TNT计算

TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云[wiki]爆炸[/wiki]（UVCE）模拟方法TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云爆炸（UVCE）模拟方法中的两个典型模型。TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的量转化成TNT当量。TNT当量法简单易行，但有其明显缺陷：（1）TNT爆炸时爆源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大。（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率是有限的。（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性大（0.02%-15.9%）。TNT当量法关键模型：WTNT=aWQ/QTNT(2-1)z=R/(WTNT)1/3(2-2)Pi=(3.9/z1.85)+(0.5/z)(2-3)WTNT，kg；a为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04，占统计的60%）；W为蒸气云中可燃气体质量，kg；Q为可燃气体的燃烧热，J/kg;QTNT为TNT的爆炸热,J/kg（4230--4836kJ/kg，一般取平均4500kJ/kg）；z为R处的爆炸特征长度；Pi为R处的爆炸超压峰值。由式（2-1）计算出对气云爆炸有贡献的爆炸物的当量，由式（2-2）可以确定目标R处的爆炸特征距离，再由式（2-3）计算出目标R处的爆炸超压峰值。具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量（转）具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量;2.4.1该建设项目存在的具有爆炸性的化学品为松节油蒸汽。假设1个松节油贮罐内的松节油因破裂全部泄漏，并在防火堤内形成液池。2.4.2α－蒎烯的物理化学数据如下（因查不到松节油的部分数据，本评价采用α－蒎烯的数据）：分子式C10H16摩尔质量0.13623kg/mol蒸汽压1.33kPa/37.3℃闪点：33℃熔点-102.2℃沸点：155℃密度：液体密度860kg/m3；蒸汽密度6.0kg/m3燃烧热：45353000J/kg气化热：28900J/kg2.4.3计算参数：环境温度：取37.3℃风速取大风风速：2m/s大气稳定度：D液池面积为27×15＝405m22.4.4过热液体闪蒸量可按下式估算Q1=F·WT/t1式中：Q1——闪蒸量，kg/s；WT——液体泄漏总量，kg；t1——闪蒸蒸发时间，s；F——蒸发的液体占液体总量的比例；按下式计算式中：Cp——液体的定压比热，J/（kg·K）；TL——泄漏前液体的温度，K；Tb——液体在常压下的沸点，K；H——液体的气化热，J/kg。TL＜Tb，因此Q1＝02.4.5热量蒸发估算当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池（或者，冷冻液体泄漏至地面），并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。热量蒸发的蒸发速度Q2按下式计算：式中：Q2——热量蒸发速度，kg/s；T0——环境温度，k；Tb——沸点温度；k；S——液池面积，m2；H——液体气化热，J/kg；λ——表面热导系数（见表2-2），W/m·k；α——表面热扩散系数（见表2-2），m2/s；t——蒸发时间，s。表2-2某些地面的热传递性质地面情况λ（w/m·k）α（m2/s）水泥土地（含水8%）干阔土地湿地砂砾地1.10.90.30.62.51.29×10-74.3×10-72.3×10-73.3×10-711.0×10-7T0＜Tb，因此Q2＝02.4.6质量蒸发估算一但扩散停止，地面的热量蒸发减少，因为地面被冷却。最终，地面的热量蒸发相对于由风引起的质量蒸发而言可以忽略。风引起的质量蒸发一直持续到液体全部蒸发完毕。质量蒸发速度Q3按下式计算：式中：Q3——质量蒸发速度，kg/s；α,n——大气稳定度系数，见表A2-2；p——液体表面蒸气压，Pa；M——摩尔质量，kg/mol；R——气体常数；J/mol·k；T0——环境温度，k；u——风速，m/s；r——液池半径，m。表2-3液池蒸发模式参数稳定度条件nα不稳定（A,B）0.23.846×10-3中性（D）0.254.685×10-3稳定（E,F）0.35.285×10-3计算得：Q3=0.056kg/s2.4.7松节油总蒸发量为Q＝Q1＋Q2＋Q3＝0.056kg/s2.4.8松节油蒸汽的量假设松节油泄漏后1小时，经事故应急小组处理，全部回收至另一空罐，则空气中松节油的蒸汽量为0.056×3600＝201.6kg。2.4.8松节油蒸气相当于TNT的摩尔量TNT当量WTNT计算见下式WTNT＝αWfQf/QTNT×1.8式中：α………系数取α=4%Wf………易燃易爆物质的总质量(kg)Qf………燃料的燃烧热(kJ/kg)QTNT………爆燃系数取4520kJ/kg1.8………地面爆炸系数(地上罐)松节油的燃烧热为45353KJ/kg则WTNT＝0.04×201.6×45353/4520×1.8＝145.6kg(TNT)N=145.6/0.227=641mol因此，该建设项目具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量为641molTNT当量模型2007年06月20日星期三20:59气体爆炸威力效应常用TNT当量来估计TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云爆炸模拟方法中的两个典型模型。TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的量转化成TNT当量。TNT当量法简单易行，但有其明显缺陷：（1）TNT爆炸时爆源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大。（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率是有限的。（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性大（0.02%-15.9%）。