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文檔簡介

后果分析爆炸內容提要概述爆炸的概念爆炸現象的特征爆炸的危害作用爆炸的種類爆炸后果分析方法

沸騰液體擴展蒸氣爆炸

蒸氣云爆炸概述一、爆炸的概念爆炸是物質的一種非常急劇的物理、化學變化,也是大量能量在短時間內釋放并急劇轉化成機械功的現象,它通常借助于氣體的膨脹來實現。歷史爆炸記錄通古斯大爆炸三位一體大爆炸切爾諾貝利核事故哈利法克斯大爆炸德克薩斯城災難概述二、爆炸現象的特征一般來說,爆炸現象具有以下幾個特征:(1)爆炸過程進行得十分迅速;(2)爆炸點附近壓力急劇升高,產生沖擊

波超壓;(3)爆炸時發出或大或小的聲響;(4)爆炸點周圍介質發生震動,對附近的

人和建筑物造成傷害和破壞。概述三、爆炸的危害作用發生爆炸時,爆破能量在向外釋放時以沖擊波、碎片和容器殘余變形能量三種形式表現出來,其中空氣沖擊波占絕大部分,是爆炸的主要危害因素。概述沖擊波的傷害和破壞作用在很多情況下都是由超壓所引起的。當沖擊波的壓力突然增加時會對人產生直接危害,主要是對敏感器官比如耳、肺的影響。如在超壓為16500—84000Pa時,戶外90%的人耳膜都會破裂;當沖擊波的外部壓力大于胸腔內部壓力時,由于沖量的作用,可能將人的胸腔擊碎。此外,沖擊波的超壓足以導致建筑物倒塌,也會使建筑物內的人員受到傷害。概述

表1爆炸超壓對人的傷害概述

表2爆炸超壓對建筑物的破壞概述四、爆炸的分類按爆炸性質可分為物理爆炸和化學爆炸。物理爆炸就是物質狀態參數(溫度、壓力、體積)迅速發生變化,在瞬間放出大量能量并對外做功的現象。化學爆炸就是物質由一種化學結構迅速轉變為另一種化學結構,在瞬間放出大量能量并對外做功的現象。在這里主要介紹兩種最為常見的爆炸形式的分析方法:一種是由液體可燃物泄露引起的沸騰液體擴展蒸氣爆炸;另外一種是由可燃氣體泄露引起的蒸氣云爆炸。表7-2不同類型暴露的概率函數關系表幾個重要概念閃點易燃、可燃液體表面揮發的蒸氣與空氣形成的混合氣,當火源接近時會產生瞬間燃燒,稱為閃燃,引起閃燃的最低溫度,就是閃點。燃點可燃物質在空氣充足的條件下,達到某一溫度與火焰接觸即行著火(出現火焰或灼熱發光),并在移去火焰之后仍能繼續燃燒的最低溫度稱為該物質的燃點或著火點。爆炸極限可燃氣體、可燃液體蒸氣或可燃粉塵與空氣混合并達到一定濃度時,遇火源就會燃燒或爆炸。這個遇火源能夠發生燃燒或爆炸的濃度范圍,稱為爆炸極限。爆炸后果分析方法沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(一)基本概念和危害后果(二)爆炸后果分析(三)實例計算沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(一)基本概念和危害后果

沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVE)是指由于裝有液化氣(LPG)的容器發生災難性的失效而導致的沸騰液體和擴展蒸氣的爆炸性的泄放,如果液化氣是易燃易爆的,通常會有巨大的火球產生。

BLEVEs可以產生三種危害后果:沖擊波超壓、熱輻射和拋射碎片,造成人員傷害及財產損失。有時可能伴隨延遲發生的蒸氣云爆炸或閃火等事故災害。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(二)爆炸后果分析

