一、前言
您是买钢瓶或是买炸弹?这是一句很震撼性的问题,因为家庭瓦斯钢瓶发生爆炸的意外事件时有所闻,这问题可不是开玩笑或闹玩的,无论谁听到这样问题,心理总会「毛毛的」,莫不担心自己买到是否为安全的CO2钢瓶,以避免在使用过程中发生爆炸的意外。
钢瓶的安全性是一回事,在使用过程中,是否因使用不当,以致发生意外又是另一回事。事实上,有许多发生意外的个案,都是在使用过程中没有注意到安全问题所引起的,所以它的安全使用与品质同样要受到重视。以现在的制造技术来说,要制造出符合安全标准的钢瓶,已经不再是一件难事,不过任谁也不敢保证,目前市面上所贩卖的CO2钢瓶都是合格的产品,所以我们在挑选钢瓶时,一定要「精挑细选」,以免把潜在的危险带入家中。
从另一角度来说,钢瓶本身是否安全,一般消费者通常是无法从钢瓶本身的外观直接判断的,所以根本谈不上如何去鉴别其安全性。不过有时候如果过于担心买到「炸弹」,反而让人感到神经紧张兮兮的,这难免会影响我们栽培水草的兴致和乐趣。因此与其过度去担心这问题,不如多花一些时间去探讨一些有关CO2的相关特性,以及选购钢瓶的要领与如何安全使用等有关课题,如此方为明智之举。
二、临界温度与临界压力
通常气体都有一个临界温度(Critical temperature,Tc),是指能被液化的最高温度,若气体的温度高于临界温度时,不论有多大压力都不能使之液化,只是随着压力的增加而加大其密度而已,这种状态称为「高密度气体」或「高压气体」。高压气体具有强大的膨胀压力,储存于钢瓶中,可能会产生很大的压力,所以具有较大的危险性。
另外,气体也有一个临界压力(Critical pressure,Pc),是指在临界温度下气体被液化的最低压力。如果压力小于它的临界压力,无论温度如何降低,气体都不能被液化。所以要气体以液化状态储存于钢瓶中,其压力至少要高于它的临界压力。临界压力等于该液体在临界温度之饱和蒸气压。
综合上述,可知气体若希望以液化的状态被储存,应该是较为安全的,但是要达到这个目的,必须低于其临界温度,同时要高于临界压力。一般而言,在临界温度范围之内,如果温度越低,临界压力可以越小,所以临界压力之值,会受到温度的直接影响。
三、CO2的钢压
钢压(Pressure of cylinder)是指钢瓶中的填充气体,其膨胀力对钢壁所造成的压力。在临界温度和临界压力状态下,温度和压力的微小变化,都会引起气体密度很大的变化,因此其膨胀力对钢壁所造成钢压也有所不同。
CO2是一种可以被液化的高压气体,储存于钢瓶中,一定会产生钢压。CO2钢压大小与它的临界压力及临界温度有关。CO2的临界温度是31.04℃,临界压力是72.85标准大气压(atm)或其他单位压力(如75 kg/㎝2、1073 psi、73.8 bar、4.97 Mpa等)。因此只要温度达到31.04℃,压力达到72.85 atm,它就可以被液化。
温度越低,临界压力越小。例如,在20℃时,只需将CO2加压到59 atm即可液化。或者我们也可以这么说,在31.04℃时的钢压,将比在20℃时的钢压高出13.85 atm(72.85 atm-59 atm)。因此,在较低温度下,液化CO2所显示的钢压会比较小,在储存上当然比较安全。
四、钢瓶的安全性
钢瓶是一种压力容器,它的形状都是圆筒形,顶端尺寸缩减成瓶颈,为高压液化气体的出入管道。CO2钢瓶无论在填充、使用、储运过程中所能承受的耐压强度,一定要大于CO2在各种不同工作情况下所表现的钢压才是安全的,因此在设计上,应该以朝向最极端的钢压做考量,才不会发生爆炸的危险。
CO2钢瓶的耐压强度可以表现在二个参数之上,其中之一是钢瓶本身的「设计
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