事故后果模拟分析概要

规律： 不同数量的同类炸药发生爆炸时，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，则产生的冲击波超压相同，即
q 3 R ( ) R0 q0
1
则 △P=△P0
例：一废热锅炉，直径2m，长5m，运行中 （表压0.8MPa）破裂爆炸，炸前水位在汽 包中心上边约0.2m处，计算汽包爆炸冲击波 致死范围（超压阈值0.05MPa）。
Brode法 等熵膨胀法 等温膨胀法 热力学有效 性方法
• 气体体积不变，增压至系统爆炸前压力所需的能 量
• 在理想情况下流体膨胀对外作出的功可以等于压 缩消耗的功，是可逆绝热膨胀过程，膨胀前后熵 值不变
• 假设容器爆炸过程是等温的
• 物质进入环境时所需的等效最大机械能。爆炸引起 的超压是机械能的一种形式。因此，热力学有效性 预测产生超压的机械能的最大上限值。
泄露孔处的液体流速 Cd
1 u2 1 2( p1 p2 )

2 g (h1 h2 )
液体泄露质量流率
Q0 u 2 A Cd A 2( p1 p2 )

2 gh
二、气体泄露量
k p0 2 k 1 ( ) p k 1
声速流
Mk 2 k 1 Q0 C d Ap ( ) RT k 1
等熵膨胀法
PV 0.1013 Eg [1 ( ) K 1 P
K 1 K
] 10
6
式中： Eg ——容器内气体的爆炸能量，即气体绝热膨胀所做的功，J； P ——气体爆炸前的绝对压力，MPa； V ——容器体积（无液体时），m3； K ——气体绝热指数。
7.2.3液化气、高温饱和水的爆炸能量
7.1.2爆炸的破坏形式
碎片 冲击
火灾
冲击波
7.1.3爆炸基本参数
（1）爆热QV
QV = Qv，产物 — QV，爆炸物
（3）爆压Pmax
Pmax Tmax n P0 T0 m
（2）爆温t
QV CV t (a bt)t
bt 2 at QV 0 t a a 2 4bQV 2b
0.2m
7.2.5 压力容器爆炸时碎片冲击危害
穿透距离，mm
碎片穿透能力
碎片动能，J
S=KE/A
穿透系数，钢板1， 混凝土10，木材40 穿透方向截面积，mm2
E=mv2/2
作业：设有一储气（压缩空气）罐，容积 15m3， 压力1MPa（表压），运行时容器破裂爆炸，试计 算储气罐爆炸时的能量，估算距离为 10m 处的冲 击波超压。
7.2 物理爆炸模型
7.2.1盛装液体的压力容器的爆炸能量
1 2 8 E L p V 10 2
式中: EL——液体爆炸能量，J Δp——压缩液体的增压，按压缩液体的表压计，MPa； β ——液体的压缩系数，MPa-1； V ——液体的体积，m3。
7.2.2盛装气体的压力容器的爆炸能量
一、液化气体容器的爆炸能量
EL [(i1 i2 ) (S1 S2 )Tb ]m
二、饱和水的爆炸能量
EW CW V
例：一废热锅炉，直径2m，长5m，运行中 （表压0.8MPa）破裂爆炸，炸前水位在汽 包中心上边约0.2m处，计算汽包破裂时的爆 炸能量。
0.2m
7.2.4 压力容器爆炸时冲击波能量计算
容器残余变形
容 器 爆 炸 能 量
碎片能量 冲击波能量
一、冲击波超压的伤害、破坏作用
冲击波超压对人体的伤害作用
超压△P/MPa 伤害作用 0.02~0.03 0.03~0.05 轻微损伤 听觉器官损伤或骨折 超压△P/MPa 伤害作用 0.05~0.10 >0.10 内脏严重损伤或死亡 大部分人死亡
二、冲击波超压
超压：冲击波波阵面上的气体与大气压力之差。 △P∝R-n 式中 △P——冲击波波阵面上的超压，MPa； R ——距爆炸中心的距离，m； n ——衰减系数。
1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压
距离 R0/m 超压 △P0/MP a 距离 R0/m 超压 △P0/MP a 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
2.94
2.06ห้องสมุดไป่ตู้
1.67
1.27
0.95
0.76
0.50
0.33
0.235
0.17
0.126
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
0.079
0.057
0.043
0.033
0.027
0.0235
0.0205
0.018
0.016
0.0143
0.013
两类问题： （一）破坏范围问题——确定破坏半径 （二）破坏程度问题——确定冲击波超压
第7章 事故后果模拟分析
7.1 爆炸效应
7.1.1爆炸效应的定义
爆炸物在爆炸时形成的高温高压对周围介 质产生强烈的冲击和压缩作用，使与其接触或 接近的物体产生运动、变形、破坏与飞散等有 害效应。 热效应 声光效应 机械效应 空间效应 毒害作用
评价方法
做功能力 ——TNT当量法 TNT当量法是把爆炸的破坏作用转化成 TNT爆炸的破坏作用，从而把爆炸物的量转 化成TNT当量。 （TNT平均爆炸热取4520kJ/kg ）。
冲击波超压对建筑物的破坏作用
超压 △P/MPa 0.005~0.006 0.006~0.01 0.015~0.02 0.02~0.03 0.04~0.05 破坏作用 门窗玻璃部分破碎 受压面的门窗玻璃大部分破碎 窗框损坏 墙裂缝 墙大裂缝，房瓦掉下 破坏作用 超压 △P/MPa 0.06~0.07 木建筑厂房折断，房架松动 0.07~0.10 砖墙倒塌 0.10~0.20 防震钢筋混凝土破坏，小房 屋倒塌 0.20~0.30 大型钢架结构破坏
k 1
k p0 2 k 1 ( ) p k 1
亚声速流
p 0 ( k 1) / k 2k Mk p 0 2 / k Q0 C d Ap [( ) ( ) ] R 1 RT p p
7.3 流体泄露模型
7.3.1泄露形式及后果 可燃气体 气体 流体 液体 立即起火(喷射火） 滞后起火（气云爆炸）
有毒气体（中毒） 常温常压液体（池火） 加压液化气体（火灾、爆炸、中毒） 低温液体（火灾、爆炸、中毒） 气化
比率
7.3.2泄露量的计算
一、液体泄露量
p1
2 2 u12 p2 u 2 u2 gh1 gh2 2 2 2