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1、,爆破能量,压力容器爆炸的危害,1,2,爆破危害,爆炸能量,9.1,一、压缩气体的爆炸能量,压缩气体爆炸属于瞬间降压膨胀过程，为绝热膨胀过程，所以压缩气体的爆炸能量为气体绝热膨胀所作工，估算公式：,式中： ug气体绝热膨胀，即爆炸能量，J p容器内气体的绝对压力，MPa V容器的容积，m3 k气体的绝热指数,（91）,气体的绝热指数k可以按分子组成近似确定，如双原子气体k=1.4，三原子气体k=1.21.3。 常用压缩气体的绝热指数k,从表中可以看出，常用气体指数近似为1.4，将其代入（91），得到这些气体的爆炸能量为：,令,Ug=cgv,Ug气体的爆炸能量，J V气体的体积，m3 Cg压缩气
2、体爆炸能量系数，J/m3,各种常用压力（绝压）的压缩气体的爆炸能量系数如下表,二、水蒸气的爆炸能量,水蒸气的绝热指数k与一般压缩气体的差别很大，它的绝热指数值与饱和蒸汽的干度与过热状态有关，过热蒸汽k=1.3，干饱和蒸汽k=1.135，湿饱和蒸汽k=1.035+0.1x（x为蒸汽干度），将k=1.135代入（91），得到干饱和蒸汽的爆炸能量为,常压饱和蒸汽的爆炸能量可以按下式计算：,Us水蒸气的爆炸能量，J V水蒸气的体积，m3 Cs干饱和水蒸气的爆炸能量 系数，J/m3,常用压力下的干饱和蒸汽的爆炸能量系数（表9-1）,三、液化气体与高温饱和水的爆炸能量,介质为液化气体和高温饱和水的压力容器
3、在破裂时释放的能量包括气相绝热膨胀的爆炸能量和处于过热状态的液相的爆沸爆炸能量两部分，而这类容器过热饱和液体占内部介质重量的绝大部分，液相爆沸比气相爆炸能量大的多，气相爆炸能量可以忽略不计。 过热状态的液体的爆炸能量可以按式（92）计算：,（92）,式中 LL过热状态下液体的爆炸能量，J i1容器破裂前的压力或温度下饱和液体的焓，J/Kg i2大气压力下饱和气体的焓，J/Kg s1容器破裂前的压力或温度下饱和液体的熵，J/KgK W饱和液体的质量，Kg T1介质在大气压力下的沸点，K,饱和水在大气压力下的焓和熵及沸点值i2=418680，s2=1304.2，T1=373，则得到各种压力下饱和水
4、的爆炸能量：,在简化计算中，将各饱和压力下的饱和水的焓和熵代入上式中，并把饱和水的质量换成体积，则饱和水的爆炸能量为：,V容器内饱和水所占容积，m3 Cw饱和水的爆炸能量系数， J/m3,常用压力（绝压）的饱和水的爆炸能量系数（表92）,对比表91与表92可以看出饱和水的爆炸能量约为同体积、同压力的饱和蒸汽的十数倍。,四、可燃气体器外的二次爆炸能量,二次爆炸：介质为可燃气体的压力容器破裂爆炸后很快相继发生的化学爆炸，且其能量比第一次气体膨胀爆炸能量大很多。在假定参与反应气体所占百分比的情况下可以按这些可燃气体的燃烧热估算出爆炸能量。,LH化学爆炸时爆炸能量，J V参与反应的可燃气体体积，m3
5、H可燃气体的高燃烧热值，J/m3,五、耐压实验时介质的爆炸能量比较,为了验证压力容器是否具有设计压力下的安全运行承压能力，在耐压试验中为了减轻容器万一破裂造成的伤害，一般耐压试验介质应选用液体，这可以从压缩气体与压缩液体的爆炸能量比较中得到结论。 压缩气体爆炸能量,压缩液体爆炸能量等于压缩液体所作功：,Uw压缩液体爆炸能量，J 液体原始压力与膨胀终压之差，MPa 液体体积膨胀量，m3 V容器的体积，m3 液体压缩系数，MPa-1,各种压力下气体与水的爆炸能量比值表,从表中可以看出，气体的爆炸能量要比液体（水）大数百倍，压力越低，比值越大。,压力容器爆炸的危害,9.2,毒害,火灾,碎片冲击,震动
6、,冲击波,爆炸破坏力 表现形式,一、冲击波及其破坏作用,当容器破裂，高压气体大量冲击时候，周围的空气压力、密度、温度等产生突跃变化，这种扰动在空气中形成冲击波。在距爆炸中心一定距离的地方，空气压力会随着时间迅速而悬殊的变化，开始压力升高，产生很大的正压，随即迅速衰减至负压，如此反复循环数次，而压力一次比一次小得多，开始产生的最大正压力就是冲击波波阵面上的超压 ，多数情况下，冲击波的破坏作用主要是由波阵面上的超压引起的。,不同超压对建筑物及人身的破坏作用,二、碎片的破坏作用,压力容器爆炸时，壳体可能裂成碎块向四周飞散，这些具有较高速度或较大质量的碎片，具有较大的动能，可对设备或人身造成很大危害。
7、 对于被击物为钢板一类塑性材料时，碎片的穿透能力与它的动能成正比，可按下式计算：,S碎片对材料的穿透深度，cm E碎片具有的动能，J A碎片穿透方向截面积，cm2 K材料的穿透系数,一般钢板K=0.001，木材K=0.04，例：重量为1Kg的碎片，截面积为5cm2 ，击中速度为100m/s，即可穿透10mm厚的钢制设备。,三、有毒液化气体容器破裂时的毒害区,液化介质爆炸所产生的蒸汽体积与它破坏时的液体温度有关，一般常温下破裂的容器，大多数液化气体爆炸生成的蒸汽体积约为液体体积的100230倍，这些气体顺着气流方向很快向外扩充到周围大气，形成足以令人死亡或者严重中毒的毒气浓度。 有毒气体的危害浓
8、度,锅炉汽包破裂时，饱和水产生大量蒸汽，会使得附近人员烫伤，饱和水化成水蒸气的体积可按下式计算：,Vw饱和水体积，m3 Vs汽包破裂时汽化成蒸汽的体积，m3 G体积增大系数,各种饱和压力下饱和水蒸发的体积增大系数G,四、可燃液化气体容器破裂时的燃烧区,可燃液化气体贮罐破裂时，一部分液体蒸发为气体在空气中爆炸，另一部分未被蒸发而以雾状液滴散落在空气中的液体也会与周围空气混合着火燃烧，所以这类容器一旦破裂并发生二次爆炸，全部可燃液化气体全部烧净，形成体积巨大的高温燃气团。 现以液化石油气体（按丙烷计）贮罐为例，计算这种破裂时所产生的高温燃气的体积及其燃烧范围。 1.假设燃烧完全，反应按下式进行：,C3H8,5O2,3CO2,H2O,每千克丙烷需氧量为160/44=3.64Kg；需空气量3.64/0.21=17.33Kg ； W(Kg)丙烷生成燃气重量为18.33W；丙烷燃烧值取为4.61*107J/Kg； 燃烧气比热为1256J/KgK;燃气温度升高2000；燃气标况下密度为1.25Kg/m3,则W（Kg）丙烷完全燃烧生成的燃气在2000 时的体积：,设这些燃气以半球形向地面扩散，则高温燃气扩散半径为：,根据此公式可以粗略算出一个15Kg的民用液化气瓶破裂爆炸时，燃烧范围可达20m，一个10t的液化石油气贮罐破裂爆炸，燃烧范围至少可达170m.,Thank You !,