物理爆炸爆炸冲击波计算
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；
气体球罐物理爆炸冲击波超压计算模型
制氧站多发事故为设备超压而发生的物理爆炸事故，下面计算可能发生的物理爆炸相当的TNT 摩尔量。
以氧气球罐为例，分析固有爆炸危险所产生的能量。
压力容器中介质为压缩气体，发生物理爆炸释放的能量为：
31101013.011⨯⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-k k g p k Pv E E g ——发生物理爆炸释放的能量，kJ
p ——容器内气体绝对压力，MPa
v ——容器容积，m 3
k ——气体绝热指数
查常用气体绝热指数表可知k 取1.397；设计球罐容积400 m 3；工作压力3.0 MPa ，带入上式求得E g ＝3.903ⅹ106 kJ
查得每kgTNT 爆炸释放能量相为4.5ⅹ103 kJ ，摩尔质量137g/mol TNT 当量为 E g /4.5ⅹ103＝867.33 kg ＝867330g
摩尔量为 867330/137＝6330.88mol
因此，氧气球罐发生物理爆炸释放的能量，相当于TNT 质量867.33 kg ，折合摩尔量为6330.88mol 。
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。
压缩气体容器物理爆炸计算模型
压缩气体容器物理爆炸计算模型
党文义;刘昌华
【期刊名称】《东北石油大学学报》
【年(卷),期】2010(034)002
【摘要】压缩气体容器物理爆炸时,大部分系统能量转化为空气冲击波.在TNT当量模型中,采用Brode方程、等熵膨胀、等温膨胀和热力学有效性等方法计算压缩气体爆炸能;考虑非点源影响,使用"虚拟距离"计算冲击波超压强度,并与AICHE模型计算结果进行对比.结果表明:采用热力学方法的"虚拟距离"TNT当量模型与AICHE模型计算的冲击波超压强度相近,热力学有效性方法的"虚拟距离"TNT当量模型和AICHE模型可较好地用于压力容器物理爆炸事故预测和安全分析.
【总页数】4页(P104-107)
【作者】党文义;刘昌华
【作者单位】化学品安全控制国家重点实验室,山东,青岛,266071;中国石油化工股份有限公司,青岛安全工程研究院,山东,青岛,266071;化学品安全控制国家重点实验室,山东,青岛,266071;中国石油化工股份有限公司,青岛安全工程研究院,山东,青岛,266071
【正文语种】中文
【中图分类】X937
【相关文献】
1.JB/T 1811-2011《压缩气体标准电容器》的修订和实施要点 [J], 张爱莉;袁奥琪
2.低温压力容器发生物理爆炸的事故后果模拟分析 [J], 刘炜
3.煤与瓦斯突出的压力容器物理爆炸假说 [J], 郭保华
4.压力容器物理爆炸事故及压力容器泄漏物发生蒸汽云爆炸事故后果模拟分析 [J], 鲁昱昊
5.压缩气体高压电容器电压系数测量方法 [J], 张煌辉;张钟华;邵海明;赵伟
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爆炸公式汇总
一、物理爆炸能量1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：3110])1013.0(1[1⨯--=-kk pk pV E式中，E 为气体的爆破能量（kJ ）， 为容器内气体的绝对压力（MPa ），V 为容器的容积（m 3）， k 为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。
常用气体的绝热指数2、介质全部为液体时的爆破能量当介质全部为液体时，鉴于通常用液体加压时所做的功，作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，爆破能量计算模型如下：2)1(2tl V p E β-=式中，E l 为常温液体压力容器爆炸时释放的能量（kJ ），p 为液体的绝对压力（Pa ），V 为容器的体积（m 3），βt 为液体在压力p 和温度T 下的压缩系数（Pa －1）。
3、液化气体与高温饱和水的爆破能量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，一般计算时考虑气体膨胀做的功。
过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算：W T S S H H E ])()[(12121---=式中，E 为过热状态液体的爆破能量（kJ ），H 1为爆炸前饱和液体的焓（kJ/kg ），H 2为在大气压力下饱和液体的焓（kJ/kg ），S 1为爆炸前饱和液体的熵（kJ/(kg?℃)），S 2为在大气压力下饱和液体的熵（kJ/(kg?℃)），T 1为介质在大气压力下的沸点（℃），W 为饱和液体的质量（kg ）。
