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【别自己吓自己】液氩充入无缝气瓶会“嘭!”吗?

物性测试综合讨论

  • 现代实验室离不开气体,我们巴掌大一个小实验室就用着8种、近30瓶气体。实验室气体离不开气瓶,气瓶离不开供气公司打,供气公司少不得各种打马虎眼。我才入行不几天时间,所以总能搞出一些生猛——或者叫无知——得让人笑掉牙的话题。这不,前两天刚刚在杜瓦上门了个笑话,原因是我把杜瓦、特别是其内胆的承压能力错位到钢质无缝气瓶上去了。于是恶补杜瓦,结果发现杜瓦的结构是语焉不详的;于是转到无缝钢瓶充装低温液化气体的话题上去了……不难想像,老司机们这回顾不上笑了,大家担心钢瓶会很快地“嘭!”一声的,大多有见识的老司机们根本不想讨论这个话题,于是我又一路狂奔,到各种垃圾站去找遗失的资料以自证清白,或者清黑。结果是,小有收获吧,撞到了物性这个词汇,可惜的是,物性这条路子也止于临界点……我心有不甘,继续追踪,于是又找到了“超临界水”,据百度百科大妈说,超临界水的物理、化学性质都有较大变化,我终于被吓到了,世上有没有超临界氩、超临界氮、超临界氦?普通无缝钢瓶中充入深冷液化气体直抒的会“嘭!”吗?

    昨天才了解物性这个词儿,今天复习了瓶装气体分类标准,和几位老司机吵了个没结果,哪知道一转悠论坛里就有物性版!!!于是我就找上门来了。
    各位坛友:深冷气体充入无缝钢瓶会发生什么呢?本来想让央视的挑战不可能或者那个不会笑的黄西玩儿去,可是没找到门路,于是只好麻烦各位了。
    有解吗,会嘭吗?
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  • 雾非雾

    第1楼2018/02/28

    应助达人

    因为无缝钢瓶不能绝热(阻断外界的热量传入),这样深冷液化气体从底到上的温度就无法持续保持在低温,在迅速回温中,那液化气体随着外界热量的传入就会升温气化,这个过程是不可控的,如果在密闭的容器中不断气化膨胀就会最终导致爆炸的。
    实际上目前的三硝基甲苯类炸药也是能在极短的时间内产生大量气体,导致局部迅速超大体积膨胀(连周围的空气都来不及让开)而产生爆炸效果的。也就是说炸弹爆炸的结果是大量迅速膨胀的气体冲破空气外壳而形成爆炸。

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  • wangjstw

    第2楼2018/02/28

    应助达人

    我觉得大家想像得太恐怖了。

    经过连续几天的追踪,终于找到了一种超临界气体或曰超临界液体的状态。就是说,在气体和液体中间,有个第三状态,不气不液,类似于混悬液,现在我们不知道的是它的参数,或者无边缘……而不是“嘭!”。

    雾非雾(mcds) 发表:因为无缝钢瓶不能绝热(阻断外界的热量传入),这样深冷液化气体从底到上的温度就无法持续保持在低温,在迅速回温中,那液化气体随着外界热量的传入就会升温气化,这个过程是不可控的,如果在密闭的容器中不断气化膨胀就会最终导致爆炸的。
    实际上目前的三硝基甲苯类炸药也是能在极短的时间内产生大量气体,导致局部迅速超大体积膨胀(连周围的空气都来不及让开)而产生爆炸效果的。也就是说炸弹爆炸的结果是大量迅速膨胀的气体冲破空气外壳而形成爆炸。

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  • 雾非雾

    第3楼2018/02/28

    应助达人

    问题是您说的这个不气不液的状态是在温度不上升或极缓慢上升的情况下才能存在的,就算钢瓶外结冰也是不能阻止外界的热量传入的,只是能稍微延缓外界热量的传入而已,冰总是会化完的,不可能一直结在钢瓶外的。

    wangjstw(wangjstw) 发表: 我觉得大家想像得太恐怖了。

    经过连续几天的追踪,终于找到了一种超临界气体或曰超临界液体的状态。就是说,在气体和液体中间,有个第三状态,不气不液,类似于混悬液,现在我们不知道的是它的参数,或者无边缘……而不是“嘭!”。

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  • 雾非雾

    第4楼2018/02/28

    应助达人

    核心问题是无缝钢瓶无法有效阻止钢瓶内外大量的热交换(对于临界温度下的液体来说外界能传进来的热量可以认为是无限的),而杜瓦瓶至少可以极大得延缓内外热交换的过程,所以才能让液态气体缓慢气化而被有效利用。

