气体气态、液态体积换算

理想气体状态方程（克拉伯龙方程）：

标准状态是指0℃（273K），1atm=101.3 kPa的状态下。

V=nRT

V：标准状态下的气体体积；

n：气体的摩尔量；

R：气体常量、比例系数；8.31441J/mol•K

T：绝对温度；273K

P：标准大气压；101.3kPa

V=nRT=n•8.31441•273/101.3

或V=nRT=n•0.082•273/1

另可以简便计算：V=V0•ρ•22.4/M

V：标准状态下的气体体积；

V0：气体液态体积；

ρ：液化气体的相对密度；

M：分子量。

氮的标准沸点是-195.8℃,液体密度0.808（-195.8℃），1m3液氮可汽化成氮气

1*（808/28）*22.4=646.4 标立

二氧化碳液体密度1.56（-79℃），

1m3液态二氧化碳可汽化成二氧化碳

1*（1560/44.01）*22.4=794 标立

氯的标准沸点是-34℃,液体密度1.47， 1m 3液氯可汽化成氯气

1*（1470/70.9）*22.4=464.4 标立

液态氧气体体积膨胀计算

在标准状态下0℃，0.1MPa ，1摩尔气体占有22.4升体积，根据液态气体的相对密度，由下式可计算出它们气化后膨胀的体积：

4.221000⨯⨯⨯=

M

d v V o

o V — 膨胀后的体积（升） v o — 液态气体的体积（升） d o — 液态气体的相对密度（水=1） M — 液态气体的分子量

将液氧的有关数据代入上式，由d o =1.14，M=32得

o

o o

o v v M

d v V 7984.22100032

14.14.221000=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=

即液氧若发生泄漏则会迅速气化，其膨胀体积为原液态体积为798倍。 b. 液氧爆破能量模拟计算：

液氧处于过热状态时，液态介质迅速大量蒸发，使容器受到很高压力的冲击，产生暴沸或扩展为BLEVE 爆炸，其爆破能量是介质在爆破前后的熵、焓的函数。

1)计算过程

(1)容器爆破能量计算公式 E L =[(i 1－i 2)－(s 1－s 2)T b ]m

式中：E L ——过热状态下液体的爆破能量 KJ ；

i1——爆破前饱和液体的焓KJ/kg；

i2——在大气压力下饱和液体的焓KJ/kg；

s1——爆破前饱和液体的熵KJ/(kg·k)；

s2——在大气压力下饱和液体的熵KJ/(kg·k)；

m——饱和液体的质量kg；

T b——介质在大气压下的沸点k

(2)30m3液氧储罐的爆破能量

本项目液氧贮存在1个容积为30m3/1.84Mpa的储罐内，液氧最大储存量为34290kg，液氧沸点90.188K；假设事故状态下储罐内液氧的的温度为95K，则爆破能量：

E= [ (167.2-125.4) -(1.73-1.65)×90.188]×34290=1186091KJ

(3)将爆破能量换算成TNT能量q，1kg TNT平均爆炸能量为4500kJ/kg，故q=E／4500=1186091／4500=264 (kg)

(4)求出爆炸的模拟比α

即得α=0.1q1/3=0.1×(264)1/3=0.64

(5)查得各种伤害、破坏下的超压值

表5-4 冲击波超压对人体及建筑物伤害破坏作用表

(6)求出在1000kg TNT爆炸试验中的相当距离R0

根据相关数据查得：

Δp=0.02时R0=56；

Δp=0.03时R0=43；

Δp=0.05时R0=32；

Δp=0.10时R0=23；

Δp=0.20时R0=17；

(7)求出发生爆炸时各类伤害半径

R1=R0×α=56×0.64≈35.8m；

R2=R0×α=43×0.64≈27.5m；

R3=R0×α=32×0.64≈20.5m；

R4=R0×α=23×0.64≈14.7m；

R5=R0×α=17×0.64≈10.9m；

2)事故后果预测小结

按照单罐物理性爆炸事故后果预测，如果一台30m3的低温液氧储罐爆炸，其各类伤害、损失半径见表5-5。

表5-5 冲击波超压对人体及建筑物伤害破坏作用半径表

综上，液氧若发生泄漏则会迅速气化，其膨胀体积为原液态体积为798倍；发生爆炸（30m3液氧）的冲击波超压破坏作用数据见表4-6。计算可见，如氧罐发生物理爆炸，对50米外的丙烷气站人员及设备不会造成太大的影响。