BLEVEs產生的爆炸影響不僅在于內部液體的迅速氣化,還在于容器頂部氣相空間內蒸氣的膨脹。這兩種方式產生的爆炸與其他充氣容器的爆炸頗為相似。正因為如此,計算沸騰液體擴展蒸氣爆炸的數學模型是建立在充氣容器爆炸模型基礎上的。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)現在被廣泛采用的計算爆炸后果的三種方法可以簡單地稱之為基本方法(BasicMethod)精確方法(RefinedMethod)閃蒸爆炸方法(ExplosiveFlashingMethod)沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)1、基本方法這是Baker于1975年發展的一種計算充氣壓力容器破裂產生的爆炸后果的一種方法。置于水平地面上的球形或圓柱形壓力容器在較高的溫度和壓力條件下產生的爆炸波在遠程區域與烈性炸藥爆轟的爆炸波非常相似,正是這種相似性構成了這種方法的基礎。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)

基本方法適用的對象:適合計算球形或圓柱形的充有理想氣體的容器的爆炸,而且容器是放在水平地面上,周圍無其他障礙物的干擾。下面是該方法的步驟:沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(1)搜集相關數據容器內壓P1;環境壓力P0,容器容積V1;氣體的比熱率γ1,容器中心到目標物的距離r。(2)計算壓縮氣體的內能沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)

(3)計算目標物的無量綱距離(4)的檢驗如果﹤2,用基本方法計算得到的超壓偏離實驗觀測值太遠,此時應用精確方法。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(5)確定無量綱超壓從圖1中直接讀取對應的無量綱超壓的值

(6)確定無量綱沖量

從圖2中直接讀取對應的無量綱沖量的值;

圖1~曲線圖2~曲線沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(7)調整和:上述方法適宜于完全對稱的爆炸波,比如直接放在水平地面上的半球形容器的爆炸。而實際上容器是球形或圓柱形的且可能放置在離地面一定的高度處。這樣就會影響爆炸參數,要用表3所列的乘數因子進行調整。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)

表3調整因子沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(8)計算某點的超壓和沖量,其中P0近似為101.3kPa,C0=340m/s

。(9)檢驗:由于這種方法的精度有限,如果計算出來的超過容器初始內壓P1,這在物理上是不現實的,這時候就用P1的值代替的值。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)2、精確方法前面已經討論過基本方法不能適用于計算近程區域的爆炸超壓和沖量。Baker等人發展了一種精確方法,較好地彌補了其中的不足,其模型步驟如下:沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(1)壓縮氣體與環境空氣中的聲速之比C1/C0;周圍環境中空氣的比熱率γ0=1.40;對于理想氣體有:式中T0—環境中空氣的絕對溫度,K;

T1—壓縮氣體的絕對溫度,K;

M1—壓縮氣體的分子量,kg/kmol;

M0—環境空氣的分子量,29.0kg/kmol沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(2)計算初始距離要將實際的體積為V1的容器轉化為等體積的半球形容器,其半徑為:得到初始距離沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(3)計算初始無因次超壓

公式中各參數的含義同前,這個方程可以通過迭代法求解,也可通過查圖3獲得初始超壓的值:

圖3初始無因次超壓沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(4)定位起點圖4

曲線中有多條試驗曲線,通過在圖中描繪點(,)

可以確定一條曲線,若該點不在某條曲線上,則過該點畫一條與它距離最近的曲線平行的曲線。

圖4~曲線沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(5)確定無量綱超壓先求一定距離r處的無量綱距離

根據在上一步得到的曲線上直接讀取相應的無量綱超壓。以下的步驟接基本方法的第(6)步。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)實例計算下面運用基本方法和精確方法計算超壓和沖量。某高速公路上發生了一起嚴重的交通事故,多輛汽車相撞,泄露的汽油著火燃燒,其中的一輛罐車槽車被火包圍。該車的圓柱形貯罐內裝有30立方米的液化丙烷,占總容積的85%,在外火的灼燒下,當內壓達到18×105Pa時發生爆炸。已知丙烷的密度為585.3kg/m3,相對濕度為60%。對該罐車進行維修后,用氮氣進行高于設計壓力30%的壓力測試。如果容器在測試過程中發生爆炸,離容器20m遠的儲罐和離容器120m的控制室分別受到什么影響。這些位置的超壓將是多少?沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)計算某點的超壓△P和沖量沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(1)初始數據聲速C0環境壓力P0

