《裝瓶系數(shù)》及《CO2氣瓶沖裝知識(shí)》

1、充裝系數(shù)所謂“充裝系數(shù)”是指氣瓶每升容許充裝液化氣的質(zhì)量（）。這是液化氣體在充裝過(guò)程中應(yīng)了解的很重要的數(shù)據(jù)。因?yàn)槊總€(gè)氣瓶都有一定的承受壓力。液化氣體在常溫下充裝一般以液態(tài)進(jìn)入瓶中，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)部分液體轉(zhuǎn)化為氣體使瓶?jī)?nèi)的壓力增大。所以為確保安全，充裝時(shí)不能裝得過(guò)多，一定要參照充裝系數(shù)進(jìn)行充裝。在盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)中，充裝系數(shù)一般取，對(duì)容器容積經(jīng)實(shí)際測(cè)定者，可取大于0.，9但不得大于0.。95所謂充裝系數(shù)，是指每升氣瓶容積充裝液化氣體的重量，且按下式進(jìn)行計(jì)算。式中：充裝系數(shù)，；氣瓶容積，；液化氣體的充裝重量，。常見(jiàn)的液化氣體充裝系數(shù)，應(yīng)符合表65和表66的規(guī)定。表高壓液化氣體的充裝系數(shù)

2、表一低壓液化氣體的充裝系數(shù)氣捽名稱(chēng)化學(xué)式充裝系數(shù)（ka/L）不大于1氯1NH)0.532ftCl2U253H0r1-194it化軽h3s0.665二氯化硫SOiL236四氧牝二熬g1.307碳聯(lián)二氯（光ClCOClj(XCiR25g輒化氫HF0.839丙烷CjHft(CHjCHjCHj0.4110環(huán)丙烷趴（弋0.5311正丁烷JEGHmCHjCHjCHiCHj0.5112異丁烷1一甲基丙烷）ACM.(強(qiáng)0+4913丙嫦CHjHCH；=-CHCH3)0.4214異丁烯（2甲基丙烯）rCH,CCH,舁一,kCH,)0.5315丁烯一1QHe-ClCCHj-KXHiCH,0*53L6丁二烯一tJL3

3、CHjCHCH-CHi0.5517六氛丙烯（全飆丙燥CjF*(CFaCFCFj)1.06洞二U二燒(F-12)CFjCIj1.14序號(hào)氣體名稱(chēng)化學(xué)武OSfi(WU不大于19二掘輒甲烷（F-X）CHFCIjL2520I二叛氯甲焼（F-22）CHF?Cil+0221二熬四輒乙烷（F-U4）GF&bCF2a-CF7CD13122二兼氯乙烷（F142）CjHjFjCJaaCFiC00.9923主軌乙焼（F143）G已珀(CH3CFJ0.6&24偏二眾乙烷（F-t52JC2H4FS(CHjCHFj)D+?925二妃混擂甲烷（F-UBl）CFjCIBr1.6226三緘氯乙?guī)jFjCJ(CFjFClLIO

4、27輒甲規(guī)f甲基視CHjCl0.8128（乙烷（乙縣氯）CHjCl(CHjCHaCt)O.OR29氯乙烯（乙悅基氯11QHQCHiYHQ)0.8230濃甲烷（甲SS）CHjBr1.5731漠乙烯（乙烯荃漠）CzHiBrCH:CHBrL3732甲胺CHjNHj0.6033二甲胺CHj(CHjJnNH(h)CH,0,534三甲腔fCHi、10.5635乙肢QHjNHtEaIjCHiNHjM236甲醛（二用聯(lián)Ci瓦b(CHjOCHj1DJS37乙烯基甲離（甲基乙烯基詹）CiKOCH?CHOCH,J-0,6738環(huán)機(jī)乙燒（輒化乙烷）CKO會(huì)0,7913二載二烈烷（F-12）|CFtaz1.14J注：表

