表1-2-6 一些氣態(tài)碳?xì)浠衔镌?01.3kPa下的密度/(kg/m3)
溫度/℃ | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 丙烷 | 丙烯 | 正丁烷 | 異丁烷 | 1-丁烯 |
0 | 0.7168 | 1.3562 | 1.2604 | 2.02 | 1.9149 | 2.5985 | 2.6726 | 2.503 |
15 | 0.677 | 1.269 | 1.184 | 1.861 | 1.766 | 2.452 | 2.442 | 2.369 |
②液化石油氣液體的密度。以單位體積的質(zhì)量表示,即kg/m
3。它的密度受溫度影響較大,溫度上升密度變小,同時(shí)體積膨脹。由于液體壓縮性很小,因此壓力對(duì)密度的影響也很小,可以忽略不計(jì)。由表1-2-7可以看出,液化石油氣液態(tài)的密度隨溫度升高而減少。
(3)相對(duì)密度由于在液化石油氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用中,同時(shí)存在氣態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài),所以應(yīng)該了解它的液態(tài)相對(duì)密度和氣態(tài)的相對(duì)密度。
?、僖夯蜌獾臍鈶B(tài)相對(duì)密度。是指在同一溫度和同一壓力的條件下,同體積的液化石油氣氣體與空氣的質(zhì)量比。求液化石油氣氣體各組分相對(duì)密度的簡(jiǎn)便方法,是用各組分的相對(duì)分子質(zhì)量與空氣平均相對(duì)分子質(zhì)量之比求得,因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol氣體的體積是相同的。液化石油氣氣態(tài)的相對(duì)密度見(jiàn)表1-2-7。
表1-2-7 液化石油氣液態(tài)的密度/(kg/m3)
溫度/℃ | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 | 丙烯 | 丁烯 |
-15 | 548 | 615 | 600 | 567 | 634 |
-10 | 542 | 611 | 594 | 561 | 629 |
-5 | 535 | 605 | 588 | 552 | 624 |
0 | 523 | 600 | 582 | 545 | 619 |
5 | 521 | 596 | 576 | 538 | 612 |
10 | 514 | 591 | 570 | 531 | 606 |
15 | 507 | 583 | 565 | 524 | 600 |
20 | 499 | 578 | 560 | ? | ? |
25 | 490 | 573 | 553 | ? | ? |
30 | 483 | 568 | 546 | ? | ? |
35 | 474 | 562 | 540 | ? | ? |
40 | 464 | 556 | 534 | ? | ? |
45 | 451 | 549 | 527 | ? | ? |
50 | 446 | 542 | 520 | ? | ? |
表1-2-8 液化石油氣氣態(tài)的相對(duì)密度(0℃,101.3kPa)
名稱 | 分子式 | 相對(duì)分子質(zhì)量 | 空氣平均相對(duì)分子質(zhì)量 | 相對(duì)密度 |
丙烷 | C3H8 | 44 | 29 | 1.517 |
丁烷 | C4H10 | 58 | 29 | 2.000 |
丙烯 | C3H6 | 42 | 29 | 1.448 |
丁烯 | C4H8 | 56 | 29 | 1.931 |
戊烯 | C5H12 | 72 | 29 | 2.483 |
從表1-2-8中可以看出液化石油氣氣態(tài)比空氣重1.5~2.5倍。由于液化石油氣比空氣重,因此,一旦液化石油氣從容器或管道中泄漏出來(lái),它不像相對(duì)密度小的可燃?xì)怏w那樣容易揮發(fā)與擴(kuò)散,而是像水一樣往低處流動(dòng)和滯存,很容易達(dá)到爆炸濃度。因此,用戶在安全使用中必須充分注意,廚房不應(yīng)過(guò)于狹窄,通風(fēng)換氣要良好。 液化石油氣儲(chǔ)存場(chǎng)所不應(yīng)留有井、坑、穴等。對(duì)設(shè)計(jì)的水溝、水井、管溝必須密封,以防聚積,引起火災(zāi)。
