
表28一11是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。
综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。
(1)首先根据容器内所装介质的特性，分别选用式(28—43)至式(28—49)计算出其爆破能量E。
(2)将爆破能量q换算成TNT当量q TN T。
因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ／kg，一般取平均爆破能量为4500kJ ／kg，故其关系为：
(3)按式(28—51)求出爆炸的模拟比a，即：
(4)求出在1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=R／a。
(5)根据Ro值在表28一11中找出距离为R0处的超压△p0(中间值用插人法)，此即所求距离为尺处的超压。
(6)根据超压△p值，从表28—9、表28—10中找出对人员和建筑物的伤害、破坏作用。
3)蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径
爆炸性气体以液态储存，如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。
导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。
“能”的主要形式是压缩能、化学能或热能。
一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致形成蒸气云。
根据荷兰应用科研院TNO(1979)建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径：。