安全评价中常用计算课件.ppt
《安全评价中常用计算课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《安全评价中常用计算课件.ppt(83页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、九绵高速九绵高速C2标安全评价常用计算标安全评价常用计算2016年年1月月蒸汽云爆炸的伤害模型蒸汽云爆炸的伤害模型o蒸汽云爆炸是由于以蒸汽云爆炸是由于以“预混云预混云”形式扩散的形式扩散的蒸汽云遇火后在某一有限空间发生爆炸而导蒸汽云遇火后在某一有限空间发生爆炸而导致的。泄漏的油品如果没有发生沸腾液体膨致的。泄漏的油品如果没有发生沸腾液体膨胀蒸汽云爆炸现象或立即引发大火,溶剂油胀蒸汽云爆炸现象或立即引发大火,溶剂油或燃料油等物质的低沸点组分就会与空气充或燃料油等物质的低沸点组分就会与空气充分混合,在一定的范围聚集起来,形成预混分混合,在一定的范围聚集起来,形成预混蒸汽云。蒸汽云。蒸汽云爆炸的伤害
2、模型蒸汽云爆炸的伤害模型o如果在稍后的某一时刻遇火点燃,由于气液如果在稍后的某一时刻遇火点燃,由于气液两相物质已经与空气充分混合均匀,一经点两相物质已经与空气充分混合均匀,一经点燃其过程极为剧烈,火焰前沿速度可达燃其过程极为剧烈,火焰前沿速度可达50100ms,形成爆燃。对蒸汽云覆盖范围内,形成爆燃。对蒸汽云覆盖范围内的建筑物及设备产生冲击波破坏,危及人们的建筑物及设备产生冲击波破坏,危及人们的生命安全。的生命安全。蒸汽云爆炸的伤害模型蒸汽云爆炸的伤害模型o发生蒸汽云爆炸现象最起码应具备以下几个发生蒸汽云爆炸现象最起码应具备以下几个条件:条件:周围环境如树木、房屋及其它建周围环境如树木、房屋及
3、其它建筑物等形成具有一定限制性空间;筑物等形成具有一定限制性空间;延缓延缓了点火的过程;了点火的过程;充分预混了的气液两相充分预混了的气液两相物质与空气的混合物;物质与空气的混合物;一定量的油品泄一定量的油品泄漏。漏。蒸汽云爆炸的伤害模型蒸汽云爆炸的伤害模型o爆源的爆源的TNT当量计算当量计算TNT当量计算公式:当量计算公式:WTNT=WQfQTNTo式中:式中:WTNT易燃液体的易燃液体的TNT当量当量(kgTNT);oWf易燃液体的质量易燃液体的质量(kg);Qf易燃易燃液体的燃烧热液体的燃烧热(MJkg);QTNT-TNT的爆热,的爆热,取取4.52MJkg;TNT爆热为爆热为4.52M
4、Jkg,TNT当量计算当量计算oTNT当量计算公式如下:oWTNT=*Wf*Qf/QTNTo式中:oWTNT蒸汽云的TNT当量,kg;oWf蒸汽云中燃料的总质量,kg;o蒸汽云当量系数,统计平均值为0.04;oQf蒸汽的燃烧热,MJ/kg;oQTNTTNT的爆炸热,4.52MJ/kg;TNT当量计算当量计算o对于地面爆炸,由于地面反射作用使爆炸威对于地面爆炸,由于地面反射作用使爆炸威力几乎加倍,一般应乘以地面爆炸系数力几乎加倍,一般应乘以地面爆炸系数1.8。o所以我们经常用到的公式所以我们经常用到的公式WTNT=*Wf*Qf/QTNT就就变为:oWTNT=1.8*0.04*Wf*Qf/QTNT
5、oTNT当量计算当量计算o以异丁烯的库存量18.3吨为例举例说明:o异丁烯的计算:(18.3吨,浓度99%)异丁烯分子量为56.111kg异丁烯为1000/56.11=17.82mol异丁烯燃烧热为2705.3kj/mol=2705.317.82=48.21MJ/kg异丁烯的WTNT=1.80.0418.30010000.9948.214.52=13912.43kgTNT当量计算当量计算o我们再举一个例子:我们再举一个例子:l节油罐车溶剂油的节油罐车溶剂油的TNT当量当量计算oWTNT易燃液体的TNT当量(kgTNT);oWf易燃液体的质量(kg);7900.860oQf易燃液体的燃烧热易燃液