設計壓力P測試壓力P1

340m/s0.1MPa1.9MPa2.57MPa容器體積V1

氮氣比熱率γ1

至儲罐距離r至控制室距離r30m3

1.420m120m沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(2)容器中氣體能量:(3)目標物的無量綱距離:控制室儲罐沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(4)的檢驗

因為控制室=7.76>2,所以采用基本方法計算;因為儲罐=1.29<2,宜采用精確方法計算。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(5)計算控制室爆炸超壓和沖量(基本方法)①無量綱超壓從~曲線直接讀取=7.76對應的無量綱超壓的值,

沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)②無量綱沖量從~曲線直接讀取=7.76對應的無量綱沖量的值,

=0.0065。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)③調整的值:根據調整因子表,因>3.5,且

>1,得到調整后調整的值,=0.0065×1×1=0.0065

沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)④計算控制室處的超壓計算控制室處的沖量沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(6)儲罐處的超壓和沖量(精確方法)①壓縮氣體與環境空氣中的聲速之比C1/C0

②初始距離的計算將實際的體積為V1=30的容器轉化為等體積的半球形容器沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)③由下式迭代求出

得到,因為選取定位起點為(0.157,3.0),在圖~曲線圖中描繪此點可以確定一條曲線。

沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)④確定無量綱超壓根據根據上一步得到的曲線在~曲線圖直接查得=0.32沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)⑤確定控制室處的無量綱沖量從~曲線直接讀取=1.29對應的無量綱沖量的值,

=0.0035。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)⑥調整無量綱超壓和無量綱沖量的值調整因子表

因儲罐的為1.29,

>1且在0.3~1.6之間,

沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)⑦計算儲罐處的超壓和沖量沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(6)爆炸造成的傷害與破壞后果

①控制室距離爆炸容器120m,顯然受爆炸影響較少,超壓Ps-P0=3388Pa=0.034×105pa,不會造成任何破壞,也不會造成控制室人員的任何傷害。

②儲罐距離爆炸容器只有20m,受爆炸影響較大,超壓Ps-P0=56320Pa=0.5632×105pa,會造成儲罐嚴重受損,儲罐處若有人員暴露可能導致內臟嚴重挫傷,并可能導致死亡。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)3、閃蒸爆炸的方法前面討論的兩種方法都假定壓力容器內裝的是理想氣體,而實際多數壓力容器內貯的流體其行為不能用理想氣體率描述。另外,許多容器所貯的過熱液體在減壓時會迅速地甚至爆炸式地蒸發氣化。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)先前所用的能量方程對于計算貯存真實氣體或過熱液體的壓力容器的爆炸是并不適用的。一個可行的辦法是通過流體的熱力學計算其膨脹過程中對周圍空氣所作的功并以此膨脹功作為爆炸能量,然后就可以用基本方法計算相應的爆炸參數。該法的計算步驟如下:沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(1)收集數據容器爆炸時的內壓P1,環境壓力P0,流體的量(質量或體積V1),容器中心到目標物的距離r,容器形狀是球形的還是圓柱形的,沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(2)確定初始狀態的內能量u1(初始狀態的P1,V1均已知)

式中下標“1”表示初始狀態;

h—比焓,J/kg;

u—比內能,J/kg;

P—絕對壓力,Pa;

V—比容,m3/kg沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(3)確定膨脹后狀態的內能u2

膨脹后體積未知,比內能可由下式計算式中X—蒸氣比,

S—比熵,J/kg;下標f—飽和液體在環境壓力下的狀態;下標g—飽和蒸汽在環境壓力下的狀態上面這個公式的適用條件是Xε[0,1]。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(4)計算比功即單位質量流體對周圍環境空氣所做的功,有(5)計算膨脹能量式中m1——泄露液體的質量,kg;其中系數2是考慮到地面對爆炸波的反射影響。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(6)計算目標物的無量綱距離(7)確定無量綱超壓根據計算所得的從~曲線圖中直接讀取對應的無量綱超壓的值(8)確定無量綱沖量根據計算所得的從~曲線圖中直接讀取對應的無量綱沖量的值沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(9)調整和的值(10)計算超壓和沖量沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)

