实用定量安全评价方法及应用.ppt

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1、安全评价及预测,第3章 实用定量安全评价方法及应用,聊大理工学院安全工程教研室,主讲人：宋士学 Tel：,2,第3章 实用定量安全评价方法及应用,3.1 危险指数评价法,3.1.1 Dow火灾爆炸危险指数法,3.1.2 ICI 蒙德法,3.2 概率风险评价法,3.3 伤害范围评价法,3,3.1 危险指数评价法,美国道化学公司1964年开发第一版，至1993年推出第七版。Dow Chemical Company,Fire and Explosion IndexDow评价法根据以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措施情况，利用系统工艺过程中的物质、设备、设备操作条件等数据，通过逐步推算的

2、公式，对系统工艺装置及所含物质的实际潜在火灾爆炸危险进行评价。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,一、道化学火灾、爆炸危险指数评价法定义,4,3.1 危险指数评价法,1 整个评价基于物质危险性的评价和工艺过程危险性的评价。前者更为基础2 所评价的危险性是物质和工艺的固有危险性，基本未涉及生产过程中人和管理的因素。3 评价中所用数据来源于以往的事故统计、物质的潜在能量及现行防灾措施的经验。尽管将这些经验量化成了数据，但本质上仍属定性的、相对比较的方法4 固有危险最后通过美元来表现，风险评价和保险目的突出,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,二、道化学火灾、爆炸危险指数评价法特点

3、,5,3.1 危险指数评价法,评价单元内可燃、易燃、易爆等危险物质的最低限量为2268(2270)kg或2.27m3，小规模实验工厂上述物质的最低量为454kg或0.454m3，评价结果才有意义。若单元内物料量较少，则评价结果有可能被夸大。在各种评价类型中都可以用，安全预评价中使用最多。通过计算暴露危险区域半径，通过设计时增大间距或者减少暴露区域的投资来降低和减少风险。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,三、道化学火灾、爆炸危险指数评价法应用范围,6,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,资料准备 准确的装置（

4、生产单元）设计方案；工艺流程图；工艺设备及安装成本表。道氏7版火灾、爆炸指数（F&EI）评价法；道氏7版火灾、爆炸指数计算表；安全措施补偿系数表；工艺单元风险分析汇总表；生产装置风险分析汇总表；,7,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1.确定评价单元。2.求取单元内的物质系数MF。3.按单元的工艺条件，求一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2。4.用F1F2，求出工艺单元危险系数。5.将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数(F&EI)。6.用F&EI计算单元的暴露区域半径，并计算暴露面积。R=0

5、.256 F&EI 7.确定暴露区域内的所有设备的更换价值，=原来成本 0.82 增长系数8.确定危害系数(由F3和MF确定)，求出基本最大可能财产损失MPPD。9.确定安全措施补偿系数C=工艺控制物质隔离防火措施10.确定实际MPPD=C 最大可能财产损失11.确定最大可能损失工作日（MPDO），由实际MPPD 确定。12.确定停产损失=MPDO/30 VPM 0.7。VPM为每月产值,8,R=0.256 F&EI,=原来成本 0.82 增长系数,由F3和MF按照关系图确定,更换价值危害系数=,C,按照一定公式计算,=MPDO/30 VPM 0.7,9,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道

6、化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1.确定评价单元。评价单元应反映最大的火灾、爆炸危险。评价单元可以是独立的生产装置也可以是工艺装置的任一主要单元或生产单元(包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线等在内的整个生产设施)，与其他部分保持一定的距离，或用防火墙隔离开来。恰当工艺单元（简称工艺单元）从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单元,10,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1）选择工艺单元的主要依据参数 物质的潜在的化学能（物质系数）；工艺单元中危险物质的数量；资金密度；美元/操

7、作压力与操作温度；导致火灾、爆炸事故的历史资料；对装置操作起关键作用的设备。关键：极小的事故就可能导致燃爆或停产以上参数值越大越需要评价,11,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,2）选择工艺单元的几项要点 前述的量的限制 当设备串联布置且中间未相互有效隔开，应认真考虑单元划分的合理性。仔细考虑操作状态和操作时间也很重要。通常可分为开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等，经常会产生异常状况，对F&EI有影响。经过仔细判别后，通常可以选择一个操作阶段来计算F&EI，但有时必须研究几个阶段来确定重大危险。,12,3.

