TNT当量计算.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑TNT当量计算 1 物理爆炸的能量 物理爆炸如压力容器破碎时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态有关有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等，有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等容积与压力一致而相态不同的介质，在容器破碎时产生的爆破能量也不同，爆炸过程也不完全一致，其能量计算公式也不同 1．1 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，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为： (1) 式中 Eg——气体的爆破能量，kJ； p——容器内气体的十足压力，MPa； V——容器的容积，m3； κ——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比 常用气体的绝热指数数值如表1所示 表1 常用气体的绝热指数 从表1可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1．4或近似1．4，如用κ=1．4代入式(1)中，得到气体的爆破能量为： (2) Eg=CgV (3) 式中 Cg——常用压缩气体爆破能量系数，kJ／m3。

压缩气体爆破能量系数Cg是压力p的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数如表2所示 表2 常用压力下的气体容器爆破能量系数(κ=1．4时) 如将κ=1．135代入式(1)，可得干饱和蒸汽容器爆破能量为： (4) 用式4计算有较大的误差，由于没有考虑蒸汽干度的变化和其他一些影响，但可以不用查明蒸汽热力性质而直接计算，对危害性评价可供给参考 对于常用压力下的干饱和蒸汽容器的爆破能量可按下式计算： Es=CsV (5) 式中 Es——水蒸气的爆破能量，kJ； V——水蒸气的体积，m3； Cs——干饱和水蒸气爆破能量系数，kJ／m3 各种常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数如表3所示 表3 常用压力下干饱和水蒸气容器爆破能量系数 1．2 介质全部为液体时的爆破能量 通常用液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下： (6) 式中 EL——常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kJ； p——液体的压力(绝)，Pa； V——容器的体积，m3； — βt——液体在压力卢和温度T下的压缩系数，Pa1。

1．3 液化气体与高温饱和水的爆破能量 液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破碎发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体强烈的蒸发过程在大多数处境下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大片面，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功过热状态下液体在容器破碎时释放出爆破能量可按下式计算： E=[(H1—H2)—(S1—S2)T1]W (7) 式中 E——过热状态液体的爆破能量，kJ； H1——爆炸前液化液体的焓，kJ／kg； H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ／kg； S1——爆炸前饱和液体的，熵，kJ／(kg·℃)； S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ／(kg·℃)； T1——介质在大气压力下的沸点，℃； W——饱和液体时质量，kg 饱和水容器的爆破能量按下式计算： Ew=CwV (8) 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，kJ／m3，其值如表4所示。

表4 常用压力下饱和水爆破能量系数 表5 冲击波超压对人体的伤害作用 表6 冲击波超压对建筑物的破坏作用 2．2 冲击波的超压 冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关冲击波的超压与爆炸中心距离的关系： — △p∝Rn (9) 式中 △p——冲击波波阵面上的超压，MPa； R——距爆炸中心的距离，m； n——衰减系数 衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心邻近内为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1atm(0．1MPa)时，n=1．5 测验数据说明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，假设距离爆炸中心的距离R之比与炸药量q三次方根之比相等，那么所产生的冲击波超压一致，用公式表示如下： 如 式中 R——目标与爆炸中心距离，m； (10) R0——目标与基准爆炸中心的相当距离，m； q0——基准爆炸能量，TNT，kg； q——爆炸时产生冲击波所消耗的能量，TNT，kg； △p——目标处的超压，MPa； △p0——基准目标处的超压，MPa； α——炸药爆炸试验的模拟比。

式10也可写成为： △p(R)=△p0(R／α) (11) 利用式11就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定在各种相应距离下任意药量爆炸时的超压 表7是1 000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压 表7 1 000k8TNT爆炸时冲击波超压 综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害／破坏作用，可按以下程序进 行 (1)首先根据容器内所装介质的特性，分别选用式2～式8计算出其爆破能量正 (2)将爆破能量q换算成TNT当量q0，由于1kg TNT爆炸所放出的爆破能量为4230 kJ／kg～4 836kJ／kg，一般取平均爆破为4 500kJ／kg，故其关系为： q=E／qINT=E／4 500 (12) (3)按式10求出爆炸的模拟比α，即： α=(q／q0)1/3=(q／1 000) 1/3=0．1q1/3 (13) (4)求出在1 000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=R／α。

(5)根据R0值在表7中找出距离为R0处的超压△p0(中间值用插入法)，此即所求距离为R处的超压 (6)根据超压△p值，从表5和表6中找出对人员和建筑物的伤害一破坏作用 — 7 —。