冲击波超压基本计算公式1

制氧站多发事故为设备超压而发生的物理爆炸事故，下面计算可能发生的物理爆炸相当的TNT 摩尔量。

以氧气球罐为例，分析固有爆炸危险所产生的能量。

压力容器中介质为压缩气体，发生物理爆炸释放的能量为：
31101013.011⨯⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-k k g p k Pv E E g ——发生物理爆炸释放的能量，kJ
p ——容器内气体绝对压力，MPa
v ——容器容积，m 3
k ——气体绝热指数
查常用气体绝热指数表可知k 取1.397；设计球罐容积400 m 3；工作压力3.0 MPa ，带入上式求得E g ＝3.903ⅹ106 kJ
查得每kgTNT 爆炸释放能量相为4.5ⅹ103 kJ ，摩尔质量137g/mol TNT 当量为 E g /4.5ⅹ103＝867.33 kg ＝867330g
摩尔量为 867330/137＝6330.88mol
因此，氧气球罐发生物理爆炸释放的能量，相当于TNT 质量867.33 kg ，折合摩尔量为6330.88mol 。

一、物理爆炸能量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：3110])1013.0(1[1⨯--=-kk pk pV E式中，E 为气体的爆破能量（kJ ）， 为容器内气体的绝对压力（MPa ），V 为容器的容积（m 3）， k 为气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。

常用气体的绝热指数2、介质全部为液体时的爆破能量当介质全部为液体时，鉴于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，爆破能量计算模型如下：2)1(2tl V p E β-=式中，E l 为常温液体压力容器爆炸时释放的能量（kJ ），p 为液体的绝对压力（Pa ），V 为容器的体积（m 3），βt 为液体在压力p 和温度T 下的压缩系数（Pa －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，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。

在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。

过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算：W T S S H H E ])()[(12121---=式中，E 为过热状态液体的爆破能量（kJ ），H 1为爆炸前饱和液体的焓（kJ/kg ），H 2为在大气压力下饱和液体的焓（kJ/kg ），S 1为爆炸前饱和液体的熵（kJ/(kg?℃)），S 2为在大气压力下饱和液体的熵（kJ/(kg?℃)），T 1为介质在大气压力下的沸点（℃），W 为饱和液体的质量（kg ）。

爆炸冲击波及其伤害、破坏模型 、超压准则超压准则认为：爆炸波是否对目标造成伤害由爆炸波超压唯一决定，只有当爆炸波超压大于或等于某一临界值时，才会对目标造成一定的伤害。

否则，爆炸波不会对目标造成伤害。

空间爆炸冲击波的数值模拟一：无限空间爆炸如图所示，半径为7.0cm的圆柱形TNT装药，质量为5.018Kg从炸药中心单点起爆后在无限空间中传播。

试分析起爆后冲击波的传播及压力分布特性。

二：建模分析1材料模型及参数设置本数值模拟采用的基本材料为TNT炸药，空气。

在无限空气领域中传播。

1）空气空气简化为无粘性理想气体，冲击波的膨胀假设为等熵绝热过程以LS_DYNA中的*MAT_NULL材料模型和线性多项式状态方程*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL方程来描述。

*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL方程具体表达式为：式中C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6是与气体性质有关的常数，C0 = C1 = C2 = C3 = C4 = C6 = 0, ;，、e0及分别为气体的初始密度、密度、初始单位体积内能和绝热指数。

空气材料的模型参数取值：=1.292910-3g/cm3, e0=2.5×105Pa,=1.4。

表 1 空气状态方程参数变量EOSID C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6数值 1 -1.0E-6 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.02) 炸药以LS_DYNA 中的*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型和*EOS_JWL方程模拟TNT炸药。

*EOS_JWL方程的表达式为：式中，P为压力，V为相对体积，即爆轰产物体积与炸药初始体积之比；E0为炸药的初始比内能，即单位体积内能。

A、B R1、和R2是与炸药性质有关的常数。

炸药模型的各参数取值：密度g/cm3, 爆速D=0.693cm/, 压力PCJ=0.27105MPa，A=3.74105MPa, B=0.0733105MPa,R1=4.15,R2=0.95,=0.3,0=0.07105MPa。

如下表：表2 炸药材料参数变量MID RO D PCJ BETA K G SIGY 数值 1.O 1.63 0.693 0.27 0.0 0.0 0.0 0.0表3 JWL方程参数变量EOSID A B R1 R2 OMEG E0 V数值 1 3.74 0.073 4.15 0.95 0.3 0.07 1.0由于LS_DYNA在爆炸分析中用的基本单位为-ｇ-的单位系统，故表1-3中各参数取值由m-㎏-s单位换算得到。