8、1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,2.确定物质系数(MF)。物质系数（MF）是进行危险性评价的一个最基础的数值。物质系数是表述释放能量大小的内在特性。物质系数是由Nf（物质的燃烧性）和Nr（化学活性或不稳定性）决定。1）表外物质系数的确定单一物质的查表，表外的按照表3-1取值。,13,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,表3-1 物质系数取值表,14,Nr=0 在燃烧条件下仍能保持稳定的物质。不与水反应的物质；在温度300 以下时用差示扫描量热（DSC）测定不显示温升的物质。Nr=1 自身

9、通常稳定但在加温加压条件下就变得不稳定的物质。接触空气、受光照射或受潮发生变化或分解的物质；在150 至300 间显示温升的物质。,15,Nr=2 在加温加压下易于发生剧烈化学变化的物质。用DSC试验在温度小于150 显示温升的物质；与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质。Nr=3 本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但须要强引发源或引发前必需在密闭状态下加热的物质。加温加热时对热或机械冲击敏感的物质；不需要要加热或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。Nr=4 在常温常压下自身易于引发爆炸分解或爆炸反应的物质。,16,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火

10、灾、爆炸危险指数评价法评价程序,2）混合物的物质系数求取多种物质组成，物质的含量基本相同，但物质系数不同时，如果其中物质系数最大的物质浓度在5%以上(质量浓度)，可将最大物质系数作为工艺单元的物质系数。虽然由多种物质组成，但某种物质的浓度足够高，一旦发生泄漏，引起火灾、爆炸事故，工艺单元中混合物的性质与高浓度物质的性质十分相似，这时可以用该高浓度物质的物质系数作为工艺单元的物质系数。由多种危险性反应物和一种生成物组成，但发生化学反应且反应速度很快，危险性反应物存在的时间足够短，单元危险主要来自生成物时，可把生成物的物质系数作为工艺单元的物质系数。繁琐的可以做燃烧性和反应性试验,17,3.1 危

11、险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,3）烟（云）雾 微小液滴形成的云雾，属于气相爆炸，比液体危险性更高，可将物质系数提高一级，以表明危险程度增大。,18,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,3.工艺单元危险系数F3。F3=F1 F2 F38，按8记F1 一般工艺危险系数；确定事故大小的主要因素之一F2 特殊工艺危险系数。影响事故发生概率的另一主要因素,19,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评

12、价法评价程序,1).一般工艺危险系数F1（影响损害大小）。放热反应 吸热反应 物料处理与输送 封闭单元或室内单元 通道 排放和泄漏控制各项取值范围如表3-2所示,20,表3-2 一般工艺危险系数取值范围表,21,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1).一般工艺危险系数F2（影响发生概率）。,毒性物质负压操作 爆炸极限范围内或其附近的操作 粉尘爆炸压力释放低温,易燃物质和不稳定物质的数量腐蚀 泄漏连接头和填料处 明火设备的使用热油交换系统转动设备,各项取值范围如表3-3所示,22,表3-3 特殊工艺危险系数取值范围表,

13、23,24,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,4.F&EI 计算 F&EI=F3MFF&EI被用来估计生产过程中事故可能造成的破坏F&EI与危险等级见表3-4,25,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,表3-4 F&EI与危险等级表,26,3.1 危险指数评价法,5.计算暴露区域面积1）确定半径 R=0.84F&EI(ft)=0.30480.84F&EI(m)=0.256F&EI(m)2）计算暴露面积 A=R2 为了评价设备在火灾、爆炸中遭受

