蒸气云爆炸模型

5.4.1蒸气云爆炸模型分析蒸气云爆炸能产生多种破坏效应，如冲击波超压、热辐射、碎片作用等，但最危险、破坏力最强的是冲击波的破坏效应。常见的冲击波伤害－破坏准则有：超压准则、冲量准则、压力－冲量准则等。本次评价采用超压准则。蒸气云爆炸的超压使用TNT当量法进行计算。蒸气云爆炸的TNT当量可用下式估算：TNTffTNTQQWW8.1式中：1.8：地面爆炸系数；α:蒸气云的TNT当量系数，0.04；Wf:液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量，kg；Qf：燃料的燃烧热，kJ/kg；QTNT：TNT的爆热，4520kJ/kg；WTNT：蒸气云的TNT当量，kg；根据项目单位提供的资料，液化石油气成份为50％的丙烷、50%的丁烷。查物质系数和特性表可知，丙烷燃烧热Hc/(103Btu.lb-1)为19.9，丁烷燃烧热Hc/(103Btu.lb-1)为19.4，则：液化石油气的燃烧热Qf=19.9×103×0.5+19.4×103×0.5＝19.7×103（Btu/lb）＝19.7×103×1.055÷0.454=45779（kJ/kg）液化石油气密度取0.51t/m3，充装系数取0.9，设泄露的液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的总体积百分数为30%，假设这个Ⅱ级供应站6m3的液化石油气全部泄露（实际是不可能全部泄露的）。则：6m3的液化石油气全部发生泄漏时，液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量Wf=6×0.51×103×0.9×30%=826（kg）WTNT=1.8×0.04×826×45779/4520=602.3（kg）①死亡区该区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为R0，表示外圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50％，它与爆炸量间的关系由下式确定：37.00)1000/(6.13TNTWR式中：WTNT为爆源的TNT当量，kg。代入WTNT=602.3（kg，TNT）得死亡半径R0=11.3m可以认为该圆周内没有死亡的人数正好等于圆周外死亡的人数，即死亡区内的人员将全部死亡，而死亡区外的人员将无一死亡。这一假设在破坏效应随距离急剧衰减的情况下是近似成立的。②重伤区该区内的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R0，外径记为R1，代表该处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为50％，它要求冲击波峰值超压为44000Pa。冲击波超压△Ps可按下式计算：△Ps=0.137Z-3+0.119Z-2-0.0193/101)/(EPRZE=1.8αWfQf△Ps=44000/P0=0.4344式中：R为目标到爆源的水平距离，m；0P为环境压力，Pa；E为爆源总能量，J/kg。代入冲击波峰值超压44000Pa可得到重伤半径：R1=1.082（E/101300）1/3=32.4m③轻伤区该区内的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。该区内径为重伤区域的外径R1，外径记为R2，代表外边界处耳膜因冲击波作用破裂的概率为1％，它要求的冲击波峰值超压为17000Pa。按重伤半径的计算方法可的：R2=1.956（E/101300）1/3=58.6m④安全区该区内人员即使无防护，绝大多数人也不会受伤，死亡的概率几乎为零。该区内径为轻伤区的外径R2，外径为无穷大。⑤建筑物的破坏分区建筑物的破坏程度可参见如下方法确定。表5.4.1英国建筑物破坏等级的划分破坏等级i破坏系数Ai常数iK破坏状况11.03.8所有建筑物全部破坏。20.64.6砖砌房外表50％～70％破损，墙壁下部危险。30.59.6房屋不能再居住，屋基部分或全部破坏，外墙1～2个面部分破损，承重墙损失严重。40.328建筑物受到一定程度破坏，隔墙木机构要加固。50.256房屋经修理可居住，天井瓷砖瓦管不同程度破坏，隔墙木结构要加固。60.1+房屋基本无破坏。注：×在精度要求不太高的危险性评估中，可以此半径作为财产损失半径，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，可以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。各破坏等级区域外径由下式确定：6/123/1])/3175(1/[TNTTNTiiWWKR式中：iR为i区半径，m；iK为常量，计算财产损失半径时破坏等级i＝2，取iK=4.6，代入上式得：财产损失半径iR=67.9m5.4.2蒸气云爆炸模型后果评价结果通过前面的蒸气云爆炸超压模型及超压准则，计算得出泄漏扩散后发生蒸气云爆炸造成的不同程度的人员伤害半径和财产损失半径，具体情况见表5.3.2。表5.4.2蒸气云爆炸破坏/伤害半径蒸气云爆炸伤害程度死亡重伤轻伤财产损失破坏/伤害半径（m）11.332.458.667.9