5、中沒(méi)列液化石油氣的充裝系數(shù)，是因?yàn)橐夯蜌怃撈吭谠O(shè)計(jì)時(shí)，就已按充裝系數(shù)計(jì)算，將三種不同規(guī)格鋼瓶的充裝量作了規(guī)定，故此表不予再列。1低壓液化氣體氣瓶充裝量的計(jì)算因?yàn)榈蛪阂夯瘹怏w的臨界溫度高于氣瓶最高工作溫度C）所以，低壓液化氣瓶在充裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中都不會(huì)發(fā)生相變。只要充裝適量，不發(fā)生滿(mǎn)瓶，瓶?jī)?nèi)始終是氣液二相共存，兩者之間有著非常明顯的界面，液相是飽和液體，氣相是飽和蒸氣。若充液過(guò)量，氣相容積不夠，甚至消失，氣瓶達(dá)到“滿(mǎn)液”，這時(shí)如果溫度升高，致使液體無(wú)法膨脹，則瓶?jī)?nèi)壓力就會(huì)驟然增高，直至氣瓶爆破。為了防止瓶?jī)?nèi)液化氣體因受熱膨脹而導(dǎo)致發(fā)生事故，應(yīng)使氣瓶在最高工作溫度下，液相不要“充滿(mǎn)”

6、氣瓶全部容積，要留有一定的氣相空間。這一空間就是瓶容與液容之差。即：式中：瓶?jī)?nèi)氣相空間，；瓶?jī)?nèi)有效容積，；瓶?jī)?nèi)液相容積，L而與液化氣體在充裝時(shí)的定壓比容U的比值就是氣瓶的充裝重量。即：式中：氣瓶的充裝重量，；U液化氣體的定壓比容，/；同式，；對(duì)于低壓液化氣瓶，液化氣體雖然在加壓狀態(tài)充裝，但進(jìn)入瓶?jī)?nèi)就是處于飽和狀態(tài)，所以，我們可用飽和狀態(tài)下的比容來(lái)代替液化氣體的定壓比容，即：式中：同式，；同式，Lu飽和狀態(tài)下的液體比容，/。又因飽和液體密度與飽和狀態(tài)下的液體比容互為倒數(shù)所以式中：飽和液體密度，/LW同前。如果我們把62式代入65式，則；因以上所述均屬理想狀態(tài)，即是在沒(méi)有任何誤差的情況下才能成立。

7、可是，理想狀態(tài)在生產(chǎn)實(shí)踐中是不存在的。如果我們把生產(chǎn)中某些可以預(yù)計(jì)到的誤差疊加起來(lái)，稱(chēng)為安全余量，其值與瓶?jī)?nèi)有效容積之比即為安全系數(shù)，并賦予符號(hào)刀n并使其最終在氣相容積上得到反映的話(huà)，那么，刀Vg但我們?cè)跉怏w充裝工作中常常使用的是充裝系數(shù)f因此式中可變?yōu)椋菏街校撼溲b系數(shù)，gL根據(jù)我國(guó)目前的實(shí)際條件，對(duì)刀的選取，應(yīng)考慮以下兩種情況:物性數(shù)據(jù)誤差。主要指液化氣體飽和度值的誤差。我們無(wú)論采用推算數(shù)據(jù)，還是采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)誤差總是客觀(guān)存在的一般情況下，密度數(shù)據(jù)誤差約在土.W左右，為安全起見(jiàn)取=。1衡器稱(chēng)重誤差。氣瓶容積大都采用同體積水重法，氣瓶在充液時(shí)也需稱(chēng)重控制，因此，稱(chēng)重誤差也需考慮。稱(chēng)重誤差一

8、般均不超過(guò)01。假定在稱(chēng)重過(guò)程中，累積誤差約為正誤差的6倍，亦即.%,由此得出和之和為1%。為安全起見(jiàn)，取刀。所以，低壓液化氣體的充液量在C時(shí)所占體積，必須小于氣瓶有效容積的%,即還有以上氣相容積作為安全系數(shù)。例：確定液氯的充裝系數(shù)是多少解：查C時(shí)液氯的飽和液體密度為./k其氣相空間應(yīng)為，所以%X19g/g高壓液化氣體氣瓶充裝量的計(jì)算因?yàn)槎鄶?shù)高壓液化氣體的臨界溫度低于氣瓶的最高工作溫度C）所以，高壓液化氣體在充裝時(shí)為液態(tài)，此時(shí)瓶?jī)?nèi)的壓力就是液體界面上的飽和蒸氣壓,這與低壓液化氣體沒(méi)有什么差別。但在高壓液化氣體的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中,由于環(huán)境溫度的影響,當(dāng)液體溫度到達(dá)時(shí)，則發(fā)生液體向氣體的相變