②液化石油氣的液態(tài)相對(duì)密度。指在規(guī)定溫度下液體的密度與規(guī)定溫度下水的密度的比值。它一般以20℃或15℃時(shí)的密度與4℃或15℃時(shí)純水密度的比值來(lái)表示。液化石油氣的液態(tài)相對(duì)密度,隨著溫度的上升而變小,見(jiàn)表1-2-9。
表1-2-9 液化石油氣液態(tài)各組分相對(duì)密度
溫度/℃ | 丙烯 | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 | 1-丁烯 |
-20 | 0.573 | 0.544 | 0.621 | 0.603 | 0.641 |
-10 | 0.559 | 0.541 | 0.611 | 0.592 | 0.630 |
0 | 0.545 | 0.528 | 0.601 | 0.581 | 0.619 |
10 | 0.530 | 0.514 | 0.590 | 0.569 | 0.607 |
20 | 0.513 | 0.500 | 0.578 | 0.557 | 0.595 |
從表1-2-9中可看出,在常溫下(20℃左右),液化石油氣液態(tài)各組分的相對(duì)密度約為0.5~0.59之間,接近為水的一半。當(dāng)液化石油氣中含有水分時(shí),水分就沉積在容器的底部,并隨著液化石油氣一起輸送到用戶,這樣,既增加了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),又會(huì)引起容器底部腐蝕,縮短容器的使用期限。因此,液化石油氣中的水分要經(jīng)常從儲(chǔ)罐底部的排污閥放出。
2.體積膨脹系數(shù)
絕大多數(shù)物質(zhì)都具有熱脹冷縮的性質(zhì),液化石油氣也不例外,受熱會(huì)膨脹,溫度越高,膨脹越厲害。膨脹的程度是用體積膨脹系數(shù)來(lái)表示的。所謂體積膨脹系數(shù),就是指溫度每升高1℃,液體增加的體積與原來(lái)的體積的比值。液體的體積隨溫度升高的膨脹量可用式(1-2-3)計(jì)算。
V2=V1[1+α(t2-t1)]
式中V
1、V
2——液體在溫度t
1、t
2時(shí)的體積,m
3;
α——液體溫度由t1至t2時(shí)的平均體積膨脹系數(shù),1/℃,見(jiàn)表1-2-10。
表1-2-10 液化石油氣組分及水的體積膨脹系數(shù)/℃-1
溫度/℃ | 丙烷 | 丙烯 | 正丁烷 | 異丁烷 | 1-丁烯 | 水 |
0~10 | 0.00265 | 0.00283 | 0.00181 | 0.00233 | 0.00198 | 0.0000299 |
10~20 | 0.00258 | 0.00313 | 0.00237 | 0.00171 | 0.00206 | 0.00014 |
20~30 | 0.00352 | 0.00329 | 0.00173 | 0.00297 | 0.00214 | 0.00026 |
30~40 | 0.00340 | 0.00354 | 0.00227 | 0.00217 | 0.00227 | 0.00035 |
40~50 | 0.00422 | 0.00389 | 0.00222 | 0.00266 | 0.00244 | 0.00042 |
由表1-2-10 可知,液化石油氣液體的體積膨脹系數(shù)比水大十幾倍,且隨溫度的升高而增大,因此,液化石油氣在充裝作業(yè)中必須限制充裝量。
3.體積壓縮系數(shù)
對(duì)于滿液的容器,當(dāng)溫度升高時(shí),液體的體積會(huì)膨脹,但由于受到容器容積的限制,液體將會(huì)受到壓縮。體積壓縮系數(shù)是指壓力每升高1MPa時(shí)液體體積的減縮量。液化石油氣(65%丙烷牛35%異丁烷)的體積膨脹系數(shù)、體積壓縮系數(shù)及其比值見(jiàn)表1-2-11。
表1-2-11 液化石油氣體積膨脹系數(shù)、體積壓縮系數(shù)及其比值
溫度/℃ | 體積膨脹系數(shù)/℃-1 | 體積壓縮系數(shù)/MPa-1 | 比值/(MPa/℃) |
0 | 0.00215 | 0.00107 | 2.01 |
10 | 0.00228 | 0.00116 | 1.97 |
20 | 0.00246 | 0.00126 | 1.95 |
30 | 0.00266 | 0.00138 | 1.93 |
40 | 0.00292 | 0.00151 | 1.93 |
50 | 0.00326 | 0.00168 | 1.84 |
60 | 0.00313 | 0.00187 | 1.99 |
