爆炸冲击计算
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；
爆炸破坏范围计算
△Ps＝44/P0＝44/101.3＝0.43435 Z＝Rd0.5（Po/WHC）1/3 式中Po为环境压力，取101.3kPa。将Po代入，用试插法求解可得： 重伤区半径：Rd0.5＝20.8 m （3）轻伤区
轻伤区内的人员若缺少防护，则绝大多数人员将遭受轻微伤害，少数人员将 受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。其内径为重伤区外径Rd0.5，外径记 作Rd0.01，表示该处人员因冲击波作用耳膜破裂的几率为0.01，它要求的冲击 波峰值为17kPa。由下列方程组可求得轻伤半径Rd0.01：
死亡半径计算公式
R0.5=13.6×(WTNT/1000)0.37
重伤半径计算公式 轻伤半径计算公式
Rd0.5=Z/(PO/W∙HC)1/3 Rd0.01=Z/(PO/W∙HC)1/3
财产损失区半径计算公式 R＝KⅡWTNT1/3/[1+(3175/WTNT)2]1/6
KⅡ为二级破 蒸气云爆炸
坏系数，取 的TNT当量
＝158.0(kg)
式中：甲醇的燃烧热 HC＝22690 kJ/kg TNT的爆炸热 QTNT＝4520 kJ/kg， 2）爆炸伤害计算 对爆炸造成的伤害后果估计，一般按照人员伤亡情况进行分区，即将危险源 周围由里到外划分为死亡区、重伤区和轻伤区。 （1）死亡区 死亡区内的人员若缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡。其 内径为零，外径记作R0.5，表示外圆周处的人员因冲击波作用导致肺出血而 死亡的几率为0.5。由下式可求得死亡区半径R0.5： R0.5 ＝13.6（WTNT/1000）0.37 ＝13.6（158.0/1000）0.37 ＝6.87 m （2）重伤区 重伤区内的人员若缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死 亡或受轻伤。其内径是死亡区的半径R0.5，外径记作Rd0.5，表示该处人员因 冲击波作用耳膜破裂的几率为0.5，它要求的冲击波峰值为44kPa。由下列方 程求得重伤区半径Rd0.5：
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。
爆炸计算
液化气体与高温饱和水爆破事故后果模拟分析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重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功。
过热状态下液体其伤亡半径、财产损失半径计算如下：1、盛装过热液体容器爆破事故计算模型 1.1爆破能量的计算（1）过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量m T S S i i E b l ])()[(2121---= （1-1）式中：l E ——过热状态下液体的爆破能量，KJ1i ——爆破前液化气体的焓，KJ/Kg 2i ——在大气压力下饱和液体的焓，KJ/Kg1S ——爆破前饱和液体的熵，KJ/（Kg ·K ） 2S ——在大气压力下饱和液体的熵，KJ/（Kg ·K ）m ——饱和液体的质量，Kg T b ——介质在大气压力下的沸点，K（2）饱和水容器爆破能量V C E w w =式中：w E ——饱和水容器的爆破能量，KJV ——容器内饱和水所占容积，m 3wC ——饱和水爆破能量系数，KJ/m 3饱和水的爆破能量系数由压力决定，下表列出了常用压力下饱和水容器的爆破能量系数。
常用压力下饱和水容器的爆破能量系数 表1-11.2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：4500lTNT l 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==310)(q qR R 则0p p ∆=∆ （1-3）式中 R ——目标与爆炸中心的距离 R 0——目标与基准爆炸中心的距离 q 0——基准爆炸能量，TNT 当量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，MPa0p ∆——基准目标处的超压，MPaα——炸药爆炸试验的模拟比根据式（1-3）拨破能量与1000KgTNT 爆炸的模拟比为：31313101.0)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。
爆炸冲击波的理论的初步探讨
爆炸冲击波的理论的初步探讨作者：李永琛鲍文博贺学峰来源：《城市建设理论研究》2013年第20期摘要:对爆炸的一些基本概念做了简单的介绍，包括爆炸的定义、爆炸后空气冲击波的形成与传播规律以及空气冲击波对目标的作用。
常规武器地面爆炸空气冲击波波形可取按等冲量简化的无升压时间的三角形，规范给出了常规武器地面爆炸冲击波最大超压和地面爆炸空气冲击波按等冲量简化的等效作用时间的计算公式。
关键词:爆炸定义爆炸过程爆炸对目标的作用中图分类号：O643.2+21 文献标识码：A 文章编号：1引言炸药在爆炸过程中有大量的爆炸气体（或爆炸产物）产生，而气体因高压的缘故，又要迅速向外膨胀而形成冲击波，进而照成建筑物的破坏或受到震动。
因此，全面准确地认识并掌握爆炸冲击波的形成与传播原理和描述方法对于结构动力学响应分析至关重要[8]。
2爆炸的定义爆炸一般是指在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围的介质中造成高压的化学反应或状态变化。
爆炸的类型很多，例如炸药爆炸（常规武器爆炸、核炸弹）、煤气爆炸、筒仓内粉尘爆炸、锅炉爆炸、矿井瓦斯爆炸、汽车等物体燃烧时一起的爆炸等。
爆炸对建筑物的破坏程度与爆炸类型、爆炸源能量大小、爆炸时周围环境以及建筑物本身的振动特性有关[2]。
爆炸对周围环境及周围介质的作用和爆炸的具体情况有关。
爆炸分为空中爆炸、底下爆炸和水下爆炸三种。
