tnt模型对lng储罐蒸气云爆炸模拟分析

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1、第l5卷增刊重庆科技学院学报(自然科学版)2013年12月TNT模型对LNG储罐蒸气云爆炸模拟分析郭晓晓蔡治勇袁成天(1．重庆科技学院安全工程学院，重庆401331；2．重庆市安全生产科学研究有限公司，重庆401331)摘要：通过分析比较目前主要的蒸气云爆炸模型，选择TNT模型用于计算LNG储罐蒸气云爆炸事故后果，得出冲击波伤害半径，将所得结果与安元软件和PHAST软件的模拟结果对比，得出安元软件的计算模型。关键词：蒸气云爆炸；TNT模型；安元软件；PHAST中图分类号：X9文献标识码：A文章编号：1673—1980(2013)

2、S1—0009—03液化天然气(LNG，liquidnaturalgas)汽化潜热型，VandenBerg等人于20世纪80年代中期提出的高，是单位质量“热值”最高的常规燃料_l。其密度多能法等是蒸气云爆炸波模型的典型代表。但是，为标准状态下天然气的600多倍，是目前天然气储由于实验数据的缺乏，这些模型的有效性有待进一存和运输最先进的形式2J。建造天然气储罐可以步验证。为一些不在油田附近的城市供应天然气，还可以调蒸气云爆炸的模型有许多，定量模拟计算的模节供求关系。目前国内天然气单罐储存量已经达到型主要有：TNT当量法、Baker

3、-Strehlow模型、多能l6万m。储罐一旦发生泄漏，极易引起火灾和模型和CFD模型。爆炸，造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此，对1．1多能模型LNG泄漏扩散进行准确模拟计算，对研究火灾爆炸1985年荷兰研究人员在TNO(TheNetherlands区域、控制事故状态、人员疏散、应急救援、风险评价Organization)模型基础上，综合考虑湍流加速、局部具有重要意义。约束、气体活性等各种因素，提出了一个分析蒸气云本文对目前主要的蒸气云爆炸模型进行比较分爆炸的原则、方法：假设气云为半球形，中心点火，火析，选择TNT模型计算LN

4、G储罐蒸气云爆炸的冲击焰以恒定速度传播，以数值方法计算不同燃烧速度波伤害半径，将计算结果与安元软件和PHAST软件下的气云爆炸强度，获得了无量纲爆炸超压与无量的模拟结果进行对比分析，得出安元软件的计算纲距离的曲线图。模型。多能模型的提出是基于蒸气云爆炸的危害性主要由受约束的蒸气云决定，不受约束的那部分气云1蒸气云爆炸模型对爆炸强度几乎没有贡献。在燃烧爆炸的传播过程泄漏出来的液体或气体在敞开空间与空气高度中，湍流强度和燃烧、超压之间相互影响作用很大，紊流易形成爆炸性蒸气云，若遇火源则发生蒸气云在传播过程中受约束越大，湍流与燃烧及超

5、压产生爆炸。蒸气云爆炸事故频率高，后果极为严重。正反馈作用越强，形成的冲击波强度越大。国内外对蒸气云爆炸事故的系统研究始于20多能模型在理论上比较合理，已受到广泛地关世纪70年代。近几十年来，国外学者做了大量的研注，但在具体应用中存在以下不足：究，使蒸气云爆炸的理论、模拟等方面有较大发展。(1)该模型认为自由空间的蒸气云是不均匀的其中，Strehlow等人于1979年提出的球形火焰模型，混合物，不会维持爆轰的传播，可忽略其对爆炸强度荷兰应用科学院于20世纪80年代初提出的半球模的影响，但客观上如果蒸气云形成时间较长，在自由收稿日

6、期：2013—08～21作者简介：郭晓晓(1989一)，女，山东德州人，重庆科技学院在读硕士研究生，研究方向为化工过程安全技术与工程。·9·郭晓晓，等：TNT模型对LNG储罐蒸气云爆炸模拟分析空间形成混合均匀的气体，则它对爆轰的作用就式中：一目标到爆炸源的水平距离，m；P一环境很大；大气压，1．01X10Pa；△P一冲击波正相最大超(2)难以确定受限区域的尺寸；压，Pa。(3)难以准确选取爆炸强度图中的10个级别；2工程实例计算(4)读取TNO爆炸波特征曲线时有很强的主观性。某天然气储备站有1台100m卧式液化天然气1．2Bak

7、er—Strehlow模型储罐，取充装系数为0．9。LNG的密度通常在430～Baker—Strehlow模型与多能法有些相似，其基470kg／m之间，取450kg／m，储存压力为0．6MPa。本思想也是由于部分约束才能产生较强的爆炸波。2．1TNT模型计算过程对于无量纲距离、无量纲峰值侧向超压的计算与多蒸气云爆炸统计资料表明，式(2)中的取值能法相同。该方法与多能法的主要区别在于无量纲一般为0．02％～15．9％，在50％的蒸气云爆炸事故峰值侧向超压与无量纲距离变化曲线图有所不同，中，／x≤3％；在60％的蒸气云爆炸事故中，／

8、x≤4％；该方法根据最大火焰传播速度(马赫数Ma)来选在97％的蒸气云爆炸事故中，肛≤10％。／z的平均值取不同的爆炸波强度曲线。为4％。1．3TNT模型查天然气物性参数可知LNG的热值为12740．7～此方法广泛用于简单蒸气云爆炸模拟，由于对13185．8kc