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  • wangjstw

    第5楼2018/02/28

    应助达人

    抛开概念,这个问题的本质其实还是个温差问题。我们现在忽视过程,假定瓶内的液氩瞬间达到能量平衡了,即瓶内的氩跟室温平衡了。
    就以我手头常用的普瓶而言,室温20℃,工作压力15MPa。此时我们不知道超临界氩的参数,就是说,如果它的压力能超过22.5MPa,那很可能起爆的,如果永远超不过22.5MPa的压力,它就只能以超临界态贮存于钢瓶内,那就是超临界态——水气混悬态。按照我现学来的信息,超临界态物质的理化性质会更活跃,但当温度或压力下降时,其可控性也会快速恢复的。

    雾非雾(mcds) 发表:核心问题是无缝钢瓶无法有效阻止钢瓶内外大量的热交换(对于临界温度下的液体来说外界能传进来的热量可以认为是无限的),而杜瓦瓶至少可以极大得延缓内外热交换的过程,所以才能让液态气体缓慢气化而被有效利用。

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  • wangjstw

    第6楼2018/02/28

    应助达人

    温差越大,热交换超强烈。换热没那么可怕有几个原因,一是空气的比热容较小,这也是液氮端到杯子里只冒白气(气泡)而不是像开水那样沸腾的原因;等瓶内容物升温越过水的冰点时,化冰要反过来吸收热量,也会多多少少减缓瓶内的升温速度的。
    如果条件许可,我们直接将充满液氩或液氮的瓶子扔进海洋观察。因为加上钢瓶的质量气瓶肯定会下沉,即便起爆也很安全的,一个水下摄像头就什么也看到了。要不让央视玩玩这个实验去?

    雾非雾(mcds) 发表: 问题是您说的这个不气不液的状态是在温度不上升或极缓慢上升的情况下才能存在的,就算钢瓶外结冰也是不能阻止外界的热量传入的,只是能稍微延缓外界热量的传入而已,冰总是会化完的,不可能一直结在钢瓶外的。

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  • 雾非雾

    第7楼2018/02/28

    应助达人

    嗯,我们用过SFE(超临界流体萃取),是用二氧化碳降温加压让其处于液体状态来萃取,它必须要配循环水冷却器才行的。所以一般的说要保持超临界状态应该必须保持它的低温状态(阻断热量的传入)。

    wangjstw(wangjstw) 发表:抛开概念,这个问题的本质其实还是个温差问题。我们现在忽视过程,假定瓶内的液氩瞬间达到能量平衡了,即瓶内的氩跟室温平衡了。
    就以我手头常用的普瓶而言,室温20℃,工作压力15MPa。此时我们不知道超临界氩的参数,就是说,如果它的压力能超过22.5MPa,那很可能起爆的,如果永远超不过22.5MPa的压力,它就只能以超临界态贮存于钢瓶内,那就是超临界态——水气混悬态。按照我现学来的信息,超临界态物质的理化性质会更活跃,但当温度或压力下降时,其可控性也会快速恢复的。

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  • wangjstw

    第8楼2018/02/28

    应助达人

    真是没法想像,你们实验室都有超临界流体的应用了。
    我才介入这个行业,前天才了解超临界水的概念,昨天摸到超临界流体的概念,今天看到了与之相关的研究热度,科技文献平台上看到了近2万个文献。
    现在的问题是,超临界流体有物性之说吗?如果有,查到他们的温度压力对照表或者计算模型,就可以知道它们会不会爆炸,或者说在理论上敢不敢充入无缝气瓶了。
    问题越来越清晰了,或者说距离近了。

    雾非雾(mcds) 发表: 嗯,我们用过SFE(超临界流体萃取),是用二氧化碳降温加压让其处于液体状态来萃取,它必须要配循环水冷却器才行的。所以一般的说要保持超临界状态应该必须保持它的低温状态(阻断热量的传入)。

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  • wangjstw

    第9楼2018/03/01

    应助达人

    连续跟踪的结果是,当温度和压力双双超过临界值时,流体会变为超临界态,即既像液体又像气体、即具有液体的特性又具有气体的特性,但理化性质会活跃很多的一种新型物态。粗略看到的资料是,超临界水都可以溶解钢板,但溶解的速度有多快,会不会爆裂钢瓶,不太明确。在整个超临界态的研究中,目前较为活跃的是对超临界二氧化碳的研究和应用,德、日、美等国在食品工业领域已有应用;检验技术方面,已有版友表示在萃取上应用。
    深冷液化气体充入无缝钢瓶会怎么样,我们在理论上没找到依据,实践上也是禁区。限于时间和精力的考虑,本讨论暂行结束。

    wangjstw(wangjstw) 发表:真是没法想像,你们实验室都有超临界流体的应用了。
    我才介入这个行业,前天才了解超临界水的概念,昨天摸到超临界流体的概念,今天看到了与之相关的研究热度,科技文献平台上看到了近2万个文献。
    现在的问题是,超临界流体有物性之说吗?如果有,查到他们的温度压力对照表或者计算模型,就可以知道它们会不会爆炸,或者说在理论上敢不敢充入无缝气瓶了。
    问题越来越清晰了,或者说距离近了。

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