9、。其結(jié)果氣瓶?jī)?nèi)壓由于大量氣體產(chǎn)生而驟然上升,此時(shí)表征氣瓶的壓力狀況,實(shí)質(zhì)上就和永久氣體一樣。因此對(duì)于高壓液化氣體氣瓶,一方面和永久氣體氣瓶一樣，在C時(shí)內(nèi)壓不應(yīng)超過(guò)氣瓶的公稱(chēng)工作壓力，在C時(shí)的壓力不應(yīng)超過(guò)其水壓試驗(yàn)壓力的08倍（液化二氧化碳和液化氧化氮除外）另一方面又和低壓液化氣瓶一樣，按表選擇充裝系數(shù)。高壓液化氣體的一一關(guān)系，服從真實(shí)氣體狀態(tài)方程式，見(jiàn)公式22。0表65所列充裝系數(shù)是采用偏心因子法計(jì)算出來(lái)的，其中對(duì)于臨界溫度小于氣瓶最高工作溫度C的高壓液化氣體，在充液量計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)刀可以不予考慮很小；對(duì)于臨界溫度介于氣瓶最高工作溫度和C高壓液化氣體的定義上限溫度之間的高壓液化氣體例如C的三

10、氧溴甲烷，因其相態(tài)與低壓液化氣體完全一樣，即在氣瓶正常使用溫度范圍內(nèi)，瓶?jī)?nèi)介質(zhì)始終為液相，故應(yīng)考慮安全系數(shù)，而且其液態(tài)密度的計(jì)算誤差要比低壓液化氣體略高，所以在充液量計(jì)算時(shí)，刀取2，即在C時(shí)，此類(lèi)高壓液化氣體的充液量，必須小于氣瓶有效容積的975，%留有2%的氣相空間。3過(guò)量充裝的危險(xiǎn)性液化氣體過(guò)量充液后，爆炸危險(xiǎn)性極大，其中低壓液化氣瓶尤為嚴(yán)重。當(dāng)前氣瓶爆炸事故中，由于過(guò)量充裝導(dǎo)致氣瓶物理性爆炸的比例很大，這些氣瓶在爆炸前大都處于靜止?fàn)顟B(tài)，未受撞擊或震動(dòng)，而且處于常溫，甚至是在雪天，爆炸后的瓶體均存在明顯的變形，破口很大，有的幾乎碾成平板。這些跡象充分說(shuō)明，爆炸事故的直接原因，不是由于氣瓶本

11、身存在嚴(yán)重缺陷，而是由于瓶?jī)?nèi)超壓，即瓶?jī)?nèi)的壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)液化氣體正常溫度下的飽和蒸氣壓，氣瓶承受不了這樣高的壓力因而發(fā)生了爆炸。表一以液氯鋼瓶為例，說(shuō)明C滿(mǎn)量充裝以后，隨溫度上升的增壓情況（假定瓶容不變于，以此告誡人們過(guò)量充裝的危險(xiǎn)。表一液氯鋼瓶在C滿(mǎn)液充裝后隨溫升增壓數(shù)據(jù)表飽和液體密溫度C)度d(kg/L)(MPa)1.46851,4545101.4402151.425720X4108為什么會(huì)有這么高的壓力，這是因?yàn)闅馄康娜莘e是一定的又是封閉的，瓶?jī)?nèi)的液化氣體隨著溫度的升高，其體積必然膨脹，但它又必須受氣瓶容積的限制，一旦液體脹滿(mǎn)了氣瓶?jī)?nèi)全部空間以后，,而且膨脹即轉(zhuǎn)為壓縮。由于液體的壓縮性很

