爆炸伤害模型
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2、沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型分析计算3、液氨泄漏中毒事故的模拟计算V= 0 01000 22.4V = 0 01000 22.4V D MV D M 0V 冗 p K3R 17.0332 = 0 1000 22.4 = 785VV 0.59768 7850. 10= 621m4、水煤气泄漏事故的模拟计算Vπ K32=R=3315、天然气泄漏形成喷射火模型分析= = 0.004 K 1.314 ))|K -1 =))|1.314-1= 0.54K P 0 共 (| 2 )|K -11002〉 〉16〉10-6 〉0. 10 3V 〉 〉π〉K 32 =R =33P \K + 1)Q0 = CdAπ()q=νQHCqRi4x2I=NIiI=I=1qRx=4I6、天然气泄漏形成蒸气云爆炸模型分析∙∙7、压缩气体与水蒸气容器爆破能量表 1 常用气体的绝热指数表 2 常用压力下的气体容器爆破能量系数(κ=1．4 时)表 3 常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数表 4 常用压力下饱和水爆破能量系数8、冲击波超压的伤害－破坏作用表 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9、冲击波计算表 F4.1 钢瓶模拟爆炸产生的冲击波超压数值表 F4.2 冲击波对人体的伤害作用表 F4 3 冲击波对建筑物的破坏作用.。
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=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=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2.81吨，则其TNT 当量计算为：取地面爆炸系数：β=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=2.81×1000=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Qf=616970kJ/kg；TNT的爆热，取QTNT=4500kJ/kg。
将以上数据代入公式，得W TNT死亡半径R1=13.6(W TNT/1000)=13.6×27.740.37=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R2，由下列方程式求解：△P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3△P2=△P S/P0式中：△PS——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa；P——环境压力（101300Pa）；E——爆炸总能量（J），E=WTNT ×QTNT。
沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害半经计算模型(推荐文档)
沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害模型(ILO模型)―――主要表现为火灾伤害1、计算火球中消耗的可燃物质量W(kg)单罐贮存，W取罐容量的50％，双罐贮存，W取罐容量的70％，多罐贮存，W取罐容量的90％；2、计算火球半经R：R=2.9W1/3(m)3、计算火球持续时间t：t=0.45W1/3(s)4、计算造成不同伤害的热通量q(r) (W/m2) ：死亡热通量q1 : Pr=-37.23+2.56⨯ln (t·q4/3) （5.1）二度烧伤热通量q2: Pr=-43.14+3.0188⨯ln (t·q4/3) （5.2）一度烧伤热通量q3: Pr=-39.83+3.0186⨯ln (t·q4/3) （5.3）财产损失热通量q4: q4 = 6730⨯t-4/5+25400 (W/m2) （5.4）计算时Pr取5，计算出q值。
注意：当暴露时间（t）超过180秒时，5.1～5.3式不再适用。
5、根据各热通量值，计算相应的伤害半经r:按ILO模型，用下式计算：q(r) = q0⨯R2⨯r⨯(1-0.058⨯ln r )/(R2+r2)3/2q0 —火球表面热辐射通量，柱形罐q0取270000w/m2,球形罐q0取200000w/m2。
r —目标到火球中心的距离(m),R—火球半径(m)。
代入q(r)、q0、R等值，可算出相应的伤害半经值。
瞬间火灾作用下的伤害准则（t ＝40秒）附录 三种沸腾液体扩展蒸气云爆炸伤害半经计算模型ILO 模型中，q 0为火球表面的辐射通量，1-0.058lnr 代表大气传递系数，R 2r/(R 2+r 2)3/2代表视角系数。
此模型适用于目标位于火球之外。
