气体气态 液态体积换算

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理想气体状态方程(克拉伯龙方程):

标准状态是指0℃(273K),1atm= 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;mol?K

T:绝对温度;273K

P:标准大气压;

V=nRT=n??273/

或V=nRT=n??273/1

另可以简便计算:V=V0?ρ?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(-195.8℃),

1m3液氮可汽化成氮气

1*(808/28)*= 标立

二氧化碳液体密度(-79℃),

1m3液态二氧化碳可汽化成二氧化碳

1*(1560/)*=794 标立

氯的标准沸点是-34℃,液体密度, 1m 3液氯可汽化成氯气 1*(1470/)*= 标立

液态氧气体体积膨胀计算

在标准状态下0℃,,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 =,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/的储罐内,液氧最大储存量为34290kg,液氧沸点;假设事故状态下储罐内液氧的的温度为95K,则爆破能量:

E= [ -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=3=×(264)1/3=

(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=时R0=56;

Δp=时R0=43;

Δp=时R0=32;

Δp=时R0=23;

Δp=时R0=17;

(7)求出发生爆炸时各类伤害半径

R1=R0×α=56×≈35.8m;

R2=R0×α=43×≈27.5m;

R3=R0×α=32×≈20.5m;

R4=R0×α=23×≈14.7m;

R5=R0×α=17×≈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。

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