??? 為了進(jìn)一步說明液氯鋼瓶過量充裝的危險(xiǎn)性,現(xiàn)根據(jù)液氯鋼瓶的有關(guān)特性數(shù)據(jù),利用液化氣體鋼瓶溫度升高后產(chǎn)生壓力增量的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算液氯鋼瓶充滿液氯后,環(huán)境溫度從20℃升高到3℃0時(shí)鋼瓶內(nèi)的壓力增量△P是:
??? △P=[(β-3β0)/(α+F0)]△t
??? 式中:△P——?dú)馄康膲毫υ隽浚琈Pa;
??? β——液化氣體在t1至t2溫度下的平均體積膨脹系數(shù),(℃)-1;
??? β0——瓶體材料的線膨脹系數(shù),(℃)-1;一般取1.2×105
??? α——飽和液體在t1至t2溫度下的平均體積壓縮系數(shù),(MPa)-1;
??? △t——介質(zhì)的溫度差,△t=t2- t1,℃;
??? t1——液化氣體鋼瓶溫度升高前的溫度,℃;
??? t2——液化氣體鋼瓶溫度升高后的溫度,℃;
??? F0——液化氣體鋼瓶在壓力升高時(shí)的容積增大系數(shù),(MPa)-1;在此取2.4×10-4。
??? 鋼制氣瓶在壓力升高時(shí)的容積增大系數(shù)F0,在氣瓶的壓力不超過它的屈服壓力時(shí),由氣瓶的外、內(nèi)徑比值K確定,其值如表3。
表3 氣瓶內(nèi)壓升高時(shí)的容積增大系數(shù)F0
?
K=φ外/φ內(nèi) | 1.02 | 1.03 | 1.04 | 1.05 | 1.06 | 1.07 | 1.08 | 1.09 | 1.10 | 1.15 | 1.20 |
F0×10-4(MPa)-1 | 4.80 | 3.20 | 2.40 | 1.94 | 1.63 | 1.4 | 1.23 | 1.10 | 1.00 | 0.73 | 0.56 |
??? 液化氣體在不同溫度下的體積壓縮系數(shù)α和體積膨脹系數(shù)β如表4:
表4 溫度與α和β的關(guān)系
?
溫度t (℃) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
壓縮系數(shù)α×10-3(MPa)-1 | 1.30 | 1.49 | 1.72 | 2.00 | 2.37 | 2.76 | 3.43 |
膨脹系數(shù)β×10-3(℃)-1 | 1.87 | 1.99 | 2.12 | 2.26 | 2.42 | 2.59 | 2.78 |
??? 將上述有關(guān)數(shù)據(jù)代入△P:
??? △P=﹛[(2.12×10-3+2.26×10-3)/2-3×1.2×10-3]/[(1.72×10-3+2.00×10-3)/2+2.4×10-3]﹜(30-20)=10.26MPa
??? 由于液氯鋼瓶在30℃時(shí),液氯的飽和蒸氣壓P1=0.86MPa,所以在此溫度下充滿液氯的鋼瓶內(nèi)壓P是:
??? P=P1+△P=0.86+10.26=11.12 MPa(表壓)
??? 通過以上計(jì)算,可以看出液氯鋼瓶過量充裝后,環(huán)境溫度升高10℃,瓶內(nèi)的壓力大大超過液氯鋼瓶設(shè)計(jì)壓力2 MPa(表壓)的5.56倍。所以,此液氯鋼瓶發(fā)生爆炸在所難免。如果此液氯鋼瓶按照規(guī)定的充裝系數(shù)充裝,即使環(huán)境溫度從20℃升高到30℃,瓶內(nèi)液氯的飽和蒸氣壓也只是從0.67 MPa增加到0.86 MPa。0.86 MPa這個(gè)壓力只不過是液氯鋼瓶設(shè)計(jì)壓力2 MPa(表壓)的43%,此鋼瓶根本不會(huì)爆炸。
??? 三、避免液氯鋼瓶充裝的防范措施
??? 液氯鋼瓶過量充裝,是鋼瓶爆炸的主要原因之一。這是因?yàn)橐夯瘹怏w充裝溫度一般都比較低,特別是夏季,它的液溫常比周圍環(huán)境溫度低得多。如果計(jì)量不準(zhǔn)確或其他原因?qū)е乱郝蠕撈窟^量充裝,由于受周圍環(huán)境溫度影響,瓶內(nèi)液溫就會(huì)升高,體積就會(huì)膨脹。很快瓶內(nèi)空間即被飽和液體所充滿,并產(chǎn)生很大壓力,結(jié)果常常造成鋼瓶的破裂或爆炸。為了防止液氯鋼瓶過量充裝,必須采取嚴(yán)密可靠的防范措施,并認(rèn)真加以貫徹執(zhí)行。這些防范措施包括:
??? 1. 為了防止由于計(jì)量誤差而造成超裝,充裝用的磅秤應(yīng)有嚴(yán)格的管理制度。操作人員接班后,首先應(yīng)全面檢查計(jì)量衡器并校驗(yàn)零位。計(jì)量衡器的最大稱量值應(yīng)為常用稱量的1.5~3.0倍,衡器的校驗(yàn)期限最長不得超過3個(gè)月。
??? 2. 充裝前必須有專人對(duì)鋼瓶進(jìn)行全面檢查,確認(rèn)無缺陷和異物,方可充裝。
??? 3. 沒有原始重量標(biāo)記,或標(biāo)記不清難以確認(rèn)的液氯鋼瓶不得充裝使用。
??? 4.充裝時(shí),操作人員必須堅(jiān)守崗位,增強(qiáng)責(zé)任心,嚴(yán)格按規(guī)定的充裝系數(shù)進(jìn)行充裝,嚴(yán)禁超量充裝。如果發(fā)生超裝時(shí),應(yīng)立即設(shè)法將超裝量抽出。
??? 5. 液氯的充裝量應(yīng)包括鋼瓶內(nèi)原有的余液(余氣),不得把余液(余氣)的重量忽略不計(jì)。
??? 6. 充裝后的鋼瓶必須復(fù)驗(yàn)充裝量,2次稱重誤差不得超過充裝量的1%,復(fù)磅時(shí)應(yīng)換人換衡器。
??? 7. 充裝前后的重量應(yīng)登記,作為使用期中的跟蹤檔案。
??? 綜上所述,嚴(yán)格控制液氯鋼瓶的充裝系數(shù),使周圍環(huán)境溫度不超過其最高使用溫度,并在各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作規(guī)程和各項(xiàng)制度,是確保鋼瓶充裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用安全的關(guān)鍵,同時(shí)也是杜絕液氯鋼瓶破裂或爆炸的重要安全防范措施。