Greenberg-Cramer 模型中，Q r 为燃料燃烧热（kj/kg ），P 0为贮罐内压力（MPa ）, 0.27P 00.32代表热辐射系数，W f 为火球中消耗掉的燃料质量。
Roberts 模型中，b 为热辐射系数（0.2～0.4），它适用于火球中消耗的燃料量在1～100000kg 之间。
乙醇爆炸伤害模型
乙醇与空气可形成爆炸性混合物。
在爆炸极限范围内，遇明火或高温，能引起爆炸。
爆炸事故严重度取决于伤害/破坏半径构成圆面积中财产的价值和死亡的人数。
不同的伤害模型将有不同的伤害/破坏半径。
不同伤害/破坏半径所包围的封闭面积内人员多少、财产价值多少，将影响事故严重度大小。
伤害/破坏半径划分为：死亡半径、重伤（二度烧伤）半径、轻伤（一度烧伤）半径及财产破坏半径。
乙醇在爆炸极限范围能引起燃烧爆炸。
爆炸的伤害区域即为人员的伤害区域。
为了估计爆炸所造成的人员伤亡情况，将危险区域划分为死亡区、重伤区、轻伤区。
爆炸中心与给定超压间的距离按下式计算:R=0.3967W T N T1/3 exp［3.5031-0.724ln△p+0.0398(ln△p)2］△p——超压死亡半径按超压90kPa计算；重伤半径按超压44kPa计算；轻伤半径按超压17kPa计算。
分别用R1、R2、R3代表死亡半径、重伤半径、轻伤半径。
①乙醇伤亡范围的计算：W T N T=aW f c o Q f c o/Q T N TR1乙醇=0.3967W T N T1/3exp［3.5031-0.724ln△p死亡+0.0398(ln△p死亡)2］=16.58mR2乙醇=0.3967W T N T1/3exp［3.5031-0.724ln△p重伤+0.0398(ln△p2］重伤)=21.99mR3乙醇=0.3967W T N T1/3exp［3.5031-0.724ln△p轻伤+0.0398(ln△p2］轻伤)=34.07m乙醇形成蒸气云爆炸伤害半径表4-11死亡半径内的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡；重伤半径内的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受重伤；轻伤半径的内人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害。
爆炸模型是用于发生爆炸时对人员和建筑物的伤害
爆炸模型是用于发生爆炸时对人员和建筑物的伤害、破坏作用进行模拟分析的数学模型。
1）介质为液化气体的压力容器在容器内一般以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有液化气体激烈蒸发过程。
大多数情况下，这类容器内液化气体占有容器内介质质量的绝大部分，它的爆破能量比气相要大得多，所以气相的往往可以忽略不计。
液化气体在容器破裂时释放出的能量按下式计算：E=[(H1-H2)-(S1-S2)T1]W式中:E——液化气体的爆破能量，kJ；H1——在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的焓，kJ／kg；H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ／kg；S1——在容器破裂前的压力或温度下饱和液体的熵，kJ／(kg.℃)；S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ／(kg.℃)；W——饱和液体的质量，kg；T1——介质在大气压力下的沸点，K。
2）将爆破能量换算成TNT当量q，则q=E/4500。
3）计算爆炸模拟比a，即a=（q/q0）1/3=（q/1000）1/3=0.1q1/3。
4）根据附表2.4-2和附表2.4-3取对人员重伤、死亡、建筑物伤害、破坏作用的超压△p。
5）根据△p的值在附表2.4-1中找出△p对应的标准距离R0（中间值插入法）。
6）求出造成重伤、死亡、建筑物破坏等伤害、破坏的，即R= R0a。
附表2.4-1 1000kg TNT爆炸时的冲击波超压附表2.4-2 冲击波超压对人体的伤害作用附表2.4-3 冲击波超压对建筑物的伤害作用现采用爆炸模型对辅助设施单元中的二氧化碳储罐子单元液体二氧化碳储罐发生物理爆炸后其爆炸冲击波的伤害半径进行事故模拟。
该项目设液体二氧化碳储罐3台，其中100m3卧罐2台，1000m3球罐1台，储存压力均为2.0MPa，储存温度为-20℃。
过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量按下式计算：E=[（H1-H2）-（S1-S2）T1]W由资料查得：H1＝660.44kJ/kg；H2＝723.14kJ/kgS1＝5.14kJ/kg.K；S2＝5.93kJ/kg.K二氧化碳的沸点为-78.5℃，即194.5 K；按0.8的充装系数，100m3储罐的液体量为80m3，储存条件下液体二氧化碳的密度为970.8kg/m3，则W＝970.8×80＝77664kg。
爆炸伤害模型
