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泄漏 气化 遇热 燃烧 液化石油气爆炸的科学原理

时间:2021-11-04 06:00:16

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泄漏 气化 遇热 燃烧 液化石油气爆炸的科学原理

6月13日,浙江温岭一辆运输液化石油气的槽罐车在高速公路上发生爆炸,造成了重大人员伤亡。液化石油气是我们生活中的常用物资,无数街边小店,路边摊中用的煤气罐装的就是这种物质,正常使用是很安全的,那么它发生这么大爆炸的科学原理又是什么呢?

液化石油气的性质

要解释液化石油气的爆炸,首先要了解液化石油气的性质。液化石油气的主要组成部分是丙烷和丁烷,这两种物质在常温常压下是气体,可以燃烧为人们提供热量。但是气体的密度很低,如果只是把气体装在煤气罐中供人们使用,可能几分钟就用完了,没有实际意义。

但大多数气体都有一种性质,那便是压力越大,它们的气化点越高。对于液化石油气来说,在20℃左右,只要压力大于0.5Mpa,它们就是液体,液体的密度比气体的密度大了几百倍。我们把这种液体装在储罐中,运输使用它们才有了经济效益,唯一的坏处就是这种储罐变成了一种压力容器,能量密度也比气体的时候高了几百倍,安全风险上升。此次爆炸的就是一辆运输液化石油气的槽罐车。

液化石油气爆炸的过程

液化石油气平时是可以安全使用的,那这辆槽罐车为什么会发生爆炸呢?

我们知道这辆槽罐车运输的是液态的液化石油气,正常状态下所有的液化石油气都在槽罐之中,没有什么风险。但当槽罐的进出口或者槽罐本身出现问题,槽罐与外界联通之后,由于槽罐内部的压力大于外部,槽罐内的液化石油气会大量泄漏到外部。

同时,由于外部也就是我们生存的环境只有一个大气压(0.1Mpa),压力不足以使液化石油气变成液体,在液化石油气泄漏到外部的时候,也会从液体变成气体,体积会变成原来的一千多倍,这也是区区一个槽罐泄漏就会让超大范围出现白雾的原因。

单纯的泄漏并不会引起爆炸,但液化石油气的闪点在零下140到零下40℃,大大低于环境温度,这意味着空气中只要有一点点火源,比如汽车点火时候的电火花,静电产生的电火花都会使这片区域的液化石油气燃烧。

持续的燃烧需要氧气的支持,所以只有液化石油气在一定的浓度范围内才能持续燃烧导致爆炸,液化石油气的爆炸极限在1.5%-9.5%。当槽罐车中液化石油气开始泄漏,周围空气中液化石油气浓度达到1.5%至9.5%,一个小火星使周围液化石油气发生猛烈的燃烧,燃烧带来巨大的热量,热量使周围空气的温度急剧升高。

由于空气温度升高,空气的压力也急剧上升,空气急剧向外扩张,形成冲击波,爆炸就发生了。

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