所谓“充装系数”是指气瓶每升容许充装液化气的质量（kg）。

这是液化气体在充装过程中应了解的很重要的数据。因为每个气瓶都有一定的承受压力。液化气体在常温下充装一般以液态进入瓶中，当环境温度升高时部分液体转化为气体使瓶内的压力增大。所以为确保安全，充装时不能装得过多，一定要参照充装系数进行充装。

在盛装液化气体的压力容器设计中，充装系数一般取0.9，对容器容积经实际测定者，可取大于0.9，但不得大于0.95。

所谓充装系数，是指每升气瓶容积充装液化气体的重量(kg)，且按下式进行计算。

F=W/V (6．1)

式中：F——充装系数，kg/L；

V——气瓶容积，L；

W——液化气体的充装重量，kg。

常见的液化气体充装系数，应符合表6—5和表6—6的规定。 表6—5 高压液化气体的充装系数

表6—6 低压液化气体的充装系数

注：表中没列液化石油气的充装系数，是因为液化石油气钢瓶在设计时，就已按充装系数计算，将三种不同规格钢瓶的充装量作了规定，故此表不予再列。

1．低压液化气体气瓶充装量的计算

因为低压液化气体的临界温度(tc)高于气瓶最高工作温度(t=60℃)，所以，低压液化气瓶在充装、储存、运输和使用过程中都不会发生相变。只要充装适量，不发生满瓶，瓶内始终是气液二相共存，两者之间有着非常明显的界面，液相是饱和液体，气相是饱和蒸气。若充液过量，气相容积不够，甚至消失，气瓶达到“满液”，这时如果温度升高，致使液体无法膨胀，则瓶内压力就会骤然增高，直至气瓶爆破。

为了防止瓶内液化气体因受热膨胀而导致发生事故，应使气瓶在最高工作温度下，液相不要“充满”气瓶全部容积，要留有一定的气相空间。这一空间就是瓶容与液容之差。即：

VG=V-VL (6．2)

式中：VG——瓶内气相空间，L；

V——瓶内有效容积，L；

VL——瓶内液相容积，L。

而VL与液化气体在充装时的定压比容υp的比值就是气瓶的充装重量。

即：

式中：W——气瓶的充装重量，kg；

υp——液化气体的定压比容，L／kg；

VL——同6．2式，L。

对于低压液化气瓶，液化气体虽然在加压状态充装，但进入瓶内就是处于饱和状态，所以，我们可用饱和状态下的比容来代替液化气体的定压比容，即：

式中：W——同6．3式，kg；

VL——同6．2式，L；

υ——饱和状态下的液体比容，L／kg。

又因饱和液体密度与饱和状态下的液体比容互为倒数所以

W=VLd (6．5)

式中：d——饱和液体密度，kg／L；

W、VL同前。

如果我们把6．2式代入6．5式，则；

W=(V-VG)d (6．6)

因以上所述均属理想状态，即VG=0是在没有任何误差的情况下才能成立。可是，理想状态在生产实践中是不存在的。如果我们把生产中某些可以预计到的误差叠加起来，称为安全余量，其值与瓶内有效容积之比即为安全系数，并赋予符号∑n，并使其最终在气相容积VG上得到反映的话，那么，∑n=VG／V，但我们在气体充装工作中常常使用的是充装系数F，因此6．6式中可变为：

式中：F——充装系数，kg／L。

根据我国目前的实际条件，对∑n的选取，应考虑以下两种情况：

(1)物性数据误差(n1)。主要指液化气体饱和度d值的误差。我们无论采用推算数据，还是采用实测数据，数据误差总是客观存在的。一般情况下，密度数据误差约在±0．5～1％左右，为安全起见取n1=1％。

(2)衡器称重误差(n2)。气瓶容积大都采用同体积水重法，气瓶在充液时也需称重控制，因此，称重误差也需考虑。称重误差一般均不超过±0．1％。假定在称重过程中，累积误差约为正误差的6倍，亦即n2=0．6％，由此得出n1和n2之和为1．6％。为安全起见，取∑n=2％。所以，低压液化气体的充液量在60℃时所占体积，必须小于气瓶有效容积的98％，即还有2％以上气相容积作为安全系数。

例：确定液氯的充装系数是多少?

