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由于液體的膨脹實際上受到鋼瓶容積的限制,只能由V1增到V2,膨脹的體積受到壓縮,則有
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式中β——瓶內(nèi)介質(zhì)在t1至t2時的平均體積膨脹系數(shù),℃-1,見表2-2-10;
β0——鋼瓶材料的線膨脹系數(shù),可取β=1.2×10-5,℃-1;
α——介質(zhì)在t1和t2時的平均壓縮系數(shù),MPa-1,見表2-2-5;
Fv——鋼瓶的容積增大系數(shù),MPa-1。在壓力不超過材料的屈服極限時,F(xiàn)v由氣瓶的外、內(nèi)徑之比值K來確定,其數(shù)據(jù)見表2-2-6。
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組分(液態(tài)) | 丙烷 | 丙烯 | 丁烷 | 丁烯 |
α×10-4 | 23.3 | 25.4 | 26.5 | 31.0 |
K=D外/D內(nèi) | 1.02 | 1.03 | 1.04 | 1.05 | 1.06 | 1.07 | 1.08 | 1.09 | 1.1 | 1.15 | 1.2 | 1.5 |
Fv×10-4 | 4.74 | 3.06 | 2.37 | 1.91 | 1.61 | 1.38 | 1.21 | 1.09 | 0.99 | 0.72 | 0.55 | 0.28 |
計算舉例:
以充裝了17.8kg丙烷滿液的YSP-15型鋼瓶為例,求:當(dāng)環(huán)境溫度升到28℃時, 鋼瓶的內(nèi)壓力值。
解根據(jù)條件,已知:t1=20℃,t2=28℃,氣瓶的K=D外/D內(nèi)=1.02,
故Fv=4.74×10-4MPa-1。
由資料查得:P1=0.817MPa,β=352×10-5℃-1
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已知鋼瓶材料為15MnHP,其抗拉強度σb=450MPa,K=1.02,得其理論爆炸壓力為:
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液化石油氣鋼瓶在水壓爆破試驗時,實際爆破壓力最低為9.8MPa,可見此時鋼瓶內(nèi)壓力P2已遠高于理論爆炸壓力Pb和水壓爆破時的最低爆破壓力,鋼瓶可能已發(fā)生了爆破。
以上是對鋼瓶超裝的危害分析,液化石油氣儲罐的過量儲裝同樣也存在這種危險。實際操作中對鋼瓶控制充裝重量,對儲罐則用液位計控制儲存液量。