池火、TNT重大事故后果摸拟分析方法

火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。这里重点选取了有关火灾、爆炸后果分析，在分析过程中运用了数学模型。通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设前提下按理想的情况建立的，有些模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辩识危险性来说是可参考的。

1）池火计算方法

可燃液体泄露后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而形成池火。

（1） 燃烧速度

当液池中可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为

dm/dt=0.001Hc/{cp(Tb-T0)+H}

dm/dt——单位表面积燃烧速度，kg/(m2.s); Hc——液体的燃烧热；J/kg;

cp——液体的比定压热容，J/(kg.K); Tb——液体的沸点，K； T0——环境温度，K； H——液体的汽化热，J/kg; （2）火焰高度 H=84rdm/dt0.6o2gr1/2

H——火焰高度，m： r——液池半径， m：

ρo——周围空气密度， Kg／m3； g——重力加速度， m／s2：

dm／dt——燃烧速度， Kg／（m2．s）。

（3）热辐射通量

当液池燃烧时放出的总热辐射通量为Q：

Q＝

22rH(dm/dt)Hc 0.6072dm/dt1Q——总热辐射通量，W

η——效率因子，可取0.13～O．35； 其余符号意义同前。

（4）目标入射热辐射强度

假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离（X）处的入射热辐射强度为：

I=Qtc／4X2

I——目标入射热辐射强度，W／㎡

tc——热传导系数，在无相对理想的数据时，取1。 X——目标点到液池中心距离，m。 （5）计算火灾辐射强度造成的损失：

火灾辐射强度造成的损失表如下 入射通量(KW／㎡) 35～37.5 25 12.5～15 9.5 4.0～4.5 1.6 对设备的损害 操作设备全部损坏 在无火焰、长时间的辐射下，木材燃烧的最小能量 有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量 对人的伤害 1％死亡10S,100％死亡1min 重大损失1～10S 100％死亡1min 一度烧伤10S 1％死亡1min 8s达到疼痛极限，20s二度烧伤 20S感以上引起疼痛， 可能烧伤，0%致死 长时间暴露无不适感 以距离池火中心为X计算

由公式I=Qtc／4X2可推出距离X=（Qtc／4I）0.5，即为各种事故情况目标点到池火中心的距离。

2）蒸汽云爆炸伤害模型TNT当量法计算方法 TNT当量计算公式如下：

a.Wf.Qf （1）WTNT =

QTNT

式中：WTNT—蒸汽中的TNT当量

Wf—蒸汽中燃料的总质量，Kg；以重大危险源辨识中生产过程的实际 量计。

a—蒸汽爆炸的效率因子。通常取3％ Qf—-蒸汽的燃烧热，KJ／Kg。

QTNT—TNT的爆炸热，一般取4520 KJ／Kg (2)死亡半径公式： WTNT

R0.5=13．6(————)0.37 1000

(3)财产损失半径公式： R=4．6·WTNT13／[1+(3175／ WTNT )2]1/6 锅炉爆炸按高温饱和水爆炸能量计算 饱和水容器的爆炸能量按下式计算： E=C·V

式中 E—饱和水容器的爆炸能量，KJ； V—容器内饱和水的容积m3；

C—饱和水爆炸能量系数，KJ／m3其值见下表

／

常用压力下干饱和水蒸汽容器爆炸能量系数

表压力 P／MPa C／(KJ×m-3) 表压力 P／MPa C／(KJ×m-3) 0.3 4.37×102 0.3 2.38×104 0.5 8.3l×102 0.5 3.25×104 0.8 1．5 × 103 0.8 4．56 ×104 1.3 2.75×103 1.3 6.35×104 2.5 6.24×103 2.5 9.56×104 3.0 7.77×103 3.0 1.06×104 常用压力下饱和水爆炸能量系数

换算成TNT爆炸能量：

q=E／4500

式中q—TNT爆破能量计算 求出爆炸模拟比： a= (q /q0)1/3=0.1×q 1/3

计算爆炸致人员死亡半径：(取△P0=0．1则R0=22．5) R1= R0·a

计算爆炸致人员严重损伤半径：(△P0=0．05则R0=32．5) R2=R0·a

计算致财产损失半径：(△P0=0．015则R0=67．R3=R0·a

5)