解：查60℃时液氯的饱和液体密度为1．2789kg／L，其气相空间应为2％，所以F=(1-2％)×1．2789kg／L=1．25kg／L。

2．高压液化气体气瓶充装量的计算

因为多数高压液化气体的临界温度(tc)低于气瓶的最高工作温度(t=60℃)，所以，高压液化气体在充装时为液态，此时瓶内的压力就是液体界面上的饱和蒸气压，这与低压液化气体没有什么差别。但在高压液化气体的储存、运输和使用过程中，由于环境温度的影响，当液体温度到达tc时，则发生液体向气体的相变。其结果气瓶内压由于大量气体产生而骤然上升，此时表征气瓶的压力状况，实质上就和永久气体一样。因此对于高压液化气体气瓶，一方面和永久气体气瓶一样，在20℃时内压不应超过气瓶的公称工作压力，在60℃时的压力不应超过其水压试验压力的0．8倍(液化二氧化碳和液化氧化氮除外)，另一方面又和低压液化气瓶一样，按表选择充装系数。

高压液化气体的P—V—T关系，服从真实气体状态方程式，见公式2．20。表6—5所列充装系数是采用偏心因子法计算出来的，其中对于临界温度(tc)小于气瓶最高工作温度(t=60℃)的高压液化气体，在充液量计算时，安全系数(∑n)可以不予考虑(很小)；对于临界温度(tc)介于气瓶最高工作温度t和70℃(高压液化气体的定义上限温度)之间的高压液化气体(例如tc=67℃的三氧溴甲烷)，因其相态与低压液化气体完全一样，即在气瓶正常使用温度范围内，瓶内介质始终为液相，故应考虑安全系数，而且其液态密度的计算误差要比低压液化气体略高，所以在充液量计算时，∑n取2．5%，即在60℃时，此类高压液化气体的充液量，必须小于气瓶有效容积的97．5%，留有2．5％的气相空间。

3．过量充装的危险性

液化气体过量充液后，爆炸危险性极大，其中低压液化气瓶尤为严重。当前气瓶爆炸事故中，由于过量充装导致气瓶物理性爆炸的比例很大，这些气瓶在爆炸前大都处于静止状态，未受撞击或震动，而且处于常温，甚至是在雪天，爆炸后的瓶体均存在明显的变形，破口很大，有的几乎碾成平板。这些迹象充分说明，爆炸事故的直接原因，不是由于气瓶本身存在严重缺陷，而是由于瓶内超压，即瓶内的压力已远远超过液化气体正常温度下的饱和蒸气压，气瓶承受不了这样高的压力因而发生了爆炸。表6—7以液氯钢瓶为例，说明0℃满量充装以后，随温度上升的增压情况(假定瓶容不变)，以此告诫人们过量充装的危险。

表6—7 液氯钢瓶在0℃满液充装后随温升增压数据表

温度(℃)　饱和液体密度d(kg/L)　饱和蒸气压Pv　压力增量△P　平均每升高1℃的增压　最高压力Pmax=Pv △P　增加倍数Pmax/Pv

(MPa)

0　1．4685　0．27　-　-　-　-

5　1．4545　0．33　7．09　1．42　7．42　22．5

10　1．4402　0．40　13．88　1．39　14．28　25．7

15　1．4257　0．48　20．35　1．36　20．83　43．4

20　1．4108　0．56　26．53　1．33　27．09　48．4

25　1．3955　0．66　32．10　1．28　32．76　49．6

30　1．3799　0．77　37．40　1．25　38．17　49．6

35　1．3640　0．89　42．25　1．21　43．14　48．5

40　1．3477　1．03　46．58　1．16　47．61　46．2

45　1．3311　1．17　50．75　1．13　51．92　44．4

50　1．3341　1．33　54．70　1．09　56．03　42．1

55　1．2967　1．50　57．82　1．05　59．32　39．5

60　1．2789　1．60　60．40　1．01　62．08　37．0

为什么会有这么高的压力，这是因为气瓶的容积是一定的，而且又是封闭的，瓶内的液化气体随着温度的升高，其体积必然膨胀，但它又必须受气瓶容积的限制，一旦液体胀满了气瓶内全部空间以后，膨胀即转为压缩。由于液体的压缩性很少，以致反作用于瓶壁的压力剧烈增高。也就是说，液化气瓶“满瓶”后，随温度变化的压力值与盛装介质的膨胀系数成正比，与压缩系数成反比。正因为液体的压缩系数很少，而膨胀系数相对比较大(相差一个数量级)，所以，瓶内压力的升高是很惊人的。

如上所述，液化气瓶过量充液是极其危险的，它是导致气瓶爆炸的主要原因，解决问题的措施就是：严禁超装。