沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害半经计算模型

单罐贮存，W取罐容量的50％，双罐贮存，W取罐容量的70％，多罐贮存，W取罐容量的90％； 2、 计算火球半经R： R=2.9W1/3 (m) 3、 计算火球持续时间t： t=0.45W1/3 (s) 4、 计算造成不同伤害的热通量q(r) (W/m2) ：

死亡热通量q1 : Pr=37.23+2.56ln (t·q4/3) （5.1） 二度烧伤热通量q2: Pr=43.14+3.0188ln (t·q4/3) （5.2） 一度烧伤热通量q3: Pr=39.83+3.0186ln (t·q4/3) （5.3） 财产损失热通量q4: q4 = 6730t4/5+25400 (W/m2) （5.4） 计算时Pr取5，计算出q值。

注意：当暴露时间（t）超过180秒时， 5.1～5.3式不再适用。 5、 根据各热通量值，计算相应的伤害半经r:

按ILO模型，用下式计算：

q(r) = q0R2r(10.058ln r )/(R2+r2)3/2

q0 —火球表面热辐射通量，柱形罐q0取270000w/m2, 球形罐q0取200000w/m2。

r —目标到火球中心的距离(m), R—火球半径(m)。

代入q(r)、q0、R等值，可算出相应的伤害半经值。

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瞬间火灾作用下的伤害准则（t＝40秒）

热剂量（kJ/m2） 伤害效应 1030 引燃木材 592 死亡 250 二度灼伤 392 重伤 172 轻伤 6.4 皮肤疼痛 临界热剂量（kJ/m2） 375 伤害效应 三度灼伤 125 一度灼伤 附录 三种沸腾液体扩展蒸气云爆炸伤害半经计算模型

模型名称 火球半径 火球持续时间 R（m） t（s） R=2.9Wf1/3 t=0.45 Wf 1/3 R=2.665 Wf0.327 t=1.089 Wf0.327 t=0.830 Wf 0.316 目标处热辐射通量q（kw/m2） q(r) = q0R2r (10.058ln r )/(R2+r2)3/2 q(r) =0.27P00.32QfWf/ (4r2t) q(r) =b WfQf / (4r2t) ILO模型 Greenberg -Cramer模型 Roberts模型 R=2.9 Wf0.333 ILO模型中，q0为火球表面的辐射通量，10.058lnr代表大气传递系数，R2r/(R2+r2)3/2代表视角系数。此模型适用于目标位于火球之外。 Greenberg-Cramer模型中，Qr为燃料燃烧热（kj/kg），P0为贮罐内压力（MPa）, 0.27P00.32代表热辐射系数，Wf为火球中消耗掉的燃料质量。

Roberts模型中，b为热辐射系数（0.2～0.4），它适用于火球中消耗的燃料量在1～100000kg之间。

通过比较发现Greenberg-Cramer模型比Roberts模型更合理。如果用大气传递系数对Greenberg-Cramer模型进行修正后，其估计的热剂量与ILO模型相当。

但由于ILO模型没有考虑压力容器的影响，而且不能计算距离小于火球直径范围内的热剂量；而Greenberg-Cramer模型没有考虑容器形状和空气吸收热量的影响，两个模型都存在不足，因此宇明德提出了下述的新模型。且此模型在安元软件中得到了应用。

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安元软件采用的扩展蒸汽爆炸计算模型 ——宇明德书中建议的改进模型 1、计算火球中消耗的可燃物质量W(kg)

单罐贮存，W取罐容量的50％，双罐贮存，W取罐容量的70％，多罐贮存，W取罐容量的90％； 2、计算火球半经R： R=2.9W1/3 (m) 3、计算火球持续时间t： t=0.45W1/3 (s) 4、计算目标接受的热剂量Q(r) Q(r)=abcTWQ/(4r2)

式中 T为大气传递系数，T＝10.058ln r r为目标至火球中心的距离（m）

W为火球中燃料量（kg）（宇明德书中是最大单罐储存量） Q为燃烧热（kJ/m2）

a为热辐射系数，a＝0.27P00.32 , P0为储存压力（MPa） b为储罐形状系数，柱形罐b＝1，球形罐b＝20/27

c 为储罐数量影响因子，单罐c＝0.5，双罐c＝0.7，

多罐c＝0.9。（注：与前面第一项并不重复，前面用于计算火球燃烧时间t）。

通过计算机迭代过程可以计算出各类伤亡半径。 5、计算扩展蒸汽爆炸中的死亡人数N1 （人） N1 ＝  min(R1,R0)21

min为取小符号，1为爆源间人员密度（人/m2），R0和R1分

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别为爆源间半径和死亡半径（m）。

爆源间是指爆炸火球可能伤害的范围，并认为爆炸火球只能伤害爆源间的人员和财产，不可能伤害爆源间以外的人员和财产。 6、计算扩展蒸汽爆炸中的重伤人数N2 （人） N2 ＝ [ min(R2,R0)2－min(R1,R0)2]1 其中R2为重伤半径（m）。 7、计算扩展蒸汽爆炸中的轻伤人数N3 （人） N3＝ [ min(R3,R0)2－min(R2,R0)2]1 其中R3为轻伤半径（m）。

8、计算扩展蒸汽爆炸中的直接财产损失S1 (万元) S1 ＝  min(R4,R0)23

其中R4为财产损失半径（m），3为财产密度（万元/m2） 9、计算扩展蒸汽爆炸中的事故严重度（万元）

S = S1+( N1×6000＋N2×3000＋N3×105)×20/6000 研究发现，在暴露时间40秒以内，曲线为倾斜直线，热剂量为常数（60～70kJ/kg）（下图）,与文献报道的65 kJ/kg一致。暴露时间超过120秒以后，曲线为水平 直线，热通量为一常数 （1.4～1.5kW/m2）。这就是 热伤害准则中对两种火灾下 时间取值（40s及120s）的原因。

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热通量q(w/m2•s) 40s 120s 暴露时间t (s)