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锅炉爆炸事故后果分析
该项目中所设置的锅炉属危险性大的特种设备,锅炉发生爆炸
时,将产生的伤害后果,用TNT当量法进行模拟分析。
锅炉爆炸属于物理爆炸,它是物质状态参数(温度、压力、体积)
迅速发生变化,在瞬时放出大量能量并对外做功的现象。其特点是爆
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。
10.1物理爆炸的能量
物理爆炸,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,而且与介质在容器的物性相态有关。
火力发电厂锅炉中的介质为饱和水和饱和蒸汽,爆炸时释放能量
等于饱和蒸汽绝热膨胀作的功加上饱和水因压力突然降低而迅速蒸
发膨胀做的功。在大多数情况下,锅炉内的饱和水占容器中介质质量
的绝大部分。它的爆破能量比饱和气体大得多。饱和水容器的爆破能
量按式(10-1)计算:
Ew=CwV…………(10-1)
式中:Ew—饱和水容器的爆破能量(kJ)
3
V容器内饱和水所占的体积(m)
3
Cw—饱和水爆破能量系数(kJ/m)
10.2爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
锅炉爆炸时,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,后二种所消耗的能量占总爆破
能量的比例较小,大部分能量是产生冲击波。
锅炉爆炸时,容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、温度、密度)发生突跃变化,
其传播速度大于声速,这种扰动在空气中的传播就形成冲击波。在离
爆炸中心的一定距离处,空气压力会随时间发生迅速而悬殊变化。开
始时,压力突然升高,产生的最大正压力即是冲击波波降面上的超压
△P。多数情况,冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的,其数值
可达到数个甚至数十个大气压。
采用超压准则,可判断超压对人体伤害和对建筑物的破坏程度。
10.3TNT当量法
实验数据表明,不同数量的同类炸药发生爆炸时,如果目标与爆
炸中心距离R和目标与基准爆炸中心的相当距离R之比与爆炸时产
0
生冲击波所消耗的炸药量q(kgTNT)和基准炸药量q(kgTNT)之
0
比的三次方根相等,即:
R/R=q=α…………(10-2)
03
q
0
则所产生的冲击波超压相同,即△P=△P[式中△P—目标处超
0
压(MPa),△P—基准目标处超压(MPa),α—炸药爆炸试验模拟比]
0
式(10-2)可写为:
△P(R)=△P(R/α)…………(10-3)
0
利用式(10-3)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。1000kgTNT爆炸时的
冲击波超压查表10-1可得。
表10-11
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