14、的损坏，要考虑实际影响的体积,暴露半径、暴露区域及影响体积如图3-2所示,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,27,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,图3-2 立式储罐暴露区域和影响体积示意图,28,3.1 危险指数评价法,6.暴露区域内财产价值暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产（包括在存的物料）的更换价值来确定：更换价值原来成本0.82增长系数 0.82是考虑到事故发生时有些成本不会遭受损失或无需更换，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等，如能作更精确的

15、计算，这个系数可以改变。增长系数由工程预算专家确定，他们掌握着最新的公认的数据。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,29,3.1 危险指数评价法,7.危害系数的确定危害系数是由单元危险系数(F3)和物质系数(MF)按图3-3来确定的，它代表了单元中物料泄漏或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故的综合效应。确定危害系数时，如果F3数值超过8.0，按F3=8.0来确定危害系数。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,30,物质系数（MF）图3-3 单元危害系数计算图,31,3.1 危险指数评价法,

16、8.基本最大可能财产损失(Base MPPD)Base MPPD=更换价值危害系数,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,32,3.1 危险指数评价法,9.安全补偿系数C C=C1 C2 C3 工艺控制补偿系数（C1）物质隔离补偿系数（C2）防火措施补偿系数（C3）建设任何一个化工厂或化工装置，除了遵循国家和行业标准外，还要根据经验提出安全措施，即以上三个。具体系数取值范围见表3-5,3-6,3-7,3-8,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,33,表3-5 工艺控制补偿系数(C1)表,34,

17、表3-6 其他工艺危险分析补偿系数表,35,表3-7 物质隔离补偿系数（C2）,36,表3-8 防火措施补偿系数（C3）,37,3.1 危险指数评价法,10.实际最大可能财产损失（Actual MPPD)Actual MPPD=C Base MPPD,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,38,3.1 危险指数评价法,11.最大可能工作日损失（MPDO）Actual MPPD MPDO,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,认为是正确的时，用X代替MPPD，用Y代替MPDO：lgY=1.3251

18、320.592471(lgX)认为70%以上正确：lgY=1.5502330.598416(lgX)认为70%以下正确lgY=1.0455150.610426(lgX),39,图3-4 MPDO与Actual MPPD关系图,最大可能停工天数Y/d,认为70%以上正确,正确,认为70%以下正确,40,3.1 危险指数评价法,12.停产损失（BI）以美元计，停产损失（BI）按下式计算：BI(MPDO/30)VPM 0.70 式中，VPM为每月产值；0.7代表固定成本和利润,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,41,3.1 危险指数评价法,蒙德法

19、在Dow化学法的基础上进行了补充和扩展。引进了毒性概念和计算；发展了某些补偿系数。,3.1.2 ICI 蒙德法,一、ICI 蒙德法定义,返回,42,3.1 危险指数评价法,1 突出了毒性对评价单元的影响。2 在影响范围和安全补偿措施方面较Dow更全面3 安全补偿强调了工程管理和安全态度，突出了企业管理的重要性4 可以较广范围的进行全面、有效、更为接近实际的评价,3.1.2 ICI 蒙德法,二、ICI 蒙德法特点,43,3.1 危险指数评价法,同Dow一样，可以在各种评价类型中使用，对有毒性指标的装置应用更合适。,3.1.2 ICI 蒙德法,三、ICI 蒙德法应用范围,44,3.1 危险指数评价

20、法,1 单元危险性的初期评价评价程序如图3-5所示,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,45,图3-5 蒙德法评价程序图,46,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价1）计算道氏综合指数D,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式中：B 物质系数,也写作 MF,由物质的燃烧热值计算得来的;M 特殊物质危险值,即 SMH;P 一般工艺危险值,即 GPH;S 特殊工艺危险值,即 SPH;Q 数量危险值;L 设备布置危险值;T 毒性危险值。,47,3.1 危险指数评价法,(1)物质系数的计算B=MF=Hc1.84.1861000Hc为重要物质的燃烧热，