實例計算某高速公路上發生了一起嚴重的交通事故,多輛汽車相撞,泄露的汽油著火燃燒,其中的一輛罐車槽車被火包圍。該車的圓柱形貯罐內裝有30立方米的液化丙烷,占總容積的85%,從19×105Pa突然減壓到環境壓力,發生了沸騰液體擴散蒸汽爆炸,用閃蒸爆炸的方法,預測在目標物距離r=80m處的爆炸后果。假設仍是同一圓柱形貯罐。沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(1)收集數據容器爆炸時的內壓P1=19×105Pa,環境壓力P0=1×105Pa,容器體積V1=30m3,容器中心到目標物的距離r=80m,圓柱形容器,圓柱形的容器置于卡車上離地面一定高度。另從相關的化工手冊上課查到其熱力學數據,見下表;沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)T1(K)P1(MPa)hf(kJ/kg)hg(kJ/kg)327.71.9674.31948.32230.90.1421.27849.19Vf(m3/kg)Vg(m3/kg)Sf(kJ/kg.K)Sg(kJ/kg.K)2.278×10-30.02324.76855.60511.722×10-30.4193.87215.7256沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(2)由確定初始狀態的內能量u1

壓力容器內有85%的液化丙烷,還有15%的飽和丙烷蒸汽,故液化丙烷丙烷蒸汽沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(3)確定膨脹后狀態內能u2液化丙烷飽和蒸汽沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(4)計算比功液化丙烷丙烷蒸汽沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(5)計算膨脹爆炸能量泄露液化丙烷的質量m1=11194.0kg泄露丙烷蒸汽的質量m1=194.0kg在一般的預測計算中,總是假定液體蒸發產生的爆炸和丙烷蒸汽膨脹爆炸同時發生,則總的爆炸能量為:沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(6)計算目標物的無量綱距離沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(7)確定無量綱超壓根據計算所得的從~曲線圖中直接讀取對應的無量綱超壓的值(8)確定無量綱沖量根據計算所得的從~曲線圖中直接讀取對應的無量綱沖量的值沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)(9)調整和的值由于該事故中儲罐為圓柱形且放在距地面一定高度根據沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVEs)得到調整后(10)計算超壓和沖量可見,離油車80m遠處的超壓為0.089×105kpa,這個壓力足以震碎門窗玻璃,但人員安全。爆炸后果分析◆蒸氣云爆炸(一)一般概念和發生條件(二)蒸氣云爆炸的物理機制(三)蒸氣云爆炸后果分析

1、TNT當量法

2、復合能量法

3、實例計算蒸氣云爆炸(VCE)(一)一般概念和發生條件在一些綜合性石油化工企業,交通運輸、輸氣管道都有可能發生可燃氣體的泄露。泄露之后可能發生下列情況:在遇到點火源前就分散掉,不形成爆炸危險;也可能一泄露即遇到火源而被點燃,這種情況僅引起燃燒,一般不會發生爆炸;還有一種情況是泄露物擴散到廣闊的區域,形成彌漫相當大空間的云狀可燃氣體混合物,經過一段延滯時間后,可燃氣云被點燃,接著發生火災,由于存在某種特殊原因和條件,火焰傳播被加速,產生危險的爆炸沖擊波超壓。后一種情況我們要討論的蒸氣云爆炸。蒸氣云爆炸(VCE)一般要發生帶破壞性超壓的蒸氣云爆炸應具備以下幾個條件:

