气瓶爆炸计算

本项目中最可能发生事故是氧气钢瓶发生物理爆炸，具体分析如下：TNT当量计算当氧气钢瓶发生爆炸时，气体膨胀所释放的能量（即爆破能量）不仅与气体压力和储罐的容积有关而且与介质在容器内的物性相态相关。氧气为非热力气体，无焓值、熵值；承压状态下称压缩气体，承压钢瓶破裂时属物理性爆炸；其能量计算，与瓶内压力、瓶体容积、气体绝热指数有关。本项目中运用压缩气体爆破能量计算模型计算，其释放的爆破能量为：Eg=2.5PV/（k-1）[1-(0.1013/p)k-1/k]×103式中,Eg-气体的爆破能量，kJ；P-容器内气体的绝对压力，MPa；V-容器的容积，m3；k-气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比，此处取1.4；令：Cg=2.5P[1-(0.1013/P)0.2857]×103则：Eg=Cg·V式中,Cg–常用压缩气体破能量系数，kJ/m3，此处取值为1.1×103kJ/m3；本项目氧气实瓶储存量为400个，假设均发生爆炸，则V=16m³；则Eg=Cg·V=1.1×103kJ/m3×16m³=1.76×104kJ；将爆破能量换算成TNT当量WTNT。因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ，一般取平均爆破能量为4500kJ，故其关系为：W=Eg/4500=1.76×104/4500=0.39㎏，即氧气钢瓶爆炸释放的能量相当于0.39kgTNT爆炸所放出的爆破能量。冲击波计算1、爆炸模拟比为aa=(q/q0)1/3=(0.39/1000)1/3=0.0732、求出在1000kgTNT爆炸试验中相当距离Ro的相应值Ro=R/a按照模拟比值和1000kgTNT在空气中爆炸试验中所产生的冲击波距离Ro/m值计算结果见下表：表F4.1钢瓶模拟爆炸产生的冲击波超压数值距离Ro/m0.770.9241.0781.2321.3861.541.8482.156超压Po/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离Ro/m2.4642.7723.083.854.625.396.166.93超压ΔPo/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距离Ro/m7.78.479.2410.0110.7811.55超压ΔPo/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.0133、从表F4.2和表F4.3中得到钢瓶爆炸所造成的冲击波对人体的伤害作用和对建筑物的破坏作用。（注：不考虑爆炸造成的飞散物和火灾对人的伤害，对建筑物的破坏，不考虑低温和中毒对人的伤害）表F4.2冲击波对人体的伤害作用超压ΔPo/MPa伤害作用超压ΔPo/MPa伤害作用0.02～0.03轻微损伤0.05～0.10内脏严重损伤或死亡0.03～0.05听觉器官损伤、骨折0.10大部分人员死亡表F4.3冲击波对建筑物的破坏作用超压ΔPo/MPa破坏情况＜0.03门窗玻璃破碎，建筑物局部破坏或轻微破坏，墙裂缝0.03～0.05建筑物中度破坏，墙大裂缝，屋瓦掉下0.05～0.10木建筑厂房柱折断，房架松动，墙倒塌＞0.10防震钢筋混凝土建筑物破坏，小房屋倒塌由以上计算可知，钢瓶在半径3.08m范围内爆炸产生的冲击波大于0.126MPa，在此范围内大部分人员死亡，小房屋倒塌，钢筋混凝土建筑物破坏；在半径3.08～4.62m范围内，人员内脏严重损伤或死亡，木建筑物严重破坏，墙倒塌；在半径4.62～6.16m范围内，人的听觉器官损伤或骨折，建筑物中度破坏，墙大裂缝，屋瓦掉下；在半径6.16～10.1m范围内，人员受到轻微损伤，建筑物轻度破坏或局部破坏；在半径10.1m以外，基本无人员伤害，无建筑物破坏。