12、少，以致反作用于瓶壁的壓力居嵋增高。也就是說(shuō)，液化氣瓶“滿(mǎn)瓶”后，隨溫度變化的壓力值與介質(zhì)的膨脹系數(shù)成正比，與壓縮系數(shù)成反比。正因?yàn)橐后w的壓縮很少，而膨脹系數(shù)相對(duì)比較大相差一個(gè)數(shù)量級(jí))所以，瓶?jī)?nèi)壓力的升高是很驚人的。如上所述，液化氣瓶過(guò)量充液是極其危險(xiǎn)的，它是導(dǎo)致氣瓶爆炸1.2789飽和蒸氣壓0.270,330.400、480.560.S60.770.891.031.171.331.501.60的主要原因，解決問(wèn)題的措施就是：嚴(yán)禁超裝。C02氣瓶沖裝知識(shí)ZT一直以來(lái)，對(duì)co2氣瓶沖裝存在疑問(wèn)，有說(shuō)不能灌入液態(tài)co2,有說(shuō)沖裝系數(shù)是0.6kg/L,有說(shuō)co2臨界溫度是31度的，小弟一直對(duì)此不解，

13、如果灌入都是氣態(tài)co2,那在31度以下時(shí)，一升的空間內(nèi)能存在0.6kg的氣態(tài)co2嗎？問(wèn)：二氧化碳?xì)馄抗Q(chēng)工作壓力為15Mpa,充裝結(jié)束時(shí)的壓力也不過(guò)是7D8Mpa,遠(yuǎn)低于公稱(chēng)工作壓力，為什么強(qiáng)調(diào)“嚴(yán)禁超裝”，必須按0.6kg/L標(biāo)準(zhǔn)充裝?答：在瓶裝氣體中屬于高壓液化氣體，其臨界溫度為低于31時(shí)加壓即可液化，當(dāng)溫度等于或高于化碳就轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二氧化碳。按0.6kg/L標(biāo)準(zhǔn)充裝二氧化碳時(shí)，在溫度接近31，當(dāng)溫度31，瓶?jī)?nèi)液態(tài)二氧31M,瓶?jī)?nèi)呈現(xiàn)的壓力是氣液共存狀態(tài)下，液體界面上的飽和蒸汽壓力為7.39Mpa。當(dāng)溫度達(dá)到或超過(guò)31叮，則發(fā)生液體向氣體的相變，瓶?jī)?nèi)壓力不再是二氧化碳飽和蒸汽壓的延伸，化

14、而驟然上升的壓力。此時(shí)表征瓶?jī)?nèi)的壓力狀況，一樣。當(dāng)溫度繼續(xù)升到54叮，瓶?jī)?nèi)壓力約增至工作壓力相當(dāng)。由于瓶?jī)?nèi)二氧化碳具有這些特點(diǎn)，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用時(shí)的安全，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的充裝系數(shù)進(jìn)行充裝。氣瓶是一個(gè)獨(dú)立的無(wú)絕熱層的薄壁密閉容器，而是液態(tài)二氧化碳大量汽實(shí)質(zhì)上和永久氣體15Mpa,與氣瓶公稱(chēng)為保證氣瓶在充裝、瓶?jī)?nèi)二氧化碳的壓力不僅與溫度有關(guān)，而且與充裝量有關(guān)。氣瓶的公稱(chēng)工作壓力，對(duì)于永久氣體氣瓶是指20時(shí)所充裝氣體的限定充裝壓力，充裝量是以壓力計(jì)量；對(duì)于盛裝二氧化碳等高壓液化氣體的氣瓶是指溫度為瓶?jī)?nèi)氣體壓力的限定值，充裝，而采取超量充裝，液態(tài)二氧化碳的體積相應(yīng)膨脹，液”和氣相空間消失。瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)滿(mǎn)液現(xiàn)