21、kJmol 其他物质的计算还有相关的规定,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,48,3.1 危险指数评价法,(2)特殊物质危险值的确定M。见表3-9,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-9 特殊物质危险性相关系数取值范围表,49,3.1 危险指数评价法,(3)一般工艺危险值P的确定。见表3-10,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-10 一般工艺危险性相关系数取值范围表,50,3.1.2 ICI 蒙德法,(4)特殊工艺危险值S的确定.见表3-11,表3-11 特殊工艺危险性相关系数取值范围表,51,3.1.2 ICI 蒙德

22、法,(5)数量危险值Q的确定。见表3-10,图3-6 量系数取值图,52,3.1 危险指数评价法,(6)配置危险值L的确定。见表3-12,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-12 配置危险性相关系数取值范围表,53,3.1 危险指数评价法,(7)毒性危险值T的确定。见表3-13,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-13 毒性危险性相关系数取值范围表,54,3.1 危险指数评价法,D值大小不同，危险程度不同。见表3-14,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-14 D与危险程度表,55,3.1 危险指数评价法,1 单元危

23、险性的初期评价2）火灾负荷F的计算F表示火灾的潜在危险性，是单位面积(1平方英尺)内的燃烧热值(英热量单位)。其值的大小可以预测发生火灾时火灾的持续时间。,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,56,3.1 危险指数评价法,其计算式如下：Btu/SQFT式中：B 重要物质的物质系数；K 单元中的燃物料的总量(t)；N单元中的通常作业区域()1 Btu/SQFT=11.4KJ/火灾负荷F分为8个等级，见表3-15,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,57,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-15 火灾负荷等级

24、划分表,58,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价3）装置内部爆炸指标E的计算装置内部爆炸的内部危险性与装置内物料的危险性和工艺条件有关，故其指标E用下式计算：E=1+(M+P+S)/100,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式中：M特殊物质危险性系数合计；P一般工艺过程危险性系数合计；S特殊工艺过程危险性系数合计。内部爆炸指标E分为5个等级，见表316,59,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-16 装置内部爆炸危险性等级划分表,60,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价4）环境气体/地区爆炸指标

25、A的计算 用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式中：m重要物质的混合于扩散特性系数 H单元高度；t工程温度(绝对温度，K)。p高压危险系数（通过图3-7确定）地区爆炸指标A分为5个等级，见表317,61,3.1.2 ICI 蒙德法,高压危险系数p的确定。,图3-7 高压危险系数取值图,62,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-17 环境气体爆炸危险性等级划分表,63,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价5）单元毒性指标U的计算 用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式

26、中：T毒性危险系数合计 E装置内部爆炸指标；单元毒性指标U分为5个等级，见表318,64,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-18 单元毒性危害等级划分表,65,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价6）主毒性事故指标C的计算 用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式中：U单元毒性指标 Q量系数；主毒性事故指标C分为5个等级，见表319,66,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-19 主毒性事故指标等级划分表,67,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性

27、的初期评价7）总危险性评分R的计算 用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,式中：F、E、U、A的最小值为1 总危险性评分R分为8个等级，见表320,68,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-20 总危险性等级划分表,69,3.1 危险指数评价法,2 单元危险性的最终评价1）补偿系数K1K6的确定，K1K6分别表示容器系统、工艺管理、安全态度、防火、物质隔离、灭火活动等六个方面,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,K1K6 的取值见表321表 326,70,3.1 危险指数评价法,3.1.2 I

28、CI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-21 容器系统补偿系数取值范围表,71,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-22 工艺管理补偿系数取值范围表,72,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-23 K3取值范围表,表3-24 K4取值范围表,73,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,表3-25 K5取值范围表,表3-26 K6取值范围表,74,3.1 危险指数评价法,2 单元危险性的最终评价2）求补偿值,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI

