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    低溫壓力容器發(fā)生物理爆炸的事故后果模擬分析

    2013-04-11 10:35:20劉煒
    化工裝備技術(shù) 2013年1期
    關(guān)鍵詞:液氧潛熱常壓

    劉煒

    (中國醫(yī)藥集團(tuán)重慶醫(yī)藥設(shè)計院)

    0 前言

    在安全評價工作中,需要對低溫常壓液體儲罐發(fā)生物理爆炸的事故后果進(jìn)行模擬分析。但查閱有關(guān)安全評價方面的資料,沒有合適的數(shù)學(xué)模型可供運(yùn)用,因此只能以低溫液體的蒸發(fā)潛熱作為爆破能量來進(jìn)行事故后果的模擬分析。本文通過計算,定量地給出了低溫常壓液體儲罐發(fā)生爆炸時的致死、致傷以及建筑物受損的程度。

    1 蒸發(fā)潛熱的計算過程

    某液氧儲罐為常壓容器,容積為300 m3,裝料系數(shù)按0.92考慮,液氧儲罐中液氧的實際質(zhì)量為314.64 t。假設(shè)液氧儲罐接觸到外界熱源,造成儲罐中5%的低溫液氧氣化,即有15.73 t低溫液氧溫度迅速升高而全部蒸發(fā)為氧氣,在受限的空間里體積迅速膨脹,且蒸發(fā)潛熱全部轉(zhuǎn)化為爆破能量。

    根據(jù)Riedel法,正常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)潛熱ΔHvb=1.093RTc[Tbr(lnpc-1)/(0.93-Tbr)],查得液氧的Tb=90 K,Tc=155 K,pc=5.08 MPa,R=8.326×10-3kJ/(mol·K),則

    式中E——爆破能量;

    w——蒸發(fā)的液氧的質(zhì)量。

    2 沖擊波的超壓計算

    將爆破能量E換算成TNT當(dāng)量q:

    爆炸的模擬比α:

    在1000 kg TNT爆炸試驗中的相當(dāng)距離R0=R/α,其中R為實際距離。1000 kg TNT爆炸時的沖擊波超壓如表1所示。沖擊波超壓對人體和建筑物的傷害作用如表2所示。

    表1 1000 kg TNT爆炸時的沖擊波超壓

    表2 沖擊波超壓對人體和建筑物的傷害作用

    3 傷害范圍

    當(dāng)液氧儲罐因接觸到外界熱源而造成儲罐中5%的低溫液氧氣化時,有15.73 t低溫液氧因溫度迅速升高而全部蒸發(fā)為氧氣,在受限的空間里體積迅速膨脹,放出大量的蒸發(fā)潛熱。若這些蒸發(fā)潛熱全部轉(zhuǎn)化為爆破能量,則根據(jù)表1、表2和上述計算出的α推算,液氧蒸發(fā)爆破能量所產(chǎn)生的傷害作用為:在距離小于20.68 m時,造成大部分人員死亡;在距離為20.68~29.51 m時,人體內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡,磚墻倒塌;在距離為29.51~38.59 m時,聽力損傷或骨折,墻產(chǎn)生大裂縫;在距離為38.59~50.85 m時,人體輕微損傷,墻出現(xiàn)裂縫。

    4 結(jié)論

    在進(jìn)行安全評價的事故后果模擬分析時,用低溫液體的蒸發(fā)潛熱作為爆破能量來計算低溫常壓液體儲罐發(fā)生物理爆炸時沖擊波超壓的破壞范圍,不失為一種可靠、簡便的評價方法。

    [1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.安全評價 (上冊) [M].第3版.北京:煤炭工業(yè)出版社,2005.

    [2] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計手冊(上冊) [M].第4版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

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