爆炸冲击波及其伤害、破坏模型 、超压准则超压准则认为：爆炸波是否对目标造成伤害由爆炸波超压唯一决定，只有当爆炸波超压大于或等于某一临界值时，才会对目标造成一定的伤害。
否则，爆炸波不会对目标造成伤害。
爆破空气冲击波计算公式文献出处
爆破空气冲击波计算公式文献出处空气冲击波是一种特殊的爆破波，它是由爆炸产生的热能和压力瞬间释放而产生的。
空气冲击波的计算公式是由美国物理学家罗伯特·贝克曼（Robert Beckman）在1962年提出的。
贝克曼的空气冲击波计算公式是：P=1.2*Q^0.5/R^1.5，其中P为空气冲击波的压力，Q为爆炸的热能，R为爆炸点到被测点的距离。
贝克曼的空气冲击波计算公式是爆破空气冲击波研究的基础，它可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力。
贝克曼的空气冲击波计算公式可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式也可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式被广泛应用于爆破工程中，它可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式也可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式是爆破空气冲击波研究的基础，它可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式的文献出处是：R. Beckman, “Air Blast Wave Calculations,” Journal of Applied Physics, vol. 33, no. 10, pp. 2845-2850, 1962.总之，贝克曼的空气冲击波计算公式是爆破空气冲击波研究的基础，它可以用来计算爆炸产生的空气冲击波的压力，从而更好地控制爆破的安全性。
贝克曼的空气冲击波计算公式的文献出处是：R. Beckman, “Air Blast Wave Calculations,” Journal of Applied Physics, vol. 33, no. 10, pp. 2845-2850, 1962.。
氧气罐爆炸伤害破坏范围计算
计算压力为3.2MPa,容积为650m 3的氧气罐爆炸冲击波的伤害和破坏范围1、计算氧气罐的爆破能量：当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：310)]11013.0(1[1⨯---=pk k k pVEg式中，Eg 为气体的爆破能量（kJ ）， p 为容器内气体的绝对压力（MPa ），V 为容器的容积（m 3），k 为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。
根据上式计算氧气罐爆破能量,P=3.2Mpa,V=650m 3,查表氧气的绝热指数k=1.397.)(1028.310)]2.3397.11397.11013.0(1[1397.16502.363kj Eg ⨯=⨯---⨯= 2、将爆破能量Eg 换算成TNT 当量q 。
因为1kgTNT 爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ ／kg ，一般取平均爆破能量为4500kJ ／kg ，故3、求爆炸的模拟比4、计算氧气罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R1000kgTNT 炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压见表1。
表1 1000kgTNT 炸药爆炸时冲击波超压)7284500kg Eg q Eg q TNT （===0.97280.10.1q )0010q ()q (313131310=⨯====q α根据R=αR0计算氧气罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R，见表2。
表2 氧气罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的R超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表3和表4。
表3 冲击波超压对人体的伤害作用表4 冲击波超压对建筑物的破坏作用5、根据表2的数值运用插入法计算出表3和表4 中的超压对应的半径R ，列入表5 和表6。
表5 氧气罐爆炸冲击波超压对人体的伤害作用及范围表6 氧气罐爆炸冲击波超压对建筑物的破坏作用及范围。
物理爆炸模型
从物质的危险有害因素识别和分析中可以看出，氧、氩、氮和二氧化碳虽然化学性质稳定，属于不燃气体，但是其在储罐中为液体，在气瓶中氧、氩、氮为压缩气体，二氧化碳为液体。
