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：

31

10)]1013

.0(1[1⨯--=

-p

k pV E k

k g （1-1）

式中：g E ——气体的爆破能量，KJ

p ——容器内气体的绝对压力，MPa

V ——容器的体积，m 3

k ——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

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：

V C E s s =

式中s E ——水蒸汽爆破能量，KJ

V ——水蒸汽的体积，m 3

s C ——干饱和水蒸汽爆破能量系数，KJ/m 3

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

1.2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：

4500

g TNT

g E q E q =

=

（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：

α==31

0)(q q

R R 则0p p ∆=∆ （1-3）

式中 R ——目标与爆炸中心的距离，m R 0——目标与基准爆炸中心的距离，m q 0——基准爆炸能量，TNT 当量，kg

q ——爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT 当量，kg p ∆——目标处的超压，MPa

0p ∆——基准目标处的超压，MPa

α——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：

31

3

13101.0)1000

()(q q q q ===α （1-4）

1.4 1000KgTNT 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

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

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

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 。

1.5 根据在1000KgTNT 爆炸实验中的相当距离R 0，即可求出死亡半径、重伤半径、 轻伤半径、财产损失半径。R=R 0×α。

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：0.04m 3 介质气体的绝热指数：1.4 爆破能量系数：0KJ/m 3 2.2盛装气体压力容器爆破能量计算 g E (s E )=1223.32KJ

2.3 TNT 当量

q=0.27Kg 2.4爆炸模拟比

α=0.06

2.5采用内插法可以算出1000KgTNT 爆炸时的死亡半径为22.77m ，重伤半径为

32.5m ，轻伤半径为55m ，财产损失半径为24.9m 。 因此储罐爆破时， 死亡半径：1.47m 重伤半径：2.1m 轻伤半径：3.56m 财产损失半径：1.61m