由于液体的膨胀实际上受到钢瓶容积的限制,只能由V1增到V2,膨胀的体积受到压缩,则有
式中β——瓶内介质在t1至t2时的平均体积膨胀系数,℃-1,见表2-2-10;
β0——钢瓶材料的线膨胀系数,可取β=1.2×10-5,℃-1;
α——介质在t1和t2时的平均压缩系数,MPa-1,见表2-2-5;
Fv——钢瓶的容积增大系数,MPa-1。在压力不超过材料的屈服极限时,Fv由气瓶的外、内径之比值K来确定,其数据见表2-2-6。
组分(液态) | 丙烷 | 丙烯 | 丁烷 | 丁烯 |
α×10-4 | 23.3 | 25.4 | 26.5 | 31.0 |
K=D外/D内 | 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 |
计算举例:
以充装了17.8kg丙烷满液的YSP-15型钢瓶为例,求:当环境温度升到28℃时, 钢瓶的内压力值。
解根据条件,已知:t1=20℃,t2=28℃,气瓶的K=D外/D内=1.02,
故Fv=4.74×10-4MPa-1。
由资料查得:P1=0.817MPa,β=352×10-5℃-1
已知钢瓶材料为15MnHP,其抗拉强度σb=450MPa,K=1.02,得其理论爆炸压力为:
液化石油气钢瓶在水压爆破试验时,实际爆破压力最低为9.8MPa,可见此时钢瓶内压力P2已远高于理论爆炸压力Pb和水压爆破时的最低爆破压力,钢瓶可能已发生了爆破。
以上是对钢瓶超装的危害分析,液化石油气储罐的过量储装同样也存在这种危险。实际操作中对钢瓶控制充装重量,对储罐则用液位计控制储存液量。