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第1页 第七章 压力容器中的介质与特性 为什么要讲介质的特性与分类 压力容器的使用范围广、数量大、而且各种容器发生事故所产生的危害的严重程度也不一样。为了严格控制重要容器的产品质量，有区别地对安全要求不同的压力容器进行技术管理和监督检查，防止发生重大事故，有必要在压力容器的设计、制造和日常使用中的定期检验与上报等主要环节上实行分级（类）监督与管理。压力容器安全的重要程度取决于压力容器的工作压力的高低、介质的危险程度以及在生产中的重要作用。为了保障压力容器的正常、可靠工作，遵照《容规》要求需要对化学介质的毒性、易燃易爆等介质特性进行分类 一、压力容器的分类：《容规》中，压力容器按安全的重要程度的分类可分为三类： 气体压强的基准 气体压强的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空，另一是大气压强。以绝对真空为基准量得的压强称为绝对压强，以大气压强为基准量得到的压强称为表压或真空度。取名表压，是因为压强表直接测得到的读数，按其测量原理往往就是绝对压强与大气压强之差，即 表压=绝对压力一大气压力 真空度是真空表直接测量的读数，其数值表示绝对压力比大气压力低多少，即 真空度=大气压力一绝对压力 压力来源 压力容器的压力来源可以分为两类，一类是压力在容器外产生或增大的；另一类是压力在容器内产生或增大的。 在容器外产生或增大压力的压力源一般为气体压缩机或蒸汽锅炉。压缩机通过机械方法提高气体压力。容积式压缩机通过缩小气体体积，增加气体密度来提高气体的压力，如，活塞式或螺杆式压缩机即属于此类。速度型压缩机则通过增加气体的流速，并将其动能转变为静压能来提高气体的压力，如，离心式或轴流式压缩机等。因此工作介质为压缩气体的压力容器，其最高工作压力一般不会超过压缩机出口压力。蒸汽锅炉将水加热，并蒸发为水蒸气。蒸汽的比容要比水的比容大得多，如，常压下的水转变为相同压力的饱和水蒸气时，体积约增大1700倍。当水在密闭的锅筒内蒸发时，蒸汽压力将不断增大，直至达到锅炉的排汽压力。因此，工作介质为水蒸气的压力容器，其最高工作压力也只限于锅炉的排汽压力。如果压力容器所需的蒸汽压力小于锅炉的排汽压力，则可通过蒸汽减压阀减压。这种由容器外压力源产生的压力，一般不会突然增大。 压力容器在容器内产生的压力，一般是由于容器内介质的聚集状态发生改变、介质在容器内受热温度剧烈升高，或者是介质在容器内发生体积增大的化学反应。 介质的聚集状态变化，一般为液态或固态物质受热蒸发或分解为气体。蒸发或分解出来的气体，体积大大增加，但因受到容器容积的限制，则使容器内气体压力升高。例如液氨，在0℃ 时的饱和0.4244MPa（绝压），温度40℃时压力升高至1.534MPa。 某些高分子化合物本来为固体，如果受热“解聚”，变为气态的单体分子，也会因体积膨胀而压力急剧升高。例如，固态聚甲醛的比容约为0.7L/kg，当它解聚为气态甲醛时，比容为746L/kg，即体积约增大1065倍。如果在一个密闭的容器内发生这种聚集状态的改变，则会产生很高的气体压力。 气体因温度升高而产生或增大压力的情况相对较少。对理想气体而言，一定质量的气体在体积不变的情况下，温度每升高1℃压力仅增加它在0℃时压力的1/273。因此，当气体温度少量升高时，压力增加并不明显。但是，如果由于特殊的原因，使气体温度剧烈升高，则它的压力仍然会大幅度增加。如盛装某些容易产生聚合反应的碳氢化合物的容器，在某一适当的条件下发生聚合反应，产生大量的聚合热，容器内温度大幅度上升，压力也剧烈增高。 如果在密闭的容器内进行体积增大的化学反应，一旦反应失控，反应生成物又未能及时排出，容器内压力就会增高。常见的如碳化钙加水产生乙炔的反应，碳化钙是固体，水为液体，反应生成物乙炔是气体，随着反应的进行，气体体积将迅速增加。假如该反应在密闭的容器内进行，排气管又未打开，容器内压力必将快速上升，甚至会产生超压爆炸。 燃烧：可燃物（气体、液体或固体）与氧或氧化剂发生的伴有放热和发光的激烈的化学反应。 燃烧的三要素： 可燃物、助燃剂、导致着火的能源。 燃点 又称着火点，是指物质（气、液、固）在常压下持续燃烧的最低温度。 影响燃点的因素很多，所以测出的燃点只能是近似值，其中氧的浓度是关键因素，在涉及介质为氧气的压力容器时，应给予注意。虽然氧不是易燃介质，而是助燃介质，但在高浓度氧环境下，许多非易燃介质都会转变成易燃介质。在压力容器制造过程中，曾经多次发生过为解决容器内施工人员呼吸困难，将氧气导入容器中引起火灾，导致人员伤亡的事故。按 1990版《容规》）对压力容器划类的规定，氧气球罐被划为二类容器。须知，在氧气的环境中，几乎没有什么物质是不能够燃烧的。当时各设计院对这个问题的处理方法是按二类进行划类，但按三类压力容器提出