計算機在確定乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量的應(yīng)用

1、用計算機快速確定乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量信息發(fā)布日期: 2007-10-15吳文龍（常州市常飛乙炔制造有限公司，江蘇省常州市新冶路號，郵編：）引言在目前流通使用的乙炔瓶中，缺少丙酮量在1.5kg以上的乙炔瓶非常普遍，需妥善處理后才能充裝。用人工查表計算的傳統(tǒng)充裝工藝要確定瓶內(nèi)剩余乙炔量非常困難和緩慢。隨著計算機在氣瓶檔案管理和充裝管理中的應(yīng)用，伺機快速確定乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量成為可能。為了用計算機計算乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量，需要確定乙炔瓶相關(guān)參數(shù)的理論計算方法。一、代號Gs乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量，kg；填料孔隙率，%V鋼瓶實際容積，；乙炔在丙酮中的重量溶解度，kgkg；mF丙酮補加量，kg；ms丙酮規(guī)定充裝量

2、，kg，（m取0.38V）；丙酮實際充裝量，kg；Tm乙炔瓶皮重，kg；A乙炔瓶實重，kg；GL乙炔瓶內(nèi)溶解乙炔量，kg；GG乙炔瓶內(nèi)氣態(tài)乙炔量，kg；pS乙炔瓶內(nèi)余氣壓力（表壓），Pa；t瓶內(nèi)溫度， ；乙炔瓶內(nèi)丙酮密度，kg；乙炔丙酮溶液體積膨脹比例系數(shù)。二、乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量的組成及計算乙炔瓶內(nèi)乙炔由溶解狀態(tài)和游離氣態(tài)兩部分組成，在規(guī)定充裝條件下，瓶內(nèi)游離氣態(tài)乙炔所占比例很小，實際充裝中計算余氣時僅考慮溶解狀態(tài)乙炔量；但在丙酮缺少較多的情況下，計算瓶內(nèi)剩余乙炔量時應(yīng)同時考慮溶解狀態(tài)和氣態(tài)乙炔的重量，即：乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量：GSGLGG 溶解狀態(tài)乙炔的重量：L 對氣態(tài)乙炔的重量G，按真實氣體

3、狀態(tài)方程來計算，即：PVZnRT式中：P為氣體的絕對壓力，PaV氣體的體積，LZ氣體的壓縮系數(shù)n氣體的摩爾數(shù)； n= m/ Mm氣體質(zhì)量，kgM分子量；R通用氣體常數(shù)，8.314J/Kmol；T絕對溫度，K T=273 + t為了計算氣態(tài)乙炔的重量，首先要知道乙炔瓶內(nèi)氣相空間的體積為此，首先要確定乙炔丙酮溶液的體積實驗證明，丙酮溶解乙炔后體積增加比A并不是與壓力成直線關(guān)系，而是與溶解度之間成正比，設(shè)比例系數(shù)為，則：A 其中：A溶劑體積（即未溶解乙炔的丙酮體積），B溶液體積（即溶解乙炔后的丙酮體積）， BA 丙酮溶解乙炔后的體積增量由式得：BAABA（）B（）(/) 乙炔瓶內(nèi)氣相空間：VsB由代

4、入得：Vs（）(/) 根據(jù)真實氣體狀態(tài)方程，對瓶內(nèi)剩余乙炔，有： 得： 即： 將式、代入式，得：乙炔瓶內(nèi)剩余乙炔量 三、瓶內(nèi)丙酮實際充裝量的確定及丙酮補加量的計算假設(shè)乙炔瓶內(nèi)除丙酮和乙炔外，未充入水分等其他物質(zhì)。則根據(jù)質(zhì)量守恒可知：m0.38V Gs將式代入上式，得：上式經(jīng)換算得瓶內(nèi)丙酮實際充裝量：上式中乙炔氣體的壓縮系數(shù) 其中m為壓縮度，是氣體在任意狀態(tài)下的PV積與該氣體在標準狀態(tài)（0、1atm）下的P0V0積的比值。由以上兩式可得： 式中各參數(shù)：、m數(shù)值為氣瓶原始數(shù)據(jù)，在氣瓶檔案中查得；、ps、t數(shù)值為充前檢查時的實測值， 與溫度t的關(guān)系如表1所示： 表 與溫度t的關(guān)系 t()051015

5、20251.49631.51011.52391.53771.55151.5653t()3035404550 01.57911.57911.60671.60671.6343 受溶劑性質(zhì)、溫度t、壓力ps影響，乙炔在不同溫度壓力下在丙酮中的溶解度如表2： 表 乙炔在不同溫度壓力下在丙酮中的溶解度 壓B 力 溫度 (ps0.1) MPa0.10.20.30.40.5-200.11650.169290.248570.342860.42857-150.09650.147860.221430.296430.37143-100.08050.128570.192860.257140.32143-50.0675

6、0.114280.171430.221480.2785800.057240.108070.1560.1890.2378550.048060.094050.135210.17490.20528100.040560.081900.12040.15250.1796150.033560.071060.10580.13150.1589200.027540.06160.09300.11850.14044250.02210.05280.081130.10420.1249300.017670.04510.071160.08850.11152350.01390.03850.06150.08150.0995400

