关于TNT计算

关于爆炸性化学品TNT摩尔量计算问题的质疑和探讨

在新的《危险化学品建设项目安全评价细则》中，第4章中有“固有危险程度的分析”，第3节“通过下列计算，定量分析建设项目安全评价范围内和各个评价单元的固有危险程度”，里面有“具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量”。

这里指的爆炸性化学品是否包括我们常见的易燃液体和可燃气体，如果包括，那么计算TNT摩尔量的公式用下面哪种？

1.蒸汽云爆炸模型里的TNT当量法计算

WTNT=α* Wf* Qf / QTNT

式中：WTNT——蒸汽云的TNT当量，kg；

Wf——蒸汽云中燃料的总质量，kg；

α——蒸汽云当量系数，统计平均值为0.04；

Qf——蒸汽的燃烧热，J/kg；

QTNT——TNT的爆炸热， 4.52MJ/kg；

2.WTNT=物质的质量*物质的燃烧热/TNT的爆热

这2种计算方法的区别在于第一种方法蒸汽云模型里对物质取了0.04的当量系数，这样计算出的TNT当量要小。

第二种方法只是简单的把物质的燃烧总热量除以TNT的爆热，这样计算的TNT

当量要数量比较大。

在我接触的安评报告中，这2种计算方法都见过，还有一种说法，这里所指的爆炸物质的TNT摩尔量不应该包括可燃气体和液体。

请各位专家和同行探讨一下，哪种方法更合理，更科学。

一般我们危化易燃液体是用第一个公式，带地面爆炸系数1.8和蒸汽云当量0.04。你说的第二个公式我不知道出自哪里，也许是计算固体爆炸物的TNT当量吧。

这个爆炸性气体的TNT当量计算，个人认为总局没有具体明确。爆炸性气体蒸汽云计算的定量取值怎么取，都应有个明确说法。

“具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量”我觉得只适用于有些物质，不是所有物质都要算的，比如你做一个硫酸厂，不一定就要计算这个TNT当量的，而且一般计算我采用的是第一公式。

第一：易燃液体、气体，第二：固体

.乙炔蒸汽云爆炸模型里的TNT当量法计算;

WTNT=α* Wf* Qf / QTNT

式中：WTNT——蒸汽云的TNT当量，kg；

Wf——蒸汽云中燃料的总质量，kg；

α——α为蒸气云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数(爆炸涉及的总能量中只有一小部分真正对爆炸有贡献，这一分数称为效率因子)，乙炔的效率因子为19％；

Qf——蒸汽的燃烧热，J/kg；乙炔的燃烧热为48．10MJ／kg QTNT——TNT的爆炸热， 4.52MJ/kg；

具有爆炸性的化学品----是指能够形成爆炸性混合物的物质，相当于GB50058里的爆炸性气体危险环境的概念。详见其2。1。1条。

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》。（GB50058-92）

二．爆炸性气体环境

1．什么情况下进行爆炸性气体环境的电力设计

符合下列条件之一就应进行爆炸性气体环境的电力设计：

（1）在大气条件下，易燃气体、易燃液体（闪点在45℃及以下）的蒸气或薄雾等易燃物质与空气混合形成爆炸性气体混合物；

（2）闪点低于或等于环境温度（此温度根据易燃物质所在地点的环境温度）的可燃液体（闪点在45℃以上）的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；

（3）在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时，其蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物。

0好轻柴油燃烧值多少？

悬赏分：5 - 解决时间：2008-10-6 09:47

问的是每立方的0号轻油燃烧能释放多少大卡的能量？

燃烧值，3.3×107焦/千克，0号柴油的密度在标准温度20°C一般是0.8400--0.8600g/cm⒊

故3.3×107焦/千克×0.84×103千克/立方米=2.77×1010焦/立方米

3.3×107焦/千克×0.86×103千克/立方米=2.83焦/立方米

再换算单位1卡=4.2焦耳

所以为6.60×109卡/立方米

6.74×109卡/立方米

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＝0.056 kg/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4520 kJ/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。

苯泄漏模拟蒸气云爆炸（VCE）计算

1）TNT当量计算

如仓库中苯的最大储存量为4t，即4000kg

TNT当量：WTNT=αWfβQf/QTNT

式中：α——蒸气云的TNT当量系数，取4%；

Wf——爆炸时燃烧掉的物质总质量，取4000kg；

β——地面爆炸系数，取1.8；

Qf——燃料的燃烧热，取3264.4 kJ/mol；

QTNT——TNT的爆热，4520kJ/kg；

苯的TNT当量为

WTNT=4%×1.8×4000×3264.4×1000/78.1/4520=2663.2㎏

2）死亡半径R1

死亡半径R1为：

R1=13.6×（WTNT/1000）0.37

=13.6×（2663.2/1000）0.37

=19.5m

3）重伤半径R2

重伤半径R2由下列方程式求解：

△Ps=0.137Z-3＋0.119Z-2＋0.269Z-1－0.019

Z=R2/（E/P0）1/3

E=WTNT×QTNT=2663.2×4520×103=1.20×1010J

式中：

△P——引起人员重伤冲击波峰值大约为44000Pa（0.449kgf/cm2）

P0——环境压力（压力101300Pa）；

E——爆炸总能量，J。

R2=Z/（E1/P0）1/3

=0.996×（WTNT×QTNT/101300）1/3

=0.996×（1.20×1010/101300）1/3

=48.97m

4）轻伤半径R3

轻伤半径R3由下列方程式求解：

△Ps=0.137Z-3＋0.119Z-2＋0.269Z-1－0.019

Z3=R3/（E/P0）1/3

E=WTNT×QTNT

式中：

△Ps——引起人员轻伤冲击波峰值大约为17000Pa（0.173kgf/cm2）

R3=Z/（E1/P0）1/3

=1.672×（WTNT×QTNT/101300）1/3

=1.672×（1.20×1010/101300）1/3

=82.20m

TNT的爆炸威力的计算公式（炸药集中在一点

除以摩尔质量。见下例：

该加油站储罐区的汽油约30.8t。查得，梯恩梯（TNT）的摩尔质量：0.227kg／mol，汽油的燃烧热值

4.4×104kJ/kg。

①汽油相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量

WTNT汽油= aWfHc/QTNT

=0.04×30.8×103×4.4×104/(4.52×103)

=12.0×103 （kg）

即汽油相当于TNT的质量为12.0×103 kg，其梯恩梯（TNT）的摩尔量为：

WTNT汽油/TNT摩尔质量=12.0×103/0.227=5.3×104 （mol）

这里有详细的内容：https://www.wendangku.net/doc/b76419815.html,/Blog/cns!D12C8593043E20A4!189.entry

参考资料：https://www.wendangku.net/doc/b76419815.html,/Blog/cns!D12C8593043E20A4!189.entry