29、蒙德法评价程序,（1）补偿火灾负荷F1 F1=FK1K4K5（2）补偿装置内部爆炸指标E1 E1=EK2K3（3）补偿环境气体爆炸指标A1 A1=AK1K5K6（4）补偿全体危险性评分R1 R1=RK1K2K3K4K5K6,75,3.1 危险指数评价法,3 评价结果分析,3.1.2 ICI 蒙德法,四、ICI 蒙德法评价程序,从最终评价结果可见，各单元的初期评价结果经采取安全措施补偿后，其单元全体危险性评分大幅下降，说明采取安全措施的重要性。需要指出的是，最终评价结果是建立在最初评价后采取的安全补偿基础上，因此落实蒙德（Mond）火灾、爆炸、毒性指标评价中提出的各项安全措施才能确保评价结果的准

30、确性。,76,3.2 概率风险评价法,1 事故树分析法特点（优缺点）2 最小割集、径集的概念，及对顶上事件的影响3 结构重要度分析 原则 公式 4 会绘制最小割集、径集的等效事故树5 事故树转换成功树（条件门）6 顶上事件概率计算 首项近似法 独立近似法P128,3.2.1 事故树分析法,重点与难点剖析,77,3.2 概率风险评价法,1 事件树分析法特点（优缺点）2 根据材料编制事件树3 进行定量分析,3.2.2 事件树分析法,重点与难点剖析,78,3.3 伤害范围评价法,该方法是在一系列的假设前提下按理想的情况建立的数学模型，计算实际事故发生伤害的范围，该方法可能与实际情况有较大出入，但对辨

31、识危险性来说是可参考的,79,3.3 伤害范围评价法,一般，爆炸现象具有的特征：A 爆炸过程进行的很快B 爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波C 发出或大或小的响声D 周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏,3.3.1 爆炸,80,3.3 伤害范围评价法,一般，爆炸过程可分为两个阶段：第一阶段：物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能第二阶段：强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起介质变形、移动和破坏。按爆炸性质分为物理爆炸和化学爆炸化学爆炸的三要素：放热性、快速性和生成气体产物,3.3.1 爆炸,81,3.3 伤害范围评价法,从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：A 蒸汽云团的可燃混合

32、气体遇火突然燃烧，在无限空间的气体爆炸B 受限空间内可燃混合气体的爆炸C 化学反应失控或工艺异常所造成的压力容器爆炸D 不稳定的液体或固体爆炸总之，化学爆炸释放大量化学能，影响范围大，物理爆炸，仅释放机械能，影响范围小。,3.3.1 爆炸,82,3.3 伤害范围评价法,物理爆炸如压力容器破裂时，爆破能量不仅与压力和体积有关，还与介质在容器内的相态有关。相态不同，能量不同，计算方式不同。1 压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即气态形式爆炸时，释放的爆破能为：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,83,3.3 伤害范围评价法,Eg气体的爆破能量，KJP容器内气体的绝对压强，

33、MPaV容器的容积，mk气体的绝热指数，即气体的定压比热容与定容比热容之比。常见的k值见表3-27,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-1,84,3.3 伤害范围评价法,表3-27 常用气体绝热指数,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,从表3-27可看出，空气、氮、氧、氢、CO和NO等气体的绝热指数均为1.4或近似1.4，若用k=1.4带入式3-1得：,85,3.3 伤害范围评价法,式3-4中，Cg常用压缩气体爆破能量系数，KJ/m。常用压力下的Cg见表3-28.,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-2,86,3.3 伤害范围评价法,表3-28 常用压力下的气体容器爆破能量系数(

34、k=1.4时),3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,压缩气体爆破能量是压力P的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数见表3-28,87,3.3 伤害范围评价法,若将k=1.135带入原始公式3-1，可得干饱和水蒸气容器爆破能量：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-5,88,3.3 伤害范围评价法,表3-29 常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,各种常用压力下的干饱和蒸汽容器爆破能量系数见表3-29,89,3.3 伤害范围评价法,2 介质全部为液体时的爆破能量常温液体压力容器爆炸时释放的爆破能为：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-8