※泄漏物必須可燃且具備適當的溫度和壓力條件。這些物質如非加壓的可燃性氣體(氫氣、甲烷、乙烯、乙炔),加壓后的液化氣(丙烷、丁烷)和普通的可燃液體(環已胺、石腦油等)。蒸氣云爆炸(VCE)※必須在點燃前即擴散階段形成一個足夠大的云團,如果在一個工藝區域內發生泄漏,經過一段延滯時間形成云團再點燃,則往往會產生劇烈的爆炸。在實際發生的事故中多數的延滯時間在十幾秒到幾十秒的范圍內。蒸氣云爆炸(VCE)※產生的足夠數量的云團處于該物質的爆炸極限范圍內才能產生顯著的超壓。蒸氣云團可分為三個區域:泄漏點周圍是富集區;云團邊緣是貧集區;介于二者之間的區域內的云團處于爆炸極限范圍內。這部分蒸氣云所占的比例取決于多個因素,包括泄露物的種類和數量,泄漏時的壓力,泄露孔口的大小,云團受約束程度,以及風速、濕度和其他的環境條件。蒸氣云爆炸(VCE)(二)蒸氣云爆炸的物理機制泄漏物質遇火源被點燃后,若發生層流或近似層流燃燒,對普通碳氫化合物而言,其火焰速度約為5~30m/s。這種速度太低,不足以產生顯著的爆炸超壓。在這種情況下蒸氣云僅僅是燃燒。所以,討論蒸氣云爆炸的發生機制就是考察蒸氣云如何從低速燃燒轉變為具有較高速度的燃爆。蒸氣云爆炸(VCE)實驗表明,紊流是其中的關鍵因素。在燃燒傳播過程中,由于遇到障礙物或受到局部約束,引起局部紊流,火焰與火焰相互作用產生更高的體積燃燒速率,使膨脹流加劇,而這又使紊流更強烈,從而又能導致更高的體積燃燒速率,結果火焰傳播速度不斷提高,可以達到層流燃燒的十幾倍乃至幾十倍,發生爆炸。蒸氣云爆炸(VCE)其中,紊流發生的方式主要有以下三種:

※源激發生的紊流,比如噴射型泄露或災難性的容器破裂導致的劇烈擴散中,云團與周圍的空氣產生強烈的紊流。

※火焰在受約束的空間傳播產生的紊流,如隧道、橋梁,設備裝置密集的廠房,擁擠的停車場等。正因為如此,工藝設備布局密集的化工廠、煉油廠、鐵路機車調度站等是蒸氣云爆炸的多發地點。

※初始的紊流,實際上,強點火源不僅能引起燃爆,甚至可以直接導致爆轟,而爆轟時的燃燒速度是每秒幾千米。由于爆燃需要的點火能量約為104焦耳,而爆轟則需要106焦耳。所以在實際事故中爆轟是極為罕見的。蒸氣云爆炸(VCE)(三)蒸氣云爆炸后果分析

1、TNT當量法這里采用傳統的TNT當量系數法,是將事故性爆炸產生的爆炸能量同一定當量的TNT聯系起來的一種方法。在TNT當量系數法中,當量的TNT質量與云團中的燃料的總質量相關。可以通過下面幾步加以確定:蒸氣云爆炸(VCE)(1)在實際的熱力學數據資料基礎上確定燃料的閃蒸部分。可以用下式來估算:

式中F—蒸發系數;

Cp—燃料的平均比熱,kJ/(kg·K);

ΔT—環境壓力下容器內溫度與沸點的溫差,K;

L—汽化潛熱,kJ/kg.蒸氣云爆炸(VCE)(2)云團中燃料的質量WfWf等于閃蒸系數乘以泄露的燃料數量,考慮到噴霧狀物和氣溶膠的形成,云團總量應再乘以2。式中Wf—云團燃料質量,kg;

W—泄露的燃料質量,kg;

F—閃蒸系數。蒸氣云爆炸(VCE)(3)TNT當量式中WTNT—TNT當量,kg;

Wf—云團燃料質量,kg;

Hf—燃料的燃燒熱,MJ/kg;

HTNT—TNT的爆熱,MJ/kg;

ae—TNT當量系數,U.K.HSE(1986)推薦ae=0.03蒸氣云爆炸(VCE)(4)將實際距離轉化為無因次距離式中R—離爆炸點的實際距離,m;

