【安全系统工程课件】第六篇典型事故影响模型与计算08.12不讲.ppt

安全系统工程Safety System Engineering 主要内容 式中，R ———目标与距爆炸中心距离，m； R0 ———目标与基准爆炸中心的距离，m； q ———爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT当量，kg； q0 ———基准爆炸能量，TNT当量，kg； α———炸药爆炸实验的模拟比； △p ———目标处的超压，MPa； △p0———基准目标处的超压，MPa。 利用式（6-59）和式（6-60）和表6-16及爆炸的炸药量或TNT当量即可计算确定各种相应距离下的超压。表6-16是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。 表6-16 1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压 0.013 0.0143 0.016 0.018 0.0205 0.0235 超压 /MPa 75 70 65 60 55 50 距离 /m 0.027 0.033 0.043 0.057 0.079 0.126 0.17 0.235 超压 /MPa 45 40 35 30 25 20 18 16 距离 /m 0.33 0.50 1.76 0.95 1.27 1.67 2.06 2.94 超压 /MPa 14 12 10 9 8 7 6 5 距离 /m 【例6-2】设有一压缩气体储罐，容积15m3，压力1 MPa（表压），运行时容器破裂爆炸。试计算储气罐爆炸时的能量，并估算距离为10m处的冲击波超压。 【解】储气罐破裂时的能量： TNT当量： 与1000kgTNT的模拟比为： 与模拟实验中的相当距离为： 查表6-16，用插入法求得离爆炸源10m处的冲击波超压为0.0178 MPa。由表6-14和表6-15可查出其对人员的伤害及对建筑物的破坏。 5. 压力容器爆炸时碎片能量及飞行距离计算 （1）碎片能量的计算 式中，E ——碎片的动能，J； m —— 碎片的质量，kg； v ——碎片击中人或物体的速度，m/s。 根据有关研究，碎片击中人体时的动能在26J以上时，可致外伤；碎片击中人体时的动能在60J以上时，可致骨部外伤；碎片击中人体时的动能在200J以上时，可致骨部重伤。 （2）碎片飞行距离的计算 压力容器碎片飞离壳体时，一般具有80～120m/s的初速，即使在飞离容器较远的地方也常有20～30m/s的速度。 设爆炸时压力容器或碎片离地面高度为h，则压力容器或碎片平抛初速度v0与飞行距离R的关系，可由下式计算： 若压力容器爆炸时碎片或容器抛出时与地面成角θ，则抛初初速度 v0与飞行距离R的关系为： （3）碎片穿透量的计算 压力容器爆炸时，碎片常常会损坏或穿透临近的设备管道，引发二次火灾、爆炸或中毒事故。压力容器爆炸时，碎片的穿透力与碎片击中时的动能成正比： 式中，S——碎片对材料的穿透量，mm； E——碎片击中物体时所具有的动能，J； A——碎片穿透方向的截面积，mm2； Kc——材料的穿透系数，见表6-17。 表6-17 材料的穿透系数 40 10 1 穿透系数 木材 钢筋混凝土 钢板 材料名称 6.4.2 化学爆炸 1．凝聚相爆炸 凝聚相含能材料爆炸能产生多种破坏效应，如热辐射、一次破片作用、有毒气体产物的致命效应，但破坏力最强，破坏区域最大的是冲击波的破坏效应，因此，凝聚相爆炸模型主要考虑冲击波的伤害作用。 凝聚相含能材料的爆炸冲击波最大正相超压△p ，可按下式计算： 2． 蒸气云爆炸 蒸气云爆炸冲击波最大正相超压△p ，可按下式计算： 3. 沸腾液体扩展蒸气爆炸 沸腾液体扩展蒸气爆炸的主要危险是火球产生的强烈热辐射伤害。 （1）火球直径 式中，D——火球直径，m； W——火球中消耗的可燃物质量，kg。对单罐储存，取罐容量的50﹪；对双罐储存，取罐容量的70﹪；对多罐储存，取罐容量的90﹪。 3. 沸腾液体扩展蒸气爆炸 （2）火球持续时间 式中，t——火球持续时间，s。 （3）火球抬升高度 火球在燃烧时，将抬升到一定高度。火球中心距离地面的高度H由下式估计： 3. 沸腾液体扩展蒸气爆炸 （4）火球表面热辐射能量 假设火球表面热辐射能量是均匀扩散的。火球表面热辐射能量由下式计算： 式中，SEP——火球表面热辐射能量，W； η——火球表面的辐射能量比； Ha——火球的有效燃烧热，J/kg。 3. 沸腾液体扩展蒸气爆炸 （4）火球表面