冲击波超压基本计算公式1
、IMP亦9.81Kgf/cm^。

表5-仃地⾯爆炸时空⽓冲击波峰值超压的⼈⾝伤害准则
见《安全⽣产技术》中压⼒容器爆炸的危害
⼆、点爆炸冲击波超压基本计算公式
△ P=0.084R+0.27R2+0.7R3（适⽤范围：1< F K 10-15）式中：△ P-⽔泥地⾯上爆炸时的冲击波峰值超压；单位MPa
R—⽐例距离（对⽐距离），是爆炸中⼼的距离r （m）与爆炸
药量W （您）的⽴⽅根之⽐，即：R=r/W1/3。

W按TNT当量计算，单位kg。

1、在钢性地⾯上发⽣爆炸
△ P=0.106R+0.43R2+1.4/R3（适⽤范围：1< R< 15) 2、在普通地⾯上发⽣爆炸
△ P=0.10^R+0.399/R2+1.26^R3（适⽤范围：1< R< 10-15)
△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适⽤范围：0.1 W R< 1) 2、爆炸源周围有标准⼟围
△ P=0.41R+0.69/R2+0.66^R3（适⽤范围：1< R< 10-15)△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适⽤范围：0.1 W R W 1)三、⼀般将烟花爆⽵⼯房当作点爆炸源计算，需坑道中或线状爆炸源
计算公式时再联系
四、建议将晾晒场、晾棚等⽆约束或露天的爆炸源，TNT当量按0.4计算，根据试验结果，在露天条件下，⿊⽕药的TNT当量约为0.4, 雷药的TNT当量约为0.69。

参考资料：《爆炸基本原理》《爆炸作⽤原理》计算时可参考上述公式进⾏，如有其它问题可随时联系。

聂学辉。

冲击波超压计算
冲击波超压是指在爆炸或其他冲击波产生的过程中，气体或液体的压力超过了环境中的大气压力。

计算冲击波超压的方法可以根据具体情况而定，以下是一种常用的计算方法：
1. 确定爆炸源的能量释放量（Joule）或 TNT当量（kg）。

2. 确定距离爆炸源的距离（米）。

3. 使用以下公式计算冲击波超压（P）：
P = K * Q / R^2
其中，P为冲击波超压（帕斯卡），K为常数（通常为1.0），Q为能量释放量或TNT当量（Joule或kg），R为距离（米）。

请注意，这个公式是一个简化的计算方法，实际情况可能会受到多种因素的影响，例如地形、建筑物等。

在实际应用中，可能需要更复杂的计算方法或使用专业软件进行模拟。

因此，在进行冲击波超压计算时，最好咨询专业人士或参考相关标准和指南。

爆炸冲击波1）冲击波超压在计算中爆炸冲击波参数用式（1）、（2）计算。

△P s =0.137Z -3+0.119 Z -2+0.269 Z -1－0.019 （1）Z=R 2（P 0/E 0）1/3 （2）△P s =44000/ P 0△P s =0.137Z -3+0.119 Z -2+0.269 Z -1－0.019Z=R 3（P0/E0）1/3△P s =17000/ P 0式中：△P s ——冲击波正相最大超压，Pa ；P 0 ——大气压力，取1.01325×105Pa式中：R ——目标到蒸汽云中心的距离，m ；0E ——爆源总能量，E 0 用下式计算：c W Q E 01.00= (3)式中：W ——蒸汽云对爆炸冲击波有实际贡献的燃料质量，kg ；C Q ——燃料的燃烧热，50MJ/kg 。

2）爆炸伤害区计算依据①人员伤害区·死亡区与爆炸量间的关系由下式给出： ()37.05.010006.13Mtnt R = (4) 式中：M tnt ——爆源的TNT 当量，kg 。

按下式计算：TNT TNT Q E 0M =式中：TNT Q ——TNT 爆热，可取为4.50×106J/kg 。

·重伤区. .要求的冲击波峰值超压为44000Pa，用超压值由式（2）即可计算出重伤区外径5.0e R。

·轻伤区要求的冲击波峰值超压为17000Pa，用超压值由式（2）即可计R。

算出轻伤区外径01.0e·轻微伤害区R，外径为无穷大。

该区内径为01.0e②建筑物及设施的破坏区爆炸能不同程度地破坏周围的建筑物和设施，造成直接经济损失。

根据爆炸破坏模型，可估计建筑物和设施的不同破坏程度，据此可将危险源周围分为几个不同的区域，下表是不同的冲击波压力及其危害效应表。

冲击波压力及其效应选取表中后5项作为冲击波对建筑物和设施的破坏标准，将超压值代入式（3），即可求出不同超压值下的破坏半径。