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=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=[(i1-i2)-(s1-s2)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。如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!