[发明专利]一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法和系统

权利要求书

1.一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法，其特征在于，所述模拟分析方法包括以下步骤：

S1，根据化工储罐储存物质的物化特性以及包括风向、地面热量在内的环境条件分析液池蒸发过程，根据分析结果建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量；

S2，基于蒸汽云中的实际燃料量，结合TNT当量法建立蒸汽云爆炸后果模型，化工储罐蒸汽云爆炸事故后果进行模拟分析。

2.根据权利要求1所述的化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法，其特征在于，步骤S1中，所述根据化工储罐储存物质的物化特性以及包括风向、地面热量在内的环境条件分析液池蒸发过程，根据分析结果建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量的过程包括以下步骤：

S11，设化工储罐内储存的液态物质由泄漏孔泄漏时为低温液态，并且泄漏时储罐的压力与液面不变，由伯努利方程计算得到泄露速率为：

式中，Q为液态物质的泄漏速率，单位为kg/s；ρ_L为液态物质的密度，单位为kg/m³；A为泄漏孔的面积，单位为m²；p为容器内压力，单位为Pa；p₀为大气压力，单位为Pa；c_d表示流量系数；

S12，在连续性泄漏条件下，设液态物质从泄漏点开始向围堰边缘漫延，假设整个漫延过程中无障碍物阻挡，形成的液池半径与时间函数关系为：

式中，R(t)为液态物质液池半径，单位为m；v为液态物质的体积流率，单位为m³/s；t为泄漏时间，单位为s；

S13，液池蒸发时由地面提供热量，对整个蒸发过程提出以下假设：①热传递采取一维傅里叶导热方程；②地面材质为平坦且忽略摩擦的混凝土；③伴随液池半径的增大，热边界层厚度增加；

根据下述公式计算得到液态物质与地面发生传热时的热流密度：

式中，q(t)为热流密度，单位为dJ/(m²·s)；λ为地面的热导率，单位为W/(m·K)；ΔT为液态物质与地面的温差，单位为K；α为热扩散率；

根据下述公式计算得到热边界层的厚度：

式中，δ为热边界层厚度，单位为mm；

综合上述公式，得出液态物质的蒸发速率：

式中，V_L为蒸发速率，单位为kg/s；H_V为液态物质的蒸发热，单位为J/kg；

S14，利用液池半径与时间函数关系公式计算得到达到最大蒸发速率的时间t_max，结合液态物质的蒸发速率V_L的计算公式得到液态物质的总蒸发量：

3.根据权利要求1所述的化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法，其特征在于，步骤S2中，所述基于蒸汽云中的实际燃料量，结合TNT当量法建立蒸汽云爆炸后果模型，化工储罐蒸汽云爆炸事故后果进行模拟分析的过程包括以下步骤：

S21，采用TNT当量法对蒸汽云爆炸的超压冲击波进行评估，根据下述公式计算得到可燃蒸汽云爆炸的TNT当量值：

式中，W_TNT为可燃蒸汽云爆炸的TNT当量，单位为kg；α为参与爆炸并对冲击波的产生有实际贡献的燃料占泄漏量的百分比；W_f为可燃物泄漏的最大量，也为液态物质的总蒸发量，单位为kg；Q_f为可燃物的燃烧热值，单位为kJ/kg；Q_TNT为TNT的爆热，单位为kJ/kg：

S22，基于前述TNT当量值，对死亡半径、重伤半径、轻伤半径和财产损失半径进行分析。