专利名称：一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸发量及浓度分布测定方法及装置，特别是液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置。
背景技术：
随着经济的飞速发展，液态烃类广泛应用于工业生产和生活之中。石油液体如原油、成品汽油、柴油、燃料油等油料，因其化学组成及其流动性、蒸发性、易燃性和易产生积聚静电等特性，使得生产和储存中存在诸多危险因素，客观上造成了发生火灾爆炸灾害的可能性。汽油等液态油品极易挥发，泄漏后产生的危险蒸汽云覆盖面积将大大超过液池面积，即使在泄漏溢流得到有效控制的事故善后处理和恢复阶段，仍然可能由危险蒸汽云影响区内的引火源导致火灾事故的发生。据统计，近年来液态烃类火灾事故较之其他火灾事故呈现出高发特征，其事故后果的伤亡人数和直接经济损失都数倍甚至十数倍于其他火灾事故。液态烃类是指常温常压下主要含有烷烃类的液体，主要包括柴油和汽油等，具有易燃、易爆、易挥发等特点，遇火容易引起燃烧。液态烃类的蒸气具有易燃易爆性，受热膨胀性，易聚集静电，高度的流动扩展性，与氧化性强酸及氧化剂作用，具有不同程度的毒性等。其在常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)中属于第三类。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。蒸汽云扩散是由液体蒸发后受热运动和流运动等因素的影响导致蒸汽云扩散，依据扩散类型，蒸汽云扩散可分为非重气云扩散和重气云扩散，非重气云团主要是指气体瞬时泄露或液体蒸发在上方形成的云团，其密度小于空气密度可视为非重气云团；重气云团主要是指云团的密度大于周围空气的密度，可认为是重气云团。显然，液态烃类蒸发，部分介质形成蒸汽，其余介质继续呈液态，其中还有部分液态介质雾化形成液滴，于是形成有液滴夹带的混合蒸汽云团，这使得蒸汽密度高于周围空气密度，形成重气效应。蒸发量，由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的称为蒸发。而蒸发量是指在一定时段内，液态或固态分经蒸发而散布到空中的量。此蒸发量用质量的变化量来表示，即液态或固态分经蒸发而散布到空中的质量，用灵敏的电子秤测定。一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。因此，准确测定液态烃类在一定条件下的蒸发量对现实中液态烃类爆炸灾害的预防和控制具有重要指导意义。目前，对于液态烃类蒸汽云扩散浓度和蒸发量的研究主要侧重于蒸汽云的易爆区和液体的变化量。测定其浓度分布都是通过在某一定的空间位置处的浓度为研究对象，其蒸发量都是在某一定环境内的液体蒸发量为研究对象，其实验环境和浓度分布与现实中的浓度分布和蒸发量出入较大
发明内容
本发明的目的是提供一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定方法及装置，以应用于现实中液态烃类爆炸灾害的预防和控制工作。本发明测定液态烃类蒸发量的原理是质量守恒定律，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，即Mij=Mjs-M.液态烃类蒸发时，蒸发量是蒸汽云扩散浓度分布区间的积分和。本发明测定液态烃类蒸汽云扩散浓度分布的原理是气体扩散原理，扩散是气体分子在做无规则的热运动而产生的物质迁移现象，气体分子从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到浓度达到平衡为止。根据液态烃类的易挥发性，Ms=Qn,蒸发量等于蒸汽云的总量。在不同温度下液态烃类的蒸发量转化为气体，影响液态烃类挥发性的因素:(1)温度:温度越高蒸发越快。温度分为液体本身的温度和周围环境温度，周围环境温度恒定，液体温度升高，液体蒸发越多，反之就少；液体温度恒定，周围环境温度升高，液体蒸发量越多，反之就少。(2)蒸发面积:蒸发面积即指液体的自由表面，由于液体的自由表面能够进行蒸发，所以蒸发的快慢随蒸发面积的大小而变化，蒸发面积越大，蒸发也越快，反之就越慢。