易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术的研究“ 八五”国家科技攻关课题研究背景火灾、爆炸是火炸药、石油、化工、采矿、交通运输等行业中发生频率高、损失大的两种重大事故类型。
对美国化工行业1978—1980三年中发生的1028起事故的统计结果如下面的图1所示。
火灾、爆炸事故危害巨大，研究其辨识评价技术对于加强火灾、爆炸重大危险源的辨识和管理，预防火灾、爆炸事故的发生，减轻火灾、爆炸事故可能造成的损失，具有十分重要的意义。
1: 爆炸 2: 火灾 3: 其它图 1 事故损失分布研究目的研究火灾、爆炸事故现象，探讨它们的发生、发展过程和伤害机理，建立它们的伤害模型，开发火灾、爆炸事故严重度预测软件。
研究成果(1) 系统地归纳和总结了火灾、爆炸的伤害机理和伤害准则。
(2) 推导了三种典型暴露条件下人在爆炸冲击波作用下肺伤害致死半径公式:0.472TNT 10.278W RR W TNT 204930274=.. R W TNT 305170251=.. 发现暴露条件对肺伤害致死半径有重要影响，最大半径比最小半径大50%。
(3) 推导了凝聚相炸药爆炸时人的肺伤害致死半径、身体撞击致死半径、头部撞击致死半径公式，发现肺伤害致死半径小于身体撞击致死半径，身体撞击致死半径小于头部撞击致死半径。
(4) 推导了爆炸火球热辐射致死半径、二度烧伤半径、一度烧伤半径公式，一度烧伤：R=1.598W 0.487二度烧伤：R=1.058W 0.487死 亡： R=0.861W 0.487发现爆炸火球热辐射伤害距离与火球温度无关。
(5) 气体燃料质量小于1×105kg 丙烷时，蒸气云爆炸火球热辐射致死半径小于冲击波作用下头部撞击致死半径；二度烧伤半径小于50%耳鼓膜破裂半径；一度烧伤半径小于1%耳鼓膜破裂半径。
(6) 爆源质量相同时，蒸气云爆炸冲击波伤害半径至少比凝聚相炸药爆炸冲击波伤害半径大一倍。
(7) 建立了室外池火灾、室内火灾、凝聚相炸药爆炸、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸五种事故类型的伤害模型。
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。
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易燃、易爆、有毒重大危险源
辨识评价技术的研究
“ 八五”国家科技攻关课题
研究背景
火灾、爆炸是火炸药、石油、化工、采矿、交通运输等行业中发生频率高、损失大的两种重大事故类型。
对美国化工行业1978—1980三年中发生的1028起事故的统计结果如下面的图1所示。
火灾、爆炸事故危害巨大，研究其辨识评价技术对于加强火灾、爆炸重大危险源的辨识和管理，预防火灾、爆炸事故的发生，减轻火灾、爆炸事故可能造成的损失，具有十分重要的意义。
1: 爆炸 2: 火灾 3: 其它
图 1 事故损失分布
研究目的
研究火灾、爆炸事故现象，探讨它们的发生、发展过程和伤害机理，建立它们的伤害模型，开发火灾、爆炸事故严重度预测软件。
研究成果
(1) 系统地归纳和总结了火灾、爆炸的伤害机理和伤害准则。
(2) 推导了三种典型暴露条件下人在爆炸冲击波作用下肺伤害致死半径公式:
0.472TNT 10.278W R
R W TNT 204930274=.. R W TNT 30517
0251=.. 发现暴露条件对肺伤害致死半径有重要影响，最大半径比最小半径大50%。
(3) 推导了凝聚相炸药爆炸时人的肺伤害致死半径、身体撞击致死半径、头部撞击致死半径公式，发现肺伤害致死半径小于身体撞击致死半径，身体撞击致死半径小于头部撞击致死半径。
(4) 推导了爆炸火球热辐射致死半径、二度烧伤半径、一度烧伤半径公式，
一度烧伤：R=1.598W 0.487
二度烧伤：R=1.058W 0.487
死 亡： R=0.861W 0.487
发现爆炸火球热辐射伤害距离与火球温度无关。
(5) 气体燃料质量小于1×105
kg 丙烷时，蒸气云爆炸火球热辐射致死半径小于冲击波作用下头部撞击致死半径；二度烧伤半径小于50%耳鼓膜破裂半径；一度烧伤半径小于1%耳鼓膜破裂半径。
(6) 爆源质量相同时，蒸气云爆炸冲击波伤害半径至少比凝聚相炸药爆炸冲击波伤害半径大一倍。
(7) 建立了室外池火灾、室内火灾、凝聚相炸药爆炸、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸五种事故类型的伤害模型。
图2是室外池火灾伤害模型模拟计算结果。
(8)开发了火灾、爆炸事故严重度预测软件HAZARDS 。
R(m)r(m)0
200
400
600
8001000
1200
1400
020406080100120160200220240
图 2 伤害半径r 与池半径R 的
关系
研究展望
在火灾、爆炸危险性评价中，伤害准则对评价结果的影响十分明显，其中尤其是热辐射伤害准则的重要性还没有引起人们的足够重视。
今后应大力开展伤害准则的研究工作，以便尽早提出更加完善和准确的伤害准则。