CO2气瓶冲装知识一直以来,对co2气瓶冲装存在疑问,有说不能灌入液态co2,有说冲装系数是0.6kg/L, 有说co2临界温度是31度的,小弟一直对此不解,如果灌入都是气态co2,那在31度以 下时,一升的空间内能存在0.6kg的气态co2吗?问:二氧化碳气瓶公称工作压力为15Mpa,充装结束时的压力也不过是7〜8 Mpa,远低于 公称工作压力,为什么强调'严禁超装〃,必须按0.6kg/L标准充装?答:在瓶装气体中属于高压液化气体,其临界温度为31C,当温度低于31°C时加压即可液 化,当温度等于或高于31C,瓶内液态二氧化碳就转化为气态二氧化碳按0.6kg/L标准充装二氧化碳时,在温度接近31C时,瓶内呈现的压力是气一液共存状态 下,液体界面上的饱和蒸汽压力为7.39Mpa当温度达到或超过31C时,贝V发生液体向气 体的相变,瓶内压力不再是二氧化碳饱和蒸汽压的延伸,而是液态二氧化碳大量汽化而骤然 上升的压力此时表征瓶内的压力状况,实质上和永久气体一样当温度继续升到54C时, 瓶内压力约增至15Mpa,与气瓶公称工作压力相当由于瓶内二氧化碳具有这些特点,为 保证气瓶在充装、储存、运输和使用时的安全,应严格按规定的充装系数进行充装。
气瓶是一个独立的无绝热层的薄壁密闭容器,瓶内二氧化碳的压力不仅与温度有关,而且与 充装量有关气瓶的公称工作压力,对于永久气体气瓶是指20C时所充装气体的限定充装 压力,充装量是以压力计量;对于盛装二氧化碳等高压液化气体的气瓶是指温度为60C时 瓶内气体压力的限定值,充装量是以重量计量若不按0.6kg/L标准充装,而采取超量充装, 瓶内的气相空间相应减小,随着温度的升高,液态二氧化碳的体积相应膨胀,气相空间继续 减小,最终造成瓶内'满液”和气相空间消失瓶内出现满液现象,其压力不再是饱和蒸汽压,而是液态二氧化碳体积膨胀的胀力此胀力 远大于饱和蒸汽压液态二氧化碳的体积膨胀系数较大,在-5〜35C范围内,温度每升高 1C,瓶内压力相应升高0.314〜0.834Mpa,所以超装很容易使气瓶超压爆炸P.S:根据我的理解,正常充co2 (室温低于31度),只能在每升气瓶中充入低于0.6公斤 液态co2这样以保证在室温逐步升高,乃至高于31度时,瓶内有足够的空间让液态£02 体积膨胀,乃至气化而不是禁止灌入液态£02下面这个图称为二氧化碳实验等温线图其中横坐标是密度的倒数,纵坐标是压强线条表 示不同温度下,压强和密度的关系。
不同的颜色表示co2的状态,包括液态、气态、蒸汽 状态和液汽共存状态C点为临界状态,表示超过31°C时不管压强多大£02都不可能被液 化囤图片附件:co2 实验等温线.JPG (2006-12-8 09:16, 35.98 K)0 2.17x10J 刃(沖術 1)(edgecno-)Q左边有几条接近垂直状态的线,这个状态称为超临界状态表示随着密度的增加,压强迅速 增大实际使用中如果进入超临界状态意味着爆炸!因此在实际使用中主要的安全考虑就是 避免进入超临界状态与温度的关系31C是£02的临界温度,超过31C时原先为液态的£02会全部气化有人可能会担心如果 在使用过程中温度升高超过31C是不是很危险翠湖水草网的文章《CO2的钢压与钢瓶的 安全性》也提到“..■不得超过31C,以免液化CO2液体将随温度的升高,体积膨胀而形成 高压气体,对钢瓶产生更大的压力,而有爆炸危险之虞〃我认为这个提法不是很准确,£02 的压强会随着温度的提高而上升,但与它是气态还是液态没有太大的关系,不必担心温度超 过31C压强会大幅提高也就是说温度从30C升到31C以下,或者从31C以下升到32C, 压强变化没有太大的差别。
实际我国夏天大部分地区的温度都会超过这个温度,也不见因此 产生什么麻烦当然,实际发生爆炸时,直接诱因都是温度的升高这是因为在相同的密度下,温度越高越容易进入超临界状态其根本原因是密度过高,接近超临界状态与公称压力的关系 实际上,充装量和公称压力也没有什么关系这一点有人可能会觉得不可理解假设我有一 个质量很好的钢瓶,公称压力达到100MPA,那么我是否可以充到50MPA呢?回答是否定 的,即使有这样一个钢瓶,也只能按照0.6kg/L的标准充气,压力也是只能在7—8mpa左 右这是因为进入超临界状态时压强会增加几百倍,再好的钢瓶也没有用而且充的多也不 划算,压强从7mpa到50mpa,可能只是多充了一点点而已从图中可以看到c°2的安全主要考虑就是避免进入超临界状态,而影响进入超临界状态的 关键因素就是密度,与其它因素关系不大据此估算,一般夏天的时候充0.5kg/L,冬天的 时候充0.6kg/L可确保安全。