[发明专利]一种天然气管道物理爆炸对人体伤害范围的估算方法

摘要

本发明涉及一种天然气管道物理爆炸对人体伤害范围的估算方法，该方法提出了管内高压天然气的线物理爆炸能量概念及基于等熵膨胀原理的线物理密度能量估算方法、天然气管道物理爆炸冲击波衰减规律及峰值超压估算方法和天然气管道物理爆炸冲击波对周边人员伤害程度的分级方法。并应用本方法估算得到的参数确定天然气管道物理爆炸冲击波对人员伤害程度的等级划分以及按等级划分确定的伤害范围。本发明所述的方法安全可靠、适应性强、简便易用，可实现沿管道全线估算天然气管道物理爆炸冲击波对人员的伤害范围。

主权项

一种天然气管道物理爆炸对人体伤害范围的估算方法，其特征在于，该方法包括利用管内高压天然气的线物理爆炸能量概念及基于等熵膨胀原理的线物理密度能量估算方法、天然气管道物理爆炸冲击波衰减规律及峰值超压估算方法和天然气管道物理爆炸冲击波对周边人员伤害程度的分级方法；并应用该方法估算得到的参数确定天然气管道物理爆炸冲击波对人员伤害程度的等级划分以及按等级划分确定的伤害范围，具体操作按下列步骤进行：步骤1：相关数据资料采集：采集初始数据包括：管道直径d、壁厚h、管内气体初始压力P1、气体绝热指数γ、大气压力P0、管体埋深H1、覆土密度ρs、管道敷设沟下开口宽L1、上开口宽L2、覆土抛掷高度H2等基本数据；步骤2：管体内高压天然气的线物理爆炸能量概念及其估算：a、将天然气输气管道模拟为一个等截面、无限长的圆柱形容器，利用计算单位长度管体的物理爆炸能量定义单位长度管体的线物理爆炸能量；利用已知的热力学过程计算方法计算出管体初始气体线物理爆炸能量Eli；b、消除覆土对埋地管道物理爆炸能量的影响：Es=ρsgH24(2H1-d)(L1+L2)]]>Els＝Eli‑Es式中：Es—抛掷覆土消耗的线物理爆炸能量，ρs—覆土密度，g—当地重力加速度,H1—管体埋深，H2—覆土抛掷高度，L1—管道敷设沟下开口宽度，L2—管道敷设沟上开口宽度，d—管道外径，Els—消除覆土影响后的管体线物理爆炸能量，Eli—管体初始线物理爆炸能量；c、增加修正系数η进行综合修正：El＝Eli‑ηEs式中：El—用于冲击波估算的线物理爆炸能量，η—线物理爆炸能量修正系数；步骤3：天然气管道物理爆炸冲击波衰减规律及峰值超压估算：天然气管道物理爆炸冲击波在一定距离r处的峰值超压通过下式计算得出：ΔP=A1(El)1/3r+A2((El)1/3r)2+A3((El)1/3r)3]]>式中：ΔP—超压(单位为Kpa)，El—线物理爆炸能(单位为J)，r—距离(单位为m)，A1、A2、A3—通过大量物理爆炸冲击波实验数据拟合得到的常系数值；步骤4：天然气管道物理爆炸冲击波对人员伤害程度的分级：依据相关冲击波超压对人体伤害作用指标确定人体的安全超压标准，并结合上述方法估算出的天然气管道物理爆炸冲击波造成的超压(ΔP)针对人体的伤害程度制定出分级：步骤5：利用活体实验数据，对步骤4中的超压(ΔP)设定一个安全系数δ进行修正：ΔP'＝δΔP；步骤6：根据线物理爆炸能El和峰值超压ΔP的数据，对应步骤4中各伤害等级，分别估算出各伤害等级对应的距离r，制定出高压天然气管道物理爆炸冲击波对周边人员的伤害范围分级。