—無因次距離。蒸氣云爆炸(VCE)(5)確定無量綱超壓

對于離爆炸點不同距離R處,根據相應的查下圖曲線得到超壓,可以預測相應的人員所受到的傷害和建筑物的破壞情況。R(m)ΔP(MPa)傷害情況破壞情況502.901.20大部分人員死亡小房屋倒塌鋼筋混凝土破壞1005.800.35人體輕微損傷墻裂縫20011.600.12人員安全門窗玻璃大部分破碎50029.020.033人員安全無破壞100058.040.016人員安全無破壞蒸氣云爆炸(VCE)蒸氣云爆炸(VCE)2、復合能量法這種方法的基本觀點認為,只有在那些存在強烈紊流條件下燃燒的云團部分才會產生強烈的爆炸,這樣蒸汽云爆炸就被視為相應的許多子爆炸云團的組合,這種方法分四步:蒸氣云爆炸(VCE)(1)識別潛在的強烈爆炸中心

如高速噴嘴周圍,設備密集區域,平行平面之間的部分或管架結構的內部空間等。(2)確定該子源的能量

一般用3.5×106J/m3乘以這部分空間的體積。Harris于1983年測定了部分碳氫化合物與空氣混合在理想配比下的燃燒熱,結果表明取3.5×106J/m3是個較為合理的平均值。蒸氣云爆炸(VCE)(3)確定初始爆炸烈度

實驗表明,蒸氣云爆炸產生的超壓范圍很大,從幾個毫巴到超過10巴,理論上將此劇烈程度分為10級。在實際預測過程中,對于強烈的蒸氣云團爆炸部分通常取烈度為7而其余部分的爆炸要微弱得多,通常取烈度為2。

蒸氣云爆炸(VCE)(4)計算爆炸影響計算的依據主要是圖4和圖5兩張經驗圖。無因次距離式中R——離爆炸中心的實際距離,m;

E——燃燒能量,J;

P0——環境壓力,Pa。蒸氣云爆炸(VCE)實際爆炸超壓持續時間式中C0——環境中的聲速,m/s。圖4圖5蒸氣云爆炸(VCE)3、實例計算

1)用TNT當量法計算由于管道斷裂液化丙烷泄露導致的蒸氣云爆炸。根據估計當時丙烷的泄流量為30000kg,環境溫度為15℃,微風。已知丙烷燃燒熱46.3MJ/kg,比熱為2.41kJ/kgK,汽化潛熱為410kJ/kg,環境壓力下丙烷的沸點231K。蒸氣云爆炸(VCE)計算如下:(1)確定燃料蒸發系數(2)確定云團中燃料質量蒸氣云爆炸(VCE)(3)確定TNT當量(4)將實際距離轉化為無因次距離

在(4)中R取不同的值得到相應的無因次距離,從圖3曲線中得到相應的超壓,將結果列入下表圖3R(m)ΔP(MPa)傷害情況破壞情況502.901.20大部分人員死亡小房屋倒塌鋼筋混凝土破壞1005.800.35人體輕微損傷墻裂縫20011.600.12人員安全門窗玻璃大部分破碎50029.020.033人員安全無破壞100058.040.016人員安全無破壞蒸氣云爆炸(VCE)蒸氣云爆炸(VCE)

參照上表的結果可知,蒸汽云爆炸所造成的傷害破壞情況。可見200m處的超壓仍足以是大部分門窗玻璃破碎,100m內的人員將受到傷害。蒸氣云爆炸(VCE)2)用復合能量法計算由于貯罐液化丙烷泄露導致的蒸氣云爆炸。

某區域有一個直徑為40m的丙烷球形貯罐置于高1m的鋼架上,貯罐區不遠處的停車場上正停放著80輛汽車。由于某種原因,泄露丙烷10000kg后遇到火源發生蒸氣云爆炸,預測其影響范圍。已知丙烷燃燒熱為46.3MJ/kg。蒸氣云爆炸(VCE)計算如下:(1)識別爆炸子源貯罐下方鋼架部分的空間、停車場和云團的其余部分共3個子源。(2)確定各子源的爆炸能量子源Ⅰ:這部分空間的體積為π×(40/2)2×1=1256.6m3

則E1=1256.6×3.5=4398.1MJ蒸氣

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