(3)液面上该液体蒸气的饱和程度，液体蒸发到相应空间的分子数有一定限度，或者叫饱和程度。如果液面上该液体的蒸气越少，蒸发越快；越接近于饱和则蒸发越慢。(4)液面上其它气体的密度:当液体表面上有其它气体分子存在时，会增加该液体分子进入空间的阻力，所以越蒸发变慢。其它气体的密度越大，对该液体的蒸发影响越大，则蒸发就越慢。一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度分布的测定方法，利用电子秤记录开杯内受热液体质量的变化量，结合质量守恒定律，计算不同运行时间、不同温度条件下液态烃类物质的蒸发量；利用浓度传感器测定距开杯液面不同高度的烃类蒸汽浓度，温度传感器记录液态烃类蒸发的环境温度，结合气体扩散原理，记录不同运行时间、不同环境温度条件、距液面不同高度的液态烃类蒸汽云扩散的浓度分布。结合质量守恒定律原理、气体扩散原理，利用数据分析软件分别测得出液体蒸发量和蒸汽云浓度分布。一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，在预混塔底部放置电子秤，电子秤上放置恒温炉装置，开杯放置在恒温炉装置上，控温装置产生热量，精确调控并恒定开杯内液体的温度。液态烃类放置在开杯内，开杯内设有温度传感器。电子秤记录液态质量变化，在预混塔侧面安装温度计和浓度传感器，以及装有数据分析软件的计算机。所述温度计设置在预混塔底部，通过温度计可以记录周围环境的温度；所述浓度传感器有至少有两个，设置在预混塔的一侧，利用浓度传感器记录蒸汽云的浓度。本发明的技术方案结合质量守恒定律原理及数据分析软件分别测得出液体蒸发量和蒸汽云浓度分布。所述的预混塔模拟现实中相对密闭空间环境；恒温炉精确控制不同的液体温度。电子秤的精确度为0.1g ;温度计精确度为0.0l0C ;浓度传感器的精确到
0.01%。所述电子秤、温度传感器、浓度传感器与计算机通过数据线相连，连续记录液态烃类物质的蒸发量以及蒸汽云扩散的浓度分布。利用浓度传感器记录蒸汽云扩散的浓度分布及扩散过程，并利用数据分析软件分析蒸汽云扩散浓度分布，结合液态烃类的爆炸上、下限，即可测定出易爆区。恒温炉由温度传感器和控温装置组成，恒温炉中温度可调。采用此装置可以测定:(I)不同温度下液体的蒸发量；(2)温度和时间恒定，不同高度的浓度分布；(3 )温度和高度恒定，不同时间的浓度变化；(4)时间和高度恒定，不同温度下，浓度分布规律；(5)不同温度下，蒸汽云浓度达到爆炸区时的高度和时间。本发明充分利用了质量守恒定律、液态烃类易挥发性、电子秤、恒温炉及浓度传感器的特点，通过物理原理实现了液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定。本发明方法装置结构、操作步骤简单，测定结果直观、精确、接近现实情况，容易推广应用。
图1为本发明一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个具体实施例做进一步的说明。一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，在预混塔6底部放置电子秤3，电子秤3上放置恒温炉装置，恒温炉装置由控温装置5和温度传感器2组成。开杯13放置在恒温炉装置上，液态烃类放置在开杯13内，控温装置产生热量，精确调控并恒定开杯内液体的温度。电子秤3记录液态质量变化，在预混塔侧面安装温度计I和四个浓度传感器7-10。所述温度计I设置在预混塔6底部，通过温度计I可以记录周围环境的温度；所述浓度传感器7-10，设置在预混塔6的一侧，利用浓度传感器7-10记录蒸汽云的浓度。本发明的技术方案结合质量守恒定律原理及数据分析软件分别测得出液体蒸发量和蒸汽云浓度分布。所述的预混塔6模拟现实中相对密闭空间环境；恒温炉4精确控制不同的液体温度。电子秤3的精确度为0.1g ;温度计I精确度为0.01°C;浓度传感器7-10精确到0.01%。所述浓度传感器7-10与计算机11通过数据线12相连。预混塔6尺寸为0.3m X 0.3m X 2.0m，其中一面安装一个温度计I和4个浓度传感器7-10，温度计I以及4个浓度传感器7-10之间的间隔为0.4m,开杯13尺寸DN0.18mX0.003mXh0.lm。在开杯13内可以盛放的液态烃类，把开杯13放在恒温炉4上，将恒温炉4放在电子秤3上，可以显示蒸发前与蒸发后的质量，从而可以清楚显示总的蒸发量。通过调节控温装置来控制恒温炉内液体的温度。在预混塔6的侧面安装的温度计I可以采集到周围环境的温度及浓度传感器7-10可以将采集到的蒸汽云浓度分布，可以清楚的通过计算机11显示出来，利用液态烃类的爆炸上、下限，进而结合数据分析软件分析得到易爆区。
