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油罐车爆炸的威力有多大?

2024-11-19 17:29:02 编辑:join 浏览量:558

油罐车爆炸的威力有多大?

2020 年 6 月 13 日下午,在温岭市温岭西高速出口附近,一辆槽罐车发生爆炸,爆炸波及周边房屋及车辆。涉事车辆牌照为浙 CM9535 号—浙 CF138 号,运输液化气从宁波到温州瑞安,从高速公路出来走 104 国道时,在匝道发生爆炸冲出高速 。

目前,油罐车爆炸事故已造成19人死亡,170余人受伤住院,其中40人重伤。浙江台州市、温岭市已启动应急处置预案,伤者已被送往市人民医院等进行救治。从视频画面可以看到,槽罐车爆炸瞬间,冲击波像蘑菇云一样飞上天,油罐车旁边的一辆车直接被炸飞。

此次爆炸到底有多大威力呢?我们可以简单做一个估算。

液化气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组成的混合物,经加压后形成的液体。

1 公斤液化气的燃烧热值约为 46000 千焦 。涉事槽罐车的核载吨位为 26 吨,目前还不清楚事发前到底装了多少液化气。假设槽罐车装有 20 吨液化气,则其爆炸产生的能量约为 920,000,000 千焦。这个能量有多大?

通常,当我们不知道如何表达爆炸的能量有多“厉害”时,就和 TNT 炸药比。用释放相同能量的 TNT 炸药的质量表示,写成 TNT 当量。TNT 是最重要和用量最大的军用和民用单质猛炸药,学名 2,4,6-三硝基甲苯。1 公斤 TNT 炸药的爆炸能量约为 4200 千焦 ,也就是说 1 公斤液化石油气完全燃烧的能量,约等于 10 公斤 TNT 炸药的爆炸能量。假设 20 吨液化气爆炸时完全燃烧,产生的能量相当于 200 吨 TNT 炸药,或者说其 TNT 当量为 200 吨。

顺便提一下,1945 年 8 月 9 日美国在日本长崎投掷的原子弹的 TNT 当量为 2 万吨 。

但能量并不等同于威力,TNT 爆炸反应的时间一般为十万分之一秒(原子弹更短),能够在极短的时间内产生巨大的压力和冲击波。TNT 爆炸速度差不多每秒 7 公里,这已经接近宇宙第一速度。爆炸产生的温度约 2600 K,产生的压力约为 17 GPa(1 GPa = 1 万个大气压)。

而液化气爆炸反应时间约为数百分之一秒至数十分之一秒,产生的压力一般为几十大气压。因此,相同质量的液化气爆炸产生的威力远小于 TNT 炸药。尽管如此,此次爆炸的威力也是巨大的,特别是当爆炸发生在房屋密集区。

上文已经简单的估计了本次槽罐车爆炸的 TNT 当量。历史最有名的爆炸当量估计是对原子弹爆炸所释放能量的估计。1945 年 7 月 16 日美国科学家在新墨西哥州阿拉莫戈多沙漠进行了三位一体核试验(Trinity),但是试爆后原子弹的某些属性却并不明朗 。

负责研制核装置的项目组顾问杰弗里·泰勒是一名剑桥大学教授,他亲眼目睹了这场核实验,但是仅靠肉眼并不能估测出原子弹的威力。1947 年之后,三位一体核试验原子弹的爆炸照片逐渐被媒体公开,泰勒根据爆炸后的一系列照片建立数学模型,成功估算出原子弹爆炸时所释放的能量。

本文就来展示一下泰勒估计原子弹当量的过程 。

模型

泰勒假设爆炸球形冲击波的半径(R)大小仅仅依赖于爆炸后的时间(t)、爆炸瞬间所释放的能量(E)和空气的密度(ρ)。即

其中 C 是无量纲的常数。利用量纲其次原则(即等式两边的量纲要相同),可以求出了a 、b、c 的值。我们将变量替换为各自的基本量纲,例如将半径R换成它的量纲 [R],本文所涉及到的基本量纲包括质量(M),长度(L)和时间(T),因此变量对应的基本量纲为: [R] = L ,[t] = T, [E] = MLL/(TT) ,[ρ] = M/(LLL)。将变量各自的量纲代入上式,整理后可得到:

由于等式两边的量纲相同,因此,联立以上三式即可得到a= 2/5,b= 1/5,c= -1/5,所以其中 C 是一个无量纲的常数,是热容比的低阶函数,因此在任何条件下都近似为 1。可以推出爆炸所释放的能量。泰勒选择了原子弹爆炸后 25 毫秒后产生的冲击波的照片,其中标尺长度为 100 m。

测量上图并通过比例尺计算可以得出冲击波的半径大约为 132 m。空气的密度为 1.2 kg/m^3,代入上面的公式,可以得到原子弹爆炸产生的能量E约为 7.7 x 10^13 J,这一能量相当于 18.4 千吨 TNT。这个简单的计算得到的结果同官方数据(二万吨 TNT)相差仅 10 %。

结论

温岭市温岭西高速出口附近发生的槽罐车爆炸的 TNT 当量约为 200 吨,对附近车辆和建筑都造成了严重的损毁,也造成了很多人的伤亡。任何人,任何单位都要重视安全生产!

量纲能够有效地估计出原子弹爆炸所释放的能量。1945 年美国的科学家在新墨西哥州阿拉莫戈多沙漠进行了三位一体核试验的当量约为 2 万吨。

据国内权威媒体报道称,2020年6月13日16时46分许,G15沈海高速公路浙江台州段温岭西出口下匝道中段出口处,一辆牌照为浙CM9535由宁波开往温州的运输液化气的槽罐车发生爆炸事故。

炸飞的槽罐车冲出高速公路,砸塌路侧的一间厂房,并发生了二次爆炸,导致周边部分民房倒塌,截至次日9时,油罐车爆炸事故已造成19人死亡,170余人受伤住院,其中40人重伤。

现场视频显示,在高速路上,先是有车辆起火,随后起火点发生了爆炸,附近车辆明显感到震动,多辆车烧起来,周边店铺、居民住房的玻璃被爆炸的冲击波震碎,有居民称爆炸导致附近树木“烧焦”。

油罐车爆炸威力强悍,附近一整排房屋严重受损,几乎成为空壳,总共有200余间民房受损;良山村居民告诉采访的记者说,高速建在良山村中间,村子受影响较为严重,村子应该一半都被炸了。

从视频可以看出,爆炸现场的冲击波非常强,是化学计量比的外在表现,只有液化石油气和空气预混到一定的化学计量比才能发生。

泄漏的液化气和空气处于“最佳”混合状态,反应非常剧烈;澎湃新闻专访了上海应用技术大学城市建设与安全工程学院安全工程(消防工程)副教授麻庭光推断,液化石油气泄漏之后,挥发成蒸气,与空气混合,之后才产生了爆炸。

麻庭光副教授进一步解释说,根据网上公开的视频及官方通报,认为爆炸发生前,槽罐车可能是先发生了碰撞、翻车等事故,导致槽罐车起火。随后,液化气泄漏、挥发、与空气混合,最后产生了气相爆炸-大爆炸。

油罐车爆炸以后,台州、温岭都启动了紧急预案,省应急管理厅、省卫健委迅速派员帮助救治;公安部都要求当地公安机关全力配合做好应急处置和伤员救治,并派出工作组赶赴现场指导事故调查处置工作。

油罐车爆炸威力比一吨重的航弹威力都要大,一般都是拉10吨燃油或液化气起步的,因此,老司机上高速时,遇到油罐车,总是躲得远远地,就是出于安全考虑。

6月13日发生的浙江温岭槽罐车爆炸事故已造成19人死亡、172人受伤,从现场视频和图片上可以看到,事故发生时,一辆汽车被爆炸气体弹到空中,方圆几百米内的居民和公共设施瞬间沦为一片瓦砾。据媒体报道,此次浙江温岭槽罐车装有19500升液化气,完全爆炸的威力相当于TNT炸药的十倍。

