TNT计算.docx
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TNT计算
TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云[wiki]爆炸[/wiki]（UVCE）模拟方法
TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云爆炸（UVCE）模拟方法中的两个典型模型。
TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的量转化成TNT当量。
TNT当量法简单易行，但有其明显缺陷：
（1）TNT爆炸时爆源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大。
（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率是有限的。
（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。
因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。
（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性大（0.02%-15.9%）。
TNT当量法关键模型：
WTNT=aWQ/QTNT （2-1）
z=R/（WTNT）1/3 （2-2）
Pi=（3.9/z1.85）+（0.5/z） （2-3）
WTNT，kg；
a为LPG蒸气云当量系数（统计平均值为0.04，占统计的60%）；
W为蒸气云中可燃气体质量，kg；
Q为可燃气体的燃烧热，J/kg;
QTNT为TNT的爆炸热,J/kg（4230--4836kJ/kg，一般取平均4500kJ/kg）；
z为R处的爆炸特征长度；
Pi为R处的爆炸超压峰值。
由式（2-1）计算出对气云爆炸有贡献的爆炸物的当量，由式（2-2）可以确定目标R处的爆炸特征距离，再由式（2-3）计算出目标R处的爆炸超压峰值。
具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量（转）
具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量;
2.4.1该建设项目存在的具有爆炸性的化学品为松节油蒸汽。
假设1个松节油贮罐内的松节油因破裂全部泄漏，并在防火堤内形成液池。
2.4.2 α－蒎烯的物理化学数据如下（因查不到松节油的部分数据，本评价采用α－蒎烯的数据）：
分子式C10H16
摩尔质量0.13623kg/mol
蒸汽压1.33kPa/37.3℃
闪点：
33℃
熔点-102.2℃
沸点：
155℃
密度：
液体密度860kg/m3；蒸汽密度6.0kg/m3
燃烧热：
45353000J/kg
气化热：
28900J/kg
2.4.3 计算参数：
环境温度：
取37.3℃
风速取大风风速：
2m/s
大气稳定度：
D
液池面积为27×15＝405m2
2.4.4过热液体闪蒸量可按下式估算
Q1=F·WT/t1
式中：
Q1——闪蒸量，kg/s；
WT——液体泄漏总量，kg；
t1——闪蒸蒸发时间，s；
F——蒸发的液体占液体总量的比例；按下式计算
式中：
Cp——液体的定压比热，J/（kg·K）；
TL——泄漏前液体的温度，K；
Tb——液体在常压下的沸点，K；
H——液体的气化热，J/kg。
TL＜Tb，因此Q1＝0
2.4.5热量蒸发估算
当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池（或者，冷冻液体泄漏至地面），并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。
热量蒸发的蒸发速度Q2按下式计算：
式中：
Q2——热量蒸发速度，kg/s；
T0——环境温度，k；
Tb——沸点温度；k；
S——液池面积，m2；
H——液体气化热，J/kg；
λ——表面热导系数（见表2-2），W/m·k；
α——表面热扩散系数（见表2-2），m2/s；
t——蒸发时间，s。
表2-2某些地面的热传递性质
地面情况
λ（w/m·k）
α（m2/s）
水泥
土地（含水8%）
干阔土地
湿地
砂砾地
1.1
0.9
0.3
0.6
2.5
1.29×10-7
4.3×10-7
2.3×10-7
3.3×10-7
11.0×10-7
T0＜Tb，因此Q2＝0
2.4.6质量蒸发估算
一但扩散停止，地面的热量蒸发减少，因为地面被冷却。
最终，地面的热量蒸发相对于由风引起的质量蒸发而言可以忽略。
风引起的质量蒸发一直持续到液体全部蒸发完毕。
质量蒸发速度Q3按下式计算：
式中：
Q3——质量蒸发速度，kg/s；
α,n——大气稳定度系数，见表A2-2；
p——液体表面蒸气压，Pa；
M——摩尔质量，kg/mol；
R——气体常数；J/mol·k；
T0——环境温度，k；
u——风速，m/s；
r——液池半径，m。
表2-3 液池蒸发模式参数
稳定度条件
n
α
不稳定（A,B）
0.2
3.846×10-3
中性（D）
0.25
4.685×10-3
稳定（E,F）
0.3
5.285×10-3
计算得：
Q3=0.056kg/s
2.4.7 松节油总蒸发量为
Q＝Q1＋Q2＋Q3＝0.056kg/s
2.4.8 松节油蒸汽的量
假设松节油泄漏后1小时，经事故应急小组处理，全部回收至另一空罐，则空气中松节油的蒸汽量为0.056×3600＝201.6kg。
2.4.8 松节油蒸气相当于TNT的摩尔量
TNT当量WTNT计算见下式
WTNT＝αWfQf/QTNT×1.8
式中：
α………系数 取α=4%
Wf………易燃易爆物质的总质量（kg）
Qf………燃料的燃烧热（kJ/kg）
QTNT………爆燃系数 取4520kJ/kg
1.8………地面爆炸系数（地上罐）
松节油的燃烧热为45353KJ/kg
则WTNT＝0.04×201.6×45353/4520×1.8＝145.6kg（TNT）
N=145.6/0.227=641mol
因此，该建设项目具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量为641mol
TNT当量模型
2007年06月20日星期三20:
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气体爆炸威力效应常用TNT当量来估计
TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法是蒸气云爆炸模拟方法中的两个典型模型。
TNT当量法是把气云爆炸的破坏作用转化成TNT爆炸的破坏作用，从而把蒸气云的量转化成TNT当量。
TNT当量法简单易行，但有其明显缺陷：
（1）TNT爆炸时爆源体积可忽略，而蒸气云较大不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大。
（2）TNT爆炸时能量是瞬间释放的，而蒸气云爆炸过程中能量的释放速率是有限的。
（3）TNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而蒸气云爆炸多属爆燃过程，正压作用时间较短，负压作用时间较长。
因而TNT当量法只适用于很强的蒸气云爆炸且用以模拟爆炸远场时偏差较小，模拟爆炸近场时高估蒸气云爆炸产生的超压。
（4）TNT当量法的当量系数难以确定，可变性大（0.02%-15.9%）。
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