35、,EL常温液体压力容器爆破时释放的能量，KJp 液体的压力（绝），PaV 容器的体积，m,液体在压力p和T正气压缩系数，Pa-1,90,3.3 伤害范围评价法,3 液化气体与高温饱和水的爆破能量两种状态存在，但是饱和液体占容器的介质重量的绝大部分，它的能量比气体的大的多，过热状态下液体在容器爆破时释放的能量：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-9,H1爆炸前饱和液体的焓，KJ/Kg;H2大气压下饱和液体的焓，KJ/Kg;S1爆炸前饱和液体的熵，KJ/Kg;S2大气压下饱和液体的熵，KJ/Kg;T1介质在大气压力下的沸点，;W 饱和液体的质量，kg,91,3.3 伤害范围评价法,饱和水容

36、器的爆破能量按下式计算：Ew=CwV 式中 Ew饱和水容器的爆破能量，kJ；V容器内饱和水所占的容积，m3；Cw饱和水爆破能量系数，kJm3，常用压力下的值见表3-30。,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,表3-30 常用压力下饱和爆破能量系数,92,3.3 伤害范围评价法,压力容器破裂时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量三种形式表现出来。根据介绍，后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3%-15%,也就是说绝大部分能量是产生空气冲击波。1 爆炸冲击波爆炸产生的冲击波是正压负压反复循环的，开始时产生的最大正压即为冲击波面上的超压P。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用

37、是由超压引起的。超压可以达到数个甚至数十个大气压。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,93,3.3 伤害范围评价法,只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表3-31和表3-32.,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,表3-31 冲击波超压对人体的伤害作用,94,3.3 伤害范围评价法,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,表3-32 冲击波超压对建筑的破坏作用,95,3.3 伤害范围评价法,2 冲击波的超压冲击波超压P与产生冲击波的能量有关，同时也与距爆炸中心的距离有关，其关系如下：,3.

38、3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,P冲击波波面上的超压R距爆炸中心的距离n衰减系数n在爆炸中心附近取2.53，数个大气压时取2，小于一个大气压时取1.5,96,3.3 伤害范围评价法,实验数据表明，不同数量的炸药发生爆炸时，如果距爆炸中心的距离R之比与炸药量q三次方根之比相等，所产生的超压相同，如下式：,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,R目标与爆炸中心的距离，m；R0目标与基准爆炸中心的距离，m q爆炸时消耗的能量，TNT，kg；q0基准爆炸能量，TNT，kg；P目标处超压，MPa；P0基准目标处超压，MPa；炸药爆炸试验的模拟比。,97,3.3 伤害范围评价

39、法,利用式3-10，根据已知药量试验获得的超压与距离的关系，可以确定任意药量，任意距离上的超压。表3-33是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时产生的冲击波。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,表3-33 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压,98,3.3 伤害范围评价法,计算压力容器对目标的伤害、破坏作用，按以下程序：1)根据介质特性，计算爆破能量E2)将爆破能量换算成TNT当量。q=E/qTNT=E/45003)求爆炸模拟比，即4)根据冲击波对人体伤害和对建筑的破坏作用，确定超压5)根据超压确定R0，并由R0求R。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,99

40、,3.3 伤害范围评价法,一空压机压缩空气储罐工作压力(表压)为0.6MPa，容积为200m，求压缩空气储罐爆炸致人重伤、死亡和钢筋混凝土破坏的半径。解：1)0.6MPa下压缩空气的爆破能量系数为Cg=7.510kJ/m，则E=CgV=1.51052)将爆破能量换算成TNT当量。q=E/4500=33.3kg3)爆炸模拟比，即,3.3.1 爆炸,三、实例分析,100,3.3 伤害范围评价法,4)冲击波造成重伤的最小超压为0.03MPa，由表3-33知，距离在40-45米之间，用内插法得：R0=42.5m5)因为R/R0=0.321，所以R=42.50.321=13.64m(重伤)6）同理得：死亡半径为32.50.321=10.43m钢筋混凝土和房屋倒塌半径为22.30.321=7.16m答：,3.3.1 爆炸,三、实例分析,101,102,