为什么液化气威力这么恐怖,液化气也就是液化石油气,我们要知道,液态石油一般是不会引起爆炸的,只会起火,但是石油蒸发以后与空气以适当比例混合,就会引发蒸汽云爆炸。汽油蒸汽的爆炸极限范围是1.4——7.6(汽油蒸汽体积百分数)。

一般而言,液态石油也是要蒸发成气态之后与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限,所以油罐车对充装率有要求,因为充装率越低,汽油蒸汽越多,充装率太高,又容易造成溢出。

和液态石油相比,作为气体的液化石油气就属于易爆物质了,它是由天然气或者石油进行加压降温液化所得到的一种无色挥发性液体,很容易与空气混合,从而爆炸,而且威力也要比液态石油呈现指数级增长。

液化气体是用高压将气体压入液化气罐内的,其内部的压强是很大的,当受到外界剧烈撞击、震动、热源等条件的影响,气体分子运动加快,产生极可能使气瓶承受不了的压力,压力超过钢瓶极限的时候,极易发生爆炸。或泄漏的液化气达到一定浓度的时候,而发生爆炸。

液化气罐就可以炸掉房子

一辆槽罐车装载的液化石油气威力罐体有效容积一般是在50立方米-60立方米之间。装液石油气的槽罐车最低要保留15%的空间。液化气体的饱和蒸汽压力随温度的上升而上升,在15度时一立方米容器里装液化石油气0.85立方米;50度时,体积就胀到0.99立方米。随着体积膨胀,它对容器的压力也大大增加。

液化气的爆炸极限约1.5%~9.5%(液化气在空气中的浓度达到1.5%~9.5%这个范围时,混合气体遇火源会着火爆炸),少量液化石油气扩散后,就能 在大范围内形成爆炸性气体,1KG液化石油汽全部气化后,体积近500升,若以2%浓度计算,可组成25立方米爆炸性气体,1kg液化石油气的爆炸的威力相当于4~10kgTNT炸药的当量。

按照中国农业大学陈奎孚教授的分析,普通液化气罐车一般是10吨,这10吨气体如果全部冲出气罐,按气态密度2.35kg/m3,在空气中的体积为4255立方米,也就是摊开成一米厚,则面积达4255平方米。如果在空气进一步扩散,则范围更大(在15个大气压,高速冲出)。

而这产生的威力大约是100吨TNT的威力,相当于一个小型原子弹的威力了,国外有人做过试验,将1吨的TNT放置于黄土地面能炸37立方米的坑,另外一个手榴弹的装药是50克左右,在10米范围内没有生存,1KG就是相当于200个手榴弹同时爆炸,1吨TNT爆炸,方圆200米之内门窗都得严重损坏。

从这你就可以想象到槽罐车爆炸的威力有多恐怖。液化石油气的爆炸威力大,爆速2000一3000米/秒,容器爆炸时,破坏性也很大,爆炸碎片能飞出几十米到100多米,容器内的液化石油气大量溢出,当泄漏出的石油气在空气中的浓度降至3%~11%时,遇明火急剧燃烧,放出大量的热,生成的气体急剧膨胀,从而形成第二次爆炸(化学性爆炸),造成大面积燃烧。

爆炸发生的时候,许多人都没有及时躲避,反而在看热闹,从而遭到了伤害,这次槽罐车的威力之强,马赫环(超音速气流内压缩波和膨胀波相互干涉形成的驻波)都炸出来了。

在这里,郑重提醒大家,一定不要去凑热闹!如果遇到危险品车事故后怎样避免二次事故呢?1、立刻离开事故现场 2、捂鼻子向上风口撤离 3、不要在乎车上的财产。

标签:油罐车,威力,爆炸

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