气体气态、液态体积换算

标准状态是指0℃（273K），1atm=101.3 kPa的状态下。

V=nRT

V：标准状态下的气体体积； n：气体的摩尔量；

R：气体常量、比例系数；8.31441J/mol•K T：绝对温度；273K P：标准大气压；101.3kPa

V=nRT=n•8.31441•273/101.3 或V=nRT=n•0.082•273/1

另可以简便计算：V=V0•ρ•22.4/M V：标准状态下的气体体积； V0：气体液态体积； ρ：液化气体的相对密度； M：分子量。

氮的标准沸点是-195.8℃,液体密度0.808（-195.8℃）， 1m3液氮可汽化成氮气

1*（808/28）*22.4=646.4 标立 二氧化碳液体密度1.56（-79℃）， 1m3液态二氧化碳可汽化成二氧化碳 1*（1560/44.01）*22.4=794 标立

氯的标准沸点是-34℃,液体密度1.47， 1m3液氯可汽化成氯气

1*（1470/70.9）*22.4=464.4 标立

液态氧气体体积膨胀计算

在标准状态下0℃，0.1MPa，1摩尔气体占有22.4升体积，根据液态气体的相对密度，由下式可计算出它们气化后膨胀的体积：

Vvodo100022.4 MV — 膨胀后的体积（升） vo — 液态气体的体积（升） do — 液态气体的相对密度（水=1） M — 液态气体的分子量

将液氧的有关数据代入上式，由do=1.14，M=32得

Vvodo100022.4M

v1.14o100022.4798vo32即液氧若发生泄漏则会迅速气化，其膨胀体积为原液态体积为798倍。

b. 液氧爆破能量模拟计算：

液氧处于过热状态时，液态介质迅速大量蒸发，使容器受到很高压力的冲击，产生暴沸或扩展为BLEVE爆炸，其爆破能量是介质在爆破前后的熵、焓的函数。

1)计算过程

(1)容器爆破能量计算公式

EL=[(i1－i2)－(s1－s2)Tb]m

式中：EL——过热状态下液体的爆破能量 KJ；

i1——爆破前饱和液体的焓 KJ/kg； i2——在大气压力下饱和液体的焓 KJ/kg； s1——爆破前饱和液体的熵 KJ/(kg·k)； s2——在大气压力下饱和液体的熵 KJ/(kg·k)； m——饱和液体的质量 kg； Tb——介质在大气压下的沸点 k

(2)30m3液氧储罐的爆破能量

本项目液氧贮存在1个容积为30m3/1.84Mpa的储罐内，液氧最大储存量为34290kg，液氧沸点90.188K；假设事故状态下储罐内液氧的的温度为95K，则爆破能量：

E= [ (167.2-125.4) -(1.73-1.65)×90.188]×34290=1186091KJ (3)将爆破能量换算成TNT能量q，1kg TNT平均爆炸能量为4500kJ/kg，故q=E／4500=1186091／4500=264 (kg)

(4)求出爆炸的模拟比α

即得α=0.1q1/3=0.1×(264)1/3=0.64 (5)查得各种伤害、破坏下的超压值

表5-4 冲击波超压对人体及建筑物伤害破坏作用表

序号 1 2 3 4 5 超压Δp/MPa 0.02~0.03 0.03~0.05 0.05~0.10 0.10~0.20 0.20~0.30 冲击波超压对人体的伤害 轻微损伤 听觉器官损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部分人员死亡 大部分人员死亡 冲击波超压对建筑物的破坏作用 墙裂缝 墙大裂缝，房瓦掉下 木结构厂房木柱折断，房架松动，砖墙倒塌。 防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌。 大型钢架结构破坏。 (6)求出在1000kg TNT爆炸试验中的相当距离R0 根据相关数据查得： Δp=0.02时 R0=56； Δp=0.03时 R0=43； Δp=0.05时 R0=32； Δp=0.10时 R0=23； Δp=0.20时 R0=17； (7)求出发生爆炸时各类伤害半径 R1=R0×α=56×0.64≈35.8m； R2=R0×α=43×0.64≈27.5m； R3=R0×α=32×0.64≈20.5m； R4=R0×α=23×0.64≈14.7m； R5=R0×α=17×0.64≈10.9m； 2)事故后果预测小结

按照单罐物理性爆炸事故后果预测，如果一台30m3的低温液氧储罐爆炸，其各类伤害、损失半径见表5-5。

表5-5 冲击波超压对人体及建筑物伤害破坏作用半径表

序号 1 2 3 4 5 与液氧储罐的距离 35.8m 27.5m 20.5m 14.7m 10.9m 冲击波超压对人体的伤害 轻微损伤 听觉器官损伤或骨折 内脏严重损伤或死亡 大部分人员死亡 大部分人员死亡 冲击波超压对建筑物的破坏作用 墙裂缝 墙大裂缝，房瓦掉下 木结构厂房木柱折断，房架松动，砖墙倒塌。 防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌。 大型钢架结构破坏 综上，液氧若发生泄漏则会迅速气化，其膨胀体积为原液态体积为798倍；发生爆炸（30m3液氧）的冲击波超压破坏作用数据见表4-6。计算

可见，如氧罐发生物理爆炸，对50米外的丙烷气站人员及设备不会造成太大的影响。