15、象，碳體積膨脹的脹力。膨脹系數(shù)較大，在充裝量是以重量計(jì)量。瓶?jī)?nèi)的氣相空間相應(yīng)減小，氣相空間繼續(xù)減小，其壓力不再是飽和蒸汽壓，此脹力遠(yuǎn)大于飽和蒸汽壓。-5D35叮圍內(nèi)，溫度每升高60時(shí)若不按0.6kg/L標(biāo)準(zhǔn)隨著溫度的升高，最終造成瓶?jī)?nèi)“滿(mǎn)而是液態(tài)二氧化液態(tài)二氧化碳的體積1U,瓶?jī)?nèi)壓力相應(yīng)升高0.314口0.834Mpa,所以超裝很容易使氣瓶超壓爆炸。P.S：根據(jù)我的理解，正常充co2（室溫低于31度），只能在每升氣瓶中充入低于0.6公斤液態(tài)乃至高于31度時(shí)，瓶?jī)?nèi)有足夠的空間讓液態(tài)化。而不是禁止灌入液態(tài)co2。co2。這樣以保證在室溫逐步升高，co2體積膨脹，乃至氣下面這個(gè)圖稱(chēng)為二氧化碳實(shí)驗(yàn)等溫

16、線(xiàn)圖。其中橫坐標(biāo)是密度的倒數(shù)，縱坐標(biāo)是壓強(qiáng)。線(xiàn)條表示不同溫度下，壓強(qiáng)和密度的關(guān)系。不同的顏色表示co2的狀態(tài)，包括液態(tài)、氣態(tài)、蒸汽狀態(tài)和液汽共存狀態(tài)。C點(diǎn)為臨界狀態(tài)，表示超過(guò)31時(shí)不管壓強(qiáng)多大co2都不可能被液化。:co2實(shí)驗(yàn)等溫線(xiàn).JPG(2006-12-809:16,35.98K)這個(gè)提法不是很準(zhǔn)確，co2的壓強(qiáng)會(huì)隨著溫度的提高而上升，但與它耳OOQ02.17X10-3刃（加弦1）左邊有幾條接近垂直狀態(tài)的線(xiàn)，這個(gè)狀態(tài)稱(chēng)為超臨界狀態(tài)。表示隨著密度的增加，壓強(qiáng)迅速增大。實(shí)際使用中如果進(jìn)入超臨界狀態(tài)意味著爆炸！因此在實(shí)際使用中主要的安全考慮就是避免進(jìn)入超臨界狀態(tài)。與溫度的關(guān)系31是co2的臨界溫

17、度，超過(guò)31時(shí)原先為液態(tài)的co2會(huì)全部氣化。有人可能會(huì)擔(dān)心如果在使用過(guò)程中溫度升高超過(guò)31D000很危險(xiǎn)。翠湖水草網(wǎng)的文章C02的鋼壓與鋼瓶的安全性也提到“不得超過(guò)31叮以免液化C02液體將隨溫度的升高，體積膨脹而形成高壓氣體，對(duì)鋼瓶產(chǎn)生更大的壓力，而有爆炸危險(xiǎn)之虞?！蔽艺J(rèn)為是氣態(tài)還是液態(tài)沒(méi)有太大的關(guān)系，不必?fù)?dān)心溫度超過(guò)31壓強(qiáng)會(huì)大幅提高。也就是說(shuō)溫度從30口升到31000,00031叮下升到32D,壓強(qiáng)變化沒(méi)有太大的差別。實(shí)際我國(guó)夏天大部分地區(qū)的溫度都會(huì)超過(guò)這個(gè)溫度，也不見(jiàn)因此產(chǎn)生什么麻煩。當(dāng)然，實(shí)際發(fā)生爆炸時(shí)，直接誘因都是溫度的升高。這是因?yàn)樵谙嗤拿芏认?，溫度越高越容易進(jìn)入超臨界狀態(tài)。其根本原因是密度過(guò)高，接近超臨界狀態(tài)。這個(gè)提法不是很準(zhǔn)確，co2的壓強(qiáng)會(huì)隨著溫度的提高而上升，但與它這個(gè)提法不是很準(zhǔn)確，co2的壓強(qiáng)會(huì)隨著溫度的提高而上升，但與它與公稱(chēng)壓力的關(guān)系實(shí)際上，充裝量和公稱(chēng)壓力也沒(méi)有什么關(guān)系。覺(jué)得