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

（1-1）

式中：——过热状态下液体的爆破能量，KJ

——爆破前液化气体的焓，KJ/Kg

——在大气压力下饱和液体的焓，KJ/Kg

——爆破前饱和液体的熵，KJ/（Kg·K）

——在大气压力下饱和液体的熵，KJ/（Kg·K）

m——饱和液体的质量，Kg

Tb——介质在大气压力下的沸点，K

（2）饱和水容器爆破能量

式中：——饱和水容器的爆破能量，KJ

——容器内饱和水所占容积，m3

——饱和水爆破能量系数，KJ/m3

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1-1

1.2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：

（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：

则 （1-3）

式中 R——目标与爆炸中心的距离

R0——目标与基准爆炸中心的距离

q0——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

——目标处的超压，MPa

——基准目标处的超压，MPa

——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：

（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。如表1-2

超压准则只考虑超压，不考虑超压持续时间。理论分析和实验研究表明，同样的超压值，如果持续时间不同，破坏效应也不同，而持续时间与爆炸量有关。对不同的爆炸量适用不同的超压准则，如表1-3

人员伤害超压准则 表1-2

根据表1-2，不同超压对人体的破坏程度，可以看出，死亡半径时的超压为100kPa，重伤半径超压为50kPa,轻伤半径超压20kPa。

超压等级与超压、爆炸量间的关系 表1-3

破坏等级1、2、3、4、5分别对应表1-4中破坏等级5、4、3、2、1。

英国建筑物破坏等级的划分 表1-4

在精度要求不太高的危险性评估中，可以此半径（破坏等级为2时的半径，结合表1-3，此时超压为80kPa）作为财产损失半径，并假定此半径内没有损失的财产与此半径外损失的财产相互抵消。或者说，可假定此半径内的财产完全损失，此半径外的财产完全无损失，1000KgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压与距离的关系见表1-5。

1000KgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压，表1-5

根据表1-5及死伤半径处的超压、财产损失半径处的超压，采用内插法，可以计算出，1000KgTNT爆炸时死亡半径为22.77m，重伤半径为32.5m，轻伤半径为55m，财产损失半径为24.9m。

1.5 根据在1000KgTNT爆炸实验中的相当距离R0，即可求出死亡半径、重伤半径、 轻伤半径、财产损失半径。R=R0/。

2、盛装气体压力容器爆破事故计算模型

2.1储罐相关参数

项目名称：

物质名称：

饱和液体质量：30Kg

介质在大气压力下的沸点：-240K

爆破前液化气体的焓：630KJ/Kg

在大气压力下饱和液体的焓：100KJ/Kg

爆破前饱和液体的熵：300KJ/（Kg·K）

在大气压力下饱和液体的熵：100KJ/（Kg·K）

容器内饱和水所占容积：m3

饱和水爆破能量系数：KJ/m3

饱和水表压力：MPa

2.2盛装气体压力容器爆破能量计算

=1455900KJ

2.3 TNT当量

q=322.1Kg

2.4爆炸模拟比

=0.69

2.5采用内插法可以算出1000KgTNT爆炸时的死亡半径为22.77m，重伤半径为32.5m，轻伤半径为55m，财产损失半径为24.9m。

因此储罐爆破时，

死亡半径：15.71m

重伤半径：22.42m

轻伤半径：37.95m

财产损失半径：17.18m