6、体的燃烧热(MJkg);溶剂;溶剂油燃烧热值为油燃烧热值为43.69MJkg。oQTNT-TNT的爆热,取的爆热,取4.52MJkg;TNT爆热为爆热为4.52MJkg,TNT当量计算当量计算o将以上数据代入公式将以上数据代入公式WTNT=1.8*0.04*Wf*Qf/QTNTo=1.80.047900.86043.694.52=?Kgo这个数字大家可以自己计算一下这个数字大家可以自己计算一下o经验:经验:一般来说一般来说TNT的当量相当于物质重量的当量相当于物质重量的的70%75%蒸汽云爆炸时死亡半径蒸汽云爆炸时死亡半径o运用范登伯(VandenBerg)和兰诺伊(Lannoy)方程计算蒸汽
7、云爆炸时死亡半径为:R=13.6(WTNT1000)0.37o根据最大可能危险原则计算根据最大可能危险原则计算,可以认为此,可以认为此半径内的人员全部死亡,半径以外无一人死半径内的人员全部死亡,半径以外无一人死亡,这样可以使问题简化。亡,这样可以使问题简化。蒸汽云爆炸时死亡半径蒸汽云爆炸时死亡半径o举一个简单的例子:o当可燃蒸汽的TNT当量为1000Kg时则:时则:oR0.513.6(WTNT/1000)0.37o=13.6m蒸汽云爆炸时死亡半径蒸汽云爆炸时死亡半径oX=0.3967W1/3TNTexp3.503-0.7241lnp+0.0398(lnp)2式中X伤害半径p超压Psi(1Psi
8、=6.9Kpa)死亡半径的p按90Kpa(13.04Psi)重伤半径的p按44Kpa(6.377Psi)轻伤半径的p按17Kpa(2.464Psi)财产损失p按13.8Kpa(2.00Psi)这个后面括号里面的数据带入到上面的公式就可以直接计算。蒸汽云爆炸时死亡半径蒸汽云爆炸时死亡半径o计算100t丁二烯储罐蒸汽云爆炸伤害区。丁二烯的蒸汽云爆炸的效率因子,表明参与爆炸的可燃气体的分数,一般取3%或4%,这里我们取3%o首先计算TNT当量oWTNT=1.8*0.03*Wf*Qf/QTNTo1.8*0.03*100*1000*50.41/4.52o=60223kg蒸汽云爆炸时重伤半径蒸汽云爆炸时重
9、伤半径o重伤半径重伤半径R2(超压值(超压值44000Pa)重伤半径由下列方程求解:重伤半径由下列方程求解:PS=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R2/(E/P0)1/3 PS=44000/P00.4344式中:式中:E为爆炸能量;为爆炸能量;P0为环境大气压。为环境大气压。蒸汽云爆炸时轻伤半径蒸汽云爆炸时轻伤半径o轻伤半径轻伤半径R3(超压值(超压值17000Pa)轻伤半径由下列方程求解:轻伤半径由下列方程求解:PS=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R3/(E/P0)1/3 PS=17000/P00.1678蒸汽云爆炸时
10、财产损失半径蒸汽云爆炸时财产损失半径o财产损失半径财产损失半径R财(超压值财(超压值13800Pa)对于爆炸性破坏,财产损失半径对于爆炸性破坏,财产损失半径R财的计算财的计算公式为:公式为:R财财=(5.6WTNT1/3)/1+(3175/WTNT)21/6式中式中5.6(4.6)为二次破坏系数。)为二次破坏系数。蒸汽云爆炸时重伤与轻伤半径蒸汽云爆炸时重伤与轻伤半径o另一计算公式另一计算公式r=0.3967WTNT1/3exp3.5031-0.7241lnp0.0398(lnp)2注意注意,这里超压值这里超压值p的单位是的单位是psi,1psi=6.9kPa。注:重伤与轻伤半径手工不能计算,需
11、要计注:重伤与轻伤半径手工不能计算,需要计算机模型。算机模型。小结:小结:o关于轻伤半径和财产损失半径,我们这里先关于轻伤半径和财产损失半径,我们这里先这样介绍一下,学习是一个循序渐进的过程,这样介绍一下,学习是一个循序渐进的过程,只要持续学习,终身学习就会不断长进,选只要持续学习,终身学习就会不断长进,选择学习就意味着选择进步。择学习就意味着选择进步。池火灾池火灾o火灾评价的一种模型。火灾评价的一种模型。o液体泄漏液体泄漏,一般会引起池火灾。池火灾的破一般会引起池火灾。池火灾的破坏主要是热辐射坏主要是热辐射,如果热辐射作用在容器和如果热辐射作用在容器和设备上设备上,尤其是液化气体容器尤其是液