7、.010260.032570.05330.07350.0913丙酮密度液態(tài)下壓縮性極小，可認為僅隨溫度變化，與溫度t的關(guān)系如表3： 表 與溫度t的關(guān)系 t()105051015（kg/L）0.82180.81700.81200.80680.80140.7958t()2025303540 （kg/L）0.79000.78420.77840.77250.7665 乙炔在不同溫度、壓力下的壓縮度m如表4：表 乙炔在不同溫度、壓力下的壓縮度 t ()壓力(ps+0.1) (MPa)0.100.150.200.410.811.221.622.032.4301.0000.995700.991410.971

8、80.93470.89620.85420.81030.7622101.037711.033811.029901.01080.97490.93890.90080.86080.8218151.056521.052801.049081.03030.99580.96050.92430.88680.8490201.075331.071781.068221.04901.01620.98290.94810.91210.8760251.093401.090351.086381.07001.03701.00410.97230.93800.9030301.112861.109611.106361.08851.06

9、141.02540.99520.96320.9295401.150301.147311.144321.12651.09861.06951.04291.01420.9827在已知瓶內(nèi)丙酮實際充裝量的情況下，丙酮補加量即為丙酮規(guī)定充裝量ms與丙酮實際充裝量的差值，因此：丙酮補加量mFmsmF0.38V 四、用計算機快速確定瓶內(nèi)丙酮實際充裝量及其他各參數(shù)在計算機管理乙炔瓶檔案的情況下，通過輸入乙炔瓶編號，即可查詢到該氣瓶的、m等原始檔案數(shù)值；將表整理后存入計算機，當(dāng)輸入、ps、t數(shù)值后；通過查找表，計算機可確定、和m的數(shù)值，通過式即可計算出瓶內(nèi)丙酮實際充裝量。將算出的值代入式，即可算出瓶內(nèi)剩余乙炔量

10、S，將算出的值代入式，即可算出丙酮補加量mF。在計算機上，上述查詢及計算過程在瞬間即可完成，配合與計算機相聯(lián)的數(shù)據(jù)采集器等設(shè)施，可在充裝過程中實時輸入、ps、t等測量數(shù)據(jù)，并實時讀取計算結(jié)果，大大加快了確定瓶內(nèi)剩余乙炔量、丙酮補加量等數(shù)據(jù)的速度和準確性，同時降低了充裝人員的勞動強度，提高其工作效率。實際應(yīng)用中,為操作和計算方便,通常按“逢3作5，逢2作0”的方法，將測量得到的余氣壓力ps以0.05MPa為間隔、溫度t以5為間隔的離散數(shù)值作為測量結(jié)果,同樣存入計算機中的表表中，要求余氣壓力ps以0.05MPa為間隔、溫度t以5為間隔，列明相應(yīng)的全部數(shù)據(jù)，即可滿足實際使用中計算查詢的需要。五、計算

11、數(shù)據(jù)與實際剩余乙炔量差異的影響因素從上述的計算過程不難發(fā)現(xiàn)，計算中作了兩個假設(shè)：其一、計算中假設(shè)瓶內(nèi)丙酮中無水分等其他物質(zhì)；其二、計算中假設(shè)自由空間全部被氣態(tài)乙炔充滿，未考慮丙酮蒸氣在自由空間內(nèi)的分壓。對第一個假設(shè)，認為瓶內(nèi)充裝的溶劑是純丙酮，未考慮溶劑的性質(zhì)差異對乙炔溶解度的影響。在乙炔瓶的實際使用中，由于乙炔充裝時帶入水分等因素，使瓶內(nèi)丙酮對乙炔的溶解度大幅下降，造成計算出的瓶內(nèi)剩余乙炔量值偏大。首先，瓶內(nèi)丙酮帶水分的多少在充裝前檢查時是無法知道的，一般來說，隨著乙炔充裝次數(shù)的增加，由充裝時乙炔帶入并積聚在瓶內(nèi)的水分也將增加，對計算結(jié)果的影響也較大。其次，由于乙炔在低溫、高壓下在丙酮中的溶

12、解度較大，此時由于丙酮含水對瓶內(nèi)剩余乙炔量的數(shù)值影響也增大?？梢?，受丙酮含水影響，隨著溫度降低、余氣壓力增大計算結(jié)果誤差也會增大。同樣，在人工查表計算中，同樣認為瓶內(nèi)的溶劑是純丙酮，由丙酮含水引起的計算結(jié)果誤差一樣存在。可見不管是計算機運算還是人工查表計算，都不能避免因丙酮中含水量的不確定造成計算結(jié)果的誤差。對第二個假設(shè)，計算機運算中考慮了自由空間中的氣態(tài)乙炔，但未考慮丙酮蒸氣的存在，在余氣壓力較低、溫度較高時，丙酮蒸氣的分壓占自由空間氣體的百分比會增大，但此時自由空間中的氣體總量也不大，對計算結(jié)果不會引起大的誤差。而人工查表計算中，未考慮自由空間中的氣態(tài)乙炔量，當(dāng)丙酮缺損量較大，自由空間容積增大時，計算誤差也會增大。由以上分析，應(yīng)該說，由于計算機運算中考慮了自由空間中的氣態(tài)乙炔，使計算出的瓶內(nèi)剩余乙炔量得到修正，計算中即使瓶內(nèi)丙酮實際充裝量缺損較多時,也能得到與實際較接近的結(jié)果；而人工查表計算時，丙酮缺損量大于1.5kg時將被要求妥善處理后才能充裝，計算機運算在實際充裝中，適應(yīng)氣瓶內(nèi)丙酮量的范圍大大增加了。六、結(jié)論與傳統(tǒng)的人工查表