这三种爆炸的共同点是，爆炸发生时产生的高温高压气体产物迅速向其周围扩散传播，周围介质的温度和压力骤然升高，形成超压（Overpressure），根据介质特性的不同按相应的规律传播。
本课题只研究空中爆炸的情况[3]。
空中爆炸爆心在离地面高度为h处发生的爆炸，此时有爆心产生的初始冲击波的查在不考虑发射等复杂情况时入图1所示。
超压的大小依周围空气的条件而定。
由于高空的空气阻力一般比靠近地面附近小，所以超压值在靠近地面时较大。
图1 空中爆炸的初始激波超压等值线炸药爆炸时，高密度的高压爆炸气体产物高速膨胀，周围介质受到冲击压缩而形成突变的界面，即所谓冲击波阵面。
冲击波超压基本计算公式1
、IMP亦9.81Kgf/cm^。
表5-仃地面爆炸时空气冲击波峰值超压的人身伤害准则
见《安全生产技术》中压力容器爆炸的危害
二、点爆炸冲击波超压基本计算公式
△ P=0.084R+0.27R2+0.7R3（适用范围：1< F K 10-15）式中：△ P-水泥地面上爆炸时的冲击波峰值超压；单位MPa
R—比例距离（对比距离），是爆炸中心的距离r （m）与爆炸
药量W （您）的立方根之比，即：R=r/W1/3。
W按TNT当量计算，单位kg。
1、在钢性地面上发生爆炸
△ P=0.106R+0.43R2+1.4/R3（适用范围：1< R< 15) 2、在普通地面上发生爆炸
△ P=0.10^R+0.399/R2+1.26^R3（适用范围：1< R< 10-15)
△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适用范围：0.1 W R< 1) 2、爆炸源周围有标准土围
△ P=0.41R+0.69/R2+0.66^R3（适用范围：1< R< 10-15)△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适用范围：0.1 W R W 1)三、一般将烟花爆竹工房当作点爆炸源计算，需坑道中或线状爆炸源
计算公式时再联系
四、建议将晾晒场、晾棚等无约束或露天的爆炸源，TNT当量按0.4计算，根据试验结果，在露天条件下，黑火药的TNT当量约为0.4, 雷药的TNT当量约为0.69。
参考资料：《爆炸基本原理》《爆炸作用原理》计算时可参考上述公式进行，如有其它问题可随时联系。
聂学辉。
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。
爆炸伤害计算
1）蒸气云爆炸事故情景制氧车间氢气站设有容积20m3氢气罐一个，事故预测时按超压（10Mpa）计算氢气量。
氢气储罐大规模破裂时，气体泄漏形成气云，达到爆炸极限时遇激发能源即可发生气体爆炸，对气体爆炸，按超压－冲量准则预测蒸气云爆炸事故后果。
2）蒸气云爆炸总能量蒸气云爆炸总能量由下式计算：E=1.8 aVfQf式中：1.8－地面爆炸系数；a－可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；Vf－氢罐内气体体积；Vf =2000 Nm3Qf－氢气燃烧热，Qf =12770 kJ/m3。
经计算：E=1.8×0.04×2000×12770 = 1839 MJ 3）蒸气云爆炸当量蒸气云TNT当量由下式计算：WTNT = aWfQf/QTNT式中：WTNT、a、Wf、Qf计算同上；QTNT—TNT爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。
WTNT =1839000/4520=407 kg4）爆炸冲击波超压伤害范围（1）死亡区范围死亡区按下式计算：R=13.6（WTNT/1000）0.37=13.6（407/1000）0.37=10m（2）重伤和轻伤区范围蒸气云爆炸冲击波超压按下式计算：Ln（△PS /P0）= -0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z 式中： Z = R (P0/E)1/3R—目标到蒸气云中心距离，m；P0—大气压，101325Pa；E—蒸气云爆炸总能量，1839 MJ。
蒸气云爆炸冲击波重伤超压按44Kpa计，轻伤超压按17Kpa 计，根据蒸气云爆炸冲击波超压计算公式得出：重伤半径：R1=25 m；轻伤半径：R2=47 m。
氢气储罐大规模破裂泄漏，形成氢气云团发生爆炸，爆炸破坏范围计算见下氢气储罐破裂发生气体爆炸伤害范围气体爆炸能量1839MJ爆炸TNT当量407Kg死亡半径10m重伤半径25m轻伤半径47m再来看看爆炸的气体特点:丙烯 C3H6或CH3CHCH21.别名·英文名Propene、Propylene．2.用途生产丙酮、异丙基苯、异丙醇、异丙基卤化物和异丙基氧；聚合丙烯塑料。
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。
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30火球持续时间，s22.8491 31破坏半径，m难以手算
伤害分类Z（未知数）
方程式
∆P S=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-
0.019
重伤 1.01380.493601903
轻伤 1.759730.197433983
死亡半径计算公式R0.5=13.6×(W TNT/1000)0.37
重伤半径计算公式R d0.5=Z/(P O/W f∙H f)1/3
轻伤半径计算公式R d0.01=Z/(P O/W f∙H f)1/3
财产损失区半径计算公式R＝K
Ⅱ
W TNT1/3/[1+(3175/W TNT)2]1/6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 损害等级表表9 损害等级表
其它算法
2.1146
0.5936
0.6044 1.1422
难以手算难以手算难以手算
难以手算方程结果∆P S =冲击波峰值÷环境压力P O 造成不同伤害所需的冲击波峰值（KPa)环境压力P O
（KPa)
0.49358341650101.3
0.19743336620
101.3K Ⅱ为二级破坏系
数，取值5.6。
蒸气云爆炸的TNT 当量数W TNT。