心抬升高度很小, 火球表面热辐射通量E计算模型如下:
Emax为火球表面最大辐射通量( 可取值为200、270、350、469) , kW/ m2。目标r 处接受的热辐射通量q ( r ) :
目标r 处接受的热辐射剂量Q( r ) ( kJ/ m2) 即为目标处接受的热通量q ( r ) 与作用时间t 的乘积;
式中, 1- 0. 058lnr ) 大气传递系数; r ) 目标离火球中心距离, m; V ) 视觉系数, 可由有关模型来计算确定。
抬升火球模型中抬升高度及视觉系数的确定是关键, 由于火球从产生到达到最大直径之间的时间间隔非常短( 一般为几秒, 甚至更短) , 在建立抬升火球模型时, 假设火球迅速达到最大直径, 忽略火球产生到达到最大直径之间的时间间隔。抬升火球的最大直径及持续时间模型同近地面火球模型, 其中目标处视觉系数
式中, H ) 火球中心离地面的抬升高度( 由KDmax 确定) ; K) 抬升
系数( 统计平均值为0. 75) 。
目标r 处接受的热辐射通量q( r ) :
目标r 处接受的热辐射剂量模型Q( r ) :
有了火球尺寸、表面热辐射通量、目标接受的热辐射通量及剂量模型, 根据热辐射对人和物体相应的热伤害准则, 就能模拟计算出人及物体受到不同等级伤害的距离如人员一度烧伤、二度烧伤、三度烧伤距离, 容器破裂距离, 引燃木材距离等。由于BLEVE 产生的火球有效生存时间很短, 因而采用瞬态池火灾下的热剂量准则来模拟计算火球热辐射导致各个伤害距离。部分热辐射伤害准则见表:
2.2 BLEVE 的爆炸超压模型
为了建立爆炸超压的模拟计算模型, 就得先确定参加爆炸的LPG 的初始质量。根据最大危险性原则, 把容器内全部数量的LPG 作为初始爆炸物的量, 并将LPG 实际质量转化为TNT 的当量, 见下式
式中, W-LPG 的实际质量, kg; WTNT-LPG 的TNT的当量质量, kg;
-爆炸效率系数( 0. 04~ 0. 65 之间) , 由蒸汽云被点燃时所处
的条件决定。
在建立冲击波超压模型前, 先确定爆炸特征距离:
于是, BLEVE 爆炸冲击波超压模型:
式中, Pa-环境大气压力, kPa; 环境大气温度, K。
爆炸冲击波超压, kPa。Ta-
3 凝聚相爆炸
在安全分析以及安全评价中,通常把冲击波超压所破坏的范围进行人员伤害分区和财产损失分区,即有:死亡区,重伤区,财产损失区,轻伤区和安全。
在死亡区中,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0,外径记为‰ 表示外圆周外人员因冲击波作用导致肺出血死亡的概率为50% ,它与爆炸当量问的关系由下式确定:
式中,
为第I种爆炸物的爆热,J/kg;
为第I种爆炸物的质
量,kg;K为单元内爆炸物的种类。若为地面爆炸,则以式(1)计算出爆炸能量的1.8倍作为总的爆炸能量。因此,对于此仓库总的爆破能量为
综上可以得出
式中,
为爆源的TNT当量,kg;E为爆源的总能量,J;
为爆源的质量,kg。
为TNT爆热,可取为4.52 MJ,kg;
如果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,则可以说死亡区的人员将全部死亡,而死亡区外的人员将无一死亡。这一假设能够极大地简化危险源评估的计算,而不会带来显著的误差。因为在破坏效应随距离急剧衰减的情况下,该假设是近似成立的。
在重伤区,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轻伤。其内径就是死亡半径R0.5,外径记为Rd0.5,代表该处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为O.5,它要求的冲击波峰值超压为44 kPa,这里应用了超压准则。冲击波超压,可按下式计算:
式中,
为波阵面上的超压;Po为环境大气压力;E为爆炸产生总
=4 kPa;对于轻伤区半径计
能量;对于重伤区半径计算,可取 算,可取
=17 kPa。
波阵面上的其他参数(如波阵面的传播速度 ,粒子速度 ,密度,温度 ,音速c等),均可以由理想气体的激波关系,通过超压求出。
4 压缩气体容器物理爆炸 4.1 TNT 当量模型
爆炸源分为理想爆源和非理想爆源. 理想爆源是指点爆炸源, 能量密度大, 爆源区压力高, 爆源体积可忽略不计, 视为点源。由于压力容器具有一定的体积, 其物理爆炸不是点源爆炸, 直接将气体的物理爆炸能类比到TNT 爆炸能量不合适. 为此, Prugh 提出“虚拟距离”TNT 当量模型。虚拟距离定义为容器表面最大超压与TNT 爆炸超压相等时的超压距离与容器半径的差值. 在计算实际位置的冲击波超压时, 通过虚拟距离修正, 利用TNT爆炸曲线预测超压, 计算方程