由表1-2-11 可以看出,體積膨脹系數(shù)和體積壓縮系數(shù)的比值一般為1.8以上, 這說(shuō)明如果不考慮容器本身由于溫度和壓力的升高而產(chǎn)生的容積增量,則容器在滿液情況下,溫度一旦升高,就使得容器內(nèi)壓力急劇升高。
4.飽和蒸氣壓
自然界中的物質(zhì)所呈現(xiàn)的聚集狀態(tài),有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)' 種,其中任何一種狀態(tài)只能在一定的條件下(溫度、壓力)存在。當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí),物質(zhì)分子間的相互位置就要發(fā)生相應(yīng)的變化,即表現(xiàn)為聚集狀態(tài)的改變。物質(zhì)的聚集狀態(tài)在熱力學(xué)上稱為相,如液態(tài)稱為液相,氣態(tài)稱為氣相。在密封容器中,氣相和液相達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)下,液體和其蒸氣處于平衡共存狀態(tài),也就是說(shuō)液相蒸發(fā)成氣體的速度和氣相凝結(jié)成液體的速度相等,此時(shí)氣體中分子數(shù)不再增加,液體中分子數(shù)不再減少。
飽和狀態(tài)時(shí)的液體稱為飽和液體,飽和狀態(tài)時(shí)的蒸氣稱為飽和蒸氣,飽和蒸氣所顯示出來(lái)的壓力稱為飽和蒸氣壓。在不同溫度下液化石油氣各種組分的飽和蒸氣壓見(jiàn)表1-2-12。
表1-2-12 不同溫度下液化石油氣各種組分的蒸氣壓/MPa
溫度/℃ | 丙烯 | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 | 1-丁烯 | 順式-2-丁烯 | 反式-2-丁烯 | 異丁烯 |
-20 | 0.232 | 0.302 | 0.045 | 0.069 | 0.056 | ? | ? | 0.062 |
-15 | 0.253 | 0.355 | 0.055 | 0.086 | 0.609 | 0.045 | 0.051 | 0.072 |
-10 | 0.332 | 0.415 | 0.067 | 0.105 | 0.084 | 0.056 | 0.064 | 0.087 |
-5 | 0.391 | 0.486 | 0.082 | 0.126 | 0.103 | 0.070 | 0.077 | 0.106 |
0 | 0.457 | 0.564 | 0.100 | 0.150 | 0.125 | 0.085 | 0.095 | 0.128 |
5 | 0.533 | 0.562 | 0.121 | 0.179 | 0.149 | 0.103 | 0.115 | 0.152 |
10 | 0.617 | 0.750 | 0.143 | 0.211 | 0.179 | 0.124 | 0.137 | 0.181 |
15 | 0.711 | 0.857 | 0.171 | 0.247 | 0.211 | 0.148 | 0.163 | 0.213 |
20 | 0.817 | 0.973 | 0.201 | 0.288 | 0.247 | 0.176 | 0.193 | 0.256 |
25 | 0.933 | 1.11 | 0.235 | 0.335 | 0.289 | 0.207 | 0.227 | 0.291 |
30 | 1.06 | 1.26 | 0.275 | 0.387 | 0.336 | 0.242 | 0.265 | 0.338 |
35 | 1.20 | 1.42 | 0.318 | 0.433 | 0.388 | 0.282 | 0.307 | 0.391 |
40 | 1.36 | 1.59 | 0.367 | 0.503 | 0.447 | 0.327 | 0.335 | 0.449 |
45 | 1.52 | 1.78 | 0.421 | 0.579 | 0.512 | 0.376 | 0.408 | 0.514 |
50 | 1.71 | 1.99 | 0.481 | 0.656 | 0.583 | 0.431 | 0.466 | 0.587 |
由表1-2-12可以看出,液化石油氣的蒸氣壓是隨溫度而變化的,溫度升高,蒸氣壓增大。另外液化石油氣的蒸氣壓和組分有關(guān),隨著碳原子數(shù)的增加,蒸氣壓則減小。對(duì)于液化石油氣來(lái)說(shuō),常溫下,容器內(nèi)部液化石油氣的壓力總比外界大氣壓力大得多,所以,液化石油氣一定要在密閉的、具有足夠強(qiáng)度的容器中儲(chǔ)存。