12、化气体容器,其内部压力会其内部压力会迅速升高迅速升高,引起容器和设备的破裂引起容器和设备的破裂;如果热辐如果热辐射作用于可燃物射作用于可燃物,会引燃可燃物会引燃可燃物;如果热辐射如果热辐射作用于人员作用于人员,会引起人员烧伤甚至死亡。会引起人员烧伤甚至死亡。池火灾池火灾o(1)柴油泄漏量)柴油泄漏量o设定一个设定一个5000m3柴油罐底部柴油罐底部DN200进油管进油管管道破裂出现长管道破裂出现长50cm,宽,宽1cm的泄漏口,的泄漏口,泄漏后泄漏后10分钟切断泄漏源。泄漏的液体在防分钟切断泄漏源。泄漏的液体在防火堤内形成液池,泄漏时工况设定情况见表火堤内形成液池,泄漏时工况设定情况见表9-4
13、。o油品连续泄漏工况油品连续泄漏工况池火灾池火灾泄漏泄漏源源介介质温度温度(0C)介介质压力力(Mpa)介介质密度密度(kg/m3)泄口面泄口面积(m2)泄漏泄漏时间(min)备注注柴油柴油罐罐常温常温常常压8700.00510按按10分分钟后切断泄后切断泄漏源漏源计池火灾池火灾o柴油泄漏量用柏努利公式计算:柴油泄漏量用柏努利公式计算:oQ=CdA2(P-P0)/+2gh1/2oW=Q.to式中式中:Q泄漏速率(泄漏速率(kg/s););oW泄漏量(泄漏量(kg););ot油品泄漏时间(油品泄漏时间(s),),t=600soCd泄漏系数,长方形裂口取值泄漏系数,长方形裂口取值0.55(按雷诺数
14、(按雷诺数Re100计);计);池火灾池火灾oA泄漏口面积(泄漏口面积(m2););A=0.005m2o泄漏液体密度(泄漏液体密度(kg/m3););oP容器内介质压力(容器内介质压力(Pa););oP0大气压力(大气压力(Pa););og重力加速度(重力加速度(9.8m/s2););oh泄漏口上液位高度(泄漏口上液位高度(m),柴油罐液面),柴油罐液面安全高度安全高度15.9m。池火灾池火灾经计算经计算Q=42.23kg/s、W=25341kg(10分分钟泄漏量)钟泄漏量)池火灾池火灾o(2)泄漏柴油总热辐射通量)泄漏柴油总热辐射通量Q(w)o柴油泄漏后在防火堤内形成液池,遇点火源柴油泄漏后
15、在防火堤内形成液池,遇点火源燃烧而形成池火。总热辐射通量燃烧而形成池火。总热辐射通量Q(w)采)采用点源模型计算:用点源模型计算:oQ=(r2+2rh)mfHc/(72mf0。61+1)池火灾池火灾o式中式中:mf单位表面积燃烧速度单位表面积燃烧速度kg/m2.s,柴油为柴油为0.0137;oHc柴油燃烧热,柴油燃烧热,Hc=43515kJ/kg;oh火焰高度火焰高度h(m),按下式计算:),按下式计算:oh=84rmf/O(2gr)1/20.6oO环境空气密度,环境空气密度,O=1.293kg/m3;og重力加速度,重力加速度,9.8m/S2池火灾池火灾o燃烧效率因子,取燃烧效率因子,取0.
16、35;or液池半径液池半径(m),r=(4S/)1/2oS液池面积,液池面积,S=3442m2;oW泄漏油品量泄漏油品量kgo柴油密度,柴油密度,=870kg/m3;o火灾火灾持续时间:持续时间:T=W/S.mf池火灾池火灾o计算结果:计算结果:Q(w)=1006347(kw)oT=537s=9min池火灾池火灾o火灾通过辐射热的方式影响周围环境,根据火灾通过辐射热的方式影响周围环境,根据概率伤害模型计算,不同入射热辐射通量造概率伤害模型计算,不同入射热辐射通量造成人员伤害或财产损失的情况表成人员伤害或财产损失的情况表9-5。o表表9-5热辐射的不同入射通量造成的伤害热辐射的不同入射通量造成的
17、伤害及损失及损失池火灾池火灾入射通入射通量量kw/m2对设备的的损害害对人的人的伤害害37.5操作操作设备全部全部损坏坏1%死亡死亡/10s100%死亡死亡/1min25在无火焰在无火焰,长时间辐射下射下,木材木材燃燃烧的最小能量的最小能量重大重大烧伤/10s,100%死亡死亡/1min12.5有火焰有火焰时,木材燃木材燃烧,塑料熔化塑料熔化的最小能量的最小能量1度度烧伤/10s,1%死亡死亡/1min4.020s以上感以上感觉疼痛疼痛,未必起泡未必起泡池火灾池火灾o设全部辐射热量由液池中心小球面发出,则距池中设全部辐射热量由液池中心小球面发出,则距池中心某一距离(心某一距离(x)处的入射的热
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 安全评价 常用 计算 课件
限制150内