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1、安全评价理论与方法,第四章 事故危害后果模拟分析,4 事故危害后果模拟分析 章节结构,4.1 爆炸伤害模型4.2 火灾伤害模型4.3 泄漏扩散模型4.4中毒模型本章复习题,火灾、爆炸是火炸药、石油、化工、采矿、交通运输等行业中发生频率高、损失大的两种重大事故类型。对美国化工行业1978-1980三年中发生的1028起事故的统计结果如下面的图1所示。1:爆炸 2:火灾 3:其它 图 1 事故损失分布,4.1 爆炸伤害模型,1）爆炸机理物理爆炸、气体爆炸、粉尘爆炸、炸药爆炸2）爆炸伤害准则超压准则，冲量准则，超压-冲量准则3）物理爆炸模型4）气体爆炸模型蒸汽云爆炸，沸腾蒸汽爆炸（辐射伤害机理）,A
2、 凝聚相含能材料爆炸伤害模型 凝聚相含能材料爆炸能产生多种破坏效应，最危险、破坏力最强、破坏区域最大的是冲击波的破坏效应。a 冲击波伤害准则（超压-冲量准则）超压-冲量准则认为：破坏效应由超压p与冲量I共同决定，它们的不同组合如果满足下列条件就可产生相同的破坏效应：,式中：-冲击波超压，Pa；-引起目标破坏的最小临界超压，Pa；C-目标被破坏的临界冲量；-常数，与目标性质和破坏等级有关。,b 爆炸死亡区该区内的人员如缺少防护，则被认为无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为R0.5，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。R0.5=13.6(WTNT/1000)0.3
3、7 式中：WTNT爆源的TNT当量，kg；WTNT=E/QTNT 式中：E爆源的总能量；QTNTTNT爆热，4.52MJ/kg。,B 蒸汽云爆炸的伤害模型TNT当量法：如果某次爆炸造成的破坏状况与x kgTNT爆炸造成的破坏状况相当，则称此次爆炸的威力为x kgTNT当量。蒸汽云爆炸的TNT当量：WTNT=WfQf/QTNT 式中:蒸汽云的TNT当量系数，0.04；Wf蒸汽云中燃料的总质量，kg；Qf燃料的燃烧热，MJ/kg；QTNTTNT爆热，4.124.69MJ/kg。,4.2 火灾伤害模型,1）火灾伤害准则：热辐射2）火灾模型：池火、火球、喷射火（1）热辐射对人员的影响（2）池火灾伤害模
4、型（3）沸腾液体扩展为蒸汽爆炸伤害模型（4）固体火灾伤害模型,（1）热辐射对人员的影响热辐射剂量是根据热辐射通量（单位:W/m2）和热辐射作用时间来确定的死亡热通量q1:Pr=-37.23+2.56ln（Tq14/3）重伤热通量q2:Pr=-43.14+3.0188ln（Tq24/3）轻伤热通量q3:Pr=-39.83+3.0186ln（Tq34/3）式中：T人体暴露于热辐射的时间,s；Pr伤害几率单位死亡几率与伤害百分数的关系:式中:D死亡百分数,当Pr=5时,D=50。,同裸露人体的情况相比，由于服装的防护作用，人体实际接收的热辐射强度有所减少，人体实际接收的热辐射强度qc为 qc=q 式
5、中，qc人体实际接收到的热通量，W/m2；q裸露人体接收到的热通量，W/m2；有服装保护时人体的热接收率，取=0.4。,（2）池火灾伤害模型定义：可燃液体（汽油、柴油）泄露后流到地面形成液池，或流到水面覆盖水面，遇到火源燃烧形成的火灾。a 池直径的计算 当危险单元为油罐或油罐区时，根据防护堤所围池面积S（m2）计算：D=（4S/3.14）1/2 S=W/(Hmin)式中:W泄漏的液体量，kg；Hmin最小油层厚度,m,与地面性质和状态有关；油的密度，Kg/m3。,b 确定火焰高度 H/D=式中：H火焰高度，m；单位表面积的燃烧速度，kg/（m2s）;空气密度，kg/m3;D 池直径，m;uW1
6、0 m高处的风速，ms；uC特征风速，ms；uC=(g D0)0.333,如果u W u C，uW u C=1。c 火焰表面热通量的计算 kw/m2 式中：Hc燃烧热，kJ/kg；f 热辐射系数，可取f=0.15；单位表面积的燃烧速度,kg/(m2s)。,d 目标接收到的热通量的计算 kw/m2 式中：V视角系数 r目标到火球中心的水平距离，m q0 火焰表面热通量，kw/m2,（3）沸腾液体扩展为蒸汽爆炸伤害模型 a 火球半径计算 R=2.9W1/3 m 式中:W可燃气体存储量,kg；b 火球持续时间的计算 t=0.45W1/3 s c 目标接收到的热量计算 Qr=J/m2 式中：p容器内可
7、燃物质的饱和蒸汽压，MPa;b储罐形状系数；c储罐数量影响因子；r目标离储罐距离；Qr目标接收的热剂量。,（4）固体火灾伤害模型 固体火灾的热辐射系数按点源模型估计 式中：F-热辐射系数，可取0.25；Mc-燃烧速率，kg/s；Hc-燃烧热，J/kg；r-目标到火源之间的距离，m。,（1）泄漏口尺寸 按照管道、阀门、压力容器等分类不同，分别取20%或20%100%之间，见课本P46。,4.3 泄漏扩散模型,（2）液体释放量 a 确定释放的液体流量 式中：Q0液体泄漏速度，Kg/s;Cl液体泄漏系数，按此表选取；A泄漏口的面积，m2；泄漏液体密度，Kg/m3；p容器内介质压力，Pa；p0环境压力
8、，Pa；h裂口之上液位高度，m。,b 确定释放的总液体量假设液池在15min后达到最终泄漏量：WT=1560Q0 式中：Q0液体流量，kg/s；WT液体泄漏总量，Kg。,c 计算闪蒸系数和闪蒸释放量如果温度大于沸点：闪蒸系数：式中：Tb-液体在常压下的沸点，K；Ts-泄漏前液体的温度，K；Cp-液体的定压比热，J/（kgK）；Hv-液体的气化热，J/kg。闪蒸产生的释放量：AQf=FVWT/t1式中：AQf闪蒸量，Kg/s；WT液体泄漏总量，Kg；t1闪蒸蒸发时间，s。,（3）气体释放量当，气体泄漏量：当，气体泄漏量：式中：Cg气体泄漏系数，按此表选取；M相对分子质量；气体密度，Kg/m3;T气体温度，K；R气体常数，J/(molK)；A泄漏口面积，m2；,4.4中毒模型,描述毒物泄漏后果的概率函数法 Y=A+Bln（cnt）式中：Y中毒死亡概率；A、B、n取决与毒物性质的常数；C 接触毒物的浓度,PPm；t接触毒物的时间,min。,复习题四,对本章之内容的要求：理解爆炸伤害模型、火灾伤害模型、泄漏扩散模型、中毒模型的计算步骤，能够结合实例进行分析。,