权利要求
1.一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度分布的测定方法，其特征是:利用电子秤记录开杯内受热液体质量的变化量，结合质量守恒定律，计算不同运行时间、不同温度条件下液态烃类物质的蒸发量；利用浓度传感器测定距开杯液面不同高度的烃类蒸汽浓度，温度传感器记录液态烃类蒸发的环境温度，结合气体扩散原理，记录不同运行时间、不同环境温度条件、距液面不同高度的液态烃类蒸汽云扩散的浓度分布。
2.根据权利要求1所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度分布的测定方法，其特征是:结合质量守恒定律原理、气体扩散原理利用数据分析软件分别测得出液体蒸发量和蒸汽云浓度分布。
3.一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:在预混塔底部放置电子秤，电子秤上放置恒温炉装置，开杯放置在恒温炉装置上，液态烃类放置在开杯内，电子秤记录液态质量变化，在预混塔侧面安装温度计和浓度传感器以及装有数据分析软件的计算机。
4.根据权利要求3所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:所述恒温炉装置由控温装置和温度传感器组成，控温装置产生热量，精确调控并恒定开杯内液体的温度。
5.根据权利要求3所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:所述温度计设置在预混塔底部，通过温度计可以记录周围环境的温度；所述浓度传感器至少2个，设置在预混塔的一侧，利用浓度传感器记录蒸汽云的浓度。
6.根据权利要求3-5任一项所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:结合质量守恒定律原理及数据分析软件分别测得出液体蒸发量和蒸汽云浓度分布。
7.根据权利要求3所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:所述的预混塔模拟现实中相对密闭空间环境；恒温炉精确控制不同的液体温度。
8.根据权利要求3所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:电子秤的精确度为0.1g ;温度计精确度为O，ore ;浓度传感器的精确到0.01%。
9.根据权利要求3所述的一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定装置，其特征是:所述电子秤、温度传感器、浓度传感器与计算机通过数据线相连，连续记录液态烃类物质的蒸发量以及蒸汽云扩散的浓度分布。
全文摘要
本发明公开了一种液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定方法及装置，利用电子秤记录开杯内受热液体质量的变化量，结合质量守恒定律，计算不同运行时间、不同温度条件下液态烃类物质的蒸发量；利用浓度传感器测定距开杯液面不同高度的烃类蒸汽浓度，温度传感器记录液态烃类蒸发的环境温度，结合气体扩散原理，记录不同运行时间、不同环境温度条件、距液面不同高度的液态烃类蒸汽云扩散的浓度分布。本发明充分利用了质量守恒定律、液态烃类易挥发性、恒温炉、传感器及数据分析软件的特点，通过物理原理实现了液态烃类蒸发量及蒸汽云扩散浓度的测定，对现实中液态烃类蒸汽云扩散引起爆炸灾害的预防和控制具有重要意义。
文档编号G01N5/04GK103196778SQ20131007233
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者王凯全, 王学友 申请人:常州大学