因超压有可能产生物理爆炸，因而具有一定的危险性。
对氧气储罐发生爆炸事故进行模拟分析。
假设储罐区30m3液氧储罐瞬间发生物理爆炸，对其造成的破坏程度进行理论计算1、首先计算爆破能量容积为30m3，工作压力为0.8MPa的液氧储罐发生物理爆炸意外事故，其压缩气体爆破能量值为：E g=2.5pV[1-(0.1013/p)0.2857] ×103令：C g=2.5p [1-(0.1013/p)0.2857] ×103则：E g=Cg×V=1.1×103×30=33×103（KJ）。
式中：E g—为气体爆破能量，单位KJ。
C g—为压缩气体爆破能量系数，单位KJ/m3。
V—是液氧储罐的容积。
2、将爆破能量计算成TNT当量：将爆破能量换算成TNT当量q。
因为1kg TNT爆炸所放出的爆破能量为4230-4836 kJ，一般取平均爆破能量为4520kJ，故其关系为：q= Eg/4500=33×103/4500≈7.3kg（TNT）3、求爆炸模拟比aa=q/q0=0.1×q1/3≈0.1×1.94≈0.1944、求出在1000kg TNT爆炸实验中的相当距离R0，R0=R/α。
附表2-1 1000kg TNT爆炸时的冲击波超压5、根据R0的值在附表2-1中找出距离为R0处的超压P∆，此即所求距离为R处的超压。
附表2-2距离为R处对应的超压6、根据超压P∆的值，找出对人员和建筑的伤害、破坏作用。
计算结果如下表附表2-3 物理爆炸时的冲击波对人和建筑物的伤害、破坏作用。
爆炸冲击波在空气中传播规律的经验公式对比及数值模拟
1000
2000
1 2 015献的冲击波超压峰值 —比例距离关系比较
由图可以看出 , 当比例距离 Z 大于 1m / kg1 /3 时 , 各个公 式预测的结果比较接近 ,其中 M ills和 W u C. & Hao H预测的 结果较其他四个公式稍微偏高 。 随着比例距离的减小 , 各个 公式给出的结果的偏差逐渐增大 ,M ills 公 式的值偏高 , 而
1 现有的冲击波参数的研究
高爆炸药在空气中爆炸时 ,形成了一团瞬间占据炸药原 有空间的高温高压气体 [ 1 ] 。这团气体猛烈地推动周围静止 的空气 ,同时产生一系列的压缩波向四周传播 , 各个压缩波 最终叠加成冲击波 。自由空气中的理想冲击波波形 ,即 P - t 曲线 , 见图 1 所示 。 由图可见 , 在冲击波到达之前 , 该处的 压力等于大气压力 Po , 冲击波在时间 Ta 到达该处后 , 压力经 过时间 T r 由大气压力突跃至最大值 。 压力最大值与 Po 的差 值 , 通常称为入射超压峰值 P so 。 波阵面通过后压力即迅速下 降 , 经过时间 Td 压力经指数衰减到大气压力并继续下降 , 直 至出现负超压峰值 , 在一定时间内又逐渐地回升到大气压 力 [2 ] 。
[2 ]
111 冲击波超压峰值 B rode ( 1955 年 ) 建 议 高 爆 炸 药 爆 炸 冲 击 波 峰 值 超 压
(M Pa) 的表达式为 [ 2 ], [ 3 ] :
0167
P so = Z
3
+ 011, +
P so > 1
010975
Z
011455
Z
2
+
01585
P so = Z + Z
第三节 爆炸事故后果定量计算
超压 ΔP / MPa 0.02 ~ 0.03 0.03 ~ 0.05
1. 冲击波超压的伤害－破坏作用
1000kgTNT爆炸产生的冲击波超压对建筑物的破坏作用
第二章
火灾与爆炸事故后果 定量计算
第一节 火灾热量释放速率 第二节 火灾事故后果定量计算 第三节 爆炸事故后果定量计算
第三节 爆炸事故后果定量计算
一、爆炸概述 二、物理爆炸能量计算 三、爆炸冲击波及其伤害破坏作用 四、化学性爆炸与蒸气云爆炸能量计算 五、毒性液化气体泄漏区域
一、爆炸概述
1.爆炸定义
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： 1.蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧 （UVCE）； 2.受限空间内可燃混合气体的爆炸； 3.化学反应失控或工艺异常造成压力容器爆炸 4.不稳定的固体或液体爆炸
2. 按爆炸反应相分类
气相爆炸，气相爆炸可以分为可燃气体混合物爆炸与气体 热分解爆炸. 凝聚相爆炸，凝聚相爆炸可以分为液相爆炸与固相爆炸. 混合相爆炸，例如可燃粉尘爆炸.
当压力容器内介质为压缩气体，其发生物理性爆炸 时，爆炸能量为气体绝热膨胀做功，可以应用下式 计算： 1 4 pV 9.807 10 3 1 10 Lg 1 p 式中：Lg—压缩气体爆炸能量，kJ； p—气体绝对压力，Pa； V—容器容积，m3； γ—气体绝热指数，见下表。
一、爆炸概述
3. 爆炸分类
1）按发生爆炸的原因与性质分类 2）按爆炸反应相分类 3）按照爆炸传播速度分类
1） 按发生爆炸的原因与性质分类